Chimica Analitica e Laboratorio 2. Modulo di Spettroscopia Analitica

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1 Chimica Analitica e Laboratorio 2 Modulo di Spettroscopia Analitica

2 Spettroscopia UV-visibile 2

3 Trasmittanza - assorbanza La trasmittanza di un mezzo è la frazione di radiazione incidente trasmessa T = P/P 0 %T =P/P 0 x100 L assorbanza è definita come A = -log P/P 0 3

4 Legge di Lambert-Beer La legge di Lambert-Beer mette in relazione l assorbanza con la concentrazione della specie assorbente in particolare

5 Simboli

6 Lambert-Beer Un sistema composto da n specie assorbenti ad una lunghezza d onda λ ha un assorbanza

7 Spettri UV-vis Assorbanza Spettro A + B Lunghezza d'onda (nm)

8 Spettri UV-vis Assorbanza Sostanza A Assorbanza Sostanza B Lunghezza d'onda (nm) Lunghezza d'onda (nm)

9 Spettro somma 2.5 Assorbanza Spettro A + B Lunghezza d'onda (nm)

10 Deviazioni dalla legge Deviazioni chimiche interazioni col solvente autoassociazioni Deviazioni strumentali radiazione policromatica radiazioni parassite

11 A singolo raggio Strumenti A doppio raggio

12 Analisi quantitative UV-vis ampia applicabilità sostanze organiche sostanze inorganiche buona sensibilità M accuratezza 1 3 % praticità veloce poche manipolazioni del campione

13 Spettroscopia UV-vis Applicazioni

14 Analisi quantitative

15 Metodo per confronto Preparazione standard std 1 std 2. std n Lettura soluzioni standard alla lunghezza d onda λ Curva di calibrazione

16 Curva di calibrazione

17 Minimi quadrati linea di tendenza

18 Parametri retta

19 Polinomiale

20 Polinomiale

21 Metodo per confronto Lettura campione proiezione A campione sulla curva di calibrazione proiezione sull asse delle concentrazioni

22

23 Polinomiale

24 Metodo delle variazioni continue (Job plot)

25 Metodo delle variazioni continue Si consideri la formazione di un complesso metallo-legante, dotato di assorbimento nell UV-vis: mm + ll D M m L l Si può dimostrare che l assorbanza del complesso, riportata rispetto alla frazione molare del metallo, è una curva continua con un massimo per x = m/(m+l) perché questa condizione sia verificata occorre che la somma delle concentrazioni [M] e [L] sia costante.

26 Metodo delle variazioni continue Si preparino due soluzioni di legante e di metallo aventi la stessa concentrazione ml Metallo ml Legante X Metallo [M] = [L] = a La concentrazione a deve essere scelta in modo tale che il valore dell assorbanza massima del complesso sia tra 1 ed 1.5 Partendo da queste due soluzioni si preparino 11 soluzioni secondo lo schema

27 Metodo delle variazioni continue Qualunque sia il valore di a, la frazione molare è sempre data dalla relazione Sostituendo [M] ed [L] nella prima equazione

28 Metodo delle variazioni continue I valori delle frazioni molari corrispondenti ai massimi di assorbanza per i complessi più comuni sono Stechiometria m/(m+l) X Max ML (1:1) 1/(1+1) 0.5 ML 2 (1:2) 1/(1+2) 0.33 ML 3 (1:3) 1/(1+3) 0.25 M 2 L 3 (2:3) 2/(2+3)

29 Metodo delle variazioni continue Condizione perché si abbia un massimo ben definito è che si formi un solo tipo di complesso.

30 Metodo delle variazioni continue La curvatura delle linee sperimentali è dovuto alla forza con cui si forma il complesso La costante di formazione può essere valutata dalla misura delle deviazioni dalle rette teoriche che rappresentano la curva per un complesso formato completamente

31 Stechiometria 1: Assorbanza X Me = X Me 0

32 Stechiometria 1:1 complesso debole Assorbanza X Me = X Me 0

33 Stechiometria 1: Assorbanza X Me = X Me 0

34 Stechiometria 1:2 complesso debole Assorbanza X Me = X Me 0

35 Stechiometria 1:3 complesso debole Assorbanza X Me = X Me 0

36 REAGENTI ASSORBENTI Prendiamo il caso che uno o entrambi i reagenti non siano trasparenti, cioè assorbano. Nel caso di un solo reagente assorbente il grafico di Job si presenta con un braccio che non passa per lo zero.

37 REAGENTI ASSORBENTI Ricordando che l assorbanza è una proprietà additiva, nel caso più generale, Me nl MeL + n alla lunghezza d onda λ e con un cammino ottico b cm: λ ( ε ε ε ) LCL + MeCMe MeL n CMeL n λ A = b + [1]

38 REAGENTI ASSORBENTI Ricordando che C Me = C Tot Me C MeLn e C L = C Tot L nc MeLn Sostituendo questi valori nella equazione [1] λ ( ε ε ε ) LCL + MeCMe MeL n CMeL n λ A = b + λ [ ( ) ( ) ] Tot Tot ε L CL ncmel + ε ε n Me C C Me MeLn MeL C n MeLn λ A = b + λ [ ( ) ( ) ] Tot Tot ε L CL ncmel + ε ε n Me C C Me MeLn MeL C n MeLn λ A = b +

39 REAGENTI ASSORBENTI λ [ ( ) ( ) ] Tot Tot ε L CL ncmel + ε ε n Me C C Me MeLn MeL C n MeLn λ A = b + A corretta λ = A λ b ( Tot Tot ε C + ε C ) = C ( ε nε ε ) L L Me Me MeL n MeL n L Me Nel caso dei reagenti assorbenti, si deve calcolare un assorbanza corretta sottraendo all assorbanza misurata quella che sarebbe stata l assorbanza relativa ai reattivi puri tenendo conto della diluizione.

40 CORREZIONE Prendiamo il caso in cui il solo metallo assorba. L assorbanza corretta sarà data dalla relazione: Corretta Sperimentale Sperimentale Ai = Ai X Me A10 L Me X Me A A C A 0 A 0-0 A A 1 A A A 2 A A A 9 A A A 10 0

41 CORREZIONE Job plot dopo la correzione del reagente assorbente.

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