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Spettrofotometria UV-visibile

Principio di funzionamento della spettrofotometria UV-visibile

La spettrofotometria (o spettrometria) UV-visibile si basa sull'assorbimento di radiazioni elettromagnetiche monocromatiche del campo del visibile e dell'UV da parte di molecole.

Questa tecnica trova applicazione nella determinazione qualitativa e quantitativa di numerose sostanze sia organiche che inorganiche nel campo ambientale, farmaceutico e alimentare.

La figura seguente mostra lo schema a blocchi di uno spettrofotometro:

schema a blocchi di uno spettrofotometro

in cui:

S è la sorgente luminosa, che può essere una lampada a incandescenza per le analisi nel campo del visibile o una lampada al deuterio per le analisi nel campo dell'UV.

M è il monocromatore che seleziona e lascia passare la lunghezza d'onda impostata dall'operatore e disperde le altre

C è la cuvetta che contiene la soluzione da analizzare.

R è il rivelatore che trasforma l'intensità della radiazione elettromagnetica giunta ad esso in un segnale elettrico

A è l'amplificatore che amplifica il segnale elettrico del rivelatore

I è il registratore che fornisce il valore di assorbanza

Oltre allo spettrofotometro esiste anche il colorimetro che è però caratterizzato da una maggiore semplicità.

La parte più importante dello spettrofotometro è sicuramente la cuvetta contenente la soluzione con la sostanza da analizzare.

Supponiamo che sia I0 l'intensità della luce monocromatica incidente. La soluzione assorbe in parte l'intensità della radiazione incidente e all'uscita della cuvetta l'intensità sarà stata ridotta ad un valore che chiamiamo I:

spettrofotometro cuvetta

L'assorbimento di luce da parte della soluzione viene definito da una grandezza che prende il nome di assorbanza (A) che viene calcolata con la seguente formula:

assorbanza

in cui T è la trasmittanza, un'altra grandezza fondamentale utile per esprimere l'assorbimento di radiazioni elettromagnetiche.

L'assorbanza A può essere determinata tramite la formula della legge di Lambert-Beer:

legge di lambert beer

in cui:

e è il coefficiente di assorbimento molare
l è il cammino ottico cioè lo spessore in cm della soluzione attraversato dalla luce monocromatica
C è la concentrazione della soluzione espressa in termini di molarità.

Le grandezze e e l sono valori costanti, pertanto l'equazione precedente può essere scritta come:

formula assorbanza

in cui k = e · l

Il grafico di questa equazione è una retta che passa per l'origine degli assi cartesiani in cui k è il coefficiente angolare della retta:

grafico assorbanza

A quale lunghezza d'onda bisogna effettuare l'analisi allo spettrofotometro?

Il grafico seguente mostra come varia il valore dell'assorbanza A di una soluzione 0,001M di KMnO4 in funzione della lunghezza d'onda λ:

curva assorbimento

Si può notare che il massimo valore dell'assorbanza si ha alla lunghezza d'onda di 530 nm (1 nm = 1 nanometro = 10-9 m = un milionesimo di millimetro); pertanto l'analisi di una soluzione incognita di KMnO4 deve essere eseguita a questa lunghezza d'onda.

Ragionamenti analoghi possono essere effettuati per le analisi di altri campioni.

In spettrofotometria UV/vis qualsiasi gruppo funzionale, legame chimico o sistema di legami che assorbe radiazioni elettromagnetiche è detto cromoforo.

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