Spettrofotometria di Assorbimento Atomico (AAS)

Introduzione alla Spettrofotometria di Assorbimento Atomico (AAS)

La Spettrofotometria di Assorbimento Atomico (AAS) è una tecnica analitica di precisione utilizzata per la determinazione quantitativa di elementi metallici e alcuni non metalli in campioni ambientali, biologici, alimentari e industriali. Sviluppata negli anni '50, la tecnica si basa sull'atomizzazione del campione e sulla misurazione dell'assorbimento di radiazioni a una lunghezza d'onda specifica, che è caratteristica per ogni elemento. L'intensità dell'assorbimento è proporzionale alla concentrazione dell'elemento nel campione, permettendo una quantificazione precisa seguendo la legge di Beer-Lambert, che descrive la relazione tra l'assorbimento di luce e la concentrazione di una specie chimica in soluzione.

Principi Fisici dell'Assorbimento Atomico

Gli atomi in un campione possono assorbire quantità discrete di energia elettromagnetica, portando all'eccitazione di elettroni verso stati energetici superiori. Questo fenomeno è alla base dell'assorbimento atomico, dove gli atomi assorbono radiazioni UV/visibile e subiscono transizioni elettroniche. Gli stati eccitati sono instabili e gli elettroni ritornano allo stato fondamentale, rilasciando energia in forme diverse, prevalentemente non radiative come il quenching termico. Una piccola parte degli atomi eccitati può anche emettere luce, un fenomeno noto come fluorescenza atomica, che è sfruttato in altre tecniche spettroscopiche.

Caratteristiche degli Spettri di Assorbimento Atomico

Gli spettri di assorbimento atomico sono costituiti da linee spettrali sottili e ben definite, che rappresentano le transizioni elettroniche specifiche per ciascun elemento. Queste linee sono soggette a vari tipi di allargamento, come l'allargamento di Lorentz dovuto alle collisioni atomiche, l'allargamento Doppler causato dal movimento termico degli atomi, e l'allargamento naturale, che è una conseguenza del principio di indeterminazione di Heisenberg. Questi fenomeni influenzano la forma e la larghezza delle linee spettrali, che sono importanti per la risoluzione e l'accuratezza della misurazione spettroscopica.

Atomizzazione e Misurazione nell'AAS

L'atomizzazione è un passaggio cruciale nell'AAS, che trasforma il campione in atomi liberi in fase gassosa. Questo può essere realizzato attraverso una fiamma o un fornetto di grafite, a seconda del tipo di campione e dell'elemento da analizzare. Durante la misurazione, un fascio di luce di lunghezza d'onda specifica per l'elemento da analizzare attraversa il vapore atomico. L'assorbimento di luce da parte degli atomi nello stato fondamentale è proporzionale alla loro concentrazione nel campione. La quantificazione si basa sulla legge di Beer-Lambert, che correla l'assorbimento di luce alla concentrazione dell'analita.

Potenzialità e Limiti della Spettrofotometria AAS

La spettrofotometria AAS è una tecnica potente per l'analisi quantitativa di elementi in tracce, ma presenta alcune limitazioni. Ad esempio, l'assorbimento di radiazioni da parte dell'ossigeno atmosferico e dei gas caldi può interferire con la misurazione. Tuttavia, con l'uso di correttori di background e lampade specifiche, è possibile superare questi ostacoli e estendere l'analisi a un ampio spettro di elementi. Per l'analisi qualitativa, tecniche come la spettroscopia di emissione sono più adatte, ma l'AAS rimane insuperabile per la sua specificità, sensibilità e affidabilità nell'analisi quantitativa di elementi in tracce.