Metodi spettroscopici: si basano sulla misura delle variazioni di energia che si verificano a carico di nuclei, atomi o molecole in seguito ad interazione.

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1 Metodi spettroscopici: si basano sulla misura delle variazioni di energia che si verificano a carico di nuclei, atomi o molecole in seguito ad interazione tra una radiazione elettromagnetica e la materia Spettroscopia atomica Spettroscopia molecolare Spettroscopia di assorbimento: si basa sulla riduzione della intensità della radiazione elettro magnetica come conseguenza della sua interazione con l’analita Spettroscopia di emissione: determinazione dell’intensità della radiazione emessa quando l’analita viene eccitato con energia termica elettrica o radiante La radiazione elettromagnetica è una forma di energia che viene trasmessa nello spazio ad elevate velocità

2 La radiazione elettromagnetica può essere descritta sia in termine di onde (1) che di particelle
Modello ondulatorio: la radiazione e.m. è generalmente prodotta dal movimento periodico di una carica elettrica e consiste in campi magnetici e campi elettrici oscillanti e tra loro perpendicolari (1) Proprietà dell’ onda elettromagnetica: (lunghezza d’onda) = distanza che intercorre tra due creste d’onda I = ampiezza o intensità della radiazione E, H vettore elettrico e magnetico generati dalla radiazione, che nel caso di una radiazione polarizzata, vibrano in 2 piani tra loro perpendicolari  (frequenza) = è il numero di onde o oscillazioni contenuti nell’unità di tempo

3 c = c =  Nel vuoto la luce viaggia alla max velocità (c).
c= velocità della luce (2.998x108 m/s nel vuoto). In qualsiasi altro mezzo la velocità della luce è c/n, dove n è l’indice di rifrazione del mezzo. NB: la frequenza è una grandezza caratteristica di una vibrazione luminosa e pertanto è indipendente dal mezzo in cui avviene la propagazione. Quando la luce attraversa due mezzi con n diverso, la sua frequenza rimane invariata ma la  cambia

4 Da un punto di vista energetico possiamo considerare la radiazione e.m. come un treno di particelle (quanti) ciascuno dei quali è dotato di una certa energia Equazione di Planck E= h h = costante di Planck = 6.63 x10-22 erg sec-1 c  = Dato che E= hc/ si deduce che l’energia di una radiazione e.m. è direttamente proporzionale alla frequenza e inversamente proporzionale alla lunghezza d’onda

5 SPETTRO ELETTROMAGNETICO
COPRE UN INTERVALLO ENORME DI ENERGIE, FREQUENZA E LUNG. D’ONDA

6 Mostra le regioni dello spettro e.m. usate nei metodi spettroscopici
Tipi di transizioni che risultano dalle interazioni della radiazione con un campione Metodi ottici

7 Spettroscopia di assorbimento di radiazioni (UV-VIS-IR)
Le interazioni delle radiazioni e.m. con le molecole può indurre: Variazione della frequenza di rotazione della molecola intorno ad un loro asse (spettri rotazionali) Variazione della frequenza di vibrazione a carico di un legame tra due atomi (spettri vibrazionali) La transizione di un elettrone di valenza nel caso di atomi o di un elettrone di un orbitale molecolare nel caso di molecole, da un livello interno ad uno più esterno (spettro elettronico) I tre tipi di spettri si ottengono con energie molto diverse: infatti una transizione elettronica può essere prodotta solo da radiazioni UV-VIS, mentre le transizioni vibrazionali e rotazionali da radiazioni IR lontano o vicino

8 Orbitali atomici Gli orbitali atomici interessati nelle transizioni elettroniche sono quelli di tipo s, p,d Orbitali s: a simmetria sferica: la carica dell’elettrone è distribuita in modo simmetrico rispetto al nucleo. Si possono rappresentare con una sfera entro la quale la funzione d’onda  è sempre positiva. Nell’orbitale 1s non ci sono nodi, ossia non ci sono punti in cui la probabilità di trovare l’elettrone sia nulla.  1s

9 nodo Aumentando il numero quantico passiamo all’orbitale 2s, sferico, in cui è presente un nodo (> energia)   (+)  (-) Orbitale 2p: orbitale di tipo di ellissoide, con segni opposti di  nei due lobi (esiste un nodo)

10 Orbitale 3s: 2 nodi (aumentando il numero quantico aumentano i nodo e l’energia)

11 Orbitali molecolari La combinazione lineare di due orbitali 1s può dare luogo a due diversi orbitali , uno definito legante e l’altro antilegante La radiazione UV di 120 nm determina una transizione   * Sovrapposizione orbitali 2p

12 Un terzo tipo di orbitale molecolare è costituito dagli orbitali non leganti, formati cioè dagli elettroni atomici esterni, non impegnati in un legame molecolare (es. gli elettroni non condivisi dell’ossigeno dei gruppi carbonilici). Questi elettroni possono essere promossi dall’orbitale non legante “n” stabile, ad uno antilegante n  * n  *

13 Tipi di transizione energia Antilegante * Antilegante * Non legante n legante  legante  * L’energia perché avvenga tale transizione è molto elevata: fornita solo da radiazioni UV lontano Un elettrone in un orbitale di legame s viene eccitato al corrispondente orbitale di non legame. L’energia richiesta è grande. Ad esempio il metano, che possiede solo legami s C-H, può dar luogo solo a questo tipo di transizione mostra un massimo di assorbanza a 125nm . Transizioni di questo tipo non sono quindi visibili con i normali spettrofotometri e bisogna far ricorso a tecniche di registrazione “in vuoto”. Transizioni tipiche degli idrocarburi n * corrisponde alla promozioni di un e di non legame ad uno di antilegame * (es eteri, ammine, solfuri, alogenuri). Le transizioni n * possono dare luogo ad assorbimento a  diverse, a seconda della natura dell’eteroatomo: alcoli ed eteri assorbono nell’UV lontano e sono quindi trasparenti nella zona di lunghezza d’onda > 180 nm; ammine, solfuri, alogenuri assorbono nell’UV vicino a causa del fatto che i loro rispettivi elettroni di non legame sono trattenuti meno stabilmente nei corrispondenti orbitali atomici di non legame

14 208 Bromuro di metile Bromuro 173 Cloruro metilico Cloruro 259
Esempi di transizioni n  * 208 Bromuro di metile Bromuro 173 Cloruro metilico Cloruro 259 Ioduro metilico Ioduro 213 Metilammina Amminico 210 Dimetilsolfuro Tioetere 185 Dietiletere Etere 231 Butantiolo Sulfidrile 183 Metanolo Ossidrile 176 Acqua  max (nm) Esempio Gruppo Alcoli ed eteri assorbono nell' UV lontano dipende dalla natura dell' eteroatomo

15   * ( > 200 nm) nell’ UV vicino
* composti che contengono un solo doppio legame etilenico, triplo legame di tipo acetilenico o nitrilico danno luogo a transizioni * nell’ UV lontano, mentre composti contenenti gruppi carbonilici (aldeidi-chetoni), carbossilico, azo, nitro, nitroso, nitrato, nitrito danno   * ( > 200 nm) nell’ UV vicino Le bande * si suddividono in: K o di coniugazione - sistemi  molto delocalizzati come sistemi aromatici e coniugati  220 – 750 nm  > 104 B benzenoide – aromatici, banda classica benzene, non permessa dalla restrizioni di simmetria e quindi poco intensa  = 270 nm  > 102 E etilenica – tipica di sistemi  insaturi non coniugati  = 180 – 230 nm  = 2x

16 Diagramma degli orbitali molecolari della formaldeide
Orbitale di antilegame C=O Orbitale di non legame O Orbitale di legame C=O Orbitale di legame 

17 Cromoforo: porzione della molecola responsabile dell’assorbimento.
Tutti i gruppi cromofori producono shift BATOCROMICI (o shift rosso), cioè uno spostamento del massimo di assorbimento verso lunghezze d’onda maggiori. Solitamente cromofori isolati danno assorbimenti di bassa intensità e a valori di  < 200 nm. Quando in una molecola sono presenti cromofori tra loro coniugati si ottengono picchi di assorbimento intensi e a  > 200 nm. La saturazione di un gruppo insaturo produce uno shift IPSOCROMICO (o shift blu), cioè unospostamento verso  minori. La coniugazione consente una delocalizzazione degli elettroni di legame con conseguente stabilizzazione degli orbitali di antilegame * e conseguente abbassamento del loro livello energetico. Auxocromo: un gruppo saturo con elettroni non leganti che quando legato ad un cromoforo comporta una variazione dell’intensità e della  (es. OH, NH2, Cl-) Un effetto che produca una variazione del coefficiente di estinzione molare (e) viene definito IPERCROMICO oIPOCROMICO, a seconda che la variazione si positiva o negativa. Effetti Iper- ed Ipocromici sono causati da sostituenti non cromofori detti AUXOCROMI e sono rappresentati in genere da gruppi contenti doppietti elettronici non condivisi.

18 Shift ipsocromico (blu shift) Shift batocromico (red shift)
Shift ipercromico   Shift ipsocromico (blu shift) Shift batocromico (red shift) Shift ipocromico  200 250 300 350 400 

19 Transizioni energetiche
A temperatura ambiente atomi e molecole si trovano nel rispettivo stato fondamentale, cui corrisponde la minima energia; quando vengono sollecitati da una opportuna quantità di energia, passano in uno stato eccitato, cui corrisponde una maggiore energia. Assorbimento Rilassamento E2 +E - E E1 Lo stato eccitato non è stabile e dura per tempi brevissimi, atomi e molecole tendono a tornare allo stato fondamentale restituendo all’ambiente l’energia assorbita (l’energia assorbita viene riemessa sotto forma di calore, radiazione)

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21 Energia interna delle molecole
Come nel caso degli atomi, anche le molecole hanno una energia interna dovuta ai diversi contributi: Emolecola= Eelettronica +Erotazionale+Evibrazionale Erotazionale è associata alla rotazione della molecola su se stessa (intorno a uno o più assi), Evibrazionale è associata al movimento reciproco degli atomi nella molecola Erotazionale+ Evibrazionale definiscono la energia cinetica della molecola (proporzionale alla temperatura). Tipi di vibrazioni molecolari

22 L’energia delle molecole (come quella degli atomi) è quantizzata, per cui sono “permessi” solo determinati livelli di energia Etotale = Eelettronica +Erotazionale+Evibrazionale Stati elettronici Stati vibrazionali Stati rotazionali Rappresentazione schematica dei livelli energetici molecolari. A ogni livello elettronico sono associati diversi livelli vibrazionali e a ciascuno di questi, a sua volta, diversi livelli rotazionali

23 Spettro UV-VIS della1,2,4,5 tetrazina
La banda di assorbimento consiste quindi di un numero molto elevato di linee, corrispondenti alle diverse transizioni vibrazionali e rotazionali. In una soluzione, le specie assorbenti sono circondate dal solvente e la natura a banda dell’assorbimento diventa slargata poiché le collisioni che si verificano in soluzione tendono ad allargare le energie degli stati quantici Spettro UV-VIS della1,2,4,5 tetrazina

24 Regole di selezione Le regole di selezione, previste dalla meccanica quantistica, indicano quali transizioni sono permesse e quali no, o più precisamente, quali sono le transizioni più probabili. La regola di selezione principale è che in corrispondenza di una transizione energetica è necessario che il sistema possa comportarsi come un dipolo elettrico oscillante (un dipolo è un sistema costituito da due cariche di segno opposte distanziate). Questa regola si spiega tenendo presente che il campo elettrico associato a ogni radiazione e.m. può scambiare energia con la materia solo a condizione che quest’ultima possa comportarsi in modo analogo: un dipolo oscillante genera un campo elettrico oscillante in grado di interagire con quello della radiazione La probabilità di transizione è tanto maggiore quanto più il momento di transizione è diverso da zero : una molecola può assorbire energia solo se i momenti dipolari elettrici dello stato eccitato e di quello fondamentale sono diversi da 0

25 La legge dell’assorbimento
Legge sperimentale che descrive i fenomeni di assorbimento di radiazioni elettromagnetiche (legge di Lambert-Beer): la q.tà di radiazione attenuata (assorbita) dipende dalla concentrazione delle molecole che assorbono e dal cammino ottico nel quale avviene l’assorbimento Trasmittanza è la frazione di luce incidente trasmessa dalla soluzione. P P0 Trasmittanza (T) = P0 P P Assorbanza (A) = - logT = log T% = X 100 P0

26 L’assorbanza si determina sperimentalmente mediante strumenti chiamati spettrofotometri, ponendo la soluzione da esaminare in una cella (cuvetta) trasparente alla radiazione e.m. e di cammino ottico noto A = k d c Dove A = assorbanza (adimensionale) d = cammino ottico (cm) (spessore della soluzione attraversata dal raggio) C = concentrazione della specie che assorbe (espressa in mol/L o g/L o g/100 ml) k = è una costante che dipende dalla sostanza esaminata, dal solvente, dalla lunghezza d’onda ed ha valori numerici e sigle diversi a seconda delle unità di misura utilizzate per esprimere la concentrazione

27 In particolare: Quando C è espressa in moli/L, k , indicato con  prende il nome di assorbività molare o coefficiente di estinzione molare. Le dimensione di  sono quindi L mol-1 cm -1 Quando C viene espresso in g/L, k, indicato con la lettera a, prende il nome di assorbività. Le dimensione di a sono L g-1 cm-1. Questo modo di esprimere k è tipico della letteratura americana e si utilizza quando il PM non è noto Qundo C viene espresso in g/100 ml, k, viene indicato con A(1%, 1cm) e prende il nome di assorbanza specifica (si trova anche espresso come E(1%1cm), coeff. di estinzione specifico) La conversione da una forma all’altra è possibile tramite le relazioni seguenti: A(1%,1cm)  a = = 10 PM Il valore della costante k dipende dalla lunghezza d’onda a cui viene effettuata la misura dell’assorbanza. Per convenzione viene riportato il valore di  misurato alla max (max)

28 Caratteristiche di assorbimento di composti organici
Composti contenenti solo elettroni  Idrocarburi saturi. Dato che l’energia per transizioni   * è dell’ordine di 185 kcal/mole, tale transizione avviene solamente nell’UV lontano <180 nm 2. Composti saturi contenenti elettroni n Composti saturi contenenti eteroatomi come ossigeno, azoto, zolfo o alogeni, posseggono elettroni non leganti (n) oltre a elettroni di tipo . La transizione n * richiede meno energia  * e questo consente un assorbimento nm. Solfuri, disolfuri, tioli, ammine, bromuri e ioduri possono mostrare un assorbimento > 200 nm ma solitamente di debole intensità per essere considerato diagnostico

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30 3. Composti contenenti elettroni 
Cromofori singoli assorbono nel lontano UV e non nel vicino UV (solo assorbimento di bassa intensità)

31 3.1 Cromofori etilenici Il cromoforo etilenico isolato assorbe nell’UV lontano (*). La sostituzione alchilico comporta uno shift batocromico e aumenta all’aumentare del numero di sostituenti alchilici. Le caratteristiche di assorbimento dei cicloalcheni è simile a quelle dei composti aciclici Quando una molecola contiene due o più legami etilenici, isolati tra loro da almeno un gruppo metilenico, la molecola assorbe alla stessa  di una molecola contenente un solo legame etilenico (l’intensità è proporzionale al numero di doppi legami presenti)

32 Shift ipsocromico (blu shift) Shift batocromico (red shift)
Shift ipercromico   Shift ipsocromico (blu shift) Shift batocromico (red shift) Shift ipocromico  200 250 300 350 400 

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34 In un sistema dienico coniugato (es 1,3 butadiene), quando la coplanarità lo permette, si instaura una sovrapposizione degli orbitali , che risulta in un sistema - coniugato. La coniugazione comporta la creazione di due nuovi stati energetici

35 Antileganti * Leganti *
All’aumentare della coniugazione, la  di energia tra orbitali  e * diminuisce: aumentano gli orbitali per combinazione lineare dei singoli cromofori Antileganti * Leganti *

36 Un metodo empirico per predire l’effetto batocromico di sostituenti alchilici nell’1,3butadiene è stato formulato da Fieser e Woodward (buona predizione fino a 4 doppi legami): Ogni gruppo alchilico (o residuo di anello) legato al sistema dienico comporta uno shift batocromico di 5 nm Ogni doppio legame esociclico comporta un ulteriore contributo di 5 nm

37 Sistema eteroanulare Sistema omoanulare

38 Nel caso in cui il poliene coniugato contiene più di quattro doppi legami, si utilizzano le regole di Fieser Kuhn Licopene

39 -carotene

40 Cromofori carbonilici
I composti carbonilici contengono: una coppia di e  una coppia di e  due coppie di e di non legame Quindi le possibili transizioni sono le seguenti:   * (150 nm) n  * (190 nm) n  * ( nm – banda R- , molto debole <30)

41 Aldeidi e chetoni saturi
L’assorbimento n  * di aldeidi e chetoni è estremamente debole. L’introduzione di un -alogeno ha un minimo effetto

42 Aldeidi e chetoni ,-insaturi
Composti contenenti un gruppo carbonilico coniugato con un gruppo etilenico sono chiamati enoni. Da un punto generale gli enoni sono caratterizzati da una intensa banda di assorbimento (banda K) nella regione nm ( ) e una banda debole (n *) (banda R) a nnm

43 Acidi carbossilici saturi e coniugati
Acidi carbossilici saturi mostrano un debole assorbimento a circa 200 nm dovuto alla transizione proibita n * Acidi carbossilici insaturi mostrano una caratteristica e intensa banda K a 200 nm e = 10000 Esteri e lattoni Esteri e sali sodici di acidi carbossilici mostrano un assorbimento a lunghezze d’onda e di intensità comparabile ai corrispondenti acidi. La coniugazione ha un effetto simile ai corrispondenti acidi

44 Regole per la predizione
assorbimento di enoni e dienoni

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47 Dato che i composti carbonilici sono polari, risentono dell’effetto solvente. La banda R risente dell’effetto ipsocromico associato all’aumentata polarità del solvente

48 STRUMENTAZIONE SORGENTE MONOCROMATORE CELLA RIVELATORE
ELABORATORE DATI sorgente: lampada che emette radiazioni nell’intervallo spettrale di misura monocromatore: sistema che permette di selezionare r.e.m monocromatiche cella: in cui è posto il campione rivelatore: che misura intensità della radiazione En dipende dalla tensione, quindi richiedono stabilizzatori molto efficienti. Meglio le quarzo-iodio o tungsteno-alogeno(VIS) Bulbo riempito di D2 che eccitato dalla scarica elettrica emette radiaz.al

49 Sorgente È costituita da lampade che emettono radiazioni nell’intervallo spettrale di misura, che può essere il campo spettrale dell’UV oppure del visibile. regione del visibile. Si usano lampade a incandescenza come quelle a filamento di tungsteno. Coprono l’intervallo di lunghezza d’onda da 930 a 320 nm regione dell’UV. Si usano lampade a deuterio. Si tratta di lampade ad arco in cui il bulbo di quarzo è riempito di deuterio che, eccitato, emette uno spettro continuo di radiazioni al di sotto di 400nm. Lampada al tungsteno Lampada al D2 111

50 MONOCROMATORI Le lampade emettono radiazioni in tutte le direzioni dello spazio e quindi per ottenere un fascio di luce sottile e ben focalizzato, è necessario un sistema ottico costituito da lenti, specchi e fenditure. Tale fascio viene quindi inviato sul monocromatore che “scompone” la radiazione policromatica in bande il più possibile monocromatiche. La PRECISIONE d’analisi dipende dal fatto che la radiazione incidente sul campione sia monocromatica Ne esistono di due tipi: FILTRI, che assorbono una parte delle componenti spettrali della radiazione incidente e ne trasmettono una gamma più o meno ampia PRISMI o RETICOLI, che diffrangono la luce policromatica “separandola” nelle diverse componenti monocromatiche Luce policr.: formata da componenti monocromatiche, ciascuna con diversa lungh. 112

51 AMPIEZZA DELLA BANDA PASSANTE
La qualità di un monocromatore è definita da due parametri: l’ampiezza della banda passante e il potere risolvente AMPIEZZA DELLA BANDA PASSANTE Intervallo di lunghezze d’onda del fascio che emerge dalla fenditura con un’energia superiore al 50%dell’energia della radiazione nominale (espressa in nm) Imax 1 Una radiazione di 580 nm (nominale), di un monocromatore con banda passante di 20 nm, comprende anche le radiazioni fra 570 nm e 590 nm, con intensità pari alla metà (0.5 Imax) di quella nominale. della radiazione Intensità ½ Imax 0.5 560 580 600  (nm) 114

52 R =  / l 2) POTERE RISOLVENTE (o RISOLUZIONE SPETTRALE)
Capacità del monocromatore di separare fra loro due diverse lunghezze d’onda. Differenza fra le due lunghezze d’onda R =  / l Distanza misurata sul piano della fenditura di uscita del monocromatore (mm)

53 FILTRI PRISMI e RETICOLI
I più comuni sono i filtri di assorbimento (simili a quelli un tempo usati in fotografia) e vengono utilizzati nei colorimetri piu economici. Dato che sono in vetro , non possono essere utilizzati per analisi nell’UV. La banda passante è solitamente elevata PRISMI e RETICOLI Il prisma ottico è in grado di scomporre la luce policromatica nelle sue componenti monocromatiche. La selezione della radiazione monocromatiche viene quindi effettuata mediante la fenditura La radiazione uscente è quella che passa attraverso la fenditura di uscita 113

54 I reticoli di riflessione (da 3 a 10 cm) sono costituiti da una serie di solchi paralleli (da 200 a 3000 solchi/mm) tracciati sopra una superficie riflettente (resina ricoperta da alluminio oro o platino), piana o concava Reticolo a gradini

55 Cellette o cuvette Servono per contenere il campione. Sono cotruiti con materiale trasparente alla regione spettrale di interesse: - vetro o di polistirene (monouso) per il visibile - Quarzo per l’UV Il cammino ottico può variare a seconda dell’impiego (solitamente 1 cm). Si distinguono inoltre dalla forma e dal volume contenuto (es. 1 ml, 3ml) Solitamente le cuvette sono caratterizzate da due facce ottiche (attraverso le quali passa la radiazione) e da due facce (opache) che servono per maneggiarle. Le facce ottiche devono essere perfettamente pulite ed asciutte. 116

56 RIVELATORE Trasforma l’energia radiante in un segnale elettrico, proporzionale all’energia che lo investe. Celle fotovoltaiche. Si basano sulle proprietà dei semiconduttori (selenio) i cui e più esterni possono essere eccitati con relativa facilità. Le radiazioni UV/visibile hanno sufficiente energia per promuovere queste transizioni elettroniche che a loro volta generano una corrente elettrica (proporzionale al numero di fotoni che raggiunge il rivelatore) Caratteristiche: intervallo ristretto di  (400 – 750 nm) bassa sensibilità tendenza all’affaticamento robusti costi contenuti 117

57 intervallo ampio di  (190 – 1000 nm)
2) Fototubi La risposta di un fototubo è basato sull’effetto fotoelettrico (emissioni di e dalla superficie di alcuni materiali cui sia applicata una ddp, qualora colpito da una radiazione luminosa). Un fototubo consiste in un catodo semicilindrico e un anodo a filamento inseriti in un tubo di vetro o quarzo sottovuoto. Il catodo supporta un materiale fotoemissivo (metallo alcalino) che emette elettroni quando irradiato con radiazioni di opportuna energia. I fotoelettroni emessi sono quindi attratti dall’anodo Caratteristiche: intervallo ampio di  (190 – 1000 nm) migliori prestazioni rispetto alle celle f. tendenza all’affaticamento (protetti dalla luce ambientale) costo medio 2)effetto a cascata 118

58 Caratteristiche: elevata sensibilità costo elevato
3) Fotomoltiplicatori. Variante dei fototubi, caratterizzati da una sensibilità superiore; gli e emessi dal catodo vengono accelerati da un campo elettrico e quindi acquistano energia; quando colpiscono una seconda superficie fotoemissiva (diodo), liberano un numero di e superiore; gli e cosi liberati colpiscono i dinodi successivi in modo da amplificare il segnale. Il rapporto di amplificazione (guadagno) può arrivare fino a 109 e per ogni fotone incidente Caratteristiche: elevata sensibilità costo elevato 119

59 4) Fotodiodi Il silicio cristallino è un semiconduttore (conducibilità elettrica intermedia tra quella di un metallo e di un isolante)  4 e di valenza  4 legami covalenti. A T ambiente, l’energia è sufficiente a liberare un e dallo stato di legame (formazione carica positiva o buca). La conduzione comporta lo spostamento di e e buche in direzioni opposte. La conducibilità è aumentata per aggiunta di piccole q-tà di un elemento del V gruppo (Arsenico, 5 e di valenza) o del III gruppo (Gallio, 3 e di valenza)  doping

60 Polarizzazione diretta Polarizzazione indiretta
Giunzione pn o diodo pn Polarizzazione diretta Polarizzazione indiretta Gli e e le buche si muovono verso la giunzione in cui si annullano. Il terminale neg. induce nuovi e, che continuano il processo di conduzione. Il terminale pos. estrae e creando nuove buche Nel diodo a polarizzazione inversa si instaura uno strato di deplezione. La luce incidente comporta la formazione di coppie e/buche che aumentano la conducibilità del diodo che viene registrata

61 Rivelatore a serie di diodi
E possibilie affiancare su un singolo chip 1000 o più diodi di silicio (larghezza di un diodo 0.02 mm)  rivelatori in serie di diodi (DAD= Diode Array Detector). In tali detector la piastre di diodi è posta sul piano focale del monocromatore in modo che ogni radiazione a diversa lunghezza d’onda colpisca un singolo diodo. si ottiene la registrazione contemporanea di tutte le assorbanze alle diverse lunghezze d’onda  simultanea acquisizione dello spettro

62 Spettro. a doppio raggio
Perdite per riflessione e dispersione per una soluzione contenuta in cuvetta Trasmittanza (T) = P P0 T% = X 100 Lo strumento deve essere azzerato prima di ogni misura ovvero si deve stabilire il valore di assorbimento nullo (P0) Spettro. a mono raggio Spettro. a doppio raggio

63 Spettrofotometro a singolo raggio
Usati prevalentemente in analisi qualitativa. Lo strumento deve essere azzerato prima di ogni serie di misure per eliminare l’assorbimento, anche se minimo, dovuto al solvente e/o alla matrice in cui l’analita è disperso. Con questo tipo di strumento, occorre eseguire l’azzeramento ad ogni misura e ad ogni , oppure registrare prima lo spettro del BIANCO poi lo spettro del campione ed infine sottrarre al secondo il primo. 120

64 Spettrofotometro a doppio raggio
È costituto da un sistema che invia due raggi, identici per frequenza e intensità, uno attraverso il campione e l'altro attraverso il bianco, per cui si ha un confronto continuo tra l'assorbanza del campione e quella del bianco. Grazie a queste caratteristiche è possibile effettuare misure direttamente a qualsiasi  senza ripetere gli azzeramenti. 121

65 Spettrofotometro a doppio raggio

66 Spettrofotometro a serie di diodi
Registra simultaneamente (in 1/10 di secondo) tutto lo spettro (non ci sono parti in movimento; grazie a questo sono adatti ad essere collegati all'uscita di strumenti di separazione di miscele (tipo HPLC) in modo da registrare in tempo reale, secondo per secondo, l'intero spettro della miscela in uscita. 122

67 Taratura degli strumenti
Taratura della scala di assorbanza La farmacopea britannica usa una soluzione di bicromato di potassio (0.0065% p/v) in soluzione di H2SO M per calibrare la scala di assorbanza di uno spettrofotometro (i valori sono espressi in A(1%1cm) 235 nm ( ) 257 nm ( ) 313 nm ( ) 350 nm ( )

68 Taratura della scala della lunghezza d’onda
Solitamente lo strumento si calibra secondo le linee spettrali della lampada a scarica di deuterio. In alternativa si può procedere con una verifica utilizzando come std. una soluzione al 5% di perclorato di olmio. Le tolleranze stabilite dalla farmacopea europea sono:  1 nm  1 nm 361.5  1 nm