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Lezione 1
Presentazione corso
Nome del corso: Chimica Analitica e Laboratorio 2
CFU: 12
Modulo: Spettroscopia Analitica
CFU: 6
Lezione 1
Calendario
Marzo Aprile Maggio
Martedì 5 12 19 25 9 28
Giovedì 7 14 21 28 4 11 18 2 9 16 23 30
4 Aprile Compito di verifica 9 Aprile Chiarimenti sul compito di verifica 28 Maggio Recupero 30 Maggio Chiusura del corso e consegna del quaderno delle
relazioni
Lezione 1
Modalità d’esame
n L’esame è costituito da due prove
n Modulo di elettrochimica (secondo la modalità decisa e descritta dalla prof. A. Rossi, titolare del modulo)
n Modulo di septtroscopia (esame orale)
n Le prove dei due moduli devono essere sostenute nello stesso periodo
n Il voto finale è la media dei voti ottenuti nelle due prove
Lezione 1
Programma n Introduzione alla chimica analitica strumentale
n Calibrazione n Metodo dei minimi quadrati n Metodo dell’aggiunta standard
n Segnale e rumore
n Introduzione ai metodi spettroscopici
n Spettroscopia atomica n Spettroscopia a fiamma n Spettroscopia a plasma
n Spettroscopia molecolare
Lezione 1
Esperienze n Spettroscopia Atomica
n Determinazione quantitativa del calcio
n Determinazione quantitativa del magnesio
n Metodo delle aggiunte per la determinazione di un elemento in un campione con matrice complessa
n Spettroscopia Molecolare
n Determinazione quantitativa di una sostanza incognita
n Determinazione quantitativa di una sostanza incognita (metodo con sviluppo di colore)
n Determinazione del rapporto stechiometrico di un complesso (Metodo di Job)
n Determinazione della costante di dissociazione di un acido debole.
Lezione 1
Libri di testo
Holler, Skoog, Crouch - Chimica analitica strumentale - EdiSES (Capitoli: 1, 5-11, 13-15, Appendice 1)
Lezione 1
Chimica Analitica
“La chimica analitica è la branca della chimica le cui attività sono volte all'identificazione, alla caratterizzazione chimico-fisica e alla determinazione qualitativa e quantitativa dei componenti di un determinato campione”
Lezione 1
Analisi Chimica Strumentale La Chimica Analitica Strumentale si basa sulle proprietà
fisiche della materia per determinare la composizione quali-quantitativa di sostanze incognite.
" conducibilità " potenziale elettrodico " assorbimento/emissione " fluorescenza " rapporto massa/carica
" ripartizione " polarizzabilità " …..
Lezione 1
Osservabile Metodi strumentali Emissione radiazioni Spettroscopia UV-vis, a raggi X, di elettroni, Auger,
fluorescenza, fosfoluminescenza
Assorbimento di radiazioni Spettrofotometria UV-vis, IR, raggi X, NMR, EPR
Diffusione di radiazioni Turbidimetria, Nefelometria, Raman,
Rifrazione di radiazioni Rifrattometria, Interferometria
Diffrazione di radiazioni Metodi di diffrazione a raggi X e di elettroni
Rotazione radiazioni Polarimetria, Dicroismo circolare, Dispersione ottica rotatoria
Potenziale elettrico Potenziometria
Carica elettrica Coulombometria
Corrente elettrica Polarografia, Amperometria
Resistenza elettrica Conduttometria
Proprietà termiche Calorimetria, Conducibilità termica
Radioattività Metodi di atticazione e diluizione isotopica
Lezione 1
Relazione proprietà fisiche-concentrazione
La relazione tra il segnale S della proprietà fisica (osservabile) e la concentrazione C della sostanza che lo genera può venir espressa come legge generale
)(CfS =
Oxd
nFRTEE Reln0 −=
Spettrofotometria UV-vis T = 10-ε l C
Spettrofotometria d’emissione atomica I = k C Potenziometria
esem
pi
Lezione 1
Scelta delle tecniche strumentali
Holler, Skoog, Crouch, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES. Cap. 1
Lezione 1
Accuratezza: bontà dell’accordo tra il risultato ed il valore vero o supposto tale.
Precisione: bontà dell’accordo tra i risultati di misurazioni successive.
Gli errori possono essere casuali o sistematici. Gli errori casuali influenzano la precisione, quelli sistematici l’accuratezza.
•••
•Né accurato né preciso
•••• Preciso non accurato
••••Accurato e preciso
Accuratezza e precisione
Holler, Skoog, Crouch, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES. Appendice 1
• •
•
Lezione 1
Media, deviazione e deviazione standard
n Media aritmetica o semplicemente media:
n Deviazione o Scarto:
n Deviazione standard:
19
•••
•
•
•
•
Lezione 1
Deviazione standard
n Deviazione standard:
20
••••• •• •
••
•
•
•
• sexp1 < sexp 2
minore è la standard deviation migliore è la precisione
Lezione 1
Relazione proprietà fisiche-concentrazione
)(CfS =
Oxd
nFRTEE Reln0 −=
Spettrofotometria UV-vis T = 10-ε l C
Spettrofotometria d’emissione atomica I = k C Potenziometria
Lezione 1
Legge limite
Le relazioni che legano la risposta strumentale alla concentrazione sono leggi limite.
soluzioni diluite
assenza di interferenti
monocromaticità della radiazione
forza ionica costante .....
Lezione 1
Una serie di standard è costituita da unità che contengono quantità note e crescenti di analita. Gli standard vengono letti prima del campione. Le letture degli standard vengono utilizzate per costruire le curve di calibrazione che si ottengono riportando in grafico il segnale strumentale rispetto alle concentrazione.
Curve di calibrazione
Holler, Skoog, Crouch, Chimica Analitica Strumentale, EdiSES. Cap. 1
Lezione 1
24
Curve di calibrazione
Per ovviare alle deviazioni delle risposte, nelle analisi strumentali è norma lavorare con una curva di calibrazione. Le finalità di questo procedimento sono:
n valutare la risposta segnale – concentrazione
n stimare le costanti di proporzionalità
Lezione 1
25
Curve di calibrazione I grafici dose/risposta seguono nella maggioranza dei casi una relazione lineare
Uno dei modi più usati per verificarlo è il coefficiente di correlazione lineare r che assume valori da –1 a +1
r = - 1 r = + 1 r = 0
Lezione 1
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Coefficiente di correlazione
Bisogna essere molto cauti a fidarsi del solo coefficiente di linearità per valutare la relazione fra x e y.
Alti valori di r molto vicini all’unità (> 0.97) non garantiscono che la retta sia la funzione più appropriata.
Un valore di r = 0 non sempre significa mancanza di correlazione tra y ed x, ma solo che non c’è una relazione lineare. GUARDANDO IL GRAFICO ci si accorge che i dati non stanno su una retta, ma sono comunque correlati
Lezione 1
27
Linearità e deviazioni
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 2 4 6 8 10 12
Magnesio
assorbanza
assorbanza
ppm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 2 4 6 8 10 12
Potassio
assorbanzaassorbanza
ppm
Lezione 1
0x100 2x10-3 4x10-3 6x10-3 8x10-3 1x10-2
Concentrazione
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Assorbanza
0x100 2x10-3 4x10-3 6x10-3 8x10-3 1x10-2
Concentrazione
0
0.4
0.8
1.2
Assorbanza
II grado = deviazioni strumentali
dispersione = errori dell’operatore
Lezione 1
Curva di calibrazione del Magnesio in AA a λ = 285.2
31
Xmin = 16.5 Xmax = 17.5
X = 17.0 ± 0.5 ~ 3 %
Xmin = 72.5 Xmax = 75.5
X = 74.0 ± 1.5 ~ 2 %
Lezione 1
Curva di calibrazione del Potassio in AA
33
Xmin = 4.9 Xmax = 5.1
X = 5.0 ± 0.1 ~ 2 %
Xmin = 8.8 Xmax = 9.3 X = 9.0 ± 0.3
~ 3.333 %