Che cos'è una curva di calibrazione?
Una curva di calibrazione è un metodo utilizzato in chimica analitica per determinare la concentrazione di una soluzione campione sconosciuta. È un grafico generato con mezzi sperimentali, con la concentrazione della soluzione tracciata sull'asse xe la variabile osservabile, ad esempio l'assorbanza della soluzione, tracciata sull'asse y. La curva viene costruita misurando la concentrazione e l'assorbanza di diverse soluzioni preparate, chiamate standard di calibrazione. Una volta tracciata la curva, la concentrazione della soluzione sconosciuta può essere determinata posizionandola sulla curva in base alla sua assorbanza o altra variabile osservabile.
Le soluzioni chimiche assorbono diverse quantità di luce in base alla loro concentrazione. Questo fatto è quantificato in un'equazione nota come legge di Beer, che mostra una relazione lineare tra l'assorbanza della luce di una soluzione e la sua concentrazione. I ricercatori possono misurare l'assorbanza di una soluzione usando uno strumento di laboratorio chiamato spettrofotometro. Questo processo nel suo complesso si chiama spettrofotometria.
La spettrofotometria può essere utile per determinare la concentrazione di una soluzione sconosciuta. Ad esempio, se un ricercatore ha un campione di acqua di fiume e desidera conoscerne il contenuto di piombo, può determinarlo utilizzando uno spettrofotometro per tracciare una curva di calibrazione. Innanzitutto, il ricercatore crea diverse soluzioni standard di piombo, che vanno da meno a più concentrate. Questi campioni vengono posizionati nello spettrofotometro, che registra una diversa assorbanza per ciascuno.
I valori di assorbanza determinati sperimentalmente sono tracciati su un grafico rispetto alla concentrazione nota di ciascuno standard di calibrazione. Viene creato un insieme di punti, che nel caso dell'assorbanza dovrebbero essere approssimativamente lineari a causa della legge di Beer. Viene tracciata una linea per collegare questi punti dati, formando la curva di calibrazione. In quasi tutti i casi, i punti dati non saranno matematicamente esatti, quindi la linea dovrebbe essere tracciata per intercettare il numero massimo di punti: è una linea di adattamento ottimale. Sebbene la relazione tra assorbanza e concentrazione sia lineare, ciò non è sempre vero per altre variabili determinate sperimentalmente e occasionalmente devono essere impiegate curve per descrivere la relazione.
In questa fase, la soluzione sconosciuta può essere analizzata. Il campione viene inserito nello spettrofotometro e viene misurata la sua assorbanza. Poiché questo campione viene misurato in base a diversi standard contenenti lo stesso composto, la sua assorbanza e concentrazione devono cadere da qualche parte lungo la curva di calibrazione per quel composto. Ciò significa che, una volta conosciuta l'assorbanza della soluzione, la sua concentrazione può essere dedotta matematicamente o graficamente.
È possibile tracciare una linea orizzontale dal valore y della soluzione sconosciuta: la sua assorbanza, che è stata appena misurata. Il punto in cui la linea attraversa la curva di calibrazione indicherà il valore x - la concentrazione. Una linea verticale, tracciata verso il basso da questo punto, fornisce la concentrazione della soluzione sconosciuta. L'equazione per la linea della curva di calibrazione può anche essere utilizzata per determinare matematicamente la concentrazione della soluzione.