Spettrofotometria
Su cosa si basano i metodi ottici?
Si basano sull'interazione della materia con una radiazione che si propaga sottoforma di onde elettromagnetiche
Cos'è un'onda elettromagnetica?
è formata da un campo elettrico e uno magnetico e ha come parametri:
- c = 3×10^8 m/s (velocità di propagazione nel vuoto)
- λ = lunghezza d'onda (due massimi successivi) in m
- v = frequenza (pulsazioni al secondo) in Hz
questi parametri sono legati tramite
v=c/λ
Cos'è un fotone?
un fotone è la più piccola quantità di energia che un'onda elettromagnetica può trasportare
come si calcola l'energia di un'onda elettromagnetica?
E=h•v
h= 6,642•10^-34 ed è la costante di Planck
descrivi cosa succede quando un'onda elettromagnetica colpisce un atomo o una molecola
Ogni atomo o molecola assorbe un fotone e passa dallo stato fondamentale ad uno stato con maggiore energia detto eccitato. La variazione di energia ΔE è correlata alla frequenza dell'onda secondo la legge di Planck
Cos'è la legge di Planck?
La legge di Planck mette in relazione la frequenza e la variazione di energia da parte della materia in seguito ad una interazione con un'onda elettromagnetica
ΔE=E2-E1=h*v
Se lo moltiplichiamo per il numero di avogadro (6.02*10^23) abbiamo l'energia assorbita per una mole di particelle
Cos'è lo spettroelettromagnetico?
E' l'insieme di tutte le radiazioni elettromagnetiche e partendo da quelle con lunghezza d'onda inferiore abbiamo
-gamma
-x
-uv
-visibile
-infrarosso
-microonde
-radio
-elf
Qual'è il range dello spettro visibile?
380nm-780nm e viene chiamata luce bianca o policromatica
come sono in relazione secondo la legge di Planck frequenza, lunghezza d'onda ed energia?
più è alta la frequenza e bassa la lunghezza, più è alta l'energia
-frequenza ed energia sono direttamente proporzionali
-lunghezza d'onda ed energia sono inversamente proporzionali
cos'è l'energia interna di un atomo?
è la somma di
-Energia del nucleo
-Energia elettronica
-Energia cinetica (traslazionale, rotazionale, vibrazionale)
che significa che l'energia di un atomo è quantizzata?
che sono permessi solo determinati livelli energetici, se l'energia non corrispone perfettamenge ad uno di essi resta allo stato fondamentale
Quali possono essere gli effetti della radiazione elettromagnetica con la materia?
la materia può deviare la luce o può assorbirla
Cosa sono i cromofori?
Ogni gruppo funzionale di una molecola assorbe sempre ad una lunghezza d'onda caretteristica e il raggruppamento chimico responsabile dell'assorbimento è detto cromoforo
Cos'è lo spettro di assorbimento?
Quando un'onda elettromagnetica passa dal campione e il campione assorbe parte della sua energia, si osservano delle righe nello spettro della luce. Questa tecnica è usata per la determinazione di concentrazione o della presenza di specie inorganiche
Cosa studia la spettroscopia?
La spettroscopia studia le transizioni tra due stati di energia differenti di un sistema di atomi o molecole.
Su cosa si basa la spettroscopia?
è basata sull'esame dell'assorbimento di una radiazione monocromatica in seguito alla sua interazione con il campione.
descrivi l'assorbimento atomico
Una volta che l'atomo è stato colpito dalla radiazione elettromagnetica e si è passati allo stato eccitato, l'atomo ritorna al suo stato fondamentale tramite un rilassamento termico che avviene disperdendo l'energia mediante urti con particelle vicine
cosa sono le righe di risonanza?
sono le righe che si formano sullo spettro di assorbimento atomico specifiche per ogni atomo ed indicano tutte le transizioni che partono dallo stato fondamentale
descrivi il legame molecolare
le molecole sono l'associazione stabile di più atomi tenuti assieme dai legami chimici che sono l'interazione tra gli orbitali di ogni atomo. Si creano da questa interazione 2 tipi di orbitali molecolari, quelli di legame e quelli di antilegame.
Gli orbitali molecolari di legame hanno energia inferiore a quelli di antilegame e vengono occupati dagli elettroni coinvolti nel legame
di cosa si interessa la spettrofotometria di assorbimento?
Si interessa delle radiazioni luminose della regione del visibile, dell'ultravioletto e dell'uv lontano (sottovuoto o gas inerte). Queste radiazioni possono produrre transizioni energetiche degli elettroni esterni alle molecole
perchè la spettroscopia UV-Visibile si occupa degli elettroni dei doppi legami o dei doppietti di non legame (O)?
Perchè la delocalizzazione dei legami coniugati diminuisce la differenza di energia tra uno stato energetico e l'altro
Cosa dice la legge di Lambert-Beer?
La legge di Lambert-Beer dice che dati una soluzione, fissata una lunghezza d'onda e definito il cammino ottico, l'assorbanza e la concentrazione sono direttamente proporzionali
A=a*b*c
a= assorbività
b=cammino ottico
c=concentrazione della soluzione
b è unitario e fisso, quindi se costruiamo un grafico noteremo una retta
cos'è l'assorbività?
E' la capacità di un campione di assorbire una certa lunghezza d'onda
cos'è la trasmittanza?
E' il rapporto tra la luce che entra nel campione e quella che esce
Cos'è uno spettrofotometro?
è uno strumento usato per misurare l'assorbimento della luce da parte di soluzioni e può essere a singolo o a doppio raggio
singolo: quantitative
doppio: quantitative e qualitative
Come sono fatti gli spettrofotometri?
1. Sorgente di luce
2. Monocromatore
3. Porta cuvette
4. Rivelatore
5. Indicatore del segnale
Cos'è la sorgente dello spettrofotometro?
E' la parte che origina la radiazione policromatica che viene poi diretta sul campione.
UV: lampade al deuterio con cuvette di quarzo
vis: tungsteno con cuvette di vetro o plastica
Cos'è il monocromatore?
La luce policromatica viene scomposta in monocromatica col monocromatore
Filtri che assorbono la radiazione luminosa
Prismi o reticolo che separano la luce per rifrazione o diffrazione
Cosa sono le celle nello spettrofotometro?
Sono dove vengono messi i campioni
UV in quarzo
vis in vetro, quarzo o plastica
Cos'è il rivelatore nello spettrofotometro?
Sono dispositivi capaci di prdurre un segnale elettrico diverso in base all'energia delle radiazioni che lo investono. Il segnale viene poi trasferito ad un indicatore analogico o viene elaborato tramite un computer
UV-vis : celle fotovoltaiche e fotoconduttive, fototubi e fotomoltiplicatori e fotodiodi
Come funziona un fotomotiplicatore?
Gli elettroni emessi dal catodo vengono accelerati da un campo elettrico acquistando energia, colpiscono un'altra superfixie elettronicamente attiva chiamata dinodo e liberano più elettroni dell'inizio. Il segnale si amplifica e viene trasmesso ad un amperometro.