LE TECNICHE ANALITICHE
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a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0 1<br />
<strong>LE</strong><br />
PRINCIPALI <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong><br />
STRUMENTALI<br />
USATE<br />
NEI LAB. CHIMICI E CLINICI<br />
APPUNTI<br />
Di<br />
D'AGOSTINO STEFANO<br />
stefano.dagostino1@istruzione.it<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0 2<br />
<strong>LE</strong> PRINCIPALI <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI USATE<br />
NEI LAB. CHIMICI E CLINICI<br />
Di seguito viene fornita una semplice trattazione sull’argomento “tecniche analitiche<br />
strumentali” , rivolto a studenti degli istituti superiori.<br />
Essenzialmente, le tecniche analitiche strumentali traggono origine dalle caratteristiche<br />
fisiche e/o chimiche delle particelle costituenti i materiali ed utilizzano metodi chimicofisici.<br />
Gli strumenti possono variare da quelli molto semplici ed economici a quelli sofisticati e<br />
del costo anche di centinaia di migliaia di €.<br />
In molte delle tecniche analitiche si ricorre ad occhi o a sensori elettronici collegati a<br />
dispositivi che sono varianti delle comuni stampanti.<br />
I vari dispositivi sono in continua evoluzione tecnica, con la tendenza ad aumentare la<br />
velocità di analisi e la portatilità dei dispositivi stessi sui luoghi di campionamento.<br />
I dispositivi analitici portatili sono comunque sempre quelli maggiormente richiesti.<br />
E’ quindi ancor più importante valutare la data del presente documento: oggi è l' 8/3/2008.<br />
Non fatevi intimorire dal gran numero di sigle, abbreviazioni statunitensi, che compaiono<br />
nel presente documento, nessuno ve ne chiederà una lista recitata, potrete ricordarle ed<br />
assimilarle in ampi archi di tempo.<br />
Un quadro globale delle principali caratteristiche di ciascun metodo strumentale di<br />
analisi può essere ricavato dalle tabelle riassuntive, che sono allegate al termine del<br />
documento.<br />
Le tecniche analitiche strumentali vengono qui classificate in base ai parametri costo di<br />
acquisizione e costo di gestione.<br />
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Iniziamo dai più semplici, le tecniche sinteticamente descritte sono:<br />
METODI SEMPLICI TRADIZIONALI<br />
In questa sezione vengono riportati i metodi che ricorrono a strumentazione semplice e<br />
dal costo contenuto.<br />
- Analisi elementare;<br />
Fig. Rappresentazione schematica di una apparecchiatura per determinare quantitativamente<br />
carbonio ed idrogeno; all'estremo sinistro dell'illustrazione c'è un flusso di ossigeno che viene<br />
decarbonatato ed essiccato.<br />
- Determinazione del punto di fusione, il punto di fusione costituisce “l’impronta<br />
digitale” delle sostanze;<br />
- Determinazione del peso specifico apparente, Metodo UNI EN ISO 787-11;<br />
- Determinazione della granulometria; letteralmente misura delle dimensioni di<br />
grani.<br />
- Ebullioscopia e sue varianti ( es. alcolometro);<br />
- rifrattometria, applicata soprattutto a succhi di frutta e olii; talvolta si usano<br />
rifrattometri per misure indirette di densità;<br />
fig. Rifrattometri portatili.<br />
- Colorimetria, primo stadio di applicazione delle tecniche analitiche in<br />
assorbimento;<br />
- Crioscopia; si misurano le temperature di solidificazione;<br />
-<br />
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- Microscopia;<br />
- misure con densimetri e loro varianti (butirrometri, lattodensimetri, mostimetri,<br />
saccarometri, picnometri ecc.);<br />
- polarimetria (potere ottico rotatorio) usato per miele e sciroppi;<br />
Fig. Polarimetro.<br />
- potenziometria, i potenziometri sono varianti dei tester in cui si usano puntali<br />
particolari denominati elettrodi;<br />
- misurazioni di acidità varie (dalla % di acido acetico negli aceti a misure di pH);<br />
- pHmetria; (p minuscolo ed acca maiuscola!) i pHmetri sono varianti dei tester<br />
in cui si usano puntali particolari denominati elettrodi e sensori di temperatura<br />
denominati sonde.<br />
Fig. pHmetro portatile con elettrodo.<br />
- conduttimetria, i conduttimetri sono varianti dei tester in cui, come per i pHmetri si<br />
usano particolari elettrodi.<br />
- strumenti multiparametrici tascabili, in genere nello stesso apparato sono integrabili<br />
phmetro, conduttimetro e termometro;<br />
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LO SPETTRO E<strong>LE</strong>TTROMAGNETICO CONOSCIUTO<br />
Si riporta di seguito una rappresentazione dello spettro elettromagnetico, si sottolinea il<br />
fatto che la gamma di radiazione denominata "visibile o luce visibile ", cioè la luce che<br />
l'occhio umano è in grado di percepire, è solo una piccolissima gamma dell'intero spettro.<br />
Alla destra ci sono le radiazioni meno energetiche, a sinistra quelle maggiormente<br />
energetiche, le unità di misura riportate sono rispettivamente: metri, centimetri, nanometri,<br />
Hertz e chilocalorie.<br />
Si va dalle innocue onde radio fino ai terrificanti raggi gamma, (raggi γ), che si ottengono<br />
nelle esplosioni nucleari.<br />
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lo spettro elettromagnetico<br />
descrizione, origine, effetti, assorbimento<br />
λ<br />
V<br />
Hz E<br />
m<br />
eV<br />
105 3x1 03 10-11 audio, correnti alternate. Si utilizza<br />
nei telefoni<br />
105 10<br />
3x1 03 3x1 07 10-11 10-7<br />
radio onde: oscillazioni elettriche dalla bassa frequenza (VLF) alla alta frequenza (HF). Si generano<br />
nei tubi elettronici e nei semiconduttori. Sono utilizzate per le trasmissioni radio<br />
10<br />
1<br />
3x107 3x108 10-7<br />
10-6<br />
radio onde: oscillazioni elettriche di frequenza molto alta (VHF). Si generano nei tubi elettronici e<br />
nei semiconduttori. Sono utilizzate per le trasmissioni TV, radio a modulazione di frequenza, e<br />
radioastronomia. Interagiscono con i conduttori mettendone in moto gli elettroni liberi (antenne<br />
1<br />
10-1<br />
3x10<br />
riceventi).<br />
8<br />
3x1 09 10-6<br />
10-5<br />
radio onde e micro onde: oscillazioni elettriche di frequenza molto alta (UHF). Si generano in tubi<br />
particolari detti magnetron e klystron. Sono utilizzate per radar, TV, e radioastronomia. Inizia la<br />
banda del GHz.<br />
10-1<br />
10-3<br />
3x1 09 3x1011 10-5<br />
3<br />
10micro<br />
onde: quelle da 1 a 30 cm sono trasparenti alla atmosfera e pertanto possono essere usate<br />
per comunicazioni con satelliti. Possono generarsi per riassestamenti tra livelli energetici molto<br />
vicini (orologi campione). Hanno energia sufficiente ad interagire con le molecole polari (cottura a<br />
10-3<br />
10-6<br />
3x10<br />
micro onde). Per questa ragione si pone il problema di una possibile pericolosità.<br />
11<br />
3x1014 10-3<br />
1<br />
infrarosso: è una zona molto estesa nella fascia delle vibrazioni molecolari che confina<br />
inferiormente con la zona del visibile. Viene percepito come calore (radiante). Può essere utilizzata<br />
per creare immagini basata sulla emissione all'infrarosso (termografia, applicazioni meteorologiche<br />
e militari).<br />
10-6<br />
10-7<br />
3x1 014 3x1015 1<br />
10<br />
visibile: è una fascia molto ristretta che va da 0.7 a 0.4 μ m con colorazioni dal rosso al violetto.<br />
L'origine principale di questa radiazione sta nei riassestamenti di orbite elettroniche. La sensibilità<br />
dell'occhio umano è diversa sulle diverse frequenze del visibile e a sua volta essa è diversa per<br />
animali diversi (comunque sempre compresa tra 0.3 e 0.7 μ m Dalle dimensioni della lunghezza<br />
d'onda si comprende la difficoltà di osservare la diffrazione in maniera semplice e si comprende<br />
anche la ragione per cui il μ m è considerato il limite nella osservazione ottica in luce visibile. Si<br />
osservi ancora che un quanto di luce ha energie dell'ordine dell'eV. Lo studio degli spettri di luce è<br />
stato un elemento essenziale allo sviluppo della chimica qualitativa e quantitativa.<br />
10-7 10- 8<br />
3x1015 3x1016 10<br />
102 ultravioletto: ha caratteristiche analoghe alla fascia del visibile; unico elemento da sottolineare in<br />
più è la capacità ionizzante di questi fotoni che sono in grado di estrarre elettroni dai metalli e dai<br />
singoli atomi. Questi fotoni, così come quelli del visibile possono indurre reazioni chimiche con<br />
assorbimento del fotone (fotografia, fotosintesi)<br />
10- 8<br />
10- 12<br />
3x1016 3x1 020 102 106 raggi X: si originano nel frenamento di elettroni di alta energia da parte di bersagli metallici (spettro<br />
continuo) e da transizioni di livelli energetici di atomi complessi (metalli). Le applicazioni sono per<br />
radiografia, terapia superficiale, cristallografia (si usa il reticolo cristallino come ostacolo per<br />
produrre diffrazione).<br />
10-10<br />
10- 15<br />
3x1018 3x1 023 104 1013 raggi γ : si originano nel riassestamento degli adroni all'interno del nucleo atomico per radioattività<br />
naturale, radioattività indotta, fissione e fusione nucleare. Dal punto di vista energetico sono<br />
parzialmente sovrapposti ai raggi X ma è diversa la genesi. Si utilizzano per gli stessi scopi della<br />
radiazione X anche se diventa sempre più prevalente l'aspetto di cristallografia e demolitivo (terapia<br />
dei tumori).<br />
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METODI CON STRUMENTI DAI COSTI DI GESTIONE SUPERIORI<br />
− cromatografia ionica (IC);<br />
− cromatografia liquida (HPLC)<br />
- fluorimetria;<br />
- microcalorimetria;<br />
- nefelometria e turbidimetria;<br />
- diffrattometria;<br />
− gascromatografia – spettrometria di massa (GC-MS);<br />
− gascromatografia (GC);<br />
− polarografia a impulsi differenziale (DPP);<br />
− potenziometria.<br />
− spettrofotometria UV-visibile;<br />
Fig. Uno storico spettrofotometro da banco.<br />
- spettroscopia;<br />
− spettrometria di assorbimento atomico a fiamma (FAAS);<br />
− spettrometria di assorbimento atomico a fornetto di grafite (GFAAS);<br />
− spettrometria di assorbimento atomico a vapori freddi (CV-AAS);<br />
− spettrometria di assorbimento atomico con generazione di idruri (HG-AAS);<br />
− spettrometria di assorbimento nell’infrarosso e a trasformata di Fourier, (IR e FT-IR).<br />
− spettrometria di emissione atomica a plasma ad accoppiamento induttivo (ICP-AES);<br />
− spettrometria di massa con sorgente a plasma (ICP-MS);<br />
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TIPI DI SPETTROMETRI<br />
La scelta di uno strumento anziché un altro dipende dal tipo di lavoro che si deve attuare.<br />
Un colorimetro è uno strumento che si affida all'occhio umano per la rivelazione della<br />
radiazione. Il colore del campione viene visivamente confrontato con uno o più standard di<br />
confronto.<br />
Concretamente l'occhio confronta le colorazioni di soluzioni contenute in tubi di dimensioni<br />
identiche.<br />
Un fotometro consiste di una sorgente, di un sistema di fenditure, di filtri, di un rivelatore<br />
fotoelettrico e di un sistema trasduttore-contatore esterno.<br />
Uno spettrofotometro differisce dal fotometro per il fatto che esso contiene un più<br />
sofisticato sistema per selezionare una ristretta e precisa gamma di radiazioni.<br />
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Di seguito vengono fornite brevi descrizioni sulle singole tecniche strumentali, per la<br />
brevità del presente documento, la trattazione è generale e non si prendono in esame tutte<br />
le varianti attualmente conosciute ed in uso.<br />
ASSORBIMENTO ATOMICO<br />
La spettrofotometria di assorbimento atomico è una tecnica analitica impiegata per la<br />
determinazione quantitativa di ioni metallici in soluzione.<br />
L’apparato è decisamente voluminoso, complesso, costoso e non portatile.<br />
Il principio chimico-fisico su cui si basa questa tecnica è il fatto che i livelli energetici<br />
atomici sono discreti, pertanto le transizioni elettroniche permesse per eccitazione radiativa<br />
(hν) sono caratteristiche per ogni atomo. A differenza delle molecole però, gli atomi non<br />
contengono sottostrutture rotazionali o vibrazionali e pertanto l'assorbimento di una<br />
radiazione elettromagnetica per eccitazione ad un livello energetico superiore non avviene<br />
in una banda di frequenze ma ad una e una sola frequenza e lunghezza d'onda. Tutto ciò<br />
implica che ogni atomo avrà il suo spettro di assorbimento caratteristico e per ogni<br />
lunghezza d'onda a cui corrisponde una transizione sufficientemente probabile è possibile<br />
effettuare misure quantitative applicando la legge di Lambert-Beer.<br />
Fonte: http://it.wikipedia.org/wiki<br />
COLORIMETRIA<br />
Colorimetria. La misura dell'intensità della colorazione è un metodo analitico usato<br />
soprattutto per soluzioni molto diluite di particolari sostanze che, da sole o con opportuni<br />
reattivi, sviluppano in modo riproducibile e spesso quantitativo una certa colorazione.<br />
Questa viene comparata nei colorimetri ottici con quella di una soluzione campione. Si può<br />
anche misurare, con un fotometro fotoelettrico, l'intensità del colore a una determinata<br />
lunghezza d'onda e, servendosi di curve di taratura ottenute con soluzioni di concentrazione<br />
nota, è possibile risalire alla concentrazione del campione in esame.<br />
Gli apparecchi sono anche di piccole dimensioni e spessissimo portatili; classico è l’uso per<br />
l’analisi delle acque.<br />
CRIOSCOPIA<br />
Studio delle variazioni del punto di congelamento delle soluzioni al variare delle<br />
concentrazioni dei solventi. Se una sostanza viene disciolta in un solvente, la temperatura di<br />
congelamento del solvente si abbassa. Il fenomeno è retto dalla legge di Raoult:<br />
l'abbassamento DT della temperatura di congelamento di una soluzione diluita non<br />
elettrolizzabile è proporzionale alla concentrazione C della soluzione e inversamente<br />
proporzionale al peso molecolare M della sostanza disciolta:<br />
DT = k C/M<br />
ove k è la costante crioscopica del solvente. Una delle applicazioni principali della<br />
crioscopia è fornita dalla determinazione del peso molecolare di una certa sostanza.<br />
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Si scioglie tale sostanza in un solvente la cui costante crioscopica k sia nota, alla<br />
concentrazione C. Si misurano poi le temperature T' e T di congelamento incipiente della<br />
soluzione e del solvente puro e si deduce il peso molecolare incognito dalla relazione:<br />
M = k C/T-T'<br />
La strumentazione è ridotta a termometri precisi, e dispositivi di mescolamento.<br />
E’ eccellente per accertare la purezza , scadente nel riconoscimento di sostanze e soluzioni.<br />
CROMATOGRAFIA<br />
Ci sono molte varianti della cromatografia.<br />
Serie di metodiche di laboratorio, assai diffuse, utili per la separazione delle varie molecole<br />
presenti in una miscela di più componenti.<br />
Scoperta nel 1903 dal botanico russo Michail S. Tsvet (o Tswett; Chimica analitica), la C.<br />
rappresenta uno strumento di analisi qualitativa e quantitativa sensibile assai utile e diffuso.<br />
Sfruttando specifiche proprietà chimico-fisiche intrinseche nelle molecole in esame (peso<br />
molecolare, forza ionica, ecc.), a loro volta dipendenti dalle diverse caratteristiche strutturali<br />
delle molecole stesse, la C. consente in sostanza di realizzare diversi metodi analitici, di<br />
relativa semplicità, in grado di separare, a partire da miscele complesse, sostanze altrimenti<br />
difficilmente analizzabili .<br />
Un sistema cromatografico comprende una fase stazionaria (un solido o un liquido adsorbito<br />
su un solido) ed una fase mobile (un gas o un liquido) che scorre a contatto con la prima P .<br />
In un sistema di questo tipo, le molecole della sostanza immessa con il campione si<br />
distribuiscono fra le due fasi secondo equilibri dinamici con continui passaggi delle stesse<br />
da una fase all'altra; in conseguenza di ciò, ciascuna molecola viene a distribuire, fra le due<br />
fasi, il suo tempo di permanenza nel sistema.<br />
fonte Utet S.P.A. , 2003<br />
CROMATOGRAFIA 1<br />
Metodo chimico-fisico di separazione dei componenti presenti in una miscela. E’ basata sul<br />
principio secondo cui ogni composto chimico presenta un’affinità caratteristica verso un<br />
materiale adsorbente. Ne risulta che le sostanze migrano con velocità differente con il<br />
risultato di separarsi tra loro.<br />
La cromatografia è un metodo di analisi immediata fra i più usati per le ottime<br />
separazioni ottenibili fra sostanze molto simili e per la possibilità di applicazione anche<br />
a piccolissime quantità delle più svariate miscele, data la sua sensibilità.<br />
Il metodo sfrutta la distribuzione di una qualsiasi sostanza fra due fasi, una delle quali si<br />
tiene fissa ed è detta stazionaria, l'altra si fa muovere ed è detta mobile. Se la fase fissa è<br />
solida si parla di cromatografia di assorbimento, complesso fenomeno di natura<br />
prevalentemente fisica (carbonato di calcio, carbone, ecc.) o in parte fisica e in parte<br />
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chimica (acido silicico, allumina, ecc.) o prevalentemente chimica (resine scambiatrici di<br />
ioni).<br />
Se ambedue le fasi sono liquide si chiama cromatografia di ripartizione o liquido-liquido<br />
perché sfrutta la diversa solubilità della sostanza da separare, per es. in due liquidi diversi;<br />
con fase fissa liquida, mobile gassosa, si ha la cromatografia gas-liquido; con fase fissa<br />
solida, mobile gassosa, la cromatografia gas-solido.<br />
Le tecniche usate variano secondo le fasi: se la fase stazionaria è solida questa si pone<br />
(opportunamente granulata) in una colonna e vi si fa scorrere il gas o il liquido (di cui si può<br />
variare la polarità o, come nella cromatografia a scambio ionico, la concentrazione di<br />
idrogenioni).<br />
Se la fase fissa è liquida la si assorbe su un supporto inerte (carta nella cromatografia su<br />
carta, assorbenti inerti nella gascromatografia).<br />
Si può anche, nella cromatografia con fase fissa solida o liquida, stendere l'assorbente o il<br />
supporto inerte in strato sottile su una lastra di vetro (cromatografia su strato sottile).<br />
Il metodo fu usato nel 1906 da Tswett che separò i pigmenti contenuti in un estratto di foglie<br />
verdi, facendo passare la soluzione in una provetta riempita di carbonato di calcio: i<br />
pigmenti si separavano in sei nette bande di colore diverso corrispondenti a due clorofille e<br />
quattro carotenoidi. È il primo esempio di cromatografia di assorbimento.<br />
Dopo anni di abbandono i notevoli risultati ottenuti con questo metodo portarono prima<br />
all'applicazione della cromatografia su carta, quindi di quella per scambio ionico e di quella<br />
su strato sottile. In questi casi si impiegano per il riconoscimento delle sostanze molto<br />
spesso incolori particolari reazioni che portano alla formazione di sostanze colorate<br />
facilmente individuabili.<br />
La notevole versatilità analitica rivelata da tale tecnica ha successivamente avuto<br />
un'applicazione di grande importanza nella purificazione degli enzimi con la filtrazione su<br />
gel che permette la separazione di specie di grandezza molecolare diversa quando queste<br />
vengono a contatto con un sistema a micropori, nei quali sono trattenute le molecole più<br />
piccole, ad es. ioni o molecole organiche con peso molecolare fino a qualche centinaio,<br />
mentre quelle molto più grandi delle proteine enzimatiche vengono eluite.<br />
Si utilizzano assorbenti particolari spesso costituiti da polisaccaridi modificati per renderli<br />
insolubili. Si possono ottenere assorbenti di svariata porosità, in grado di trattenere molecole<br />
con pesi molecolari da poche centinaia sino a 300.000.<br />
La tecnica è così precisa che può servire per determinare il peso molecolare di una proteina;<br />
basta infatti confrontare il volume di eluente necessario per la sua eluizione con quello di<br />
proteine a peso molecolare noto.<br />
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La cromatografia per affinità si basa sulla capacità di un assorbente, opportunamente<br />
ottenuto, di trattenere una particolare proteina enzimatica delle molte presenti in un liquido<br />
biologico.<br />
La tecnica, almeno nel principio, è estremamente semplice e rappresenta un ottimo metodo<br />
per la purificazione degli enzimi, uno dei più difficili problemi sperimentali della<br />
biochimica.<br />
L'assorbente dotato delle proprietà opportune viene di solito preparato legando a un<br />
polisaccaride modificato una sostanza di cui si conosce la proprietà di interagire<br />
specificamente con l'enzima che si vuole purificare. L'interazione provoca il ritardo della<br />
eluizione dell'enzima rispetto a tutte le altre proteine. Come sostanze interagenti si<br />
utilizzano i cosiddetti inibitori specifici dell'enzima, cioè sostanze capaci di inibirne in<br />
modo reversibile la caratteristica attività catalitica.<br />
La cromatografia in fase supercritica è una tecnica cromatografica strumentale che si<br />
realizza con dispositivi simili ai gascromatografi e in genere su colonne capillari, ma in cui<br />
la fase mobile è costituita da un fluido che si trova oltre il suo punto critico, cioè in<br />
condizioni in cui esiste solo allo stato di gas.<br />
Si usa soprattutto l'anidride carbonica<br />
. È una tecnica mediana tra gascromatografia e cromatografia in fase liquida e le sue<br />
applicazioni riguardano soprattutto lo studio delle sostanze termolabili o di peso molecolare<br />
molto elevato (per es. gli idrocarburi aromatici altobollenti).<br />
Fonte: http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria<br />
ALTRE BRANCHE DELLA CROMATOGRAFIA, LA HPLC<br />
La High Performance (o High Pressure) Liquid Chromatography è una tecnica che si basa<br />
sulla differente affinità che i diversi componenti del campione manifestano nei confronti<br />
della fase mobile (un singolo solvente o una miscela opportuna) che viene fatta correre<br />
attraverso la colonna in cui è posta la fase stazionaria.<br />
All’uscita della colonna un rivelatore segnala il passaggio dei diversi componenti della<br />
miscela a un sistema di elaborazione dei segnali. Il tracciato cromatografico che si ottiene<br />
consente di risalire alle quantità relative delle diverse sostanze e in molti casi, con opportuni<br />
accorgimenti, alla loro natura chimica.<br />
Gascromatografia, GC<br />
La tecnica si basa sulla differente affinità che i diversi componenti del campione<br />
manifestano nei confronti della fase mobile (un gas permanente) che fluisce attraverso la<br />
colonna in cui è posta la fase stazionaria. All’uscita della colonna un rivelatore segnala il<br />
passaggio dei diversi componenti della miscela a un sistema di elaborazione dei segnali. Il<br />
tracciato gascromatografico che si ottiene consente di risalire alle quantità relative delle<br />
diverse sostanze e in molti casi, con opportuni accorgimenti, alla loro natura chimica.<br />
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Gascromatografia accoppiata alla spettrometria di massa, GC-MS<br />
La tecnica si basa sulla differente affinità che i diversi componenti del campione<br />
manifestano nei confronti della fase mobile (un gas permanente) che fluisce attraverso la<br />
colonna in cui è posta la fase stazionaria. All’uscita della colonna un rivelatore segnala il<br />
passaggio dei diversi componenti della miscela a un sistema di elaborazione dei segnali. Il<br />
tracciato gascromatografico che si ottiene consente di risalire alle quantità relative delle<br />
diverse sostanze e in molti casi, con opportuni accorgimenti, alla loro natura chimica.<br />
L’accoppiamento con uno spettrometro di massa come rivelatore consente spesso<br />
l’individuazione della natura chimica dei componenti, grazie all’utilizzo di adeguate banche<br />
dati.<br />
DIFFRATTOMETRIA<br />
La tecnica si basa sulla diffrazione dei raggi X da parte della materia allo stato cristallino,<br />
che può essere registrata con rivelatori opportuni, da cui si ricava un tracciato caratterizzato<br />
da picchi la cui intensità e posizione consentono una valutazione quali/quantitativa del<br />
campione.<br />
FLUORIMETRIA<br />
Metodo di dosaggio di un componente basato sulla misurazione della luce da questo emessa<br />
per fluorescenza in seguito a una radiazione. Questo metodo può essere applicato anche a<br />
sostanze non fluorescenti: in tal caso si procede preliminarmente alla trasformazione della<br />
sostanza in un composto dotato di fluorescenza.<br />
La fluorimetria permette sia l'analisi qualitativa (l'intensità di emissione della luce di<br />
fluorescenza è specifica per ogni sostanza, dipendendo a parità di condizioni dalla sua<br />
struttura molecolare) sia quantitativa (l'intensità di emissione è proporzionale alla quantità<br />
di sostanza fluorescente presente). Il metodo è usato in particolare per il dosaggio<br />
dell'uranio<br />
NEFELOMETRIA<br />
Metodo ottico di microanalisi, che permette di dosare la concentrazione di sostanze<br />
finemente disperse in un liquido. Il principio della nefelometria consiste nel misurare<br />
comparativamente la quantità di luce dispersa dalla sospensione in esame. La misurazione<br />
nefelometrica viene eseguita per confronto a occhio con una scala di riferimento, oppure<br />
mediante un fotometro.<br />
La nefelometria è una tecnica che può essere impiegata a livelli molto diversi di precisione.<br />
Misure estremamente precise sono state utilizzate a lungo nel difficile campo della<br />
determinazione dei pesi atomici. In modo approssimato viene usata in genere per il dosaggio<br />
rapido di proteine o di grassi o per la numerazione approssimativa di sospensioni batteriche.<br />
È anche usata per esprimere quantitativamente reazioni sierologiche per la lue e la<br />
tubercolosi (prova di Vernes) e altre per la funzionalità epatica (reazione di Mac Lagan). I<br />
principi su cui si basa sono simili a quelli della turbidimetria.<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
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a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
pHmetria<br />
La tecnica si basa sulla determinazione della differenza di potenziale che nasce fra le due<br />
facce di una membrana ionoselettiva, in vetro speciale, al variare del pH della soluzione<br />
sottoposta ad analisi.<br />
POLAROGRAFÌA<br />
Metodo di analisi, sviluppato soprattutto dal chimico cecoslovacco Heyrovsky, che permette<br />
l'identificazione e la determinazione di ioni e di molecole ossidabili o riducibili<br />
nell'elettrolisi, fondandosi sulla misura della variazione della corrente elettrica al variare del<br />
potenziale di polarizzazione.<br />
Chimica. Un polarografo è costituito da un recipiente a fondo largo e piatto ricoperto di<br />
mercurio che funziona da anodo (può essere sostituito da un elettrodo di confronto a<br />
potenziale noto); il microcatodo è costituito da una piccola goccia di mercurio che si forma<br />
in continuazione all'estremità capillare di un'ampolla; un dispositivo potenziometrico<br />
permette di far variare in certi limiti la differenza di potenziale tra gli elettrodi. La lettura<br />
simultanea dell'amperometro e del voltmetro permette di costruire la curva di<br />
polarizzazione; in pratica è più agevole utilizzare per questo tracciato un dispositivo di<br />
registrazione.<br />
Il tracciato della curva di polarizzazione relativa a un dato ione, formato da una zona di<br />
rapida salita seguita da un plateau, viene detto onda polarografica.<br />
I valori caratteristici di questa onda sono: la corrente limite, proporzionale alla<br />
concentrazione ionica, e il potenziale di semionda, corrispondente al flesso della curva; si<br />
dimostra che questo è caratteristico del sistema redox, la cui forma ossidata è rappresentata<br />
dagli ioni che vanno a scaricarsi sul microcatodo mentre la forma ridotta è rappresentata<br />
dagli ioni dopo che si sono scaricati. Le principali applicazioni della polarografia sono<br />
l'identificazione di uno ione per mezzo del potenziale di semionda e la misura della<br />
concentrazione ionica della soluzione con la corrente limite.<br />
Il metodo, qualitativo e quantitativo, si può applicare a un sale puro oppure a un miscuglio<br />
in soluzione: in quest'ultimo caso la curva di polarizzazione è formata da onde che si<br />
susseguono. La polarografia serve inoltre allo studio di alcuni tipi di legami chimici e della<br />
velocità delle reazioni in soluzione.<br />
POTENZIOMETRIA<br />
La potenziometria è un metodo di analisi chimica che si basa sulla misura del potenziale<br />
degli elettrodi delle celle elettrochimiche.<br />
Il potenziale di un elettrodo dipende dalla concentrazione degli ioni presenti nella soluzione<br />
in cui l’elettrodo è immerso e perciò dalla misura di questo potenziale si può risalire alla<br />
concentrazione della soluzione in esame.<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
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a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
La pHmetria eseguita con gli elettrodi a vetro, è di fatto, una applicazione della<br />
potenziometria.<br />
RIFRATTOMETRÌA<br />
sf. [rifratto+-metria]. Tecnica di misurazione degli indici di rifrazione di mezzi ottici solidi,<br />
liquidi, aeriformi. La misurazione viene generalmente effettuata mediante apparecchi<br />
chiamati rifrattometri.<br />
La r. è anche un importante metodo di analisi chimica che da misure dell'indice di rifrazione<br />
permette di risalire alla natura delle sostanze in esame e, nel caso di soluzioni note, alla<br />
concentrazione delle soluzioni stesse.<br />
In tali analisi qualitative e quantitative gli strumenti usati forniscono misure rapide e precise<br />
dell'indice di rifrazione e della concentrazione, permettendo di operare anche su una sola<br />
goccia del campione senza alterarlo chimicamente.<br />
L'uso esteso di tale analisi è dovuto al fatto che la determinazione dell'indice di rifrazione<br />
costituisce uno dei dati più sicuri ai fini dell'analisi stessa.<br />
L'analisi rifrattometrica permette tra l'altro la determinazione della percentuale di zucchero<br />
contenuto in soluzioni, in succhi di frutta, in marmellate, ecc.; la determinazione delle<br />
concentrazioni di soluzioni acquose, alcoliche ed eteriche di ogni genere; la verifica e il<br />
controllo della purezza del petrolio e dei suoi sottoprodotti, dei grassi animali e vegetali,<br />
della glicerina, ecc.; il dosaggio dell'albumina nel siero del sangue e altre indagini<br />
biochimiche di questo tipo.<br />
SPETTROMETRIA DI ASSORBIMENTO ATOMICO CON ATOMIZZAZIONE A<br />
FIAMMA, FAA<br />
I componenti del campione vengono atomizzati in una fiamma, a temperature variabili a<br />
seconda delle condizioni operative, ma nell’ordine dei 2300°C.<br />
In tali condizioni assorbono selettivamente le radiazioni caratteristiche, in misura<br />
proporzionale alla loro concentrazione nel campione.<br />
L’analisi quantitativa viene eseguita mediante il metodo della retta di taratura.<br />
SPETTROMETRIA DI ASSORBIMENTO ATOMICO CON ATOMIZZAZIONE A<br />
FORNETTO DI GRAFITE, GFAA<br />
I componenti del campione vengono atomizzati in un cilindro di grafite, riscaldato<br />
elettricamente, a temperature nell’ordine dei 2800°C.<br />
In tali condizioni assorbono selettivamente le radiazioni caratteristiche, in misura<br />
proporzionale alla loro concentrazione nel campione.<br />
L'analisi quantitativa avviene mediante il metodo della retta di taratura.<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
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a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
SPETTROFOTOMETRIA UV/VIS.<br />
Il campione tal quale o eventualmente diluito in modo opportuno e/o trattato con reagenti<br />
specifici, mostra un assorbimento caratteristico delle radiazioni elettromagnetiche nella<br />
regione dell’UV/Visibile, dovuto a transizioni elettroniche. L’andamento del tracciato che si<br />
ottiene può far risalire ai principali gruppi funzionali presenti e l’intensità dell’assorbimento<br />
elettromagnetico può consentire anche la determinazione quantitativa del o dei principi<br />
attivi presenti.<br />
SPETTROMETRIA DI ASSORBIMENTO NELL’INFRAROSSO IR<br />
fig. Classico spettro IR, i “picchi” sono caratteristici di legami chimici precisi.<br />
Gli spettri IR sono “unici” tra tutti gli altri in quanto forniscono informazioni strutturali<br />
sulle molecole e miscele.<br />
SPETTROMETRIA DI EMISSIONE AL PLASMA, ICP (Inductively Coupled Plasma)<br />
Tutti i componenti del campione vengono portati allo stato elementare ed eccitati in un<br />
plasma di argon, portato alla temperatura di 6000°C mediante eccitazione degli ioni un<br />
campo magnetico oscillante generato da una bobina di induzione a radiofrequenza. Ogni<br />
elemento emette radiazioni caratteristiche per lunghezza d’onda e intensità, che consentono<br />
di rivelarne la presenza e, se necessario, di determinarlo quantitativamente.<br />
Analisi quantitativa mediante il metodo della retta di taratura.<br />
SPETTROMETRIA DI MASSA<br />
La spettrometria di massa è una tecnica analitica applicata sia all'identificazione di<br />
sostanze sconosciute, sia all'analisi in tracce di sostanze. Viene comunemente usata in<br />
combinazione con tecniche separative, quali la gascromatografia e la cromatografia in fase<br />
liquida (HPLC), o - più recentemente - con tecniche ionizzanti quali il plasma a induzione.<br />
Il principio su cui si basa la spettrometria di massa è la possibilità di separare una miscela di<br />
ioni in funzione del loro rapporto massa/carica elettrica generalmente tramite campi<br />
magnetici statici o oscillanti.<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
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a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
Tale miscela è ottenuta ionizzando le molecole del campione, principalmente facendo loro<br />
attraversare un fascio di elettroni ad energia nota. Le molecole così ionizzate sono instabili e<br />
si frammentano in ioni più leggeri secondo schemi tipici in funzione della loro struttura<br />
chimica.<br />
Il diagramma che riporta l'abbondanza di ogni ione in funzione del rapporto massa/carica è<br />
il cosiddetto spettro di massa, tipico di ogni composto in quanto direttamente correlato alla<br />
sua struttura chimica ed alle condizioni di ionizzazione cui è stato sottoposto. Da uno spettro<br />
di massa si possono ricavare molte informazioni strutturali semplicemente utilizzando<br />
regole empiriche di interpretazione. Fonte: http://it.wikipedia.org/wiki<br />
SPETTROSCOPIA<br />
Disciplina basata sull'osservazione dell'emissione o assorbimento di radiazione<br />
elettromagnetica da parte della materia. Le radiazioni di elevata energia (es. raggi X, UV di<br />
alta energia) interagiscono primariamente con elettroni relativamente prossimi al nucleo<br />
atomico.<br />
Quelle nella zona dell'UV vicino-visibile sono caratteristiche di transizioni di elettroni di<br />
valenza. Infine le radiazioni infrarosse sono assorbite o cedute dalle molecole in seguito a<br />
vibrazioni o rotazioni molecolari.<br />
L'insieme di informazioni fornito da metodi spettroscopici è di notevole ausilio nello studio<br />
della struttura delle molecole (specialmente organiche e metallorganiche).<br />
TORBIDIMETRIA<br />
Il campione tal quale o eventualmente diluito in modo opportuno, viene trattato con reagenti<br />
specifici, che portano alla formazione di un precipitato il quale, mantenuto in sospensione<br />
per mezzo di opportuni additivi, rende la soluzione torbida.<br />
L’assorbimento della luce da parte della soluzione, a determinate lunghezze d’onda, risulta<br />
proporzionale, entro un determinato intervallo di concentrazioni, alla torbidità e alla<br />
concentrazione dell’analita. I principi su cui si basa sono simili a quelli della nefelometria,<br />
infatti se predomina la luce riflessa si parla di nefelometria.<br />
L'analisi quantitativa avviene mediante il metodo della retta di taratura.<br />
VOLTAMMETRIA<br />
La tecnica consiste praticamente in una elettrolisi condotta in condizioni controllate. Essa si<br />
basa sulla misura della corrente che attraversa un microelettrodo, immerso nella soluzione<br />
contenente le specie elettroattive sottoposte a misura, quando ad esso viene applicato un<br />
potenziale fatto variare in modo opportuno. Il microelettrodo, che costituisce l’"elettrodo di<br />
lavoro" e può essere costituito da una goccia di mercurio o da dispositivo allo stato solido, si<br />
trova inserito in un sistema a tre elettrodi, completato dal "controelettrodo" in platino e da<br />
un elettrodo di riferimento, abitualmente in Ag/AgCl. La misura dell’intensità della corrente<br />
e del potenziale "di scarica" di una determinata specie chimica ne consentono la<br />
determinazione quantitativa e, spesso, anche il riconoscimento qualitativo.<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
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a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
FLUORESCENZA A RAGGI X (X RAY FLUORESCENCE XRF)<br />
L’eccitazione del campione con raggi X molto ricchi di energia determina l’estrazione di<br />
elettroni interni degli atomi.<br />
Questi ultimi, riassestando la loro distribuzione elettronica, emettono raggi X a lunghezze<br />
d’onda caratteristiche per ogni elemento, consentendo l’analisi qualitativa del campione.<br />
Inoltre, l’intensità dei medesimi risulta correlata alla quantità del corrispondente elemento,<br />
consentendone in tal modo la determinazione quantitativa.<br />
Con questa tecnica è possibile procedere all’analisi di quasi tutti gli elementi della Tavola<br />
Periodica.<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
19
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
GLOSSARIO<br />
AES Atomic Emission Spectroscopy<br />
AFM Microscopia a Forza Atomica<br />
ASV = voltammetria di stripping anodico<br />
DPP = polarografia a impulsi differenziale<br />
FAAS = spettrometria di assorbimento atomico a fiamma<br />
GC = gascromatografia<br />
GC-MS = gascromatografia – spettrometria di massa<br />
GDMS Spettrosc. di massa con scarica a bagliore (Glow Discharge Mass Spectroscopy)<br />
GFAAS = spettrometria di assorbimento atomico a fornetto di grafite<br />
HG-AAS –1 = spettrometria di assorbimento atomico con generazione di idruri e<br />
atomizzazione in cella di quarzo<br />
HG-AAS –2 = spettrometria di assorbimento atomico con generazione di idruri e loro<br />
introduzione in fiamma<br />
HPLC = High Performance (o High Pressure) Liquid Chromatography<br />
IC = cromatografia ionica<br />
ICP Inductively Coupled Plasma<br />
ICP-AES = spettrometria di emissione atomica a plasma ad accoppiamento induttivo<br />
ICP-MS = spettrometria di massa con sorgente a plasma<br />
IR = spettrometria di assorbimento nell’infrarosso<br />
PES Plasma Emission Spectroscopy<br />
SEM Microscopia Elettronica a Scanner<br />
X Ray Fluorescence XRF<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
20
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
Tabella riassuntiva sulle tecniche strumentali di analisi 1/3<br />
Tecnica Principio Applicazioni Principali interferenze Costo di acquisizione Costo di<br />
gestione<br />
Crioscopia abbassamento crioscopico determinazione della<br />
conc di soluzioni.<br />
Spettr. UV-vis Assorbimento di Composti<br />
radiazioni UV o visibili organici<br />
e inorganici<br />
FAAS Atomizzazione con Metalli ed alcuni<br />
fiamma e assorbimento<br />
di radiazioni UV o<br />
visibili<br />
metalloidi<br />
GFAAS Atomizzazione in<br />
fornetto e assorbimento di<br />
radiazioni UV o<br />
visibili<br />
CVAAS Conversione dell’analita in<br />
metallo,<br />
volatilizzazione e<br />
assorbimento di<br />
radiazioni UV<br />
Metalli ed alcuni<br />
metalloidi<br />
Il campione dev’esser<br />
cristallizzabile<br />
Spettrali<br />
Diffusione della<br />
radiazione<br />
Spettrali<br />
Di distribuzione<br />
spaziale<br />
Chimiche<br />
Di ionizzazione<br />
Di trasporto<br />
Effetti memoria<br />
Spettrali<br />
Chimiche<br />
Effetti memoria<br />
Mercurio Durante la<br />
riduzione<br />
Spettrali (molto<br />
ridotte)<br />
Effetti memoria<br />
21<br />
Tempo Analisi<br />
multielementare<br />
Moderato Basso medio No<br />
Moderato Basso Stabilizzazione:<br />
moderato<br />
Misura: breve<br />
Moderato Intermedio Stabilizzazione:<br />
moderato<br />
Misura: da breve<br />
a moderato<br />
Da medio a medio-alto Elevato Stabilizzazione:<br />
moderato<br />
Misura:<br />
Da basso a moderato (per il<br />
generatore di vapori freddi e la<br />
cella di misura.<br />
L’apparato va inserito in uno<br />
spettrometro di assorbimento<br />
atomico)<br />
moderato<br />
Elevato Stabilizzazione:<br />
moderato<br />
Misura:<br />
moderato<br />
“via umida” analisi elementare organica Campioni organici vari nessuna Moderato Basso da medio a breve Si<br />
HGAAS Conversione dell’analita Elementi che Durante la<br />
Da basso a moderato (per il Elevato Stabilizzazione: No<br />
in idruro, atomizzazione formano idruri generazione di sistema di generazione di idruri e<br />
moderato<br />
e assorbimento di covalenti volatili idruri<br />
la cella di misura).<br />
Misura:<br />
radiazioni UV<br />
Durante<br />
L’apparato va inserito in uno<br />
moderato<br />
l’atomizzazione spettrometro di assorbimento<br />
Spettrali (ridotte) atomico. In alternativa<br />
Effetti memoria esistono strumenti indipendenti,<br />
dedicati al solo mercurio, di costo<br />
moderato<br />
No, tranne che in<br />
alcuni casi<br />
No<br />
No (tranne che con<br />
alcuni tipi di<br />
strumento)<br />
No
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
Tabella riassuntiva sulle tecniche strumentali di analisi 2/3<br />
Tecnica Principio Applicazioni Principali interferenze Costo di acquisizione Costo di<br />
gestione<br />
ICP-AES Atomizzazione in<br />
plasma ed emissione<br />
di radiazioni UV o visibili<br />
ICP-MS Atomizzazione,<br />
ionizzazione e rivelazione<br />
mediante MS<br />
GC Volatilizzazione, ripartizione<br />
tra fase stazionaria e fase<br />
mobile (gas), separazione e<br />
rivelazione<br />
Metalli ed alcuni<br />
metalloidi<br />
La maggior parte<br />
degli elementi<br />
Composti<br />
prevalentemente<br />
organici volatili e<br />
semivolatili<br />
termicamente stabili<br />
GC-MS Volatilizzazione,<br />
Composti<br />
ripartizione tra fase stazionaria prevalentemente<br />
e fase mobile (gas), organici volatili e<br />
separazione e<br />
semivolatili<br />
rivelazione mediante termicamente stabili<br />
MS<br />
HPLC Ripartizione tra fase<br />
stazionaria e fase mobile<br />
(liquido), separazione e<br />
rivelazione<br />
Composti organici,<br />
inorganici,<br />
metallorganici<br />
Spettrali<br />
Di trasporto<br />
Effetti memoria<br />
Spettrali (isobariche,<br />
molecolari, ioni a<br />
doppia carica)<br />
Non spettrali (di trasporto,<br />
solidi disciolti, eccesso di<br />
ioni)<br />
Effetti memoria<br />
Coeluizioni<br />
Segnale di fondo<br />
dovuto alla matrice<br />
Effetti memoria<br />
Coeluizioni<br />
Segnale di fondo<br />
dovuto alla matrice<br />
Effetti memoria<br />
Coeluizioni<br />
Segnale di fondo<br />
dovuto alla matrice<br />
Effetti memoria<br />
Da medio a medio-alto Elevato Stabilizzazione: moderato<br />
Misura: breve<br />
Elevato Elevato Stabilizzazione:<br />
moderato<br />
Misura: breve<br />
Moderato Intermedio Stabilizzazione: da<br />
moderato a lungo<br />
Misura: da moderato<br />
a lungo (ma in un solo<br />
cromatogramma si<br />
determinano più<br />
analiti)<br />
Da medio a medioalto Elevato Stabilizzazione: da<br />
moderato a lungo<br />
Misura: da moderato<br />
a lungo (ma in un solo<br />
cromatogramma si<br />
Da moderato a<br />
medio<br />
22<br />
Tempo Analisi<br />
multielementare<br />
determinano più analiti)<br />
Intermedio Stabilizzazione: da<br />
moderato a lungo<br />
Misura: da moderato<br />
a lungo (ma in un solo<br />
cromatogramma si<br />
determinano più analiti)<br />
Si<br />
Si<br />
Si<br />
Si<br />
Si
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver. 5.0<br />
Tabella riassuntiva sulle tecniche strumentali di analisi 3/3<br />
Tecnica Principio Applicazioni Principali interferenze Costo di<br />
acquisizione<br />
IC Ripartizione per scambio<br />
ionico tra fase stazionaria e<br />
fase mobile (liquido),<br />
separazione e rivelazione<br />
DPP Variazione di potenziale e<br />
misura della corrente<br />
risultante<br />
Specie ioniche o<br />
Ionizzabili inorganiche,<br />
organiche e<br />
metallorganiche<br />
Specie inorganiche,<br />
organiche e<br />
organometalliche<br />
ossidabili o riducibili<br />
Polarografia Polarizzazione Ricerca di ioni in<br />
soluzione, anche in<br />
Potenziometria Misura della forza<br />
elettromotrice di una<br />
cella galvanica<br />
IR e FT-IR Assorbimento di<br />
radiazioni nell’IR<br />
tracce, cinetica<br />
Coeluizioni<br />
Effetti memoria<br />
Sovrapposizione di<br />
segnali<br />
Tensioattivi<br />
Effetti memoria<br />
pH, anioni e cationi Specie a cui<br />
l’elettrodo è sensibile<br />
Specie che alterano la<br />
forma chimica dell’analita<br />
Sostanze soprattutto<br />
organiche<br />
Variazioni di temperatura<br />
Spettrali.<br />
Ambiente esterno<br />
Da moderato a<br />
medio<br />
Costo di<br />
gestione<br />
Intermedio Stabilizzazione: da<br />
moderato a lungo<br />
Misura: da moderato a<br />
lungo (ma in un solo<br />
cromatogramma si<br />
23<br />
Tempo Analisi<br />
multielementare<br />
determinano più analiti)<br />
Moderato Intermedio Stabilizzazione: nullo<br />
Misura: breve (medio se si<br />
considera la<br />
deossigenazione)<br />
Si<br />
Da medio a breve Intermedio Medio No<br />
Basso Basso Stabilizzazione:<br />
breve.<br />
Misura: breve<br />
Medio Intermedio Stabilizzazione:<br />
breve.<br />
Misura: moderato<br />
XRF fluorescenza a raggi x Ricerca tutti gli elem. Medio Medio più breve che via umida Si<br />
Si<br />
No<br />
Si
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver.5<br />
ILLUSTRAZIONE DEL<strong>LE</strong> TABEL<strong>LE</strong><br />
Per ciascuna tecnica sono stati presi in considerazione i seguenti parametri:<br />
− principio di funzionamento;<br />
− componenti della strumentazione;<br />
− interferenze generali;<br />
− applicazioni all’analisi;<br />
− vantaggi;<br />
− svantaggi;<br />
− valutazione comparata rispetto a tecniche applicabili alla determinazione dei medesimi<br />
analiti;<br />
− costo di acquisizione;<br />
− costi di gestione;<br />
− tempo di analisi.<br />
Per alcuni dei parametri indicati sono stati individuati intervalli di variabilità così definiti:<br />
− per il costo di acquisizione:<br />
• basso: fino a 5.000 euro;<br />
• moderato: da 5.000 a 25.000 euro;<br />
• medio: da 25.000 a 50.000 euro;<br />
• medio-alto: da 50.000 a 100.000 euro;<br />
• elevato: da 100.000 a 150.000 euro;<br />
• molto elevato: maggiore di 150.000 euro;<br />
− per il tempo di stabilizzazione dello strumento:<br />
• breve: 1 – 10 minuti;<br />
• moderato: 11 – 30 minuti<br />
• lungo: 31 - 60 minuti;<br />
• molto lungo: maggiore di 60 minuti;<br />
− per il tempo di misura (come “misura” si intende la registrazione di un segnale da una<br />
soluzione, che può essere uno standard per la calibrazione, oppure un campione<br />
incognito da analizzare)<br />
• breve: minore di 2 minuti;<br />
• moderato: 2- 5 minuti;<br />
• medio: 5 – 10 minuti;<br />
• medio – lungo: 10 – 20 minuti;<br />
• lungo: maggiore di 20 minuti.<br />
Va sottolineato che i costi di acquisizione riportati rappresentano delle stime, riferite<br />
all’anno 2002, per fornire all’utilizzatore un’indicazione sull’investimento necessario per<br />
l’acquisto dei vari strumenti: il prezzo effettivo di vendita varierà a seconda della casa<br />
produttrice, del modello, della presenza di accessori e del grado di automazione.<br />
Analogamente i tempi di stabilizzazione e di analisi riportati rappresentano delle indicazioni<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver.5<br />
24
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver.5<br />
generali; i tempi effettivi dipenderanno dalle procedure di controllo di qualità adottate nei<br />
singoli laboratori e dalle condizioni di misura impostate (ad esempio il programma di<br />
temperatura per l’atomizzazione nella tecnica GFAAS).<br />
I costi di gestione sono difficilmente quantificabili, perché dipendono dal tipo di strumento,<br />
dalla frequenza di utilizzo, dall’organizzazione e dalle caratteristiche del laboratorio. Per<br />
ogni strumento sono state quindi elencate le voci che concorrono a determinarne i costi di<br />
gestione.<br />
Inoltre è stata individuata una scala relativa di onerosità, definendo “bassi” i costi di<br />
gestione per strumenti molto semplici (ad esempio i potenziometri), “elevati” i costi per<br />
strumenti che richiedono molti materiali di consumo e/o frequenti interventi di<br />
manutenzione (ad esempio l’ICP-MS) e “intermedi” quelli per strumenti con caratteristiche<br />
intermedie.<br />
Questa sezione non intende certamente sostituirsi ad un testo di analisi chimica strumentale,<br />
ma vuole indicare agli studenti i concetti fondamentali sul principio di funzionamento<br />
delle tecniche analitiche e sulla struttura delle strumentazioni.<br />
Le indicazioni riportate possono essere di ausilio nella scelta della tecnica da adottare<br />
tenendo conto degli obiettivi dell’analisi e delle esigenze di sensibilità, di tempo e di costi.<br />
a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver.5<br />
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a cura di D’AGOSTINO STEFANO: <strong>LE</strong> <strong>TECNICHE</strong> <strong>ANALITICHE</strong> STRUMENTALI ver.5<br />
Bibliografia:<br />
1. Grande dizionario dello scibile diffuso in vari paesi nelle lingue d'origine:<br />
http://it.wikipedia.org/wiki<br />
2. Alcune immagini sono tratte dal catalogo della ditta - Education M.A.D. apparecchiature<br />
scientifiche. www.edumad.com<br />
3. Dizionario di chimica e chimica industriale in italiano:<br />
http://www.minerva.unito.it/Chimica&Industria<br />
4. Enciclopedia 3000 Utet S.P.A. , 2003<br />
5. G. Volpago, G. Bartorelli “Analisi tecniche metodi strumentali e chimici” Editrice Bocchi<br />
Venezia, 1986.<br />
6. APAT Agenzia per la protezione dell’ambiente e per i servizi tecnici<br />
“Proposta di guida tecnica sui metodi di analisi dei suoli contaminati”, RTI CTN_SSC 3/2002.<br />
7. I. Vogel, Chimica Organica Pratica, Ambrosiana, Milano (1988)<br />
8. D. Skoog, D. West, CHIMICA ANALITICA INTRODUZIONE 2^ ed. italiana, SES Napoli 1987<br />
9. C. Cereda, Corso di fisica generale a cura di Claudio Cereda – rel. 4.2<br />
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