Assorbanza- Chimica analitica

L’assorbanza è una misura della capacità di una sostanza di assorbire la luce di una specifica lunghezza d’onda.

L’assorbimento di energia è quindi strettamente correlato alla struttura molecolare e le quantità di energia assorbita è caratteristica della molecola.

Ma poiché l’equazione di Planck E =  hν correla energia e frequenza della radiazione se ne deduce che anche le frequenze assorbite sono caratteristiche delle molecole stesse.

L’energia assorbita per i moti traslatori e rotatori è molto piccola e le frequenze corrispondenti si trovano nel campo, rispettivamente, delle onde radio e dell’estremo infrarosso. I moti vibratori richiedono energie più elevate cui corrispondono frequenze nell’infrarosso medio e vicino. I salti elettronici, invece, assorbono energie ancora maggiori le cui frequenze corrispondono al campo del visibile e dell’ultravioletto.

Quando una radiazione luminosa incide su un mezzo trasparente, in parte viene riflessa, in parte si rifrange nel mezzo. L’intensità di questa frazione diminuisce man mano che la radiazione si propaga, per cui all’uscita risulterà inferiore.

Nella figura:

assorbanza

Io è l’intensità della luce incidente mentre I è l’intensità della luce che fuoriesce. Il rapporto I/Io è definito come trasmittanza complessiva del mezzo.

Definizione di assorbanza

Il logaritmo decimale del reciproco della trasmittanza prende il nome di estinzione o assorbanza:

A = log 1/T = log Io/I.

La legge fondamentale dell’analisi in assorbimento, nota come legge di Lambert-Beer stabilisce una relazione tra l’estinzione e la concentrazione della sostanza disciolta ed è alla base dell’analisi chimica quantitativa.

La legge di Lambert-Beer  stabilisce una proporzionalità diretta tra l’assorbanza e la concentrazione della specie assorbente:

A = log Io/I = abc

Dove:

a è una costante di proporzionalità chiamata assorbanza specifica

b è lo spessore della soluzione attraversato dalla radiazione espresso in centimetri

c la concentrazione della sostanza assorbente nella soluzione

Se quest’ultima è espressa in mol/L , l’assorbanza specifica prende il nome di coefficiente di estinzione molare, ε e, di conseguenza,

A = εbc

Nel caso si possa dimostrare linearità fra assorbanza e concentrazione si ha a disposizione un metodo di analisi quantitativo per assorbimento nell’ultravioletto e visibile.

La linearità si verifica, di solito, in ristretti intervalli di concentrazione La relazione lineare di proporzionalità tra A  e  c, in realtà, non è più verificata al crescere della concentrazione; infatti si possono verificare deviazioni dalla legge di Lambert-Beer con scarsa attendibilità del dato analitico come si può vedere in figura:

deviazione legge lambert-beer

Dunque tale legge è valida per soluzioni diluite: noto il coefficiente di estinzione molare e lo spessore della soluzione, una volta determinata per via strumentale l’assorbanza si può ottenere la concentrazione della soluzione.

Abitualmente si procede nella costruzione di una curva di calibrazione. Si misura l’assorbanza di soluzioni a titolo noto e si riportano in grafico tali punti sperimentali ponendo in ascissa la concentrazione e in ordinata l’assorbanza. Se la soluzione è diluita tali punti si allineano lungo una retta che costituisce la retta di taratura anche detta retta di lavoro.

curva di calibrazione assorbanza

La concentrazione di una soluzione incognita viene determinata per interpolazione conoscendone l’assorbanza.

Analisi spettrofotometrica

Con l’analisi spettrofotometrica si può misurare quanto una sostanza assorbe la luce. La spettrofotometria è uno dei metodi più utili di analisi quantitativa in vari campi come la chimica, la fisica, la biochimica, l’ingegneria dei materiali e le applicazioni cliniche.

La spettrofotometria è una tecnica analitica, qualitativa e quantitativa che permette il riconoscimento e la determinazione di una sostanza in base al suo spettro di assorbimento

Il campo di lunghezze d’onda che interessa la spettrofotometria visibile e ultravioletta è compreso tra 190 nm e 2500 nm.

La regione tra 2500 e 600 nm è detta del vicino infrarosso e interessa direttamente l’analisi dei composti metallorganici e di coordinazione in quanto in tale intervallo cadono gli assorbimenti dovuti alle transizioni d-d e a quelle f-f dei lantanidi.

La regione compresa tra 750 nm (rosso) e 400 nm è detta del visibile comprende ancora le transizioni d-d e f-f sopra menzionate e inoltre quelle di trasferimento di carica che coinvolgono orbitali d o f dei metalli e degli orbitali dei leganti.

Quella compresa tra 400 e 190 nm è detta del vicino ultravioletto e interessa l’analisi dei composti organici isolati o presenti come leganti nei complessi.

Al di sotto di 190 nm si parla di lontano ultravioletto, ma tale regione dello spettro non ha applicazioni analitiche.

Le informazioni della spettrofotometria del vicino infrarosso e del visibile risultano valide e diagnostiche agli effetti di una determinazione di geometria del complesso e di numero di ossidazione quando sono accoppiate con le informazioni di altre tecniche, quale ad esempio la risonanza di spin elettronico; altrimenti la loro validità analitica è limitata entro una serie di composti simili.

Nella spettrofotometria visibile, l’assorbimento o la trasmissione di una data sostanza può essere determinata dal colore osservato. Ad esempio, un campione di soluzione che assorbe la luce su tutte le radiazioni  appare nero mentre  se sono trasmesse tutte le lunghezze d’onda visibili il campione di soluzione appare bianco.

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