hν = ΔE = E 2 -E 1 E 2

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2 quando la luce viene assorbita l e - salta su un livello di energia maggiore; quando la luce viene emessa l e- salta su un livello di energia minore. E 0 fotone hν hν = ΔE = E 2 -E 1 e - a distanza dal nucleo E 2 fotone hν E 1 ASSORBIMENTO EMISSIONE Transizioni dallo stato fondamentale E 1 ad uno stato eccitato E 2 spettri di assorbimento. Transizioni dallo stato eccitato E 2 allo stato fondamentale E 1 spettri di emissione.

3 Spettroscopie

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5 Scomponendo la luce emessa nei due casi si nota: per il sole uno SPETTRO CONTINUO per il neon (o per le fiamme colorate dai sali) uno spettro A RIGHE CORRISPONDENTI SOLO AD ALCUNE FREQUENZE 5

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7 SPETTRI DI EMISSIONE NEL VISIBILE Lampada Neon Idrogeno Azoto Mercurio Ferro Sodio Sole

8 Quando i composti di alcuni elementi sono vaporizzati in fiamma producono particolari colori che ne permettono la identificazione.

9 Lo spettroscopio E uno strumento utilizzato per analizzare la luce, ovvero separarla nei suoi colori (cioè lunghezze d onda) componenti. Lo spettro è un diagramma che riporta l intensità della radiazione in funzione della sua lunghezza d onda (o frequenza) e può essere di assorbimento o di emissione Nel caso più semplice è costituito da una stretta fenditura attraverso la quale entra la luce, un elemento disperdente (prisma) e un rivelatore (lastra fotografica o altro)

10 Atomic Absorption Spectroscopy Il test alla fiamma è utilizzato per il riconoscimento di alcuni elementi. Qual è il principio di funzionamento? Slit Prism We ve seen how the flame test is a useful qualitative technique for identifying cations. To a fashion, the flame test (in the form of atomic absorption spectroscopy) can also be used for quantitative determination of cations in solution. To understand how we can do this, we first need to understand why different metals produce different colours when placed in a flame. If we were to introduce a solution containing strontium into a flame we would see the nice red colour characteristic of Strontium. However, if we were to pass the light produced by the Strontium through a slit, and then through a prism, we would find that the light of strontium is actually comprised of several individual colours mixed together. These colours are referred to as spectral lines by virtue of the fact they appear as lines when view in this manner.

11 Atomic Absorption Spectroscopy Quando T>1500ºC alcuni elettroni di un atomo ( %) possono essere eccitati. Excited state Electron A absorbs energy E1 Ground state Electron A Excited state emits Electron light B corresponding absorbs to E1energy E2 Ground state The flame in the flame test serves two purposes. Firstly, it provides an environment in which compounds (particularly those containing metals) will break apart into their individual constituent atoms (not ions!). Secondly, the energy from the flame (in the form of heat) will cause some of these liberated atom s electrons to get excited out of the normal energy levels. Only 1 atom in million (depending on temperature) will become excited this way and emit light.

12 AAS è molto sensibile (può rilevare 0.01 ppm). In grado di analizzare/quantificare tutti i metalli della tabella periodica e alcuni non metalli E una tecnica molto utilizzata per : monitorare piccole quantità di metalli (Pb, Cd, Cr etc.) e alcuni non metalli come As nell ambiente. Le concentrazioni di micronutrienti nel suolo Contaminazioni nel cibo, medicine, ecc. AAS was invented in Australia in the 1950 s by Alan Walsh of the CSIRO. As AAS is detecting the 99.9% of atoms in their ground state, it is very sensitive. Detections to 0.01 ppm is equivalent to being able to find 1 junior burger in a chain of Big Mac's that circle Australia.

13 SPETTROSCOPIA ULTRAVIOLETTA/VISIBILE La spettroscopia ultravioletta/visibile o spettroscopia UV-Vis è una tecnica spettroscopica di assorbimento normalmente utilizzata nel campo della chimica analitica. Sfruttando questa tecnica spettroscopica è possibile compiere analisi sia quantitative che qualitative, inoltre è possibile effettuare studi cinetici (determinazioni biochimiche di enzimi o applicazioni più generiche di cinetica chimica) e titolazioni.

14 Spettrofotometro a singolo raggio Spettrofotometro a doppio raggio

15 APPLICAZIONI DELLA SPETTROFOTOMETRIA Analisi quantitatitiva: Misura della concentrazione di molecole che assorbono la luce come le proteine e gli acidi nucleici Misura della concentrazione di molecole che non assorbono la luce, dopo derivatizzazione con un cromoforo o conversione chimica in un composto che assorbe la luce Studio delle interazioni delle macromolecole (DNA o proteine) con ligandi o altre macromolecole Studio delle cinetiche di reazione (cinetica enzimatica) Analisi qualitativa: identificazione di classi di composti, sia in forma pura che in preparati biologici. Identificazione di intermedi di reazione.

16 LEGGE DI LAMBERT-BEER Quando un fotone possiede energia sufficiente affinché avvenga una transizione elettronica, si verifica un assorbimento che entro un certo intervallo di concentrazioni e in presenza di radiazione monocromatica segue la legge di Lambert-Beer: dove ε λ rappresenta il coefficiente di assorbimento molare, C è la concentrazione molare della soluzione e l è il cammino ottico costituito dallo spessore di campione attraversato dal raggio luminoso. Il caratteristico assorbimento presentato da diversi tipi di sostanze dipende dalla presenza di determinati cromofori. La quantificazione è accurata solo se, alla lunghezza d onda di analisi, l analita è l unica specie assorbente

17 COLORIMETRO Un colorimetro è uno strumento che misura l'assorbimento di particolari lunghezze d'onda della luce da parte di una soluzione colorata. È comunemente usato per determinare la concentrazione di un soluto conosciuto in una soluzione per mezzo della legge di Lambert-Beer, che afferma che la concentrazione di un soluto è proporzionale alla assorbanza. È caratterizzato da una maggiore semplicità costruttiva rispetto ad uno spettrofotometro e per operare generalmente nella regione spettrale del visibile, tra ca. 400 e ca. 700 nm. I colorimetri sono strumenti relativamente semplici. Sono dotati di sensori sensibili alla luce della quale rilevano la composizione cromatica. Detta in parole molto povere, un colorimetro vede i colori in maniera simile a quella dell occhio umano. Sono pensati per l uso con luce diretta o riflessa