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Chimica Analitica e Laboratorio 2

Modulo di Spettroscopia Analitica

Spettroscopia UV-visibile

2

Trasmittanza - assorbanza

La trasmittanza di un mezzo è la frazione di radiazione incidente trasmessa

T = P/P0

%T =P/P0x100

L’assorbanza è definita come

A = -log P/P0

3

Legge di Lambert-Beer

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

Simboli

Lambert-Beer

Un sistema composto da n specie assorbenti ad una lunghezza d’onda λ ha un assorbanza

Spettri UV-vis

200 400 600 800Lunghezza d'onda (nm)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Ass

orba

nza

Spettro A + B

Spettri UV-vis


0

0.5

1

1.5

2

2.5

Ass

orba

nza

Sostanza A


0

0.5

1

1.5

2

2.5

Ass

orba

nza

Sostanza B

Spettro somma


0

0.5

1

1.5

2

2.5

Ass

orba

nza Spettro A + B

Deviazioni dalla legge

•  Deviazioni chimiche –  interazioni col solvente –  autoassociazioni

•  Deviazioni strumentali –  radiazione policromatica –  radiazioni parassite

Strumenti •  A singolo raggio

•  A doppio raggio

Analisi quantitative UV-vis

•  ampia applicabilità –  sostanze organiche –  sostanze inorganiche

•  buona sensibilità –  10-3 ÷ 10-5 M

•  accuratezza –  1 ÷ 3 %

•  praticità –  veloce –  poche manipolazioni del campione

Spettroscopia UV-vis

Applicazioni

Analisi quantitative

Metodo per confronto

•  Preparazione standard –  std 1 –  std 2 –  …. –  std n

•  Lettura soluzioni standard alla lunghezza d’onda λ

•  Curva di calibrazione

Curva di calibrazione

Minimi quadrati – linea di tendenza

Parametri retta

Polinomiale

Metodo per confronto

•  Lettura campione

•  proiezione Acampione sulla curva di calibrazione

•  proiezione sull’asse delle concentrazioni

Polinomiale

Metodo delle variazioni continue (Job plot)

Metodo delle variazioni continue

Si consideri la formazione di un complesso metallo-legante, dotato di assorbimento nell’UV-vis:

•  mM + lL D MmLl

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.


Si preparino due soluzioni di legante e di metallo aventi la stessa concentrazione

•  [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

mL Metallo mL Legante XMetallo

0 10 0 1 9 0.1 2 8 0.2 3 7 0.3 4 6 0.4

…. …. …. .… …. …. 7 3 0.7 8 2 0.8 9 1 0.9 10 0 1


Qualunque sia il valore di a, la frazione molare è sempre data dalla relazione

Sostituendo [M] ed [L] nella prima equazione


I valori delle frazioni molari corrispondenti ai massimi di assorbanza per i complessi più comuni sono

Stechiometria m/(m+l) XMax

ML (1:1) 1/(1+1) 0.5 ML2 (1:2) 1/(1+2) 0.33 ML3 (1:3) 1/(1+3) 0.25 M2L3 (2:3) 2/(2+3) 0.4

…. …. ….


Condizione perché si abbia un massimo ben definito è che si f o r m i u n s o l o t i p o d i complesso.


La curvatura delle linee sperimentali è dovuto alla forza con cui si forma il complesso La costante di formazione può essere va lu t a t a da l l a m i su ra de l l e deviazioni dalle rette teoriche che rappresentano la curva per un complesso formato completamente

Stechiometria 1:1

XMe = 0.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Stechiometria 1:1 complesso debole

XMe = 0.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Stechiometria 1:2

XMe=0.33


XMe=0.33

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

XMe=0.25

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1XMe

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Assorbanza

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

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.

REAGENTI ASSORBENTI

Ricordando che l’assorbanza è una proprietà additiva, nel caso più generale, alla lunghezza d’onda λ e con un cammino ottico b cm:

( )λλ εεε

nn MeLMeLMeMeLL CCCbA ++⋅=

Me nL MeL+ n

[1]

•  Ricordando che

CMe= CTotMe – CMeLn e CL= CTot

L – nCMeLn

•  Sostituendo questi valori nella equazione [1]

( )λλ εεε

nn MeLMeLMeMeLL CCCbA ++⋅=

( ) ( )[ ]λλ εεε

nnnMen MeLMeLMeLTot

MeMeLTotLL CCCnCCbA +−⋅+−⋅⋅=

REAGENTI ASSORBENTI

( ) ( )[ ]λλ εεε

nnnMen MeLMeLMeLTot


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.

REAGENTI ASSORBENTI

( ) ( )[ ]λλ εεε

nnnMen MeLMeLMeLTot


( ) ( )MeLMeLMeLTot

MeTotLL

corretta nCCCbAAnnMe

εεεεελλ −−=⋅+⋅⋅−=

CORREZIONE

•  Prendiamo il caso in cui il solo metallo assorba.

•  L’assorbanza corretta sarà data dalla relazione:

L Me XMe A AC 10 0 0 A0 A0-0 A10

9 1 0.1 A1 A1-0.1 A10

8 2 0.2 A2 A2-0.2 A10

7 3 0.3 . .

6 4 0.4 . .

5 5 0.5 . .

4 6 0.6 . .

3 7 0.7 . .

2 8 0.8 . .

1 9 0.9 A9 A9-0.9 A10

0 10 1 A10 0

leSperimentaMe

leSperimentai

Correttai AXAA 10⋅−=

CORREZIONE

Job plot dopo la correzione del reagente assorbente.

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