Slide dell'insegnamento di Chimica Analitica per il corso di laurea in Scienza dei Materiali. Università degli Studi di Genova

1. Spettroscopia UV-visibile
Corso di Chimica Analitica
Laurea in Scienza dei Materiali
NARIZZANO Riccardo
tel: 0106437 310-306
e-mail: riccardo.narizzano@arpal.gov.it

2. SPETTRO ELETTROMAGNETICO

3. Tipi di transizioni che risultano dalle interazioni della radiazione con un campione
Metodi ottici

4. Spettroscopia di assorbimento di radiazioni (UV-VIS-IR)
Le interazioni delle radiazioni e.m. con le molecole pussono indurre:
1) Variazione della frequenza di rotazione della molecola intorno ad un loro asse (spettri
rotazionali)
2) Variazione della frequenza di vibrazione tra due atomi connessi tramite un legame
chimico (spettri vibrazionali)
3) La transizione di un elettrone di valenza nel caso di atomi o di un elettrone di un orbitale
molecolare nel caso di molecule (spettro elettronico)
I tipi di spettri si ottengono con energie molto diverse: infatti una transizione
elettronica può essere prodotta solo da radiazioni UV-VIS (spettroscopia UV-vis),
mentre le transizioni vibrazionali da radiazioni IR (spettroscopia infrarossa)

5. Livelli energetici molecolari
• L’energia interna di una molecola è data dalla somma dei
– contributi elettronici (livelli energetici corrispondenti a diversi stati elettronici
 diverse disposizioni degli elettroni)
– contributi vibrazionali (livelli energetici corrispondenti a diversi stati
vibrazionali  variazioni di distanze ed angoli di legame)
– contributi rotazionali (livelli energetici corrispondenti a diverse orientazioni
nello spazio  rotazioni)
– contributi traslazionali
elettronici vibrazionali rotazion traslaziona iali lE E E E  
Emolecola= Eelettronica +Erotazionale+Evibrazionale
Tipi di vibrazioni molecolari

6. Livelli energetici molecolari
• L’energia potenziale di una molecola è quantizzata: esistono solo
livelli energetici discreti, corrispondenti a diversi stati della molecola
livelli elettronici livelli vibrazionali
livelli rotazionali

7. Rappresentazione schematica dei livelli energetici molecolari. A ogni livello
elettronico sono associati diversi livelli vibrazionali e a ciascuno di questi, a sua
volta, diversi livelli rotazionali
Etotale=Eelettronica+Erotazionale+Evibrazionale
Stati elettronici Stati vibrazionali Stati rotazionali
L’energia delle molecole (come quella degli atomi) è quantizzata, per cui
sono “permessi” solo determinati livelli di energia

8. Transizioni energetiche
A temperatura ambiente atomi e molecole si trovano nel rispettivo stato fondamentale, cui
corrisponde la minima energia; quando vengono sollecitati da una opportuna quantità di
energia, passano in uno stato eccitato, cui corrisponde una maggiore energia.
Lo stato eccitato non è stabile e dura per tempi brevissimi, atomi e molecole tendono a
tornare allo stato fondamentale restituendo all’ambiente l’energia assorbita (l’energia
assorbita viene riemessa sotto forma di calore, radiazione)
E1
E2
Assorbimento Rilassamento
+E - E

9. • Una molecola generica assorbe (od emette) fotoni di energia
corrispondente alla differenza tra il livello iniziale e quello finale:
l’assorbimento (o l’emissione) è registrato da uno strumento come una riga
o banda di assorbimento (od emissione).
E=h
energia
assorbita
Frequenza
(lunghezza d’onda)
Le radiazioni E.M. impiegate interagiscono con la materia stimolando le
transizioni tra stati elettronici esterni (di valenza) di atomi e molecole. E’ una
delle tecniche spettroscopiche di base sia nella ricerca che in campo analitico.
Viene impiegata inoltre negli studi sui materiali innovativi per l’elettronica
molecolare e la fotonica.
Spettroscopia UV-visibile in assorbimento
livelli elettronici

10. Spettroscopie UV-visibile
Stato fondamentale
Stato eccitato di
singoletto
Stato eccitato di
tripletto
Assorbimento UV-visibile
fosforescenza
Emissione UV-visibile
(fluorescenza)
Infrarosso
microonde

11. HOMO u bonding molecular orbital LUMO g antibonding molecular orbital
Orbitali molecolari

12. E0
E1
E2
v0
v1
v2
r0
r1
r2
UV-VIS
IR
E

13. Orbitali molecolari
La combinazione lineare di due orbitali 1s può dare luogo a due diversi orbitali ,
uno definito legante e l’altro antilegante
La radiazione UV di 120 nm
determina una transizione   *
Sovrapposizione orbitali 2p

14. Un terzo tipo di orbitale molecolare è costituito dagli orbitali non leganti, formati
cioè dagli elettroni atomici esterni, non impegnati in un legame molecolare (es.
gli elettroni non condivisi dell’ossigeno dei gruppi carbonilici).
Questi elettroni possono essere promossi dall’orbitale non legante “n” stabile, ad
uno antilegante
n  *
n  *

15. Orbitale di antilegame C=O
Orbitale di non legame O
Orbitale di legame C=O
Orbitale di legame 
Diagramma degli orbitali molecolari della formaldeide
C O
H
H
C O
H
H

16. Tipi di transizione
energia
Antilegante *
Antilegante *
Non legante n
legante 
legante 
* L’energia perché avvenga tale transizione è molto elevata: fornita solo da
radiazioni UV lontano Un elettrone in un orbitale di legame s viene eccitato al
corrispondente orbitale di non legame. L’energia richiesta è grande. Ad esempio il metano,
che possiede solo legami s C-H, può dar luogo solo a questo tipo di transizione mostra un
massimo di assorbanza a 125nm . Transizioni di questo tipo non sono quindi visibili con i
normali spettrofotometri e bisogna far ricorso a tecniche di registrazione “in vuoto”.
Transizioni tipiche degli idrocarburi
n * corrisponde alla promozioni di un e di non legame ad uno di antilegame * (es
eteri, ammine, solfuri, alogenuri). Le transizioni n * possono dare luogo ad assorbimento
a  diverse, a seconda della natura dell’eteroatomo: alcoli ed eteri assorbono nell’UV
lontano e sono quindi trasparenti nella zona di lunghezza d’onda > 180 nm; ammine, solfuri,
alogenuri assorbono nell’UV vicino a causa del fatto che i loro rispettivi elettroni di non
legame sono trattenuti meno stabilmente nei corrispondenti orbitali atomici di non legame

17. * composti che contengono un solo doppio legame etilenico, triplo
legame di tipo acetilenico o nitrilico danno luogo a transizioni * nell’ UV
lontano, mentre composti contenenti gruppi carbonilici (aldeidi-chetoni),
carbossilico, azo, nitro, nitroso, nitrato, nitrito danno
  * ( > 200 nm) nell’ UV vicino
Le bande * si suddividono in:
• di coniugazione - sistemi  molto delocalizzati come sistemi aromatici e
coniugati  220 – 750 nm  > 104
• di tipo aromatico, banda classica benzene, non permessa dalla restrizioni
di simmetria e quindi poco intensa
 = 270 nm  > 102
• isolati– tipica di sistemi  insaturi non coniugati
 = 180 – 230 nm  = 2x103- 104

18. 208Bromuro di metileBromuro
173Cloruro metilicoCloruro
259Ioduro metilicoIoduro
213MetilamminaAmminico
210DimetilsolfuroTioetere
185DietiletereEtere
231ButantioloSulfidrile
183MetanoloOssidrile
176AcquaOssidrile
 max (nm)EsempioGruppo
Esempi di transizioni n  *
L’assorbimento di alcoli ed eteri nell' UV lontano dipende dalla natura dell'eteroatomo

19. Emissione di un fotone caratterizzato da una energia inferiore a quello che ha determinato
l’eccitazione. 10-9-10-8 secondi.
Rilascio all’ambiente dell’energia sotto forma di calore. Processi non radiativi, indicati da
linee ondulate, chiamati processi di conversione interna. I tempi necessari per il
rilassamento vibrazionale sono dell’ordine di 10-12 secondi.
Inversione di spin dell’elettrone, con il passaggio, ad esempio, da uno stato di singoletto ad
uno di tripletto. Questo avviene mediante un processo di conversione interna determinato
da urti con altre molecole o da altri tipi di interazioni (spin-orbita). In questo caso, il ritorno
allo stato fondamentale richiede l’emissione di un fotone con inversione di spin, ed ha
una probabilità molto bassa di avvenire (transizione proibita), in altri termini, richiede
tempi dell’ordine di 10-3-103 secondi (fosforescenza).
Oltre a queste transizioni è da tenere presente la possibiità di deattivazione dello stato
eccitato mediante reazione chimica della specie eccitata.
per tornare allo stato fondamentale elettronico operano tre meccanismi diversi che
dipendono dalla struttura della molecola stessa.
Meccanismi di diseccitazione

20. S, T, Livelli elettronici
V0-2 livelli vibrazionali
A: assorbimanto
F: fluorescenza
P: fosforescenza
CI: conversione interna
RV: rilassamento vibrazionale
CS: conversione di sistema
TE: trasferimento non radiativo
RC: reazione chimica
Diagramma di Jablonski

21. Spettroscopie UV-visibile/IR
Stato
fondamentale
Stato eccitato
Assorbimento
UV-visibile
Emissione
UV-visibile
fluorescenza
Infrarosso
Potential energy curve and energy levels for a diatomic molecule behaving as
an anharmonic oscillator compared with those for a harmonic oscillator
(dashed curve)
Potential energy curves for the ground and
several excited states of C2

22. Le bande di assorbimento e emissione UV-visibile

23. La banda di assorbimento consiste quindi di un numero molto elevato di linee,
corrispondenti alle diverse transizioni vibrazionali e rotazionali.
In una soluzione, le specie assorbenti sono circondate dal solvente e la natura a banda
dell’assorbimento diventa slargata poiché le collisioni che si verificano in soluzione
tendono ad allargare le energie degli stati quantici
Spettro UV-VIS della1,2,4,5 tetrazina

24. 24
La spettrofotometria analitica molecolare nel visibile (VIS), nell'ultravioletto (UV)
e nell’infrarosso (IR) è utilizzata per misurazioni quantitative
L'assorbimento di radiazioni UV, VIS o IR implica transizioni tra i livelli rotovibrazionali e livelli
elettronici della molecola assorbente ed è regolato dalla legge di Lambert & Beer
A: assorbanza (adimensionale)
T: trasmittanza (adimensionale)
P0, P: potenze radianti
b: cammino ottico in cm
C: concentrazione in moli L-1
: assorbività molare in L mol-1cm-1
Legge di Lambert Beer
bC)T/1(logA M10 
bCA M abcA 
0P/PT 
P0
P
b

25. P0 P
T=P/P0
A=log(Po/P)
Quando l'assorbanza è misurata sperimentalmente, una frazione sostanziale di P0
viene persa per riflessione della radiazione da parte del contenitore dell'assorbente
(cella) e un'altra parte viene persa per dispersione o assorbimento da parte della
soluzione.
Per compensare queste perdite si usa valutare l'assorbanza mediante confronto
della potenza emergente dalla cella contenente la soluzione con quella emergente
da una cella contenente la sola matrice (o bianco).
bianco
soluzione0
P
P
P
P
logA 
Correzione del segnale
S = risposta analitica
B = risposta del “fondo” (bianco)
S = (S + B) – B

27. La legge di L&B vale rigorosamente per radiazioni monocromatiche e può essere
applicata anche nel caso di miscele di più specie assorbenti
Atot = 1bC1 + 2bC2 + 3bC3 + ….

28. La linearità della legge di LB è limitata da fattori chimici e
strumentali.
Le cause di non linearità includono:
•La legge di LB vale solo nel caso siano usate radiazioni
monocromatiche in quanto viene ricavata da una
integrazione eseguita assumendo che l'assorbività sia
costante
•Variazioni dei coeffcicienti di assorbività ad elevate
concentrazioni (>0.01M) dovute a interazioni
elettrostatiche tra molecole vicine
•Diffusione della luce dovuta a particelle presenti nel
campione
•Emissione di luce (fosforescenza o fluorescenza) del
campione
•Variazioni dell’equilibrio chimico (se presente) tra le
specie
Limitazioni della legge di Lambert Beer

29. Colori degli oggetti

31. Gli auxocromi contengono gruppi funzionali che non presentano alcun assorbimento
a lunghezze d'onda superiori a 220 nm. Tuttavia, essi assorbono fortemente nella
regione dell'ultravioletto lontano.
Se un cromoforo e un auxocromo vengono a essere combinati nella stessa
molecola, l'assorbimento del cromoforo si sposterà, in generale, verso lunghezze
d'onda superiori e mostrerà un aumento di intensità.
Gli spostamenti verso lunghezze d'onda superiori vengono chiamati batocromici, gli
spostamenti verso lunghezze d'onda più corte, ipsocromici.
Gli aumenti di intensità di una banda di assorbimento sono chiamati effetti
ipercromici, mentre una diminuzione di intensità viene chiamata effetto ipocromico.
Le sostanze organiche colorate devono il loro colore all'assorbimento della luce da
parte di uno o più legami insaturi. Questi legami, o gruppi, sono stati chiamati
cromofori da Witt nel 1876.
I gruppi auxocromi non conferiscono, di per sé, un colore alla molecola di cui fanno
parte, ma che sono capaci di aumentare il potere colorante di un cromoforo.

32. In Figura si può notare come lo spettro di
assorbimento ultravioletto della 1,2,4,5-
tetrazina) cambia in tre diverse condizioni.
In un solvente non polare (esano) sono evidenti soltanto i picchi discreti corrispondenti alle
transizioni elettroniche (Figura al centro). In un solvente polare, come l'acqua, i picchi elettronici
coalescono per dare un singolo picco di assorbimento arrotondato (Figura in basso).
Lo spettro in alto è ottenuto in fase
vapore: le singole molecole di tetrazina
sono separate sufficientemente da non
risentire di mutue interazioni. Sono
evidenti molti picchi di assorbimento
singoli, risultanti dalle transizioni tra i vari
stati vibrazionali e rotazionali.
Nello stato condensato ed
in soluzione la libertà di ruotare è in gran
parte persa, e le linee dovute a
differenze nei livelli energetici rotazionali
sono cancellate. Per di più, in presenza
di molecole di solvente, le energie dei
vari livelli vibrazionali sono modificate in
modo irregolare: l'energia di un dato
stato elettronico acquista la distribuzione
più o meno gaussiana.
p. 435
Interazioni Molecolari e spettro di assorbimento

33. In generale, le molecole contenenti due o più cromofori mostrano un assorbimento
uguale alla somma dei contributi di tutti i cromofori presenti, purché siano separati
tra loro da due o più legami singoli.
Se due cromofori sono coniugati essi producono un assorbimento molto più
intenso, accompagnato da un aumento sia di max che di max; quando i cromofori
coniugati sono tre, l'aumento di max e di max è ancora maggiore. Questi
spostamenti batocromici sono attribuiti alla formazione di un nuovo cromoforo da
parte del sistema coniugato; gli elettroni  associati con ciascun cromoforo del
sistema coniugato possono muoversi più liberamente attraverso la nuova struttura.
I cromofori sono, nella maggior parte dei casi, gruppi covalenti insaturi: essi sono
gruppi funzionali che possono assorbire anche nella regione del vicino ultravioletto
o del visibile quando contengono, per esempio, doppi legami coniugati.
B-carotene
CH3
CH3
CH3 CH3 CH3
CH3 CH3 CH3
H3C
CH3

34.  nm
400 500 600 700 800
Abs(a.u.)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
5 monostrati
10 monostrati
20 monostrati
sol cast
soluzione
494nm
504nm442nm
510nm
506nm
Spettri UV-Vis. Di una molecola
coniugata allo stato solido e in
soluzione.
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
Liquid and Solid-State Uv-Vis of a conjugated
polymer.

35. 35
strumentazione
Strumenti singolo e doppio raggio
Gli spettrofotometri possono essere
a raggio singolo
a doppio raggio
nello spazio: i due raggi vengono prodotti separando nello spazio,
mediante un opportuno specchio "beam splitter", la radiazione
proveniente dalla sorgente. Uno dei due raggi attraversa la soluzione
di riferimento fino al fotorivelatore, ed il secondo simultaneamente
attraversa il campione e giunge ad un secondo fotorivelatore
(accoppiato al primo); i due segnali in uscita sono amplificati ed il
loro rapporto (o il logaritmo del loro rapporto) è determinato
elettronicamente
nel tempo: i raggi luminosi sono separati "nel tempo" ruotando uno
specchio a settori (chopper), che dirige l'intero fascio dal
monocromatore prima attraverso il riferimento e poi attraverso il
campione; gli impulsi di radiazione sono ricombinati da un altro
specchio a settori che trasmette un impulso al rivelatore e riflette
l'altro.

36. 36
Gli spettrofotometri a
doppio raggio offrono il
vantaggio di compensare
praticamente tutte le
fluttuazioni della sorgente,
nonché eventuali derive
del rivelatore e
dell'amplificatore.
Inoltre, lo schema a
doppio raggio permette
registrazioni in continuo di
spettri di trasmittanza o di
assorbanza.
Nello spazio
Nel tempo
Conseguentemente, la
maggior parte dei moderni
strumenti nell'ultravioletto
e nel visibile è a doppio
raggio (generalmente nel
tempo).
La maggior parte di tali strumenti impiega tubi fotomoltiplicatori quali
rivelatori e reticoli quali elementi di dispersione della radiazione.

37. Sorgenti:
È la parte dell’apparecchio da cui prende origine la radiazione policromatica
(contenenti cioè tutte le lunghezze d'onda del campo richiesto) che viene diretta sul
campione.
Negli strumenti che misurano la luce visibile e l’ultravioletta, sono presenti due diverse
lampade, in modo che la sorgente copra l’intervallo da 190 – 800 nm:
-per la regione del visibile si utilizzano lampade a incandescenza
a filamento di tungsteno, lampade quarzo-iodio o lampade tungsteno-alogeno)
-per la regione UV si usano lampade a scarica in un gas
(deuterio, idrogeno, xeno e mercurio);
sono costituite da un'ampolla di quarzo contenente il gas rarefatto (ma non troppo) nella
quale viene attivata, tra due elettrodi, una scarica elettrica con la conseguente
emissione di radiazioni con spettro continuo.
Gli SPETTROFOTOMETRI UV-VISIBILE avranno quindi al loro interno queste due
lampade, che vengono opportunamente intercambiate dal meccanismo interno.
Il valore di “cambio – lampada” è in genere intorno a 350 nm.

38. 38
Selezione della lunghezza d'onda
Gli spettrofotometri sono equipaggiati con uno o più dispositivi per
selezionare una stretta banda, assorbita o emessa dall'analita (banda
passante). Una banda passante stretta aumenta la probabilità che lo
strumento risponda linearmente alla concentrazione di analita.
I due tipi principali di selettori di lunghezza d'onda sono i monocromatori ed i
filtri.
I monocromatori hanno il vantaggio che la lunghezza d'onda in uscita può
essere variata continuamente in un intervallo spettrale considerevole.
I filtri offrono il vantaggio di semplicità, robustezza e basso costo.
I monocromatori dei moderni spettrofotometri sono prismi e, principalmente,
reticoli.

39. Il monocromatore dispersivo è il sistema ottico usato per
disperdere la luce policromatica in bande monocromatiche, che
vengono inviate in successione sul campione.
Essi sono basati su un ELEMENTO DISPERDENTE (prisma o
reticolo), che separa le varie componenti della radiazione e
permette la successiva selezione della banda desiderata.
Consiste nel far incidere il fascio policromatico su un oggetto (un
prisma o un reticolo) in grado di deviare le diverse radiazioni con
diversi angoli: la radiazione uscente sarà quella che passa
attraverso la fenditura di uscita.
Dispersivi:
Reticoli
prismi
Monocromatori: Non Dispersivi:
Filtri colorati
I rivelatori tipicamente utilizzati sono dei dispositivi fotosensibili che
sfruttano l'effetto fotoelettrico; vengono utilizzate fotocelle a vuoto e a
gas, fotomoltiplicatori, celle fotovoltaiche, celle fotoconduttive e
fotodiodi
Rivelatori

40. 40
Gli angoli i ed r tra i raggi e la normale sono definiti di incidenza e di rifrazione. Dato che
n2 dipende dalla lunghezza d’onda, nella rifrazione la luce bianca incidente si separa nelle
sue componenti colorate. La radiazione rossa è la meno deviata, la violetta è la più
deviata.

41. 41
Monocromatore a reticolo di riflessione. Si ricordi che un monocromatore è
l’insieme di un prima (o di un reticolo) e delle fenditure di ingresso e di uscita.

42. filtri

43. 43
Un monocromatore di alta qualità avrà un'ampiezza di banda effettiva di
pochi decimi di nanometro o meno nelle regioni dell'ultravioletto e del
visibile.
L'ampiezza di banda effettiva di un monocromatore, sufficiente per la
maggior parte delle applicazioni quantitative può variare da 1 a 20 nm.
Molti monocromatori sono equipaggiati con fenditure variabili per
permettere un certo controllo della larghezza di banda.
L'ampiezza di banda effettiva del monocromatore dipende dalle
dimensioni e dalla qualità dell'elemento dispersivo, dalla larghezza della
fenditura e dalla lunghezza focale del monocromatore.

44. Segnale in uscita da una fenditura.
Stringendo la fenditura diminuisce
l’ampiezza di banda ma diminuisce
anche la potenza radiante.
44
I filtri permettono una selezione
limitata di lunghezze d’onda e
forniscono bande passanti
generalmente più larghe di
quelle di prismi e
monocromatori. Essi sono usati
nei fotometri (strumenti di bassa
qualità).

45. 45
Celle
I contenitori per il campione che sono usualmente chiamati celle, cellette o cuvette,
devono avere finestre costruite con un materiale trasparente nella regione spettrale di
interesse.
Le migliori cellette hanno finestre che
sono normali alla direzione del raggio
per minimizzare le perdite dovute alla
riflessione. La lunghezza di celletta più
comune per gli studi nelle regioni
ultravioletta e visibile è 1 cm.
Celle di polistirene per misurazioni
spettrofotometriche di routine nel visibile
(340-800 nm).

46. 46
Possono essere acquistate anche celle
a diverso cammino ottico (da 0,1 cm a
10 cm).
La qualità dei dati spettroscopici
dipende criticamente dal modo in cui le
cellette accoppiate sono usate e
conservate. Impronte digitali, grasso, o
altri depositi sulle pareti alterano
marcatamente le caratteristiche di
trasmissione di una celletta.
Si deve anche porre attenzione ad
evitare la presenza di bolle d’aria
(centri di dispersione delle radiazioni).

47. 47
Rivelazione del segnale
I rivelatori fotonici di più largo impiego sono i fotomoltiplicatori.
Schema di principio e struttura di un tubo fotomoltiplicatore. Il guadagno [(n di
elettroni prodotti)/(n di fotoni incidenti)] del fotomoltiplicatore aumenta con la
tensione applicata agli elettrodi (ma la vita media diminuisce).

48. Le applicazioni della spettrofotometria UV-VIS sono numerose.
Analisi VIS del colore negli estratti dei cibi.
Determinazione enzimatica degli zuccheri.
Determinazione di tracce di ioni di metallici tossici mediante misurazione
dell'assorbimento dei complessi da loro formati con opportuni leganti
(esempio tipico è la determinazione colorimetrica del Cr(VI) nelle acque con
un metodo standard EPA).
Caratterizzazioni proprietà elettroniche semiconduttori
Ecc.
Fra le applicazioni più importanti vi sono:
•Lo studio delle soluzioni contenenti metalli del blocco d: queste sono spesso colorate
per via delle transizioni elettroniche che possono avvenire fra orbitali d del metallo
interessato. In certe coordinazioni geometriche infatti, gli orbitali d inizialmente degeneri
subiscono una separazione energetica comparabile con un fotone nel campo UV-
visibile. La conoscenza del divario energetico fra gli orbitali può indicare la presenza di
certi ligandi.
•Lo studio di composti organici contenenti un alto livello di coniugazione nei legami π:
l'energia necessaria per le transizioni elettroniche fra i diversi orbitali molecolari ricade
proprio nello spettro visibile. In generale, più lungo è il sistema di coniugazione, più alta
sarà l'assorbanza ed anche minore l'energia necessaria e di conseguenza più alta la
lunghezza d'onda del fotone.
•Studi cinetici

49. Punto isosbestico
Se in una reazione chimica una specie assorbente X viene convertita in un’altra specie
assorbente Y e se gli spettri delle due specie si intersecano in un punto, qualsiasi spettro
registrato durante tale reazione passerà per quel punto detto punto isosbestico
L’esistenza del punto isosbestico è una buona prova del fatto che esistono solo due specie
principali

50. + H+
- H+
UV-Vis Absorption Spectra
Polymer 1mg/20ml + HCl 1.0 N
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
260 360 460 560 660 760
nm
Abs(a.u.)
N
OC8H17
OC8H17
n
n
N
+
OC8H17
H
OC8H17

51. Antileganti *
Leganti *
All’aumentare della
coniugazione, la  di
energia tra orbitali  e *
diminuisce: aumentano gli
orbitali per combinazione
lineare dei singoli
cromofori

52. S
SSSS
R
Esub
Eres
E
bla
EJ
Eg = Ebla + E + Eres + Esub + Eint
Ebla : bond length alternation-conjugation length-
E : “rotational disorder”
Eres : resonance
Esub : substituents
Eint : intermolecular -relevant in bulk-
LUMO
HOMO
EG
semiconduttori

53. Electron – Donor
Groups
p-Type Semiconductors
Electron – Withdrowing
Groups
n-Type Semiconducors
Esub : Substituents
• R-NO2
• R-CN
• R-SO3H
• Alogenes
• R-OH
• R-O-R’

54. Molecular Weight Effect
Polythiophene
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
300 400 500 600 700 800 900
nm
Abs
Hight MW fraction  442 nm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
300 400 500 600 700 800 900
nm
Abs
Low MW fraction  413 nm
Ebla : Conjugation Length

55. Spettroscopia UV-visibile in emissione

56. 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Absorbance
wavelength (nm)
abs BEHP ini
abs BEHP fin
PL
PL BEHP
PL BEHP+1'
PL BEHP+5'
abs PL
Spettroscopia UV-visibile in Emissione

57. Schema di uno spettrofotometro in emissione
90°
Luminescenza = KC

58. Sonde molecolari

60. CdSe nanoparticles
The range of emission 
400 ÷ 1350 nm, with size 2 ÷ 9.5 nm
Nanoparticles

61. Conjugated molecules

62. )(
)(
max
=
exc
abs
PL
I
I
λ
λ
η
efficienza quantica (h), cioè la capacità di un fotone assorbito (e non solo
incidente) di produrre un fotone emesso.
h in soluzione può essere definita come il rapporto tra l’intensità del segnale di
PL al picco max, diviso l’assorbanza della soluzione alla lunghezza d’onda di
eccitazione
quenching dell’intensità della PL (PLQ): l’intensità al picco max del
segnale PL prima e dopo l’interazione con l’analita, normalizzato
all’intensità della PL prima dell’interazione:
 
 fluoroforoI
analita+fluoroforoI
PLQ
)(PL
)(PL
MAX
MAX



350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
Absorbance
wavelength (nm)
abs BEHP ini
abs BEHP fin
PL
PL BEHP
PL BEHP+1'
PL BEHP+5'
abs PL
 ecc 405 nm
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
PL
wavelength (nm)
initial
after 2'
+1mg DNT
+1mg DNT after 2'
+5mg DNT
+5mg DNT after 2'
+10mg DNT
+10mg DNT after 2'
quenching in
presenza di analita

64. Timescale Range for Fluorescence Processes
Transition Process Rate Constant
Timescale
(Seconds)
S(0) => S(1)
or S(n)
Absorption
(Excitation)
Instantaneous 10-15
S(n) => S(1)
Internal
Conversion
k(ic) 10-14 to 10-10
S(1) => S(1)
Vibrational
Relaxation
k(vr) 10-12 to 10-10
S(1) => S(0) Fluorescence k(f) or G 10-9 to 10-7
S(1) => T(1)
Intersystem
Crossing
k(pT) 10-10 to 10-8
S(1) => S(0)
Non-Radiative
Relaxation
Quenching
k(nr), k(q) 10-7 to 10-5
T(1) => S(0)
Phosphoresce
nce
k(p) 10-3 to 100
T(1) => S(0)
Non-Radiative
Relaxation
Quenching
k(nr), k(qT) 10-3 to 100

65. 65
Schema a blocchi degli strumenti
tipici per spettroscopia di
assorbimento (a), (b) e (c) ad
emissione
Le sorgenti spettroscopiche sono
continue o a righe.
Una normale lampada a
filamento di tungsteno (sorgente
continua) fornisce uno spettro
continuo da 320 a 2500 nm.
Le più comuni sorgenti continue
di radiazione ultravioletta sono le
lampade a deuterio (ed anche ad
idrogeno), che forniscono una
radiazione continua nell’intervallo
da 160 a 380 nm.
La sorgente a righe più comune è la lampada a catodo cavo.