Deviazioni dalla Legge di Lambert e Beer, Presentazione di Chimica

LEGGE DI LAMBERT E BEER

La legge di Lambert-Beer descrive i fenomeni di assorbimento di radiazioni elettromagnetiche ed è valida per radiazioni monocromatiche e soluzioni diluite. A = = x bxC A = assorbanza (non ha unita di misura) E = coefficiente di assorbimento molare, caratteristico della sostanza (mol-1 L cm-1) b = cammino ottico (cm), cioe lo spessore della soluzione C= concentrazione molare della sostanza (mol/L) A 0 conc Nelle condizioni sopraesposte il grafico dell'assorbanza in funzione della concentrazione è un retta. Esistono tuttavia deviazioni alla linearità.Deviazioni dalla legge di Lambert e Beer Sono fattori che provocano la deviazione dalla linearità della funzione assorbanza/concentrazione e possono quindi essere fonte di errori significativi

1 1 .b Absorbance - c 1 0 Concentration

Fattori fisici e chimici

Effetti della concentrazione

Variazione dell'indice di rifrazione: l'indice di rifrazione aumenta con la concentrazione delle soluzioni e di conseguenza aumenta la dispersione del raggio luminoso all'uscita della cella. Di conseguenza potrebbe cambiare la quantità di luce che raggiunge il detector Formazioni di aggregati: all'aumentare della concentrazione aumenta il numero di particelle in soluzione ed aumenta anche il numero di urti fra queste; le forze interioniche e/o intermolecolari aumentano e possono formarsi molecole o aggregati di particelle piu complesse, diverse per struttura da quelle in esame, per cui si potrà avere uno spostamento del massimo di assorbimento. COSA FARE:

• Lavorare con soluzioni diluite il più possibile compatibilmente con la sensibilità dello strumento
• Controllare sempre l'intervallo di applicabilità del metodo
• Verificare la linearità della curva di taratura

Effetti del pH e della temperatura

Si possono avere deviazioni dovute all'instaurarsi di un equilibrio chimico sensibile al pH. Caso tipico: indicatore acido base RH(aq) + H2O(1) R(aq) + H3O(aq)

3 22 2 . Absorbance T Increasing pH 1 430 nm * 0 - 350 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength, nm 620 nm 800 nm .580 nm 400 nm Increasing pH 560 nm 490 nm Blu di bromotimolo Quando la luce bianca passa attraverso una sostanza colorata o è riflessa da essa, una porzione caratteristica della miscela di lunghezza d'onda viene assorbita. La luce restante, non assorbita, assumerà allora il colore complementare alla lunghezza d'onda, o di onde, che sono state assorbite. Questa correlazione è descritta dalla ruota dei colori. Qui, i colori complementari sono diametralmente opposti l'un l'altro.Il blu di bromotimolo è giallo in ambiente acido (11 a 430nm) ed è blu in ambiente basico(12 a 630nm). Il punto isosbestico è la lunghezza d'onda alla quale il coefficiente di assorbimento molare ¿ è lo stesso per le due forme dell'indicatore

3 22 2 - Punto isosbestico Absorbance Increasing pH Increasing pH 1 1 * 0 350 400 450 500 550 600 650 700 Wavelength, nm In questi casi la deviazione di linearità si verifica quando si preparano le soluzioni di taratura in acqua distillata anziché in una soluzione tampone

Effetti della temperatura, del solvente e della torbidità

La temperatura può avere effetti sui sistemi all'equilibrio, tuttavia in genere una variazione di ± 5℃ non produce effetti rilevabili La distribuzione elettronica delle molecole dipende anche dall'ambiente di solvatazione quindi cambiando il solvente si possono avere variazioni dell'assorbimento. In soluzione torbide parte della luce incidente viene perduta per diffusione (effetto Tyndall) con un aumento apparente dell'assorbanza del campione COSA FARE:

• Lavorare alla medesima temperatura,
• Utilizzare per la preparazione delle curve di taratura lo stesso solvente in cui è disciolto il campione da analizzare
• Filtrare i campioni torbidi

Fattori strumentali

Un altra condizione di validità della legge di Lambert-Beer e che le radiazioni luminose che devono attraversare la soluzione in esame siano monocromatiche. In realtà le radiazioni impiegate non sono mai rigorosamente monocromatiche a causa, soprattutto, di difficoltà strumentali. Generalmente è comunque sufficiente, per ottenere risultati corretti, che la banda continua di radiazioni, centrata attorno ad un valore nominale, sia la più ristretta possibile. La bontà di uno strumento si valuta quindi in termini di AMPIEZZA DELLA BANDA PASSANTE che è definita come l'intervallo di lunghezze d'onda del fascio che emerge dal monocromatore con una energia superiore al 50% di quella della radiazione nominale Ad esempio se un monocromatore ha una banda passante di 20 nm una radiazione ha una frequenza nominale di 580 nm comprende radiazioni comprese tra 570 nm e 590 nm I Potenza radiante Ampiezza di banda effettiva 7 Vih λ1 -Δλ΄ λι λι + Δλ Monocromatore per la selezione della lunghezza d'onda

Fattori operativi

Dipendono dall'abilità dell'operatore. Errore nella pesata o scelta di una bilancia poco sensibile Errore nella preparazione delle soluzioni: calcolo errato delle diluizioni, scelta inappropriata della vetreria Scarsa pulizia delle cuvette e della vetreria LA CONOSCENZA E LA PIANIFICAZIONE DI TUTTI I PASSAGGI OPERATIVI, LA PULIZIA E LA PRECISIONE NELLE OPERAZIONI MANUALI SONO FATTORI IMPRESCINDIBILI PER ESEGUIRE ANALISI ACCURATE E PRECISE PRIMA DI MUOVERE LE MANI MUOVI LA TESTA!