Misura delle proprietà di trasmissione
e assorbimento della luce da parte
dei materiali mediante
spettrofotometro
Apparato sperimentale:
Spettrofotometro digitale SPID – HR (U21830) con
software di acquisizione, fibra ottica e modulo di
assorbimento contente al suo interno un faretto alogeno
ed un supporto per cuvette.
Cuvette con diverse sostanze, filtri colorati e vetri
colorati
Spettrofotometro digitale SPID – HR
(U21830)
Modulo di assorbimento con
faretto alogeno e supporto per
cuvette.
Spettrofotometro digitale U17310
La radiazione elettromagnetica comprende un
ampio spettro di frequenze, che si estende
dall’infrarosso (e oltre) ai raggi X e gamma.
Lo spettro della luce visibile copre una piccola
porzione, da circa 400 nm a circa 750 nm.
Le sorgenti luminose (sia naturali che
artificiali) possono emettere spettri
continui o a righe:
Esempi di spettri continui:
lo spettro della luce solare
lampade a incandescenza
Esempi di spettri a righe:
spettro dei gas rarefatti
Spettri di assorbimento
Se una radiazione attraversa
una sostanza che assorbe
preferenzialmente certe
lunghezze d’onda, nello spettro
della radiazione trasmessa si
avranno delle righe nere
(spettro di assorbimento).
Lo spettro di assorbimento può
anche essere continuo, anziché
con righe, se la sostanza assorbe
preferenzialmente in certe
regioni dello spettro.
Principio di uno
spettrofotometro
digitale
Fotosensore a CCD segmentato ad
esempio in 2048 celle
Risoluzione: circa 0.5 nm
Misura dell’intensità su tutto il
range esplorabile
Attività possibili
in laboratorio
Misure di spettri di emissione continui:
Lampada a incandescenza (faretto alogeno,
led, etc..) con correzione che tenga conto
della curva di risposta dello strumento.
Spettri di assorbimento in soluzione
Composti chimici
Olio
Vino
Spettro di una lampada ad
incandescenza
(spettrofotometro digitale
SPID-HR senza correzione)
Spettro della lampada ad
incandescenza (con correzione
che tiene conto della curva di
risposta dello strumento)
Il rivelatore si comporta come l’occhio umano:
Sottoponendo l’occhio umano a due radiazioni luminose monocromatiche
di uguale intensità luminosa ma di differente lunghezza d’onda si avrà
una diversa sensazione visiva; ovvero l’occhio presenta un massimo di
risposta spettrale in una determinata regione dello spettro intorno ai
555 nm (colore giallo-verde).
R(λ)
Curva di risposta spettrale
dell’occhio umano
λ(nm)
Anche nei sensori artificiali, sorgenti di uguale intensità luminosa di diverse
lunghezze d'onda danno segnali di risposta di ampiezza diversa.
Nota dunque la curva di risposta spettrale del rivelatore è possibile ricavare
l’intensità luminosa vera emessa dalla sorgente, ad una determinata
lunghezza d’onda, dalla seguente relazione:
I misurata (λ) = I vera (λ) · R(λ)
Misura delle curve di assorbanza di sostanze in soluzione:
Misurare il rapporto tra lo spettro di riferimento (acqua distillata) e
quello relativo ad una soluzione in funzione della lunghezza d’onda
T = I/I0
Trasmittanza: indica quale
frazione della luce incidente
ha attraversato il campione
senza essere assorbita
A = log (I0 / I)
Assorbanza: indica quale frazione della luce
incidente è stata assorbita dal campione
Spettro di riferimento (acqua
distillata)
Spettro in trasmissione di
una sostanza in soluzione
(arancio di metile pH acido)
Spettro di assorbanza della
sostanza in soluzione
(arancio di metile pH acido)
Spettro in
trasmissione
dell’arancio di
metile pH
basico
Spettro di
assorbanza
dell’arancio di
metile pH
basico
Arancio di metile pH basico
Arancio di metile pH acido
Variazione dello spettro di
assorbanza dell’arancio di
metile nel passaggio da una
soluzione a pH basico ad una a
pH acido.
MA + H + ↔ MAH +
Spettro in
trasmissione
dell’olio
d’oliva
Spettro di
assorbanza
dell’olio d’oliva
Analisi quantitativa:
Per il calcolo dello spettro di assorbanza, estrarre dai files acquisiti i
valori di intensità misurata con la cuvette piena di acqua distillata e di
intensità con la soluzione in questione, e da questi dati
(opportunamente normalizzati) ricavare i valori di Assorbanza al
variare della lunghezza d’onda.
Confrontare gli spettri così ottenuti
qualitativamente con lo spettrofotometro.
con
quelli
ricavati
Misure di trasmissione possono essere fatte anche su
materiali solidi, ad esempio per valutare la “monocromaticità”
di un filtro colorato.
Curva di trasmissione
di un filtro “verde”
Alcune applicazioni
Parametri spettrofotometrici: intensità e tonalità di colore di un vino
Le caratteristiche cromatiche di un vino sono definite da due parametri
analitici: la tonalità e l’intensità, elementi che subiscono variazioni con
l’evoluzione del vino e ne rivelano la qualità e lo stato di salute.
Modo di operare:
Si determinano i valori di assorbanza a 420 nm, 520 nm e 620 nm
La tonalità di colore si calcola con la formula Abs 420 nm/Abs 520 nm
che assume valori compresi tra:
• 0,5 e 0,7 nei vini giovani
•1,2 e 1,3 nel corso dell’invecchiamento
L’intensità colorante I.C. si calcola secondo la formula:
Abs 420 nm + Abs 520 nm +Abs 620 nm.
Varia largamente secondo i vini rossi e la varietà di origine (è compresa
mediamente tra 0,3 e 1,8)
