Accuratezza  capacità di determinare IL valore vero



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02.02.2018
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Accuratezza  capacità di determinare il valore vero

  • Accuratezza  capacità di determinare il valore vero

  • Precisione  capacità di replicare le misure





In base alla forma del letto cromatografico

  • In base alla forma del letto cromatografico

    • Cromatografia su colonna (impaccata, open-tubular)
    • Cromatografia planare (su carta, su strato sottile)
  • In base allo stato fisico della fase mobile

    • Cromatografia Liquida (LC)
    • Gascromatografia (GC)
    • Cromatografia fluida supercritica (SFC)
  • In base al meccanismo di separazione

    • Adsorbimento
    • Ripartizione
    • Scambio ionico
    • Esclusione
    • Affinità


Dalla combinazione dei meccanismi e dei supporti citati, si possono avere numerose varianti di tecniche cromatografiche

  • Dalla combinazione dei meccanismi e dei supporti citati, si possono avere numerose varianti di tecniche cromatografiche



analiti volatili o volatilizzabili, termicamente stabili, non ionici

  • analiti volatili o volatilizzabili, termicamente stabili, non ionici

  • Gascromatografia

  • analiti non volatili o poco volatili, ionici, ionizzabili o non ionici, termicamente instabili

  • Cromatografia liquida

  • analiti non volatili o termicamente instabili ma non rivelabili dai comuni detector per LC

  • Cromatografia fluida supercritica



Gas-liquido

  • Gas-liquido

    • supporto inerte solido
    • liquido non volatile, legato covalentemente
    • meccanismo di ripartizione
    • moltissime applicazioni
  • Gas-solido

    • fasi stazionarie di silice, allumina o carbone
    • meccanismo di adsorbimento
    • adatta per la separazione di gas permanenti (H2, He, Ar, O2, N2, CO) o idrocarburi a basso punto di ebollizione




Colonne impaccate

  • Colonne impaccate

    • contengono un supporto solido inerte, finemente suddiviso (comumente basato su terra di diatomee), ricoperto di fase stazionaria liquida
  • Colonne capillari

    • WCOT (Wall Coated Open Tubular), strato sottile di fase liquida (1 µm) depositato sulla superficie
    • SCOT (Support Coated Open Tubular), strato poroso creato sulle pareti della colonna per trattamento o deposizione chimica
    • PLOT (Porous Layer Open Tubular), strato poroso polimerico o inorganico che funge da fase stazionaria per una cromatografia di adsorbimento


Le colonne capillari possono essere lunghe fino a 100 m e hanno quindi un numero di piatti teorici enormemente più elevato rispetto alle colonne impaccate. Questa differenza è esemplificata nella figura a lato (in alto separazione con colonna capillare, in basso la stessa separazione con colonna impaccata)

  • Le colonne capillari possono essere lunghe fino a 100 m e hanno quindi un numero di piatti teorici enormemente più elevato rispetto alle colonne impaccate. Questa differenza è esemplificata nella figura a lato (in alto separazione con colonna capillare, in basso la stessa separazione con colonna impaccata)



a conducibilità termica (TCD)

  • a conducibilità termica (TCD)

  • a ionizzazione di fiamma (FID)

  • a cattura di elettroni (ECD)

  • a conducibilità elettrolitica (ELCD)

  • amperometrico per lo zolfo (ASD)

  • termoionico (TID o NPD)

  • fotometrico a fiamma (FPD)

  • a fotoionizzazione (PID)

  • ad emissione atomica (AED)

  • a chemiluminescenza

  • spettrometria di massa (MS)



si misura la variazione di conducibilità termica in un flusso di H2 ed He

  • si misura la variazione di conducibilità termica in un flusso di H2 ed He

  • si tratta di un rivelatore non specifico, quindi risponde ad ogni tipo di composto

  • la sensibilità è una delle peggiori

  • è un sistema non distruttivo

















rivelatore specifico per elementi, vantaggioso per l’analisi di miscele complesse

  • rivelatore specifico per elementi, vantaggioso per l’analisi di miscele complesse

  • basato sull’emissione ottica di atomi formatisi in un plasma di elio a microonde

  • è un sistema distruttivo



analogo come principio all’AED, ma la chemiluminescenza è emessa da molecole eccitate piuttosto che da atomi

  • analogo come principio all’AED, ma la chemiluminescenza è emessa da molecole eccitate piuttosto che da atomi

  • le bande di luce emessa sono più ampie e più difficili da interpretare

  • la radiazione di fondo è bassissima, analogamente alla fluorescenza (l’eccitazione è prodotta per via chimica, non spettroscopica)



accoppiamento ormai più che consolidato e di straordinaria potenza

  • accoppiamento ormai più che consolidato e di straordinaria potenza

  • è l’unico rivelatore che fornisce informazioni strutturali

  • è un sistema distruttivo



La selezione è basata su:

  • La selezione è basata su:

  • natura chimica degli analiti

  • potenziali interferenze

  • limite di rivelabilità richiesto

  • disponibilità e/o costo















Bulk properties: si misura una caratteristica della fase mobile che indirettamente rivela gli analiti

  • Bulk properties: si misura una caratteristica della fase mobile che indirettamente rivela gli analiti

  • Solute properties: si misura una caratteristica del soluto

  • Spettrofotometrico UV-visibile (UV-Vis)

  • UV-visibile con Diode-array (UV-DAD)

  • Spettrofotometrico IR

  • Fluorimetrico

  • Indice di rifrazione (RID)

  • Elettrochimico (ED)

  • Spettrometria di massa (MS)



il rivelatore più diffuso (copre più del 70% dei metodi di rivelazione)

  • il rivelatore più diffuso (copre più del 70% dei metodi di rivelazione)

  • basato sull’assorbimento di luce nel range UV-visibile

  • sensibile a moltissime sostanze organiche ed inorganiche (es. 254 nm)

  • sensibilità tipica: 0.1 ppb

  • è un sistema non distruttivo





La  del rivelatore va scelta in base ad alcune considerazioni:

  • La  del rivelatore va scelta in base ad alcune considerazioni:

  • massimizzare sensibilità e specificità

  • il solvente della fase mobile può causare shifts in max (2-5 nm)

    • controllare l’assorbanza degli analiti nella fase mobile
  • i solventi per fase mobile hanno cutoff nell’UV

  • operando sotto la cutoff può:

    • ridurre la sensibilità
    • introdurre rumore sulla linea di base


misura in ogni istante lo spettro UV-visibile dell’eluato nell’intervallo desiderato

  • misura in ogni istante lo spettro UV-visibile dell’eluato nell’intervallo desiderato







basato sulla misura del’indice di rifrazione dell’eluato (tipico rivelatore bulk)

  • basato sulla misura del’indice di rifrazione dell’eluato (tipico rivelatore bulk)

  • non adatto con eluizione in gradiente



l’eluato è trasformato in aerosol, desolvatato e mandato in una cella nella quale si misura lo scattering della luce

  • l’eluato è trasformato in aerosol, desolvatato e mandato in una cella nella quale si misura lo scattering della luce

  • necessita di fasi mobili volatili

  • ideale per composti ad alto PM, zuccheri e acidi non volatili

  • è un sistema distruttivo



tra i più sensibili (sensibilità tipica: 1 ppt, femtomoli in modalità amperometrica)

  • tra i più sensibili (sensibilità tipica: 1 ppt, femtomoli in modalità amperometrica)

  • possibilità di misura in

    • voltammetria (per applicazioni particolari)
    • amperometria
    • coulometria (raro)
    • conducimetria (utilizzato in cromatografia ionica)
  • generalmente poco adatto all’eluizione in gradiente



basata sulla misura della corrente risultante da un’elettrolisi (ossidazione o riduzione) di molecole di analita alla superficie di un elettrodo

  • basata sulla misura della corrente risultante da un’elettrolisi (ossidazione o riduzione) di molecole di analita alla superficie di un elettrodo

  • il più sensibile tra i rivelatori per LC (fino a femtomoli per alcune applicazioni  dopamina)

  • utilizzabile per tutte le sostanze elettroattive nel range di



basato sulla misura della corrente elettrica trasportata da ioni disciolti in un campo elettrico

  • basato sulla misura della corrente elettrica trasportata da ioni disciolti in un campo elettrico

  • utile per sostanze ioniche o ionizzabili

  • rivelatore più comune in cromatografia ionica



il detector finale: sensibile, selettivo e universale, può permettere la caratterizzazione chimica del campione

  • il detector finale: sensibile, selettivo e universale, può permettere la caratterizzazione chimica del campione

  • possibilità di discriminare analiti coeluiti in modalità SIM





si utilizza come fase mobile un fluido supercritico (cioè portato al di sopra della temperatura critica, Tc, sopra la quale una sostanza non può più essere trasformata in un liquido), avente caratteristiche fisiche intermedie tra i liquidi e i gas:

  • si utilizza come fase mobile un fluido supercritico (cioè portato al di sopra della temperatura critica, Tc, sopra la quale una sostanza non può più essere trasformata in un liquido), avente caratteristiche fisiche intermedie tra i liquidi e i gas:

    • maggiore densità rispetto ai gas
    • minore viscosità rispetto ai liquidi
    • alto potere solubilizzante


è utile in particolare per analizzare composti che non possono essere determinati con GC o LC (25% dei problemi analitici):

  • è utile in particolare per analizzare composti che non possono essere determinati con GC o LC (25% dei problemi analitici):

    • composti non volatili
    • composti termicamente instabili
    • composti non rivelabili con i normali rivelatori per LC
  • la strumentazione è simile a quelle per GC o LC; necessita controllo accurato della temperatura

  • fasi mobili analoghe a quelle per HPLC in ripartizione

  • l’eluato si rivela come gas  rivelatori FID, MS (interfacciamento semplice), TCD, ECD



separazione di molecole ad alto PM (fino a 105), prodotti naturali, alimenti, additivi, pesticidi, polimeri, esplosivi

  • separazione di molecole ad alto PM (fino a 105), prodotti naturali, alimenti, additivi, pesticidi, polimeri, esplosivi

  • CO2 supercritico può solubilizzare alcani C5-C40 e PAH



Separazione di bi- e trifenile con HPLC (sx) ed SFC (dx): la velocità di flusso è maggiore in SFC per cui la separazione è più veloce

  • Separazione di bi- e trifenile con HPLC (sx) ed SFC (dx): la velocità di flusso è maggiore in SFC per cui la separazione è più veloce



Caratteristiche comuni

  • Caratteristiche comuni

  • Vantaggi della GC

    • Rapida; risoluzione eccezionale; facilmente interfacciabile con MS
  • Vantaggi della LC

    • Determinazione di specie non volatili o termicamente instabili, specie ioniche inorganiche
    • La diffusione longitudinale è trascurabile
  • Vantaggi della SFC

    • caratteristiche intermedie tra GC ed LC


Le tecniche elettroforetiche sono spesso associate alle tecniche cromatografiche, in quanto permettono la separazione di miscele di ioni che migrano sotto l’effetto di un campo elettrico con diverse velocità di migrazione. In realtà non si tratta di metodi cromatografici veri e propri, in quanto non avviene la ripartizione degli analiti tra fase mobile e fase stazionaria. Per questo sono chiamate anche tecniche ancillari rispetto alle cromatografiche. La strumentazione richiesta è comunque affine e quindi sono valide molte delle nozioni acquisite in campo cromatografico. La rivelazione delle sostanze avviene mediante colorazione, per via fotometrica o, nell’elettroforesi capillare, con rivelatori più sofisticati come il fotometrico, l’elettrochimico e lo spettrometro di massa

  • Le tecniche elettroforetiche sono spesso associate alle tecniche cromatografiche, in quanto permettono la separazione di miscele di ioni che migrano sotto l’effetto di un campo elettrico con diverse velocità di migrazione. In realtà non si tratta di metodi cromatografici veri e propri, in quanto non avviene la ripartizione degli analiti tra fase mobile e fase stazionaria. Per questo sono chiamate anche tecniche ancillari rispetto alle cromatografiche. La strumentazione richiesta è comunque affine e quindi sono valide molte delle nozioni acquisite in campo cromatografico. La rivelazione delle sostanze avviene mediante colorazione, per via fotometrica o, nell’elettroforesi capillare, con rivelatori più sofisticati come il fotometrico, l’elettrochimico e lo spettrometro di massa

  • Si tratta di un gruppo di tecniche molto utilizzate in campo biologico, biochimico e molecolare per la separazione di proteine, polinucleotidi e altri biopolimeri, e in generale di ioni e anfoliti (sostanze che si comportano come acidi o basi a seconda del pH, es. aminoacidi e peptidi)



Le tecniche elettroforetiche si classificano in:

  • Le tecniche elettroforetiche si classificano in:



Due grossi svantaggi dell’elettroforesi classica sono:

  • Due grossi svantaggi dell’elettroforesi classica sono:

  • Questi svantaggi sono superati grazie all’avvento della tecnica capillare, derivata da elementi della GC capillare. In questa tecnica, la migrazione degli ioni avviene in un sistema miniaturizzato, un capillare appunto, nel quale le correnti sono inferiori e conseguentemente il calore di Joule è notevolmente più basso con vantaggi analitici evidenti



La strumentazione necessaria per l’elettroforesi capillare è costituita da due soluzioni tampone, il capillare con dispositivo di raffreddamento, un generatore di energia ad alta tensione, un sistema per l’applicazione del campione e un rivelatore

  • La strumentazione necessaria per l’elettroforesi capillare è costituita da due soluzioni tampone, il capillare con dispositivo di raffreddamento, un generatore di energia ad alta tensione, un sistema per l’applicazione del campione e un rivelatore

  • Si utilizzano rivelatori UV, UV-DAD, fluorimetrici, elettrochimici e a spettrometria di massa



L’elettroforesi capillare comprende una famiglia di tecniche che hanno caratteristiche operative e di separazione alquanto diverse. Le tecniche sono:

  • L’elettroforesi capillare comprende una famiglia di tecniche che hanno caratteristiche operative e di separazione alquanto diverse. Le tecniche sono:



utilizza la moderna tecnologia dei rivelatori in modo che gli elettroferogrammi assomigliano molto ai cromatogrammi

  • utilizza la moderna tecnologia dei rivelatori in modo che gli elettroferogrammi assomigliano molto ai cromatogrammi

  • l’efficienza è analoga a quella della GC capillare o migliore (N piatti teorici elevatissimo)

  • richiede una quantità minima di campione e di reagenti

  • può essere facilmente automatizzata

  • è applicabile ad un range di analiti più ampio rispetto alle altre tecniche separazione



Le varie versioni della CE hanno caratteristiche che le rendono più adatte in certe situazioni. Nella tabella sono elencate in ordine di efficienza decrescente per la separazione delle diverse classi di analiti

  • Le varie versioni della CE hanno caratteristiche che le rendono più adatte in certe situazioni. Nella tabella sono elencate in ordine di efficienza decrescente per la separazione delle diverse classi di analiti



Dal momento che la stragrande maggioranza delle molecole di interesse biologico è carica, la CE ha applicazioni importanti nell’analisi di aminoacidi, peptidi, proteine, acidi nucleici a altri biopolimeri, con tempi di analisi minori rispetto a tecniche cromatografiche equivalenti (SEC). In particolare, per l’analisi di proteine e peptidi è possibile separare analiti che differiscono per un solo aminoacido. Nella figura è mostrata l’analisi di una soluzione di albumina di siero bovino digerita con tripsina

  • Dal momento che la stragrande maggioranza delle molecole di interesse biologico è carica, la CE ha applicazioni importanti nell’analisi di aminoacidi, peptidi, proteine, acidi nucleici a altri biopolimeri, con tempi di analisi minori rispetto a tecniche cromatografiche equivalenti (SEC). In particolare, per l’analisi di proteine e peptidi è possibile separare analiti che differiscono per un solo aminoacido. Nella figura è mostrata l’analisi di una soluzione di albumina di siero bovino digerita con tripsina



Altre applicazioni comprendono la separazione di anioni e cationi inorganici e di composti farmaceutici purchè carichi

  • Altre applicazioni comprendono la separazione di anioni e cationi inorganici e di composti farmaceutici purchè carichi



Interazione tra luce e materia

  • Interazione tra luce e materia

  • Tecniche spettroscopiche

  • Informazione qualitativa (elementi, composti)

  • Informazione quantitativa (concentrazione)



I vari intervalli dello spettro elettromagnetico sono sfruttati a scopo analitico per ottenere informazioni strutturali quali-quantitative sulla materia analizzata

  • I vari intervalli dello spettro elettromagnetico sono sfruttati a scopo analitico per ottenere informazioni strutturali quali-quantitative sulla materia analizzata



In base al meccanismo

  • In base al meccanismo

    • assorbimento
    • emissione
    • fluorescenza
  • In base alla regione spettrale impiegata

    • raggi 0.01 Å PIGE
    • raggi X (0.01 Å – 100 Å)  XRF, PIXE
    • UV-Visibile (10 nm – 800 nm)  AAS, ICP-AES
    • IR (800 nm – 0.4 mm)  FT-IR
    • microonde (0.4 mm – 0.25 m)  EPR
    • radiofrequenze (> 0.25 m)  NMR


A livello microscopico la luce interagisce con la materia in modalità differenti ma sempre legate a salti tra stati energetici

  • A livello microscopico la luce interagisce con la materia in modalità differenti ma sempre legate a salti tra stati energetici

  • L’assorbimento e l’emissione di luce da parte della materia sono interpretabili come passaggio tra due stati di energia di un atomo o una molecola



Spettroscopia atomica: il campione è trasformato in atomi somministrandogli energia  si determinano elementi

  • Spettroscopia atomica: il campione è trasformato in atomi somministrandogli energia  si determinano elementi

  • Spettroscopia molecolare: il campione è analizzato tal quale  si determinano composti



Irraggiando la materia con la radiazione luminosa si creano effetti diversi a seconda dell’energia della radiazione utilizzata:

  • Irraggiando la materia con la radiazione luminosa si creano effetti diversi a seconda dell’energia della radiazione utilizzata:



Il campione è trasformato in atomi con metodi vari di riscaldamento

  • Il campione è trasformato in atomi con metodi vari di riscaldamento

  • Il vapore atomico subisce un interazione con la luce oppure con un campo magnetico; l’entità di questa interazione fornisce la risposta analitica, qualitativa e quantitativa



A seconda del tipo di interazione che subisce il vapore atomico, si possono avere le seguenti tecniche di spettroscopia atomica:

  • A seconda del tipo di interazione che subisce il vapore atomico, si possono avere le seguenti tecniche di spettroscopia atomica:



il campione è trasformato in atomi con metodi vari di riscaldamento

  • il campione è trasformato in atomi con metodi vari di riscaldamento

  • il vapore atomico subisce un’interazione con la luce emessa da una sorgente luminosa (righe)

  • la riga viene assorbita solo dagli atomi corrispondenti mediante l’assorbimento di risonanza

  • l’entità di questa interazione fornisce la risposta analitica

    • qualitativa (quali elementi)
      • identificazione attraverso le  assorbite
    • quantitativa (qual è la concentrazione)
      • calibrazione con soluzioni a concentrazione nota
      • legge di Lambert-Beer (A = bC)








Elettrotermica (ET): atomizzazione mediante una corrente elettrica ad alta potenza che crea un riscaldamento per effetto Joule

  • Elettrotermica (ET): atomizzazione mediante una corrente elettrica ad alta potenza che crea un riscaldamento per effetto Joule



il campione (poche decine di µl) viene depositato all’interno di un cilindro di grafite detto fornetto, sottoposto poi a cicli di riscaldamento

  • il campione (poche decine di µl) viene depositato all’interno di un cilindro di grafite detto fornetto, sottoposto poi a cicli di riscaldamento



Il fornetto di grafite ha dimensioni di pochi cm

  • Il fornetto di grafite ha dimensioni di pochi cm

  • La tecnica è nota anche come GF-AAS



il campione è trasformato in atomi con metodi vari di riscaldamento

  • il campione è trasformato in atomi con metodi vari di riscaldamento

  • il vapore atomico emette luce emessa a righe in conseguenza dell’energia somministratta sotto forma di calore

  • le righe emesse vengono separate e misurate

  • l’entità dell’emissione fornisce la risposta analitica

    • qualitativa (quali elementi)
      • identificazione attraverso le  emesse
    • quantitativa (qual è la concentrazione)
      • calibrazione con soluzioni a concentrazione nota
      • intensità propozionale alla concentrazione (I = C)
















tecniche distruttive (1500-8000 °C)

  • tecniche distruttive (1500-8000 °C)

  • si determinano elementi

  • si analizzano liquidi, solidi se disciolti

  • analisi totale del campione

  • risultati espressi in concentrazione

  • ottima sensibilità

    • mg/l per FAAS e FF
    • µg/l per GFAAS e ICP-AES
    • ng/l per ICP-MS






Il campione è irraggiato con luce avente  nell’UV, nel visibile o nell’infrarosso

  • Il campione è irraggiato con luce avente  nell’UV, nel visibile o nell’infrarosso

  • Le molecole che compongono il campione assorbono l’energia irradiata se essa è in quantità sufficiente per far vibrare i loro gruppi funzionali (visibile, IR) oppure per promuovere transizioni elettroniche (UV, visibile)

  • La risposta del campione viene registrata e, in base ai segnali raccolti, è possibile risalire alla composizione del campione in termini di molecole

  • Le tecniche più comunemente utilizzate sono quelle in assorbimento



il campione è irraggiato con luce avente  nell’UV, nel visibile o nell’infrarosso (bande o righe)

  • il campione è irraggiato con luce avente  nell’UV, nel visibile o nell’infrarosso (bande o righe)

  • le molecole che compongono il campione assorbono l’energia irradiata se essa è in quantità sufficiente per far vibrare i loro gruppi funzionali (visibile, IR) oppure per promuovere transizioni elettroniche (UV, visibile)

  • la risposta del campione viene registrata e, in base ai segnali raccolti, è possibile risalire alla composizione del campione in termini di molecole

  • l’entità di questa interazione fornisce la risposta analitica

    • qualitativa (quali composti)
      • identificazione attraverso le  assorbite
    • quantitativa (qual è la concentrazione)
      • calibrazione con soluzioni a concentrazione nota
      • legge di Lambert-Beer (A = bC)


Il campione è irraggiato con un intervallo più o meno ampio di ; le  assorbite corrispondono ai gruppi funzionali delle molecole, i quali assorbono l’energia equivalente per vibrare. La risposta è visibile sotto forma di spettro di assorbimento

  • Il campione è irraggiato con un intervallo più o meno ampio di ; le  assorbite corrispondono ai gruppi funzionali delle molecole, i quali assorbono l’energia equivalente per vibrare. La risposta è visibile sotto forma di spettro di assorbimento



Alcuni modi di vibrazione sono gli stretching (allungamenti) e i bending (piegamenti) che corrispondono a livelli energetici ben definiti

  • Alcuni modi di vibrazione sono gli stretching (allungamenti) e i bending (piegamenti) che corrispondono a livelli energetici ben definiti



Il campione è irraggiato con un intervallo di  compreso tra 2.5 e 20 µm (o  compreso tra 4000 e 500 cm-1). Il 100% della scala di trasmittanza corrisponde ad assorbimento nullo

  • Il campione è irraggiato con un intervallo di  compreso tra 2.5 e 20 µm (o  compreso tra 4000 e 500 cm-1). Il 100% della scala di trasmittanza corrisponde ad assorbimento nullo



Ogni gruppo funzionale ha modi di vibrazione corrispondenti a  o  ben definite, che ne permettono l’identificazione

  • Ogni gruppo funzionale ha modi di vibrazione corrispondenti a  o  ben definite, che ne permettono l’identificazione



L’insieme dei gruppi funzionali identificati permette di risalire globalmente alla molecola, lo spettro IR della quale corrisponde ad un’impronta digitale

  • L’insieme dei gruppi funzionali identificati permette di risalire globalmente alla molecola, lo spettro IR della quale corrisponde ad un’impronta digitale



L’assegnazione delle bande di assorbimento ai vari modi di vibrazione permette di risalire in modo ancora più accurato alla struttura della molecola

  • L’assegnazione delle bande di assorbimento ai vari modi di vibrazione permette di risalire in modo ancora più accurato alla struttura della molecola



Esempi di applicazioni della tecnica IR:

  • Esempi di applicazioni della tecnica IR:

  • caratterizzazione strutturale di prodotti di sintesi

  • caratterizzazione strutturale di intermedi di sintesi

  • monitoraggio di cinetiche di reazione

  • caratterizzazione della purezza di un composto

  • raramente utilizzata per determinazioni quantitative



Il campione è irraggiato con un intervallo più o meno ampio di ; le  assorbite, aventi energia sufficiente a promuovere transizioni elettroniche, corrispondono ai gruppi funzionali delle molecole. La risposta è visibile sotto forma di spettro di assorbimento

  • Il campione è irraggiato con un intervallo più o meno ampio di ; le  assorbite, aventi energia sufficiente a promuovere transizioni elettroniche, corrispondono ai gruppi funzionali delle molecole. La risposta è visibile sotto forma di spettro di assorbimento



La spettroscopia UV-visibile è detta anche spettroscopia elettronica perchè è basata su transizioni di elettroni tra livelli energetici diversi

  • La spettroscopia UV-visibile è detta anche spettroscopia elettronica perchè è basata su transizioni di elettroni tra livelli energetici diversi

  • Le transizioni elettroniche più comuni sono illustrare nella figura sottostante. Esse si verificano se nel campione sono presenti molecole aventi cromofori, cioè gruppi funzionali in grado di assorbire la luce, come il gruppo –NO2 (nitro), -N2- (azo), ecc.

  • Solo le transizioni di elettroni n e  hanno energie nel range 200-800 nm



Esempio di spettro UV-visibile di un’aldeide insatura. La banda a 395 nm rende conto del fatto che il composto è colorato in arancio, colore complementare rispetto al violetto che corrisponde alla regione spettrale interessata (~ 400 nm).

  • Esempio di spettro UV-visibile di un’aldeide insatura. La banda a 395 nm rende conto del fatto che il composto è colorato in arancio, colore complementare rispetto al violetto che corrisponde alla regione spettrale interessata (~ 400 nm).

  • Le bande di assorbimento registrate sono in numero minore rispetto all’IR, tuttavia è possibile utilizzarle per effettuare determinazioni quantitative secondo la legge di Lambert-Beer



Alcuni esempi di gruppi cromofori con i relativi coefficienti di estinzione molare o assorbività molare ()

  • Alcuni esempi di gruppi cromofori con i relativi coefficienti di estinzione molare o assorbività molare ()



caratterizzazione strutturale di prodotti di sintesi

  • caratterizzazione strutturale di prodotti di sintesi

  • monitoraggio di cinetiche di reazione

  • caratterizzazione della purezza di un composto o di un prodotto naturale (es. olio, vino)

  • determinazione quantitativa di specie di interesse chimico-clinico o ambientale (A = bC)

  • rivelazione in sistemi cromatografici



tecniche distruttive o non distruttive

  • tecniche distruttive o non distruttive

  • si determinano composti

  • si analizzano liquidi, solidi o gas

  • analisi totale o parziale del campione

  • risultati espressi in concentrazione

  • buona sensibilità (mg/l)



Il campione è irraggiato con luce monocromatica; le  assorbite, aventi energia minore rispetto alla  irraggiata, corrispondono ai gruppi funzionali delle molecole, i quali assorbono la differenza di energia per vibrare. A differenza dell’IR, non si misura la luce assorbita ma quella che viene restituita o diffusa dai gruppi funzionali dopo l’assorbimento. La risposta è visibile sotto forma di spettro

  • Il campione è irraggiato con luce monocromatica; le  assorbite, aventi energia minore rispetto alla  irraggiata, corrispondono ai gruppi funzionali delle molecole, i quali assorbono la differenza di energia per vibrare. A differenza dell’IR, non si misura la luce assorbita ma quella che viene restituita o diffusa dai gruppi funzionali dopo l’assorbimento. La risposta è visibile sotto forma di spettro



tecniche distruttive o non distruttive

  • tecniche distruttive o non distruttive

  • si determinano composti

  • si analizzano liquidi, solidi o gas

  • possibili analisi in situ

  • analisi totale o parziale del campione

  • risultati espressi in concentrazione

  • buona sensibilità



Il campione è colpito con un fascio di raggi X dalla sorgente. Gli elementi presenti localmente vengono eccitati, cioè passano ad uno stato energetico superiore, dal quale decadono istantaneamente emettendo radiazioni X monocromatiche specifiche per ogni elemento

  • Il campione è colpito con un fascio di raggi X dalla sorgente. Gli elementi presenti localmente vengono eccitati, cioè passano ad uno stato energetico superiore, dal quale decadono istantaneamente emettendo radiazioni X monocromatiche specifiche per ogni elemento



tecnica non distruttiva o distruttiva

  • tecnica non distruttiva o distruttiva

  • si determinano elementi

  • si analizzano liquidi, solidi

  • possibilità di analisi in situ

  • buona risoluzione spaziale

  • risultati espressi in concentrazione

  • sensibilità discreta



Esistono altre tecniche di analisi nelle quali si sfrutta l’interazione della materia con un campo magnetico e/o con una radiazione luminosa

  • Esistono altre tecniche di analisi nelle quali si sfrutta l’interazione della materia con un campo magnetico e/o con una radiazione luminosa

  • Le tecniche principali in questo settore sono due:

  • la spettrometria di massa

  • la risonanza magnetica nucleare o NMR

  • Queste tecniche vengono generalmente considerate tecniche spettroscopiche al pari di quelle descritte in precedenza



Nella spettrometria di massa le molecole sono trasformate in ioni i quali, attraverso l’interazione con un campo elettromagnetico, sono separati e analizzati per fornire informazioni sul peso molecolare e la struttura della molecola progenitrice

  • Nella spettrometria di massa le molecole sono trasformate in ioni i quali, attraverso l’interazione con un campo elettromagnetico, sono separati e analizzati per fornire informazioni sul peso molecolare e la struttura della molecola progenitrice



in questo esempio il campione è costituito da H2O. Attraverso la sorgente si possono formare lo ione molecolare (H2O + e-  H2O+ + 2 e-) e i frammenti H+, O+ e OH+

  • in questo esempio il campione è costituito da H2O. Attraverso la sorgente si possono formare lo ione molecolare (H2O + e-  H2O+ + 2 e-) e i frammenti H+, O+ e OH+



Le applicazioni della tecnica MS spaziano in tutti i campi della scienza. In particolare:

  • Le applicazioni della tecnica MS spaziano in tutti i campi della scienza. In particolare:



Questa tecnica analitica è da ormai 50 anni la più utilizzata nel campo della caratterizzazione della struttura di sostanze organiche; ha buone potenzialità anche in campo inorganico

  • Questa tecnica analitica è da ormai 50 anni la più utilizzata nel campo della caratterizzazione della struttura di sostanze organiche; ha buone potenzialità anche in campo inorganico

  • Le caratteristiche tecniche dell’NMR ne fanno però uno strumento da ricerca più che da laboratorio, per quanto alcune applicazioni siano entrate nella routine, per esempio nell’ambito del controllo in campo alimentare



Alcuni esempi di specie con numero di spin nullo o non nullo sono riportate nella tabella seguente

  • Alcuni esempi di specie con numero di spin nullo o non nullo sono riportate nella tabella seguente







acido dimetilbenzoico

  • acido dimetilbenzoico





Le tecniche accoppiate o ifenate (dall’inglese hyphen che indica il trattino di sillabazione) sono costituite dall’interfacciamento di un sistema separativo ad un sistema di rivelazione spettroscopica

  • Le tecniche accoppiate o ifenate (dall’inglese hyphen che indica il trattino di sillabazione) sono costituite dall’interfacciamento di un sistema separativo ad un sistema di rivelazione spettroscopica

  • Questa combinazione sfrutta i vantaggi di entrambi i sistemi:

  • la parte cromatografica produce frazioni pure di analita

  • la parte spettrale fornisce informazioni su un componente puro

  • Le tecniche ifenate più comuni sono GC-MS ed LC-MS, disponibili in versioni commerciali largamente diffuse. Altre tecniche sono meno diffuse, es. GC-AES, LC-ICPMS. A parte GC-MS, si tratta normalmente di strumenti disponibili a grandi centri di ricerca



Le grandi potenzialità delle tecniche ifenate sono legate alle informazioni strutturali che forniscono sul campione

  • Le grandi potenzialità delle tecniche ifenate sono legate alle informazioni strutturali che forniscono sul campione

  • spettri di massa

  • determinazione di specie diverse di uno stesso elemento



Combinazioni possibili

  • Combinazioni possibili

  • step di cleanup della matrice

  • step di preconcentrazione

  • possibilità di studi di speciazione



Scelta della fase mobile o del carrier

  • Scelta della fase mobile o del carrier

  • carrier gassoso (solo per elementi che formano idruri)

    • GC-AFS
    • IEC-(postcolumn-HG)-AFS
  • carrier organico (specie lipofiliche)

    • RP-HPLC-FAAS
    • RP-HPLC-ICP-AES (necessaria desolvatazione)
    • RP-HPLC-ICP-MS (necessaria desolvatazione)
  • tamponi (specie ioniche e non ioniche)

    • IEC-ICP-MS (solo tamponi < 50 mM)
    • Ion pair-RP-HPLC-ICP-AES


in base agli analiti da determinare

  • in base agli analiti da determinare

    • As, Se, Hg, Sb  AFS
    • Cu, Zn, Cr  FAAS
  • in base alla concentrazione

    • elementi maggiori  FAAS
    • tracce  AFS, ICP-AES
    • ultratracce  AFS, ICP-MS
  • il rivelatore deve poter funzionare in modalità continua

  • il sistema deve generare segnali transienti



Se, As, Sb, Te, Hg, (Sn) formano idruri volatili  LC-HG-AFS

  • Se, As, Sb, Te, Hg, (Sn) formano idruri volatili  LC-HG-AFS

  • Separazione di composti organoarsenici



solo per elementi che formano composti volatili

  • solo per elementi che formano composti volatili

  • necessita di derivatizzazione (HG o etilazione)

  • 100 % di campione introdotto nel detector (sensibilità elevata)

  • nessun problema di interfaccia (carrier gassoso!)



Speciazione di composti organostannici (5 ppb)

  • Speciazione di composti organostannici (5 ppb)



meno sensibile di GC-ICPMS

  • meno sensibile di GC-ICPMS

  • interfacciamento semplice

  • produce uno spettro di emissione per ogni analita



può distinguere isomeri strutturali che presentano lo stesso spettro di massa

  • può distinguere isomeri strutturali che presentano lo stesso spettro di massa

  • fornisce informazioni sulla struttura molecolare anche in assenza di un esatto riferimento

  • limitazione: librerie povere (poche migliaia di spettri contro 250.000 spettri in MS), in quanto la maggior parte degli spettri è in fase liquida o solida, ma in fase gas sono diversi



richiede un’interfaccia speciale

  • richiede un’interfaccia speciale

  • effetti matrice elevati

  • consumo di campione bassissimo (nL)

  • risoluzione eccellente





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