Chimica forense/Tecniche analitiche: differenze tra le versioni

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La tecnica della spettroscopia infrarossa è basata sulla vibrazione interna delle molecole. Lo spettro infrarosso viene ottenuto dall'interazione tra una radiazione infrarossa e il campione (o con la sua superficie) e la successiva determinazione della frazione di radiazione incidente assorbita ad una determinata energia. Alla frequenza della vibrazione di una parte della molecola corrisponde una banda in uno spettro di assorbimento. Per far sì che una una molecola possa assorbire nell'infrarosso deve possedere una caratteristica specifica: un momento di dipolo elettrico variabile durante la vibrazione. Questa caratteristica è conosciuta come regola di selezione per la spettroscopia infrarossa.
 
Lo spettrometro infrarossi a trasformata di Fourier (FTIR) è uno dei principali strumenti per la registrazione dello spettro infrarosso. La maggior parte degli strumenti viene impostata per registrare tra i 4000 e i 400 cm<sup>-1</sup>,<ref> Stuart, pag.73 <name=Stuart73/ref> ovvero la regione di principale interesse. La radiazione uscente dalla sorgente attraversa un interferometro, producendo un segnale che può essere matematicamente trasformato per fornire rapidamente lo spettro richiesto. Prima di raggiungere il detector la radiazione interagisce col campione. Spesso la spettroscopia IR viene accoppiata con una tecnica di microscopia così da poter studiare campioni di dimensioni ridotte. La spettroscopia infrarossa ha il vantaggio di essere applicabile a un gran numero di campioni diversi. La spettroscopia a trasmissione, nella quale si misura l'assorbimento della radiazione dopo che questa attraversa campione, è il metodo tradizionale. Questa tecnica permette lo studio di solidi, liquidi e gas.
 
L'uso di tale tecnica è molto comune in ambito forense in quanto non è distruttiva nei confronti del campione ed è eseguibile anche fuori dal laboratorio. Nella spettroscopia a riflettanza totale attenuata (ATR) un cristallo viene fatto aderire alla superficie del campione. Nell'ATR la profondità della penetrazione della radiazione incidente sulla superficie del campione è una funzione della lunghezza d'onda, dell'indice di rifrazione del cristallo e dell'angolo della radiazione incidente. Il cristallo utilizzato in tale tecnica è fatto di un materiale che presenta un elevatissimo indice di rifrazione e scarsa solubilità in acqua. Fanno parte di questi materiali ZnSe, germanio e una miscela di bromuro e ioduro di tallio. Per analizzare campioni in polvere si utilizza la spettroscopia a riflettanza diffusa. La riflettanza diffusa è data dall'energia che penetra una o più particelle e viene riflessa in ogni direzione. I campioni possono essere analizzati tali e quali oppure miscelati con del KBr in polvere per aumentare la quantità di campione presente e quindi permettere l'analisi.<ref> Stuart, p. 74 </ref>
 
Le informazioni presenti in uno spettro prodotto dalla spettroscopia IR sono la percentuale di trasmittanza, quella di assorbanza o quella di riflettanza come funzione della lunghezza d'onda. Ai modi in cui vibra il campione in oggetto è possibile associare le diverse bande dello spettro IR. La condizione per cui una molecola presenti assorbimento IR è che il momento di dipolo elettrico presente al suo interno cambi durante la vibrazione. La vibrazione può coinvolgere anche la lunghezza del legame o l'angolo di legame. Alcuni legami possono stirarsi in fase (stretching simmetrico) oppure fuori fase (stretching asimmetrico). Si individuano tre regioni principali di uno spettro IR: il lontano infrarosso (<400 cm<sup>-1</sup>), il medio infrarosso (4000-400 cm<sup>-1</sup>, il più utilizzato in ambito forense) ed il vicino infrarosso (13000-4000 cm <sup>1</sup>).<ref name=Stuart73> Stuart, p. 73 </ref>
 
=== Spettroscopia Raman ===
[[File:Setup Raman Spectroscopy adapted from Thomas Schmid and Petra Dariz in Heritage 2(2) (2019) 1662-1683.png|thumb|200px|left|Schema della tecnica di spettroscopia Raman]]
 
Si tratta di un tipo di spettroscopia molto simile all'IR, solitamente viene utilizzata come sua complementare. La tecnica indaga il modo in cui vengono disperse le radiazioni da parte di un campione. Molte delle radiazioni disperse mantengono invariata la loro lunghezza d'onda (scattering di Rayleigh),<ref> Stuart, pagp. 90 </ref> una piccola parte invece subisce un leggero incremento o decremento. Quando si registra un aumento delle lunghezze d'onda il processo è conosciuto come diffusione Raman Stokes, viceversa il processo prende il nome di diffusione Raman anti-Stokes. Lo scattering Raman delle molecole coinvolge le transizioni tra stati rotazionali o vibrazionali. Si deve avere un cambiamento in termini di polarizzabilità di un componente della molecola perché si verifichi la rotazione o la vibrazione molecolare.
 
La spettrometria Raman usa una sorgente di radiazioni che possono trovarsi nella regione del vicino ultravioletto, nel visibile o nel vicino infrarosso. Per minimizzare il fenomeno indesiderato della fluorescenza occorre particolare attenzione nella scelta della sorgente: risulta conveniente una sorgente di radiazioni a più alta lunghezza d'onda (nel vicino infrarosso). La radiazione luminosa dispersa proveniente dal campione attraversa una serie di lenti ottiche focalizzatrici e di raccolta. Si utilizza un filtro ottico per respingere le luce Rayleigh dispersa. La radiazione rimanente viene indirizzata verso il detector.