Metodi separativi esame

Protocollo analitico

Serie di stadi che vanno dal campionamento all'interpretazione dei dati.

Campionamento

Ottenimento di un campione rappresentativo dal lotto.

Preparazione del campione

Preparazione del campione per l'analisi.

Analisi

Misura della concentrazione di analita.

Interpretazione dei dati

Interpretazione dei dati ottenuti dall'analisi.

Estrazione

Processo per ottenere un campione rappresentativo dal lotto.

Conversione

Trasformazione del campione.

Rimozione o mascheramento degli interferenti

Rimozione o mascheramento delle sostanze che interferiscono con l'analisi.

Dissoluzione del campione

Dissoluzione del campione come stadio preliminare all'analisi.

Mineralizzazione

Decomposizione con acidi inorganici in recipienti aperti.

Decomposizione microonde

Tecnica per disciogliere metalli pesanti in presenza di molecole organiche usando microonde per aumentare temperatura e pressione.

Combustione per decomporre campioni organici

Processo di ossidazione di un campione organico con ossigeno o aria ad alta temperatura.

Decomposizione di materiali inorganici in mezzi di fusione

Decomposizione di materiali inorganici tramite fusione con un sale di metallo alcalino.

Acido cloridrico

Acido non ossidante, ottimo per campioni inorganici come ossidi.

Acido nitrico

Forte ossidante a caldo, ottimo per metalli tranne Al e Cr, usato per la mineralizzazione di materiale organico.

Acido solforico

Ossidante, ottimo per la mineralizzazione di materiale organico, con alto punto di ebollizione.

Acido perclorico

Potente agente ossidante se concentrato e caldo, ma potenzialmente esplosivo.

Acqua regia

Miscela di 3 parti di HCl e 1 parte di HNO3.

Acido fluoridrico

Acido utilizzato per la decomposizione di campioni.

Combustione su fiamma aperta (incenerimento a secco)

Processo di ossidazione di un campione organico con ossigeno o aria ad alta temperatura, lasciando la componente inorganica per l’analisi.

Metodi a tubo di combustione

Ossidazione del composto organico in un tubo di quarzo con O2 e un gas di trasporto (elio) con determinazione quantitativa dei prodotti di combustione.

Combustione con ossigeno in un contenitore ermeticamente chiuso

Ossidazione con ossigeno in un contenitore chiuso ermeticamente con assorbimento dei prodotti di combustione in un solvente e successiva analisi.

Mezzo di fusione

Il campione viene mescolato con un sale di metallo alcalino e fuso per formare un prodotto idrosolubile.

Interferenza

Specie diversa dall’analita che produce un segnale indistinguibile da quello dell’analita stesso.

Mascheramento

Trasformazione della specie interferente in una specie che non e' rilevata dal metodo analitico.

Agente mascherante

Agente usato per mascherare le interferenze.

Separazione preliminare

Separazione dell’analita dalla specie interferente.

Filtrazione

Tecnica per separare un solido da un liquido.

Filtro

Materiale poroso utilizzato nella filtrazione.

Precipitazione

Necessità di una grande differenza di solubilita' tra analita e interferenti.

Solubilita'

La quantita' massima di soluto che si puo' disciogliere in un solvente ad una data temperatura.

Reazione di precipitazione

Se ad una soluzione di NaCl si aggiunge una soluzione di AgNO3 si forma un ppt in base alla reazione: AgNO3(aq) + NaCl(aq)  AgCl(s)+NaNo3(aq)

Solidi poco solubili

Processo per cui molti solidi sono caratterizzati da una scarsa solubilita' in acqua.

Dissociazione

Equilibrio con acqua un eccesso di AgCl, il processo di dissociazione è descritto dalla seguente equazione: K [AgCl(𝑠)]= KPS= [Ag+]·[Cl-]

Equazione della costante di equilibrio

K = [Ag+]· [Cl−] / [AgCl(𝑠)]

Prodotto di solubilità

K [AgCl(𝑠)]= KPS= [Ag+]·[Cl-]

Distillazione

Vaporizzare un liquido attraverso riscaldamento, condensare i vapori e raccoglierli.

Estrazione

Grado di solubilità in due fasi.

legge di distribuzione

La distribuzione di un soluto (A) tra due fasi non miscibili è regolata dalla legge di distribuzione.

Estrazione

𝐴 𝑓𝑎𝑠𝑒1  𝐴(𝑓𝑎𝑠𝑒2)

coefficiente di distribuzione

𝐾 = (𝑎𝐴)𝑓𝑎𝑠𝑒2 / (𝑎𝐴)𝑓𝑎𝑠𝑒1

Liquida / Liquida

LPE (LLE)

Liquida / Solida

LPE (LSE)

Solida / Liquida/gas

SPE

Gas / Liquida/gas

GPE

Estrazione in fase liquida (LPE)

Nella LPE i composti di interesse sono trasferiti da una fase (liquida o solida) ad un’altra fase liquida.

Estrazione liquido liquido (LLE)

L’estrazione liquido liquido (LLE), nella quale gli analiti sono ripartiti tra due liquidi immiscibili in un imbuto separatore

ESEMPIO ESTRATTORE SOXHLET

un campione di patatine fritte, estrattre di resine, di olii pesanti e di resinoidi, microinquinanti organici e grassi da matrici solide

Estrattore Soxhlet

consente di separare da una miscela solida, in modo continuo, i componenti poco solubili da quelli insolubili usando un solvente volatile.

Estrazione in fase solida (SPE)

Nel’estrazione in fase solida, l’estrazione dell’analita dal campione liquido avviene attraverso il suo trasferimento in un materiale sorbente («sorbent») generalmente impaccato in una colonnina (o cartuccia).

Microestrazione in fase solida (SPME)

La miniaturizzazione, l’evoluzione verso tecniche green e l’uso sempre minore di solventi hanno portato allo sviluppo dell’SPME (solid-phase microextraction ). Tale tecnica è stata sviluppata per rispondere alla crescente esigenza di metodi rapidi e affidabili, in grado di eliminare o ridurre sensibilmente il consumo di solvente e di consentire l’estrazione e la purificazione in un unico step.

Estrazione in fase gassosa (GPE)

L’estrazione in fase gas fa uso di una fase gassosa per ottenere gli analiti dalla matrice: in questo caso, l’estrazione è diretta agli analiti più volatili e solitamente è seguita da uno step di cattura («trap») all’interno di un tubo/materiale sorbente.

Spazio di testa dinamico (Dynamic Headspace, DHS)

il contenitore viene riscaldato per favorire la volatilizzazione dei composti che vengono poi estratti in continuo attraverso un flusso gas inerte e puro (He o N2) e adsorbite in una trappola di materiale adsorbente (resina). Gli analiti sono poi desorbiti per via termica.

Spazio di testa statico (Static Headspace, SHD)

il contenitore contenente il campione viene riscaldato per un certo periodo di tempo per permettere il raggiungimento dell’equilibrio tra i composti (volatili) in fase liquida e in fase vapore (il numero di molecole che passa allo stato di vapore eguaglia quello delle molecole che condensano). Un volume definito di spazio di testa viene poi prelevato con una siringa

Purge & Trap (GPE)

L’estrazione dei composti volatili avviene tramite il gorgogliamento di un gas inerte nel campione liquido contenente l’analita. Gli analiti sono poi catturati in una trappola e desorbiti per successive analisi.

Cristallizzazione

una sostanza passa allo stato cristallino. Gli atomi o molecole si dispongono cioè in un reticolo cristallino rigido per ridurre al minimo il loro stato energetico.

Soluzione DILUITA (D)

Soluzione che presenta un solido in quantità inferiore alla saturazione.

Soluzione SATURA (S)

Soluzione in cui la velocità di cristallizzazione e dissoluzione sono uguali.

Soluzione SOVRASSATURA (V)

Soluzione che presenta un solido in quantità maggiore alla saturazione.

PRECIPITAZIONE

La Vnucl > Vaccr e processo è veloce e non selettivo

CRISTALLIZZAZIONE

Vnucl < Vaccr e processo è lento e selettivo

FIELD FLOW FRACTIONATION (FFF)

i separano su sulla base del loro PM o dimensione.

FIELD FLOW FRACTIONATION (FFF)

La separazione avviene in un canale sottile, simile ad un nastro, con un campo esterno applicato sulle facce del canale.

Flow FFF

La forza di separazione è un flusso di liquido perpendicolare al flusso del canale. Il campione viene separato in base alla dimensione o peso molecolare.

Centrifugal FFF

Il canale è arrotolato e inserito in un cestello di centrifuga. La forza centrifuga è la forza di separazione

Thermal FFF

La forza di separazione è un gradiente di temperatura

Splitt FFF

La forza di gravità è la forza di separazione

DETECTOR

che risponde selettivamente a specifiche proprietà chimico-fische dei soluti.

Cromatografia

il metodo analitico maggiormente utilizzato per la separazione, l’identificazione e quantificazione di composti chimici presenti in campioni complessi.

Cromatografia

Il processo di separazione che avviene grazie alla diversa affinità che gli analiti hanno con una fase stazionaria e una fase mobile.

Supporto

Supporto solido a cui è legata la fase fissa nella cromatografia.

Fase Stazionaria (FS)

Fase fissa legata ad un supporto nella cromatografia.

Fase Mobile (FM)

Fase che attraversa la fase stazionaria e contiene il campione nella cromatografia.

Classificazione delle tecniche cromatografiche

Tecniche cromatografiche classificate in base all'apparato, meccanismo di ritenzione e stato fisico delle fasi.

Apparato strumentale

Include cromatografia su colonna e cromatografia su strato sottile.

Meccanismo di ritenzione

Include adsorbimento, ripartizione, scambio ionico, esclusione e affinità.

Stato fisico di fasi mobile e stazionaria

Include cromatografia liquida, gascromatografia e cromatografia a fluido supercritico.

Cromatografia Planare o su strato sottile (TLC)

Tecnica cromatografica in cui la fase stazionaria è una lastra di silice o allumina.

Gas-cromatografia (GC)

Tecnica cromatografica dove la separazione avviene tra un gas e un liquido

Gas-Solido (GSC)

Tecnica cromatografica dove la separazione avviene tramite adsorbimento su un solido nella fase fissa.

Liquido-Liquido

Tecnica cromatografica dove la separazione avviene tra due liquidi immiscibili.

Scambio Ionico

Tecnica cromatografica che usa interazioni elettrostatiche su un supporto solido carico per la separazione

Esclusione

In questo tipo di cromatografia si usa un supporto solido inerte, che esegue un setacciamento.

Affinità

Questo tipo di cormatografia si basa su interazioni di legame molto specifiche usando ligandi in fase fissa.

Tempo morto (tM)

Tempo necessario alla fase mobile per passare attraverso la colonna.

Tempo in fase stazionaria (tS)

Tempo trascorso in fase stazionaria da una molecola.

Tempo di ritenzione (tR)

Tempo effettivo passato in colonna da parte dell’analita. 𝑡𝑅 = 𝑡𝑀+ 𝑡𝑆

Cromatogramma

Grafico che riporta il segnale del rivelatore (detector) nel tempo.

Selettività (α)

Parametro che definisce l’entità della separazione tra 2 specie.

Efficienza di una separazione

Misura della capacità del sistema di eluire picchi stretti e Gaussiani.

Equazione di van Deemter

Equazione che misura l’efficienza di una colonna attraverso lo studio dei fattori che contribuiscono all’allargamento di banda.

Risoluzione (RS)

Parametro che descrive la bontà di una separazione in cromatografia.

Eddy diffusion

Fenomeno dovuto ai diversi percorsi che le molecole possono compiere all’interno della colonna.

Diffusione Longitudinale

Processo di diffusione delle molecole da una zona più concentrata ad una meno concentrata.

Resistenza al trasferimento di massa solido-liquido

Fenomeno dovuto alla diversa velocità di migrazione delle molecole in fase mobile e vicino alla fase stazionaria.

Iniettore

Metodo usato per trasferire un campione in una colonna cromatografica.

Liquido in GLC

Il liquido utilizzato deve possedere elevato punto di ebollizione e bassa volatilità e deve essere altamente «bagnabile».

Fasi stazionarie legate

Per limitare il fenomeno del bleeding quando la temperatura aumenta, la fase stazionaria può essere legata chimicamente al supporto.

Ritenzione

Un analita per essere ritenuto deve avere un certo grado di affinità con la FS. Nel caso di FS liquide (o film di liquido) questo indica che l’analita deve essere solubile nella FS.

Distribuzione del soluto

La fase mobile incontrerà una certa difficolta nel trascinare con sé alcune sostanze, mentre altre, più affini alla FM e meno verso la fase stazionaria, saranno più facilmente dislocate dalle posizioni che occupano e trasportate verso l’uscita della colonna, separandosi sempre di più dalle sostanze maggiormente trattenute.