Tecniche spettroscopiche Flashcards

(36 cards)

1
Q

Cosa sono le tecniche spettroscopiche

A

Sono tecniche che studiano la RELAZIONE e l’INTERAZIONE fra la LUCE e la MATERIA

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Q

Luce e parametri

A

La LUCE è una RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA.

La FREQUENZA è il NUMERO DI VIBRAZIONI O OSCILLAZIONI COMPLETE che vengono compiute nell’UNITA’ DI TEMPO (ν= s alla -1= Hz).

Il PERIODO è il TEMPO necessario perché venga realizzata un’OSCILLAZIONE COMPLETA. Il periodo è l’INVERSO della FREQUENZA, si indica con T (T= 1/ν= s).

La LUNGHEZZA D’ONDA si indica con λ e rappresenta la DISTANZA TRA DUE PUNTI ADIACENTI IN FASE, quindi fra due massimi consecutivi o fra due minimi consecutivi. Si misura in metri, micrometri, nanometri e Armstrong a seconda della regione dello spettro elettromagnetico in cui ci si trova.

La VELOCITA’ DI PROPAGAZIONE DELLA LUCE si indica con c, dipende dal mezzo in cui la radiazione magnetica si propaga e nel VUOTO è pari a circa 300000 Km al secondo

Minore è la frequenza, maggiore risulta essere la lunghezza d’onda e minore è la lunghezza d’onda, maggiore è la frequenza della radiazione elettromagnetica. Frequenza e lunghezza d’onda sono due parametri inversamente proporzionali l’una rispetto all’altra

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3
Q

Legge di Planck

A

La radiazione elettromagnetica si può immaginare come un INSIEME DI FOTONI e ad ogni FOTONE è associata una SPECIFICA ENERGIA definita dalla LEGGE DI PLANCK secondo la quale l’ENERGIA ASSOCIATA A CIASCUN FOTONE è pari al PRODOTTO di h cioè la COSTANTE DI PLANCK per la FREQUENZA.

La COSTANTE DI PLANCK ha un valore di 6.626x10-34 Js.
La legge di Planck può essere anche espressa come il PRODOTTO della COSTANTE DI PLANCK per c/λ che è un modo per rappresentare la FREQUENZA

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4
Q

Spettro elettromagnetico

A

Sono rappresentate le RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE che vanno dalle ONDE RADIO fino ai RAGGI γ.
Spostandosi dalle onde radio ai raggi γ progressivamente la FREQUENZA tende ad AUMENTARE e di conseguenza la LUNGHEZZA D’ONDA tende a DIMINUIRE.

La FREQUENZA e l’ENERGIA ASSOCIATA AI FOTONI sono DIRETTAMENTE PROPORZIONALI quindi se si ha BASSA FREQUENZA si ha anche BASSA ENERGIA e quindi ALTA LUNGHEZZA D’ONDA.
Analogamente ALTA FREQUENZA, ALTA ENERGIA e BASSA LUNGHEZZA D’ONDA.

RAGGI X e RAGGI γ: radiazioni elettromagnetiche più PERICOLOSE per l’uomo. I raggi X sono quelli a cui si è sottoposti quando si fa una RADIOGRAFIA, hanno la possibilità di penetrare all’interno dei tessuti umani. I raggi γ sono RADIAZIONI IONIZZATE relative al DECADIMENTO DEI NUCLEI degli ATOMI

ONDE RADIO, TELEVISIONE, RADAR, MICROONDE: associate a una MINORE ENERGIA, BASSA FREQUENZA e MAGGIORE LUNGHEZZA D’ONDA. Meno pericolose per l’uomo

VISIBILE e ULTRAVIOLETTO: LUNGHEZZE D’ONDA che vanno da 700 nm a circa 200 nm

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5
Q

Luce visibile

A

Rappresenta tutte quelle RADIAZIONI a cui corrispondono i diversi COLORI DELL’ARCOBALENO.
Si va dal VIOLETTO (maggiore energia) al ROSSO (minore energia) passando da 400 nm a circa 800 nm.
E’ una LUCE POLICROMATICA costituita da RADIAZIONI ELETTROMAGNETICHE A DIFFERENTE LUNGHEZZA D’ONDA ciascuna delle quali corrisponde ad un particolare COLORE.

Se si fa INCIDERE questa luce su un PRISMA avviene il fenomeno della RIFRAZIONE cioè la LUCE viene DEVIATA a causa dell’impatto con il prisma. Si ottiene un effetto di SCOMPOSIZIONE nelle VARIE COMPONENTI COSTITUENTI (effetto di dispersione).
L’ENTITA’ della DEVIAZIONE risulta essere tanto MAGGIORE quanto MINORE è la LUNGHEZZA D’ONDA della radiazione elettromagnetica (violetto e blu deviati in maniera maggiore rispetto a arancio e rosso).

Per POLICROMATICA si intende un FASCIO DI LUCE che è costituito da RADIAZIONI di FREQUENZA e LUNGHEZZA D’ONDA DIVERSE.

Per LUCE MONOCROMATICA si intende FASCIO DI LUCE costituito da RADIAZIONI di una SOLA FREQUENZA e LUNGHEZZA D’ONDA

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6
Q

Spettroscopia di assorbimento ed emissione

A

La MATERIA costituita da atomi costituiti da ELETTRONI ASSORBE la LUCE.
La LUCE consente agli ELETTRONI di essere ECCITATI cioè di passare da un livello energetico basale ad un livello energetico superiore.
La LUCE ASSORBITA può essere RIEMESSA dal momento che un ELETTRONE che si trova ad uno STATTO ECCITATO tende a tornare allo STATO FONDAMENTALE.
L’EMISSIONE avviene sotto forma di ENERGIA TERMICA, ma in altri casi può avvenire sotto forma di ENERGIA LUMINOSA.

SPETTRO DI ASSORBIMENTO: si analizza il FASCIO DI LUCE DOPO che ha attraversato la SOSTANZA

SPETTRO DI EMISSIONE: si analizza il FASCIO DI LUCE EMESSO da una SOSTANZA

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7
Q

Spettro di assorbimento a righe

A

Quando un FASCIO DI LUCE POLICROMATICA colpisce una SOSTANZA GASSOSA allo STATO MONOATOMICO, lo SPETTRO CONTINUO di questa luce è solcato da RIGHE SCURE, ossia la sostanza gassosa ha ASSORBITO delle RADIAZIONI a SPECIFICHE LUNGHEZZE D’ONDA del FASCIO DI LUCE.
Se si analizza lo SPETTRO DI EMISSIONE si ottiene un FONDO SCURO con delle RIGHE che corrispondono alle RADIAZIONI EMESSE dagli ELETTRONI della sostanza quando questi dallo STATO ECCITATO ritornano allo STATO FONDAMENTALE

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8
Q

Assorbimento delle radiazioni elettromagnetiche (livelli elettronici)

A

La MATERIA è in grado di ASSORBIRE solo quelle RADIAZIONI che forniscono alla MATERIA un’ENERGIA tale da poter determinare la TRANSIZIONE ELETTRONICA (da stato fondamentale a eccitato).

Ci sono diversi LIVELLI ELETTRONICI: si passa da E0 lo STATO FONDAMENTALE a cui si trovano gli ELETTRONI di una materia NON ECCITATA a LIVELLI ENERGETICI SUPERIORI E1, E2 che rappresentano i possibili LIVELLI di ECCITAZIONE dell’ELETTRONE in seguito all’ASSORBIMENTO della RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA.

All’interno di ciascuno di questi LIVELLI ELETTRONICI ci sono dei SOTTOLIVELLI che includono i LIVELLI VIBRAZIONALI (v0, v1, v2) e i LIVELLI ROTAZIONALI (r0, r1, r2). Sono livelli a cui sono ASSOCIATE ENERGIE DIFFERENTI

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9
Q

Energia di una molecola

A

E’ dalla SOMMA di
- ENERGIA TRASLAZIONALE: dovuto allo SPOSTAMENTO della MOLECOLA. Può assumere QUALSIASI VALORE dal momento che fa riferimento al MOVIMENTO di una MOLECOLA PICCOLISSIMA all’interno di uno SPAZIO ENORME. Questo comporta dei LIVELLI QUANTICI così VICINI da costituire un CONTINUO

  • ENERGIA ROTAZIONALE: dovuta alla ROTAZIONE della MOLECOLA nelle TRE DIMENSIONI dello spazio. E’ un’ENERGIA QUANTIZZATA a cui sono associati dei LIVELLI ENERGETICI ESTREMAMENTE BASSI. E’ associata alle MICROONDE quindi alle RADIAZIONI A BASSA FREQUENZA quindi a BASSA ENERGIA
  • ENERGIA VIBRAZIONALE: ENERGIA QUANTIZZATA dovuta alle VIBRAZIONI a cui sono soggetti gli ATOMI nelle molecole che interessano gli ASSI DI LEGAME e gli ANGOLI DI LEGAME. E’ associata alla VIBRAZIONE INFRAROSSA
  • ENERGIA DEGLI ELETTRONI DI LEGAME: associata alle TRANSIZIONI degli ELETTRONI dello STATO FONDAMENTALE allo STATO E1, E2. Sono gli ELETTRONI degli STRATI PIU’ ESTERNI
  • ENERGIA DEGLI ELETTRONI INTERNI: associata a FREQUENZE MAGGIORI quindi un’ENERGIA MAGGIORE per poter ECCITARE gli ELETTRONI PIU’ INTERNI e dei NUCLEI
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10
Q

Spettro di assorbimento a bande

A

Le BANDE DI ASSORBIMENTO sono dovute alla SOVRAPPOSIZIONE di più TRANSIZIONI che sono associate ai diversi LIVELLI ENERGETICI ROTAZIONALI, VIBRAZIONALI, ELETTRONICI all’interno della molecola.
Per spettro di assorbimento si intende un GRAFICO che riporta l’ENERGIA ASSORBITA dalla materia in funzione della LUNGHEZZA D’ONDA.
A seconda della LUNGHEZZA D’ONDA, la MATERIA ASSORBE l’ENERGIA in maniera differente: c’è un MASSIMO di ENERGIA DI ASSORBIMENTO dovuto alle TRANSIZIONI ELETTRONICHE e una MINORE QUANTITA’ di ENERGIA dovuta alle TRANSIZIONI ROTAZIONALI e VIBRAZIONALI.

Le TECNICHE SPETTROSCOPICHE vengono classificate in base alla REGIONE dello SPETTRO ELETTROMAGNETICO in cui si collocano

  • TRANSIZIONI ROTAZIONALI E DI SPIN: necessitano di una MINORE QUANTITA’ DI ENERGIA e la REGIONE dello spettro elettromagnetico che consente queste transizioni è quella delle MICROONDE e della RADIOFREQUENZA
  • TRANSIZIONI VIBRAZIONALI: avvengono ad un LIVELLO ENERGETICO leggermente SUPERIORE e la REGIONE è quella dell’INFRAROSSO
  • TRANSIZIONI DI ELETTRONI DEGLI STRATI ESTERNI: sono indotte dalle radiazioni elettromagnetiche che appartengono alla REGIONE UV-VISIBILE (comprese tra 800 nm e 200 nm)
  • TRANSIZIONI DEGLI STRATI INTERNI: necessitano di un’ENERGIA MAGGIORE e la REGIONE è quella dei RAGGI X
  • TRANSIZIONI NUCLEARI: necessitano di un’ENERGIA ancora MAGGIORE e la REGIONE dei RAGGI γ
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11
Q

Spettroscopia di assorbimento UV-VIS (spettrofotometria)

A

La MATERIA interagisce con la LUCE in base alle proprie CARATTERISTICHE CHIMICO-FISICHE per cui si possono fare delle ANALISI QUALITATIVE sulla MATERIA oppure visto che l’INTENSITA’ delle radiazioni EMESSE o ASSORBITE dipende dalla QUANTITA’ DI SOSTANZA che interagisce con la RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA si possono fare delle ANALISI QUANTITATIVE.

Si ha un CONTENITORE contenente il CAMPIONE di interesse e una RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA INCIDENTE indicata con I0 alla quale è ASSOCIATA una particolare ENERGIA.
Se il CAMPIONE ha delle CARATTERISTICHE tali per poterla ASSORBIRE, l’INTENSITA’ della RADIAZIONE IN USCITA I sarà MINORE rispetto a quella IN ENTRATA

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12
Q

Trasmittanza

A

Definisce il RAPPORTO fra l’INTENSITA’ della RADIAZIONE EMESSA rispetto all’INTENSITA’ della RADIAZIONE INCIDENTE.
Può essere compresa tra valori che vanno da 0 a 1.
Sarà 0 quando TUTTA la RADIAZIONE è stata ASSORBITA dalla MATERIA (I/I0=0) quindi l’ASSORBIMENTO è al MASSIMO e considerato INFINITO.
Quando la trasmittanza è 1 NON c’è stato ASSORBIMENTO (I=I0) quindi l’ASSORBIMENTO è uguale a 0

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13
Q

Assorbanza (A)

A

Corrisponde all’ANTILOGARITMO della TRASMITTANZA quindi al LOGARITMO di I0/I ossia il RAPPORTO fra l’INTENSITA’ della RADIAZIONE INCIDENTE e l’INTENSITA’ della RADIAZIONE EMESSA.
Per misurare l’assorbanza nell’ambito UV-VIS si utilizza lo SPETTROFOTOMETRO

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14
Q

Spettrofotometro

A

E’ caratterizzato dalla presenza di una SORGENTE LUMINOSA che emette la RADIAZIONE ELETTROMAGNETICA, c’è un MONOCROMATORE che consente di SELEZIONARE una RADIAZIONE a una SPECIFICA LUNGHEZZA D’ONDA.
In linea con il monocromatore c’è il RECIPIENTE contenente il CAMPIONE che deve essere attraversato dalla RADIAZIONE SELEZIONATA.
Sempre in serie c’è un RILEVATORE che TRASFORMA l’INTENSITA’ della radiazione che lo colpisce in un SEGNALE ELETTRICO MISURABILE.
Dal rilevatore il SEGNALE viene trasmesso ad un AMPLIFICATORE quindi ad un PROCESSORE e infine si ha un VALORE DI ASSORBIMENTO su un DISPLAY

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15
Q

Sorgente luminosa

A

Deve fornire RADIAZIONI della ZONA dell’UV o del VISIBILE (200 nm - 800 nm)

  • UV: lampade al deuterio cioè AMPOLLE DI VETRO riempite di GAS sottoposto a scintille che IONIZZANO il gas che emette RADIAZIONI LUMINOSE
  • VISIBILE: lampade a filamento di tungsteno, lampade alogene a tungsteno che emettono radiazioni grazie all’INCANDESCENZA del FILAMENTO
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16
Q

Monocromatore

A

Consente di SELEZIONARE delle RADIAZIONI a SPECIFICHE LUNGHEZZA D’ONDA

  • PRISMA: determina DISPERSIONE DELLA LUCE che si basa sul principio della RIFRAZIONE cioè il passaggio di un raggio di luce dal mezzo in cui si sta muovendo a un mezzo differente provoca una DEVIAZIONE del raggio che dipende dalla lunghezza d’onda
  • RETICOLO DI DIFFRAZIONE: superficie costituita da FENDITURE SOTTILISSIME, EQUIDISTANTI che possono essere realizzate su materiale opaco nei reticoli a trasmissione o su materiale riflettente nei reticoli a riflessione e che determinano una SCISSIONE DELLA LUCE

In USCITA dal monocromatore c’è una FENDITURA chiamata SLIT la cui AMPIEZZA può essere REGOLATA dall’operatore. Più PICCOLA è la SLIT, più è SELEZIONATA la RADIAZIONE

17
Q

Cuvetta

A

Contenitore in cui viene posto il CAMPIONE.
Le cuvette possono essere costituite da diversi MATERIALI (vetro e plastica per vis, quarzo per uv) che siano INERTI alla RADIAZIONE a quella SPECIFICA LUNGHEZZA D’ONDA (non devono assorbire radiazione).

Le cuvette hanno un CAMMINO OTTICO di 1cm ossia la DISTANZA che intercorre tra le DUE FACCE OTTICHE della cuvetta che vengono attraversate dalla RADIAZIONE.
Nella cuvetta ci sono DUE FACCE LISCE che sono quelle OTTICHE e DUE FACCE OPACHE con le quali deve essere maneggiata la cuvetta

18
Q

Rilevatore

A

Permette di TRASFORMARE l’INTENSITA’ della radiazione in un SEGNALE ELETTRICO MISURABILE grazie a dei FOTOMOLTIPLICATORI basati sull’effetto fotoelettrico.
La RADIAZIONE EMESSA dal CAMPIONE colpisce un FOTOCATODO che EMETTE degli ELETTRONI in maniera PROPORZIONALE alla INTENSITA’ della radiazione.
Questi elettroni vengono ACCELERATI attraverso una serie di ELETTRODI fra i quali c’è una DIFFERENZA DI POTENZIALE di 100-150 V chiamati DINODI rivestiti da un materiale con ALTO POTERE DI EMISSIONE SECONDARIA DI ELETTRONI.
Il segnale viene progressivamente amplificato.
All’interno dei rilevatori ci sono 10-14 dinodi di seguito.
Gli elettroni generano una CORRENTE IN USCITA diretta verso un AMPLIFICATORE che AMPLIFICA il SEGNALE, lo invia ad uno STRUMENTO DI REGISTRAZIONE che lo CONVERTE in un NUMERO che viene visualizzato sullo SCHERMO dello spettrofotometro

19
Q

Tipi di spettrofotometri

A

SPETTROFOTOMETRO A SINGOLO RAGGIO: un SOLO ALLOGGIAMENTO per la CUVETTA

SPETTROFOTOMETRO A DOPPIO RAGGIO: DUE ALLOGGIAMENTI per le CUVETTE, uno per il campione di interesse e l’altro per il campione di riferimento

Il CAMPIONE DI RIFERIMENTO viene definito BIANCO.
L’ASSORBANZA dipende dal CAMPIONE nel contenitore, dalla sua CONCENTRAZIONE e dalla SOLUZIONE in cui è stato solubilizzato il campione.
Per fare le analisi quantitative e qualitative interessa conoscere solo l’ASSORBIMENTO determinato dal CAMPIONE.
Si utilizza un BIANCO contro il quale si AZZERA lo SPETTROFOTOMETRO che è costituito da una SOLUZIONE IDENTICA a quella in cui è stato SOLUBILIZZATO il CAMPIONE a MENO della presenza del CAMPIONE.
Quindi si mette nello spettrofotometro la cuvetta con il CAMPIONE DI RIFERIMENTO e si AZZERA lo strumento cioè a quella LUNGHEZZA D’ONDA l’ASSORBIMENTO è pari a 0 in maniera tale che quando si sostituisce con il CAMPIONE DI INTERESSE si legge solo il CONTRIBUTO del CAMPIONE.
Nello spettrofotometro a SINGOLO RAGGIO la CUVETTA con il BIANCO viene SOSTITUITA dalla CUVETTA con il CA,PIONE DOPO l’AZZERAMENTO.
Nello spettrofotometro a DOPPIO RAGGIO inizialmente si mette la CUVETTA con il BIANCO in ENTRAMBI gli ALLOGGIAMENTI e si AZZERA lo strumento. Successivamente una CUVETTA con il BIANCO viene SOSTITUITA con la CUVETTA con il CAMPIONE. Il contributo del campione di riferimento viene SOTTRATTO a quello dell’assorbimento del campione di interesse. C’è una LETTURA COSTANTE del campione di riferimento, mentre nello spettrofotometro a singolo raggio il campione di riferimento viene letto all’inizio, il valore memorizzato e poi sottratto all’assorbimento del campione di interesse

20
Q

Tipi di spettrofotometro a doppio raggio

A

NELLO SPAZIO: c’è uno SPLITTER che consente di SUDDIVIDERE la RADIAZIONE in DUE che va ad attraversare entrambe le CUVETTE raggiungendo DUE RILEVATORI. Il SEGNALE viene UNIFICATO in un AMPLIFICATORE trasmesso al PROCESSORE e si avrà il VALORE (o lo spettro) sul DISPLAY

NEL TEMPO: c’è un UNICO RILEVATORE quindi il RAGGIO passa attraverso la PRIMA CUVETTA e l’INTENSITA’ della radiazione colpisce il RILEVATORE poi uno SPECCHIO (CHOPPER) indirizza la RADIAZIONE verso la SECONDA CUVETTA dalla quale arriva al RILEVATORE

21
Q

Legge di Lambert-Beer

A

Consente di correlare LINEARMENTE i VALORI di ASSORBANZA di un campione con la sua CONCENTRAZIONE.
L’ASSORBANZA è uguale a ε x c x l dove
l= CAMMINO OTTICO (1 cm)
c= CONCENTRAZIONE CAMPIONE (molare o percentuale)
ε= COEFFICIENTE DI ESTINZIONE MOLARE O PERCENTUALE (caratteristico del composto)
Unità di misura M alla -1 x cm alla -1 perché ε= A/c x l

ε : VALORE DI ASSORBIMENTO di una sostanza che abbia una CONCENTRAZIONE UNITARIA (1 M) che sia misurata in una cuvetta in un CAMMINO OTTICO di 1 cm perché c=1M, l=1 cm per cui A=ε

La TRASMITTANZA è correlata secondo una RELAZIONE ESPONENZIALE con la CONCENTRAZIONE.
E’ data dal rapporto I/I0 ed è pari a 10 alla -ε l c.
Il logaritmo di I0/I che è l’antilogaritmo della trasmittanza è uguale a ε l c cioè il valore di assorbanza.
Questa espressione è l’equazione che descrive la retta che passa per l’origine dal momento che manca il termine noto: y=ax.

La legge è valida per SOLUZIONI MOLTO DILUITE 10 alla -3 - 10 alla -5 M, ma per soluzioni troppo diluite con CONCENTRAZIONI PROSSIME A ZERO, si possono avere DEVIAZIONI cioè NON c’è più una CORRELAZIONE LINEARE tra l’ASSORBIMENTO e la CONCENTRAZIONE.
Per cui la miglior retta deve essere tracciata attraverso i punti sperimentali con metodi di regressione lineare dei minimi quadrati

22
Q

Deviazioni

A

Sia CONCENTRAZIONI MOLTO BASSE che CONCENTRAZIONI MOLTO ALTE possono portare ad una MODIFICAZIONE del CAMPIONE e quindi a dei VALORI DI ASSORBANZA che NON sono più DIRETTAMENTE PROPORZIONALI alla CONCENTRAZIONE del campione perché a CONCENTRAZIONI ELEVATE si possono formare dei dimeri, dei polimeri, degli AGGREGATI il cui SPETTRO va a DIFFERIRE da quello del MONOMERO dal momento che la MODALITA’ con cui la MATERIA ASSORBE la LUCE dipende anche dalla FORMA.
Per cui si avranno DEVIAZIONI POSITIVE o NEGATIVE.
SOLUZIONI molto POCO CONCENTRATE potrebbero causare una DENATURAZIONE della PROTEINA quindi un polipeptide non completamente foldato avrà una forma diversa rispetto a quello con la corretta struttura tridimensionale e la MODALITA’ di ASSORBIRE la LUCE è DIFFERENTE perché molti dei CROMOFORI possono essere ESPOSTI alla LUCE in maniera DIVERSA. Questo causa delle DEVIAZIONI

23
Q

Grafico

A

Ad una λ1 si ha un AUMENTO del MASSIMO DI ASSORBIMENTO per CONCENTRAZIONI ELEVATE.
Ad una λ3 si assiste ad una DIMINUZIONE del MASSIMO DI ASSORBIMENTO per CONCENTRAZIONI BASSE.

Questo si riflette in una DEVIAZIONE POSITIVA in corrispondenza di λ1 e una DEVIAZIONE NEGATIVA in corrispondenza di λ3 rispetto alla CONDIZIONE IDEALE cioè quella in cui ASSORBANZA e CONCENTRAZIONE sono DIRETTAMENTE PROPORZIONALI e questo avviene nel PUNTO ISOSBESTICO in cui INDIPENDENTEMENTE dalla CONCENTRAZIONE il VALORE DI ASSORBIMENTO del composto NON CAMBIA in corrispondenza di questa SPECIFICA LUNGHEZZA D’ONDA.

  • EFFETTO IPERCROMICO: AUMENTO dell’ASSORBIMENTO ad una SPECIFICA LUNGHEZZA D’ONDA
  • EFFETTO IPOCROMICO: DIMINUZIONE dell’ASSORBIMENTO ad una SPECIFICA LUNGHEZZA D’ONDA
  • SPOSTAMENTO IPSOCROMICO: spostamento del MASSIMO DI ASSORBIMENTO a LUNGHEZZE D’0ONDA MINORI detto BLUE SHIFT
  • SPOSTAMENTO BATOCROMICO: spostamento del MASSIMO DI ASSORBIMENTO a LUNGHEZZE D’ONDA MAGGIORI detto RED SHIFT
24
Q

Cromofori

A

Gruppi che sono in grado di ASSORBIRE la RADIAZIONE nella regione del VISIBILE e dell’UV.
Sono caratterizzati da GRUPPI INSATURI che consentono di DELOCALIZZARE le CARICHE in uno spazio più ampio.
Ci sono molecole con LEGAMI SINGOLI che sono in grado si ASSORBIRE la LUCE a LUNGHEZZE D’ONDA ESTREMAMENTE BASSE e quindi ENERGIA MOLTO ELEVATA.

Con lo spettrofotometro si possono selezionare RADIAZIONI con λ comprese tra 200 e 800 nm (uv-vis).
Man mano che AUMENTA il numero dei DOPPI LEGAMI CONIUGATI AUMENTA anche la LUNGHEZZA D’ONDA della radiazione che consente l’ECCITAZIONE della MATERIA

25
Eccitazione
Per ECCITARE gli elettroni di un LEGAME σ bisogna fornire una quantità di ENERGIA MOLTO ELEVATA, quindi radiazioni con λ intorno a 125-135 nm. Per ECCITARE gli elettroni di un LEGAME ∏ è necessario fornire radiazioni con λ di circa 180-190 nm. Per ECCITARE gli elettroni di un LEGAME SINGOLO e consentire ad un elettrone di passare dall'ORBITALE σ all'ORBITALE σ* (ANTILEGAME) c'è bisogno di una quantità ELEVATA di ENERGIA quindi radiazioni a λ MOLTO BASSE. Per ottenere TRANSIZIONI ∏-∏* o n (orbitale di non legame) - σ* (caratteristiche di molecole con doppio legame) c'è bisogno di radiazione con λ comprese tra 160-255 nm. Per TRANSIZIONI n-∏* (necessitano MINOR ENERGIA) c'è bisogno di radiazioni con λ nell'ordine di 285 nm. All'AUMENTARE dei DOPPI LEGAMI CONIUGATI, quindi all'AUMENTARE dello SPAZIO a disposizione degli elettroni, AUMENTA la λ della radiazione e DIMINUISCE l'ENERGIA che consente l'ECCITAZIONE degli elettroni da un LIVELLO ENERGETICO BASALE ad un LIVELLO ECCITATO
26
Gruppi cromofori nelle proteine
Sono legati alla presenza di AMMINOACIDI AROMATICI che presentano DOPPI LEGAMI CONIUGATI nella catena laterale. Gli AA AROMATICI sono la FENILALANINA che ha un MASSIMO DI ASSORBIMENTO a 257 nm, la TIROSINA a 274 nm e il TRIPTOFANO a 280 nm. Un altro cromoforo è legato alla presenza di PONTI DISOLFURO anche se il CONTRIBUTO dovuto al loro ASSORBIMENTO NON è ELEVATO. Un CONTRIBUTO IMPORTANTE è dato dal LEGAME PEPTIDICO anche se assorbe a λ minori rispetto agli aa aromatici e ai ponti disolfuro
27
Grafico aa aromatici
Per spettro di assorbimento si intende un grafico in cui è riportato l’assorbimento di un campione rispetto alla lunghezza d’onda. Phe: massimo assorbimento a 257 nm Tyr: massimo assorbimento a 274 nm Trp: massimo assorbimento a 280 nm, ε elevatissimo la presenza di 1 o 2 Trp in una catena proteica permettono un elevato valore di assorbimento a 280 nm Legame peptidico: assorbimento elevato a λ fra 180-220 nm dovuto a transizioni - n-∏*: 210-220 nm, ε= 100 M alla -1 x cm alla -1 - ∏-∏*: richiedono energia superiore, 190-210 nm, ε= 7000 M alla -1 x cm alla -1 - n-σ*: λ molto bassa, non accessibili con i normali spettrofotometri (175 nm)
28
Grafico aa non aromatico
Nel caso di aa non aromatici si può andare a vedere l'assorbimento monitorando l'assorbanza del legame peptidico (es. polilisina). A seconda di come il POLIPEPTIDE si conforma a determinati pH e T il suo ASSORBIMENTO VARIA - RANDOM COIL: assorbimento elevato intorno a 190-200 nm - β: assorbimento più elevato, shift ipercromico e batocromico (λ maggiori) - ELICA: massimo assorbimento intorno a 190-200 nm, shift ipocromico La struttura influisce sull'interazione della luce con la materia e anche l'intorno perché se la struttura è più o meno rigida i gruppi cromofori possono essere più o meno schermati all'assorbimento della luce
29
Albumina di siero bovino (proteina senza gruppi prostetici)
Lo spettro viene monitorato tra 200 e 350 nm e tutte le proteine presentano un massimo di assorbimento a 280 nm dovuto alla presenza di Phe, Tyr e Trp. Il Trp dà il contributo maggiore all'assorbimento a questa λ a causa dell'elevato ε. L'andamento dello spettro è dovuto ai legami peptidici anche se la fase dell'assorbimento dei legami peptidici non si può vedere (normali spettrofotometri non possono scendere sotto i 200 nm). Visto che l'ε dovuto dovuto alle transizioni ∏-∏* degli elettroni del legame peptidico è elevatissimo (7000) si ha un assorbimento talmente elevato che gli spettrofotometri non sono in grado di rilevarlo con precisione (discreta precisione fino a una densità ottica). Spettro proteina senza gruppi prostetici: assorbimento che sale asintoticamente rispetto all'asse y per quanto riguarda il contributo dei legami peptidici e un picco molto più basso a 280 nm dovuto al contributo degli aa aromatici
30
Emoglobina (gruppo EME prostetico)
L'emoglobina ha una componente proteica che assorbe a 280 nm (uv) ma anche un gruppo eme costituito da 4 anelli pirrolici con numerosi doppi legami coniugati (vis). Per cui l'Hb avrà: - picco di assorbimento a 280 nm (uv) - più picchi di assorbimento nel vis (a seconda che l'Hb sia ossi o deossi, elettroni trattenuti dall'ossigeno)
31
Basi azotate (puriniche o pirimidiniche)
Hanno un massimo di assorbimento a 260 nm determinato da doppi legami coniugati. Provetta con soluzione - massimo di assorbimento a 280 nm: proteine o molecole aromatiche - massimo di assorbimento a 260 nm: acido nucleico
32
Flavin mononucleotide (serie di doppi legami coniugati), ficocianobilina (pigmento con molti doppi legami coniugati)
Massimi di assorbimento nella regione dell'uv e del vis
33
Fattori che influenzano le proprietà di assorbimento del cromoforo: pH
Tirosina: ha una catena laterale costituita da un gruppo fenolico (benzene con OH). A pH FISIOLOGICO la tirosina ha un MASSIMO DI ASSORBIMENTO a 274 nm, ma se si AUMENTA il pH fino a pH 13 si ha un AUMENTO dell'ASSORBIMENTO a 295 nm quindi la tirosina ha un MASSIMO DI ASSORBIMENTO a 290 nm. Variando il pH si è indotta la IONIZZAZIONE del GRUPPO OH: O-. Questo porta ad una MAGGIORE DELOCALIZZAZIONE ELETTRONICA sulla CATENA LATERALE della tirosina e sono necessarie λ MAGGIORI, quindi radiazioni con ENERGIE MINORI per consentire il SALTO ELETTRONICO
34
Polarità solvente
Riferito alla tirosina. Il SOLVENTE instaura delle INTERAZIONI con le MOLECOLE che sono SCIOLTE al suo interno e questo determina una MAGGIORE o MINORE DISPONIBILITA' di ELETTRONI al SALTO ELETTRONICO
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Forma
Il DNA ha un MASSIMO DI ASSORBIMENTO a 260 nm. Il DNA DENATURATO (singolo filamento) ha un ASSORBIMENTO MAGGIORE del DNA A DOPPIO FILAMENTO quindi si ha un EFFETTO IPERCROMICO. Lo stesso DNA portato allo stato di NUCLEOTIDI LIBERI ASSORBE ancora di PIU'. Questa variazione dell'assorbimento è dovuta al fatto che nel DNA A DOPPIO FILAMENTO le BASI sono legate da LEGAMI H, la STRUTTURA è ELICOIDALE e le BASI sono SCHERMATE dalla macromolecola all'ASSORBIMENTO della luce. Quando si ha la DENATURAZIONE le BASI saranno più ESPOSTE alla LUCE e l'ASSORBIMENTO sarà MAGGIORE. Di conseguenza allo stato di NUCLEOTIDI le BASI saranno ancora più ESPOSTE alla luce e la ASSORBIRANNO di PIU'
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Temperatura
La DENATURAZIONE del DNA si ottiene AUMENTANDO la TEMPERATURA. Nel caso di un DNA NATIVO si ha un ASSORBIMENTO più BASSO rispetto a un DNA DENATURATO e ancora PIU' BASSO rispetto a un DNA DIGERITO