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Assorbanza

Assorbanza: definizione e spiegazione

L'assorbanza è una grandezza fisica che trova applicazione nel campo della spettrofotometria.

Sia I0 l'intensità di una luce monocromatica che colpisce una cuvetta contenente una soluzione: parte dell'intensità della luce incidente potrà essere assorbita dalla soluzione; dalla cuvetta emergerà pertanto una radiazione con intensità I ≤ I0.

assorbanza cuvetta

Nella cuvetta è presente il campione che assorbe parte della radiazione in ingresso: dalla cuvetta di lunghezza l emergerà una radiazione con intensità I ≤ I0.

Che cos'è l'assorbanza?

Per definire l'assorbanza bisogna anzitutto ricordare che la trasmittanza è una grandezza indicata con la lettera T il cui valore è dato dal seguente rapporto: T=I/I0.

Fatta questa breve premessa possiamo ora definire l'assorbanza: si definisce assorbanza* il logaritmo dell'inverso della trasmittanza:

assorbanza formula

Pertanto l'assorbanza è una grandezza correlata alla frazione di energia radiante assorbita dal campione e quindi risulta essere una grandezza adimensionale, ovvero priva di unità di misura.

* = in passato l'assorbanza veniva detta anche Estinzione (E) o Densità Ottica (DO) termini ormai caduti in disuso.

L'assorbanza A è una grandezza priva di unità di misura che può assumere qualsiasi valore superiore o uguale a zero.

L'assorbanza A avrà valore uguale a zero (A = 0) nel caso in cui I = I0 (e quindi il campione non assorbe la radiazione in ingresso nella cuvetta); l'assorbanza A avrà valore maggiore di zero (A > 0) nel caso in cui I < I0 (e quindi il campione assorbe parte o tutta la radiazione in ingresso nella cuvetta).

Come viene calcolata l'assorbanza?

In base alla legge di Lambert-Beer, l'assorbanza può essere determinata anche attraverso la seguente formula:

A = ε · l · C

in cui:

  • A = assorbanza
  • ε = coefficiente di assorbimento molare la cui unità di misura è M-1·cm-1 (o in modo equivalente L·mol-1·cm-1); è una grandezza il cui valore dipende chiaramente dalla specie chimica considerata ma anche dalla lunghezza d'onda della radiazione assorbita e dal solvente utilizzato;
  • l = cammino ottico = spessore in cm della soluzione attraversata dal raggio;
  • C = concentrazione della soluzione in mol/L.

Tenuto conto che il cammino ottico per un dato strumento è un valore costante, l'equazione che esprime la legge di Lambert-Beer può essere espressa nel seguente modo:

A = k · C

in cui k è un valore costante dato dal prodotto di due costanti (k = ε · l). Tale equazione è quella di una retta che passa per l'origine di un sistema di assi cartesiani e il cui coefficiente angolare corrisponde al valore di k:

assorbanza vs concentrazione

Nel caso di radiazioni monocromatiche assorbanza A e concentrazione C sono tra loro direttamente proporzionali.

Solitamente la trasmittanza viene espressa come trasmittanza percentuale (T%); quindi, poichè T% = T·100 e quindi T = T%/100, risulta:

A = log 1/T = log 100/T% = log 100 - log T%

da cui:

A = 2 - log T%

Se la concentrazione viene espressa in g/L, il coefficiente di assorbimento molare viene indicato con la lettera α; per una specie di massa molare MM risulta: α = ε · MM. La legge di Lambert-Beer risulta essere sempre valida ma in questo caso:

  • ε viene espresso in L·g-1·cm-1;
  • C viene espressa in g/L.

Esercizio #1

Calcolare l'assorbanza in una cella da 1,00 cm di una soluzione 2,31 · 10-5 M che, ad una lunghezza d'onda di 170 nm, presenta un coefficiente di assorbimento molare pari a 3,56 · 104 M-1·cm-1.

Applichiamo la legge di Lambert-Beer:

A = ε · l · C

Nel nostro caso risulta che:

  • A = ?
  • ε = 3,56 · 104 M-1·cm-1
  • l = 1,00 cm
  • C = 2,31 · 10-5 M

Sostituendo i dati a nostra disposizione, si ha che:

A = ε · l · C = 3,56 · 104 · 1,00 · 2,31 · 10-5 = 0,822

Pertanto l'assorbanza della soluzione risulta essere pari a 0,822.

Esercizio #2

Calcolare la concentrazione di una soluzione che alla lunghezza d'onda di 280 nm mostra una assorbanza di A = 0,70. Si sappia che il cammino ottico è di 1,0 cm e che il coefficiente di assorbimento molare per la lunghezza d'onda considerata risulta essere pari a 8,4·103 M-1·cm-1.

Svolgimento

Applichiamo la legge di Lambert-Beer:

A = ε · l · C

e ricaviamo la formula inversa per il calcolo della concentrazione C:

C = A / (ε · l)

Nel nostro caso risulta che:

  • A = 0,70
  • ε = 8,4·103 M-1·cm-1
  • l = 1,0 cm
  • C = ?

Sostituendo i dati si ha che:

C = 0,70/ (8,4·103 · 1,0) = 8,33 · 10-5 M

Pertanto la concentrazione della soluzione risulta essere pari a 8,33 · 10-5 mol/L.

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