Che cos'è uno spettrofotometro ad assorbimento?
Uno spettrofotometro di assorbimento è uno strumento analitico utilizzato per determinare la quantità di un elemento presente in un campione. Si basa sul fatto che gli elementi assorbiranno la luce a una particolare frequenza all'interno dello spettro luminoso. Quando un atomo è alla sua energia più bassa - o allo stato fondamentale -, può assorbire un fotone di luce con una frequenza specifica e saltare ad uno stato di energia più alto usando l'energia del fotone. Pertanto, è possibile rilevare l'elemento in un campione e determinare la quantità presente, misurando la quantità di luce della frequenza rilevante che viene assorbita dal campione. Questa tecnica è ampiamente utilizzata in chimica per l'analisi elementale.
I componenti tipici di uno spettrofotometro ad assorbimento includono una sorgente luminosa; una camera o cella in cui il campione è esposto alla luce; un monocromatore, che è un dispositivo che consente di selezionare e isolare la frequenza di interesse; e un rivelatore che misura l'intensità della luce a quella frequenza. Poiché la quantità di luce assorbita a questa frequenza è proporzionale alla concentrazione dell'elemento, è possibile calcolare la quantità dell'elemento presente. I dati possono essere visualizzati su uno schermo e / o memorizzati elettronicamente.
La sorgente luminosa per uno spettrofotometro ad assorbimento normalmente emette luce alla frequenza specifica assorbita dall'elemento per il quale viene condotto il test. Poiché la frequenza di assorbimento di un elemento è la stessa della sua frequenza di emissione, la sorgente può usare quell'elemento per produrre luce della frequenza richiesta. Ciò può essere ottenuto mediante una scarica elettrica in atmosfera inerte, utilizzando l'elemento come catodo. Normalmente, per testare elementi diversi sono necessarie sorgenti luminose diverse, ma in alcuni casi viene utilizzato un catodo contenente più elementi per consentire il test simultaneo di questi elementi.
Nel tipo di spettrofotometro di assorbimento più frequentemente utilizzato, il campione - solitamente una soluzione - viene convertito in un aerosol e introdotto in una fiamma calda, che converte eventuali ioni dell'elemento di interesse in atomi nel loro stato fondamentale, in modo che assorbano luce. Il tipo di fiamma utilizzato dipende dall'elemento di interesse. Per molti elementi viene impiegata una fiamma di ossigeno-acetilene; tuttavia, alcuni metalli possono formare ossidi se nella fiamma è presente ossigeno sufficiente. In questi casi, è possibile utilizzare una fiamma non ossidante. Altri metodi includono l'uso di una fornace di grafite per riscaldare il campione ad alta temperatura e riscaldare elettricamente il campione in una sottile barra di carbonio.
Esistono numerose applicazioni per lo spettrofotometro ad assorbimento. Un'applicazione comune in geologia sta stabilendo il contenuto di vari metalli in un campione minerale. Nel campo della protezione ambientale, questo strumento può essere utilizzato per controllare i livelli di elementi tossici negli effluenti industriali, nelle acque di fiume e nelle acque sotterranee o per determinare i livelli di metalli pesanti tossici nei pesci. Allo stesso modo, può essere utilizzato per controllare i livelli di vari elementi nei campioni di sangue, ad esempio elementi essenziali come sodio, calcio e magnesio, nonché elementi tossici.