Spettroscopia UV Vis di assorbimento Flashcards
Che cos’è il diagramma di Jablonski?
è un grafico che permette di rappresentare gli eventi radiativi e non radiativi.
Per convenzione di rappresentano con frecce solide tutti gli eventi radiativi (assorbimento o emissione), gli eventi non radiativi sono rappresentati come tratteggiati.
DISEGNO
Che cos’è la molteplicità?
La molteplicità M è 2 volte lo spin +1: se ho due spin opposti allora (+1/2-1/2)*2+1=1 → stato di singoletto.
Se ho due elettroni con spin uguale su due orbitali diversi (stato fondamentale e stato eccitato) allora posso avere tripletto:
(+1/2+1/2)*2+1=3.
Che cos’è una curva di potenziale?
rappresentiamo un livello energetico come una curva inserita in un piano cartesiano con coordinate nucleari (distanza tra i nuclei) su energia per valutare la proababilità delle transizioni.
DISEGNO
Le curve in arancione sono delle distribuzioni di probabilità delle posizioni reciproche dei nuclei di legame e ha un massimo in corrispondenza alla distanza internucleare più probabile
Cosa stabilisce il principio di Franck-Condon?
la transizione elettronica è disegnabile come una linea verticale retta.
Questo principio stabilisce che la transizione più probabile è quella che non comporta variazione nella posizione dei nuclei.
Definizione di HOMO e LUMO
- HOMO: highest occupied molecular orbital
- LUMO: lowest unoccupied molecular orbital
Qual è la struttura di uno spettrofotometro?
Sorgente: deve emettere sullo spettro visibile in modo costante. Ci sono due lampade, una per la regione UV e una per la visibile.
Monocromatore: può essere un prisma o un reticolo di grating (materiale con tante incisioni, tipo CD, in modo che la luce venga riflessa diversamente rispetto a dove colpisce) per scomporre la luce in tutte le sue componenti del visibile.
Il comparto del campione può avere diverse geometrie:
- Singolo raggio
- Doppio raggio: durante la misura del campione lo strumento manda sempre un raggio incidente anche su un riferimento (il solvente, in modo da misurare il suo contributo).
Bisogna poi scegliere la cella (cuvetta) da utilizzare:
- Quarzo per UV Vis
- Vetro ottico: per assorbimento solo nel visibile (da 360nm)
Rivelatore: converte il segnale luminoso in segnale elettrico
Quali sono le proprietà di una cella per spettroscopia di assorbimento?
- Cammino ottico: normalmente è di 1cm ma per componenti molto diluite in un campione che non si può concentrare si aumenta il cammino ottico usando cuvette di anche 10cm
- Volume di campione: se si misura un campione con DNA non si ha una grande quantità di campione, quindi, servono cuvette che necessitano di un volume minore.
- Tipologia di campione: ci sono cuvette per lavorare con campioni fotosensibili e presentano pareti scure.
Che informazioni posso ottenere con la spettroscopia UV vis?
- Informazioni strutturali
- Come questa interagisce con altre molecole
- Analisi qualitativa per riconoscere analiti
- Analisi quantitativa: legge di Lambert-Beer
Quali informazioni strutturali posso ottenere con la spettroscopia UV Vis?
- Eteroatomi: ossigeno in alcoli ed eteri, zolfo in tioli o tioeteri, azoto nelle ammine. Sono gruppi auxocromici che quindi creano delle varianti di assorbimento. Sono questi che causano l’assorbimento delle proteine a 280nm e quello degli acidi nucleici a 260nm.
- Aldeidi e chetoni α, β insaturi (insaturazioni tra Cα e Cβ rispetto al gruppo carbonilico): presenti in ormoni e basi di acidi nucleici, sono responsabili per lo shift verso i 260nm.
- Gruppi benzenici condensati: si ha una forte delocalizzazione. Maggiore è il numero di anelli aromatici, più la delocalizzazione sarà estesa
- Metalli di transizione: possono dare bande colorate dovute alla variazione di distribuzione degli elettroni tra metallo e sostanza organica. Danno origine a bande di trasferimento di carica solitamente molto intense perché permesse dalle regole di selezioni. Molti fotocatalizzatori presentano un centro metallico che assorbe la luce ad una certa energia e la trasferisce ai reagenti
Qual è l’effetto del pH sull’assorbimento di gruppi specifici ?
Fenolo:
- La variazione del pH causa il passaggio da specie protonata a specie anionica: aumenta la delocalizzazione della carica negatica con conseguente minor separazione HOMO-LUMO e aumento della lunghezza d’onda
- Nel catione la delocalizzazione della carica diminuisce e quindi maggior separazione HOMO-LUMO (diminuisce la lunghezza d’onda a cui assorbono)
Tirosina: si ha: specie protonata con spettro massimo a 280nm, specie anionica con shift verso lunghezze d’onda maggiori (ha una forte componente di assorbimento nella regione della protonata ma il massimo è a 300nm).
Che cos’è il punto isosbestico?
è il punto (lunghezza d’onda) in cui le due specie sono all’equilibrio e hanno:
- La stessa assorbanza (dove i due grafici si intersecano).
- Coefficienti di estinzione uguali
Al punto isosbestico è possibile misurare l’assorbanza totale delle specie in equilibrio e quindi la concentrazione totale: i coefficienti di estinzione delle due specie sono uguali per cui dalla Lambert-Beer posso ricavare la concentrazione.
Quali sono le modalità di acquisizione per la spettroscopia UV Vis
A trasmissione per campioni liquidi trasparenti o in riflettanza per campioni solidi
Come funzionano i sistemi a trasmissione per la spettroscopia UV Vis
Nella modalità standard presupponiamo:
- Di lavorare in trasmissione
- Che i nostri campioni sono trasparenti
- Che possono essere caricati in cuvette
- Che hanno un cammino ottico costante e noto per tutto il campione (è vero se il campione non è torbido e le particelle non si sedimentano)
Trasmissione: modalità di acquisizione dello spettro, è una modalità di misura.
Trasmittanza: risultato di questa misura.
Quali tipi di riflettanza si possono avere nell’analisi di un sistema solito in Uv Vis
riflettanza speculare: se un raggio incide con un certo angolo allora viene riflesso con lo stesso angolo, non si verifica assorbimento.
Dato che non c’è vera interazione, non posso ottenere informazioni sul materiale.
Riflettanza diffusa: si prende in considerazione la radiazione riflessa in tutte le direzioni.
La luce entra nel materiale e una parte viene assorbita e il resto viene diffusa ed esce dalla superficie in tutte le dimensioni. Si usa il modello di Kubelka e Munk: il solido viene visto come la successione di tante particelle, ognuna delle quali con capacità diffusiva. Quindi si guarda cosa accade a una piccola regione e poi si integra a tutto il corpo.
Come funziona un sistema di Uv Vis in riflettanza
1- Inserire il campione in una struttura sferica fatta di un materiale che riflette in maniera indifferente tutte le componenti.
2- La luce incidente parte da una sorgente, incontra un beam splitter che divide il raggio in due:
a. Uno va direttamente al rivelatore per fare il bianco
b. L’altro entra nella struttura sferica
3- La luce incidente colpisce il campione che rifletterà la luce: c’è una zona della sfera integratrice che permette di rimuovere la radiazione riflessa specularmente.
4- Lo strumento da un valore di riflettanza cioè il rapporto tra la riflettanza del campione e la riflettanza della sfera vuota. La riflettanza del campione è sempre minore di quella della sfera (il campione assorbe una parte di luce) quindi si ottiene un valore tra 0 e 1.
