Chimica forense/Tecniche analitiche: differenze tra le versioni

fix vari (fine, o quasi)
(fix note)
(fix vari (fine, o quasi))
== Analisi elementare ==
 
Nella disciplina forense l'identificazione e la quantificazione di elementi all'interno di diverse tipologie di prove sono aspetti estremamente importanti. L'analisi elementare permette di collegare un campione ad una scena del crimine o addirittura a chi l'ha commessa. La spettroscopia atomica comprende un' insieme di tecniche molto sensibili che viene utilizzato per l'analisi di elementi: la tecnica prevede l'utilizzo di una fiamma, fornetto o plasma per decomporre il campione a livello atomico, così facendo e che si possanodeterminando determinarequindi le concentrazioni delle specie ottenute. Esistono diverse tecniche che permettono di eseguire le analisi elementari, come vedremo nei prossimi paragrafi.
 
=== Spettroscopia atomica ===
[[File:ICPAES PerkinElmer 2.JPG|thumb|Strumentazione ICP-AES]]
 
Le principali tecniche di spettrometria atomica usati in ambito forense sono la spettrometria di assorbimento atomico (AAS) e la spettrometria di emissione atomica (AES). Nell'AAS gli atomi assorbono una frazione della radiazione emessa dalla sorgente, mentre la radiazione non assorbita dal campione raggiunge il detector. Nell'AES la radiazione misurata deriva dalla diseccitazione degli atomi del campione, previa eccitazione ad opera della sorgente. Al centro di queste tecniche vi è la misurazione di emissione o assorbimento delle radiazioni a particolari lunghezze d'onda per registrarne lo spettro. AAS e AES garantiscono un mezzo di analisi per un'ampia gamma di elementi che possono essere determinati anche a bassissime concentrazioni, nell'ordine dei ppb o ppm.
 
In uno spettrometro di assorbimento atomico il campione viene atomizzato usando una fiamma (FAAS) o un fornetto di grafite (GFAAS). La FAAS ha il vantaggio di essere più economica se confrontata con la GFAAS, ma la fiamma richiede una quantità di campione più elevata (1-2 mL confrontati con i 5-10 μL della GFAAS) .<ref name=":2"> Stuart, pagp. 114 </ref>. La FAAS permette di determinare concentrazioni nell'ordine dei ppm,<ref> Stuart,name=":2" pag.114 </ref>, mentre la GFAAS presenta una sensibilità maggiore riuscendo a rilevare e quantificare concentrazioni nell'ordine del ppb.<ref name=":3"> Stuart, pagp. 115 </ref>. La spettrometria di emissione atomica tradizionale usa la fiamma come mezzo di eccitazione degli atomi. Il campione viene iniettato come aerosol nella fiamma e l'intensità della radiazione emessa è misurata in corrispondenza della lunghezza d'onda selezionata. Gli elementi vengono identificato facendo riferimento alle linee di emissione prodotte.
La tecnica AES tradizionale soffre di una ridotta sensibilità, per questo motivo si sostituisce la fiamma con una sorgente al plasma (ICP). Il plasma viene prodotto facendo fluire un gas carrier (ad esempio Argon) il quale, con l'applicazione di un campo magnetico molto intenso, viene ionizzato. La temperatura del plasma può raggiungere i 10000 K<ref> Stuart, pag.115 </ref>, permettendo di analizzare un più ampio range di elementi rispetto alla fiamma classica. La tecnica ha una sensibilità che si attesta nell'ordine del ppb.
 
La spettrometria di emissione atomica tradizionale usa la fiamma come mezzo di eccitazione degli atomi. Il campione viene iniettato come aerosol nella fiamma e l'intensità della radiazione emessa è misurata in corrispondenza della lunghezza d'onda selezionata. Gli elementi vengono identificati facendo riferimento alle linee di emissione prodotte. La tecnica AES tradizionale soffre di una ridotta sensibilità, per questo motivo si sostituisce la fiamma con una sorgente al plasma (ICP, dall'inglese "inductively coupled plasma"). Il plasma viene prodotto facendo fluire un gas carrier (adtipicamente esempio Argonargon) il quale, con l'applicazione di un campo magnetico molto intenso, viene ionizzato. La temperatura del plasma può raggiungere i 10000 K,<ref> Stuart,name=":3" pag.115 </ref>, permettendo di analizzare un più ampio range di elementi più ampio rispetto alla fiamma classica. La tecnica ha una sensibilità che si attesta nell'ordine deldei ppb.
A livello operativo è necessario effettuare una calibrazione analizzando, oltre al campione, delle soluzioni standard esterne contenenti gli elementi di interesse. Il valore di assorbanza è calcolato mediante l'intensità della radiazione di un dato campione. I valori di assorbanza riferiti ai vari elementi della soluzione standard vengono riportati in grafici assorbanza vs concentrazione, per via della dipendenza dell'assorbanza nei confronti della concentrazione tramite la legge di Lambert - Beer a basse concentrazioni il grafico sarà una rappresentato da una retta. In alternativa si può utilizzare un metodo di calibrazione differente, definito "metodo delle aggiunte" che prevede l'aggiunta di standard a diverse concentrazioni (note) all'interno di varie aliquote di campione per poi determinare l'assorbanza degli elementi. Nella spettrometria di emissione atomica l'intensità di emissione è proporzionale alla quantità di analita presente, permettendo di costruire la retta di calibrazione.
 
A livello operativo è necessario effettuare una calibrazione analizzando, oltre al campione, delle soluzioni standard esterne contenenti gli elementi di interesse. IlNel caso dell'AAS, il valore di assorbanza è calcolato mediante l'intensità della radiazione di un dato campionetrasmessa. I valori di assorbanza riferiti ai vari elementi dellaalle soluzione standard vengono riportati in grafici di assorbanza vsin funzione della concentrazione, ottenendo una rappresentazione lineare per via della dipendenza dell'assorbanza nei confronti della concentrazione tramite la legge di Lambert - Beer a basse concentrazioni il grafico sarà una rappresentato da una retta. In alternativa si può utilizzare un metodo di calibrazione differente, definito "metodo delle aggiunte" che prevede l'aggiunta di standard a diverse concentrazioni (note) all'interno di varie aliquote di campione per poi determinaremisurare l'assorbanza degli elementi. Nella spettrometria di emissione atomica l'intensità di emissione è proporzionale alla quantità di analita presente, permettendo di costruire la retta di calibrazione.
 
=== ICP-MS ===
[[File:ICP-MS.jpg|350px|thumb|left|Strumentazione ICP-MS]]
 
La spettrometria di massa (MS) fornisce informazioni qualitative e quantitative di atomi, molecole o frammenti. Nell'MS ilgli campione in fase gas viene bombardato con elettroni molto energetici, i quali all'impatto causano l'espulsione di altri elettroni. Gli ionianaliti vengono separati in funzione della loro massa attraverso l'uso di un campo magnetico. Il campione viene prima atomizzatoionizzati, è poi necessario ionizzaree gli atomiioni (solitamente con una carica positiva) ed infine, gli ioni,risultanti vengono separati sulla base del loro rapporto loro massa / carica [(m/z]). La forma più usata dell'MS è in accoppiataambito conelementare è l'ICP. Tale accoppiatacombinazione permette di determinare metalli e alcuni non metalli a bassissime concentrazioni.
 
Nell'ICP-MS un campione liquido viene introdotto nelnello cuorestrumento dell'ICPsotto forma di aerosol utilizzando un gas carrier (Arargon o Heelio).<ref name=":4"> Stuart, pagp. 117 </ref>. Il campione viene riscaldato, e vaporizzato, atomizzatoportando poi all'atomizzazione ed infine ionizzatoalla ionizzazione. Solitamente questi strumenti utilizzano come detector un quadrupolo per separare gli ioni. Il metodo è quantitativo poiché il numero di ioni rivelati è direttamente proporzionale alla concentrazione di un dato elemento all'interno del campione. Solitamente il trattamento del campione prevede l'estrazione e la solubilizzazione in un acido o una miscela di acidi (HNO3HNO<sub>3</sub>, HCl o, HF ecc.).<ref> Stuart,name=":4" pag.117 </ref>. Una strumentazione ICP-MS possiede un Limitlimite ofdi Detectionrivelabilità (LOD, dall'inglese "Limit of Detection") dell'ordine del ppt.<ref> Stuart, pagp. 118 </ref>.
 
La tecnica ICP-MS può essereimpiegare accompagnata dala laser ablation (LA) che consente di rimuovere del materiale (ablazione) da una piccola area di campione, iniettando quindi la parte rimossa viene iniettata tramite un flusso di gas carrier direttamente nel plasma. Nonostante ilIl processo di ablazione siaè distruttivo, loma sicoinvolge utilizzaun'area comunquemicroscopica daldel momento che è praticamente impercettibilecampione, inquindi quantoviene avvienenormalmente inutilizzato un'areasenza microscopicaparticolari del campioneproblemi.
 
Il grafico che si ottiene da un'analisi ICP-MS vede l'intensità ionica in funzione di m/z (solitamente gli ioni hanno carica unitaria, quindi sullasull'assem delle ascisse viene riportata solo la massa). La tecnica si rivela estremamente utile per le analisi qualitative e quantitative multi-elementari, applicando un opportuno metodo di calibrazione (calibrazione esterna, metodo delle aggiunte, metodo dello standard interno o diluizione isotopica).
 
=== Spettroscopia di fluorescenza a raggi X ===
[[File:Spectrometre fluo X sequentiel.png|thumb|Spettrometro di fluorescenza a raggi X]]
 
Quando si ha a che fare con poco campione, una tecnica non distruttiva come la spettroscopia di fluorescenza a raggi X (XRF) si rivela essere molto vantaggiosa per determinare la composizione elementare del campione senza doverlo distruggere. Il campione viene bombardato con un fascio di fotoni ad alta energia prodotti da un tubo radiogeno. La radiazione, interagendo con la materia, può essere assorbita da un atomo, trasferendo così tutta la sua energia ad un elettrone interno. Nel caso in cui la radiazione sia sufficientemente energetica, l'elettrone può venire espulso, creando una vacanza. La presenza di più vacanze causa l'instabilità dell'atomo; per tornare in una condizione di stabilità gli elettroni presenti negli strati più esterni vengono trasferiti negli strati più interni colmando le vacanze. Durante tale processo viene emesso una radiazione corrispondente all'intervallo dei raggi X che può dirsi caratteristica in quanto ha energia uguale alla differenza di energia dei due strati. Dal momento che ogni elemento contiene un set di energie unico, ognuno di loro produrrà un raggio X con un set di energie caratteristico.
 
I principali tipi di spettrometri XRF sono a dispersione di lunghezza d'onda (WDXRF, "wavelength-dispersive XRF") e a dispersione di energia (EDXRF, "energy-dispersive XRF"). Il primo misura la lunghezza d'onda, il secondo misura la radiazione di fluorescenza prodotta. Gli svantaggi principali della spettrometria WDXRF sono legati al costo dell'apparecchiature e alla quantità di campione relativamente grande necessaria all'analisi, che risulta essere importante,; ciò la rende una tecnica poco utilizzata nelle scienze forensi. La spettrometria EDXRF risulta essere più piccola e semplice, perciò è stato investito del tempo nel suo perfezionamento rendendola portatile e permettendo una rapida analisi del campione. Sono stati sviluppati anche spettrometri micro-XRF, in grado di analizzare piccolissime zone della superficie di campione.
 
I gusci elettronici coinvolti nella XRF solitamente sono quelli più interni (K e L).<ref name=":5"> Stuart, pagp. 120 </ref>. Per produrre le linee K un elettrone dello strato L o M deve occupare una vacanza dello strato K, producendo un raggio X caratteristico e lasciando una vacanza nello strato L o M. Gli elettroni necessari a riempire le vacanze, interessati nella produzione di una linea L, appartengono agli strati M o N . Il raggio X prodotto viene chiamato K, L, M o N in base al tipo di guscio elettronico coinvolto nella transizione dell'elettrone. Si utilizzano poi le lettere α, β, γ per indicare da quale guscio elettronico parteproviene l'elettrone. Lo spettro che si ottiene dalla spettroscopia XRF mostra il numero come funzione dell'energia di legame; per identificare la sostanza si confronta lo spettro con uno standard. Si possono eseguire sia analisi quantitative che qualitative, con un LOD nell'ordine del ppm.<ref> Stuart,name=":5" pag.121 </ref>.
 
== Spettrometria di massa ==
[[File:Apex ultra highJune2008.JPG|thumb|left|Spettromentro di massa]]
 
L'MS offre informazioni riguardanti la massa delle molecole o di frammenti molecolari. In questa tecnica un campione allo stato gassoso viene bombardato con elettroni ad alta energia, l'impatto provoca l'espulsione di uno o più elettroni. Gli ioni così prodotti vengono separati in funzione della loro massa applicando un campo magnetico. Il campione può essere introdotto direttamente (in tal caso può trovarsi anche allo stato solido) oppure tramite tecniche cromatografiche. Dopo l'introduzione del campione all'interno dello strumento, una sorgente di ionizzazione ne permette il passaggio in fase gassosa. In seguito le molecole vengono convertite in ioni e indirizzati verso un analizzatore di massa che li separa in base al loro rapporto m/z. Variando l'intensità del campo elettrico gli ioni vengono inviati a un detector moltiplicatore di elettroni. Quando si ha a che fare con campioni forensi i metodi di ionizzazione impiegati sono diversi a seconda del caso. La ionizzazione elettronica (EI)<ref> Stuart, pag.130 </ref> è il più comune e utilizza elettroni con energia di 70 eV.<ref name=":6"> Stuart, pagp. 130 </ref>. Le molecole in tale processo tendono a perdere un elettrone producendo lo ione molecolare (M<sup>+</sup>). La ionizzazione chimica (CI)<ref> Stuart,name=":6" pag.130 </ref> consiste nel bombardare il campione con atomi carichi positivamente o con molecole invece che con elettroni. Tale metodo di ionizzazione è molto più soft rispetto all'EI, permettendo di analizzare sostanze impossibili da analizzare con l'altra tecnica. Una tecnica di ionizzazione particolarmente leggera è la ionizzazione elettrospray (ESI)<ref> Stuart, pag.130nella </ref>,quale il campione passa in fase gas in forma ionica attraverso un ago ad un potenziale di circa 4 kV.<ref> Stuart,name=":6" pag.130 </ref>. Sono state inoltre sviluppate nuove sorgenti di ionizzazione che permettono di analizzare le superfici di campioni solidi senza effettuare prima una separazione o una preparazione. Queste tecniche sono la '''''il desorbimento per ionizzazione elettrospray''''' ('''DESI''') e la '''''direct analysis in real time''''' ('''DART'''). Nella DESI viene prodotto un sottile film di liquido in cui l'analita viene dissoltodisciolto nebulizzando goccioline cariche sulla superficie del campione, e il film viene successivamente portato nello spettrometro. Nella DART si genera un plasma ricco di atomi eccitati e ioni attraverso l'applicazione di un potenziale elettrico, e il plasma ad alta temperatura viene posto a contatto con la superficie del campione. Gli ioni degli analiti prodotti vengono desorbiti nella fase gas e trasportati all'interno dello spettrometro.
 
Per la spettrometria di massa sono disponibili diverse tipologie di analizzatori di massa,. traTra questi c'è lo spettrometro di massa ail quadrupolo, che prevede l'utilizzo di quattro barre chealle permettonoquali diviene applicareapplicata una differenza di potenziale lungo il percorso degli ioni. Quando a queste barre viene applicata una corrente diretta (DC) e una radiofrequenza (RF) gli ioni iniziano ad oscillare. A ogni rapporto m/z è possibile associare un'oscillazione stabile che permette agli ioni di viaggiare lungo tutto il cammino senza allontanarsi dalle barre. Applicando adeguatamente la differenza di potenziale è possibile selezionare solo gli ioni con un rapporto m/z voluto. La strumentazione a ''tempo di volo'' (TOF, dall'inglese "time of flight") sfrutta il fatto che ioni più leggeri vengono accelerati maggiormente rispetto a ioni pesanti, presentando quindi un "TOFtempo di volo" minore lungo una specifica distanza. In uno spettrometro TOF gli ioni attraversano una regione senza alcun campo magnetico applicato e viene misurato il tempo necessario a raggiungere il detector viene misurato. Lo spettrometro di massa può essere accoppiato con un altro spettrometro di massa (Tandemtandem MS, o MS-MS): il primo isola gli ioni desiderati a partire da una miscela, gli ioni di interesse vengono poi introdotti all'interno di un secondo spettrometro di massa dove vengono frammentati per produrre una serie di spettri.
 
Non sempre è possibile analizzare direttamente il campione forense, in tal caso sarà opportuno preparare il campione correttamente. Potrebbe essere necessario separare un analita dalla matrice (ad esempio i farmaci nelle analisi delle urine) in modo tale che la matrice non provochi interferenze. Nel caso in cui l'analita sia disciolto in un appropriato solvente si può optare per una semplice estrazione con solvente. Un altro tipo di estrazione utilizzabile è quella in fase solida (SPE, dall'inglese "solid phase extraction") che consiste nel separare gli analiti dalla matrice mediante l'uso di una fase stazionaria contenuta in una cartuccia. Un'altra opzione consiste nella pirolisi, una tecnica in cui il campione è riscaldato in maniera controllata per produrre un campione gassoso.
 
Lo spettro fornito in seguito a un'analisi allo spettrometro di massa rappresenta l'abbondanza relativa degli ioni rivelati in funzione del rapporto m/z. Il picco base corrisponde allo ione osservato più abbondante, al quale viene assegnato per convenzione un'abbondanza pari al 100%. Solitamente si esaminano ioni positivi, ma si possono analizzare anche quelli negativi. Nel caso in cui la sorgente di ionizzazione sia del tipo EI, il picco più intenso osservato nello spettro è associato allo ione molecolare (M<sup>+</sup>), ovvero la molecola di interesse che ha perso un solo elettrone formando una specie cationica radicalica. Ogni frammento ionico prodotto mostrerà un picco a valori di massa inferiori. Quando l'analita presenta un pattern di frammentazione ben conosciuto, si può utilizzare il SIM per identificarlo (''Selected Ion Monitoring''). Vengono selezionati diversi ioni come composto bersaglio per poi confrontare il loro rapporto con un standard. In alternativa si può usare una modalità "full- scan" dove viene eseguito uno spettro di massa completo e viene successivamente comparato con quelli presenti in appositi database. Per poter eseguire delle analisi quantitative, bisogna utilizzare uno standard interno.
 
=== Spettrometria di massa a rapporto isotopico ===
 
Gli isotopi si definiscono "stabili" quando non tendono a decadere attraverso processi radioattivi nel tempo. La maggior parte degli elementi presentano più di un isotopo stabile. La quantità di questi isotopi presenti in un determinato campione fornisce importanti informazioni riguardo la sua origine, ad esempio nella determinazione della sorgente di tale materiale. La variazione nella composizione isotopica può essere misurata tramite uno '''''spettrometro di massa a rapporto isotopico (IRMS)'''''.
 
Questa strumentazione utilizza diversi rivelatori allo scopo di misurare concentrazioni isotopiche piuttosto basse, in particolare per ogni isotopomero esiste uno specifico detector. I campioni solitamente vengono bruciati per ottenere gas semplici (CO2CO<sub>2</sub> e H2OH<sub>2</sub>O) per condurre l'analisi. Il gas dopoDopo essere stato introdotto in una camera ionizzatricea ionizzazione, il gas viene accelerato applicando un campo magnetico. Gli ioni vengono indirizzati verso una coppa di Faraday adibita a raccogliere gli ioni con una determinata massa, registrando così la corrente ionica. Se ad esempio gli isotopi di interesse fossero quelli del carbonio bisognerà utilizzare 3tre coppe di Faraday, una per ciascun isotopo, in modo da misurare i rispettivi rapporti m/z pari a 44, 45 e 46. Gli elementi e i corrispondenti isotopi di maggiore importanza nelle scienze forensi sono: idrogeno (<sup>1</sup>H, <sup>2</sup>H)<ref> Stuart, pag.135 </ref>, carbonio (<sup>12</sup>C, <sup>13</sup>C)<ref> Stuart, pag.135 </ref>, azoto (<sup>14</sup>N, <sup>15</sup>N)<ref> Stuart, pag.135 </ref>, ossigeno (<sup>16</sup>O, <sup>17</sup>O, <sup>18</sup>O)<ref> Stuart, pag.135 </ref> ed infine zolfo (<sup>32</sup>S, <sup>33</sup>S, <sup>34</sup>S, <sup>36</sup>S).<ref> Stuart, pagp. 135 </ref>. La tecnica IRMS può essere combinata con un gas cromatografogascromatografo per separare i componenti all'interno del campione.
 
=== Spettrometria di mobilità ionica ===
 
La spettrometria di mobilità ionica (IMS) è stata perfezionata per la determinazione di tracce di gas e vapori. In tale tecnica un campione gassoso viene ionizzato e, applicando un campo elettrico mentre viaggiano a differenti velocità trasportati da un gas carrier, è possibile separare i differenti ioni presenti. Utilizzando una pompa si aspira il campione gassoso all'interno della camera di ionizzazione. I metodi di ionizzazione sono diversi, ma solitamente vengono impiegati dei radionuclidi (<sup>63</sup>Ni o <sup>241</sup>Am) dal momento che sono caratterizzati da un'emivita lunga e che la strumentazione relativa richiede poca manutenzione. Successivamente gli ioni attraversano un tubo di deriva contenente il gas carrier e interagiscono con un campo elettrico a pressione atmosferica. Viene quindi rivelato il tempo di volo degli ioni. Nel caso di applicazioni forensi l'utilizzo di IMS portatili è molto popolare. Recentemente questa tecnica è stata combinata con la spettrometria di massa e/o con delle tecniche cromatografiche.
Utilizzando una pompa si aspira il campione gassoso all'interno della camera di ionizzazione. I metodi di ionizzazione sono diversi, ma solitamente vengono impiegati dei radionuclidi (<sup>63</sup>Ni o <sup>241</sup>Am) dal momento che sono caratterizzati da un'emivita lunga e che la strumentazione relativa richiede poca manutenzione. Successivamente gli ioni attraversano un tubo di deriva contenente il gas carrier e interagiscono con un campo elettrico sotto pressione atmosferica. Viene rivelato il tempo di volo degli ioni. Nel caso di applicazioni forensi l'utilizzo di IMS portatili è molto popolare. Recentemente questa tecnica è stata combinata con la spettrometria di massa e/o con delle tecniche cromatografiche.
 
== Tecniche separative ==
 
Quando un chimico forense ha pera leche fare manicon una matrice molto complessa, riuscire a caratterizzare e quantificare le sostanze di interesse contenute al suo interno diventa una particolarmente problematico. Le tecniche cromatografiche vengono in aiuto quando si tratta di dover affrontare questo tipo di problema separando l'analitagli analiti dalla matrice. Il principio generale su cui si basa la cromatografia è che su di una fase fissa detta fase stazionaria viene fatta scorrere un'altra fase (fase mobile). La fase stazionaria può essere può essere solida o liquida, supportata sulle pareti di una colonna o sulla superficie di particelle solide impaccate nella colonna.
 
=== Cromatografia su carta ===
[[File:Chromatography tank.png|thumb|Contenitore cromatografia su carta]]
 
Si tratta della tecnica cromatografica più semplice in assoluto e, come si nota dal nome, il mezzo separativo in questione è proprio la carta. Questa è composta da cellulosa e funziona da fase stazionaria in quanto permette l'assorbimento delle molecole di acqua (polari). I solventi usati come fase mobile invece sono caratterizzati da polarità inferiore, solitamente composti da miscele di solventi organici e acqua. La carta viene inserita in un contenitore nel quale è presente un adeguato solvente, il quale inizierà a muoversi per capillarità attraverso la carta trasportando l'analita. L'entità del suo spostamento dipenderà dalla sua ripartizione tra fase stazionaria e fase mobile.
 
Per identificare un composto usando la cromatografia su carta si utilizzano i valori R<sub>f</sub>. Tale valore si calcola nel seguente modo:<ref> Stuart, pagp. 144 </ref>:
 
:::::::::::::<math>R_f = \frac{Distanza \;percorsa \;dal \;composto}{Distanza \;percorsa \;dal \;solvente}</math>
 
La distanza percorsa è misurata in relazione al punto di deposizione e si effettua dal centro del punto. È importanteda ricordare che le condizioni sperimentali influenzano l'R<sub>f</sub>, quindi è importante conoscereconoscerle molto bene le condizioni sperimentali per poter comparareconfrontare i risultati.
 
=== Cromatografia su strato sottile ===
[[File:Chromatography1.png|thumb|100px|TLC prima dell'eluizione]] [[File:Chromatography2.png|left|thumb|100px|TLC dopo l'eluizione]]
 
Un metodo cromatografico semplice ed economico per l'analisi di campioni forensi è costituito dalla '''cromatografia su strato sottile, o TLC''' (dall'''''inglese "thin layer chromatography'''''"). La fase stazionaria tipica è una lastrina e la miscela contenente il campione viene depositata ad un'estremità. La fase mobile è costituita da un solvente organico che scorre lungo il punto dove è stato deposto il campione. Il solvente, risalendo la lastrina per capillarità, permette la separazione delle varie sostanze nella miscela depositata. Infatti, ogni composto presente nella miscela del campione aderisce alla fase stazionaria e si solubilizza nel solvente in modo differente. La distanza percorsa in seguito all'eluizione è caratteristica di ogni composto.
 
La fase stazionaria ricopre uno strato sottile fatto da vetro o plastica. La deposizione del campione avviene in modo puntiforme su di una estremità della lastrina mediante un tubo capillare (Lala quantità depositata è importante in quanto troppoquantità campioneeccessive o troppolimitate pocodi campione non offrono buoni risultati). La lastrina viene successivamente posizionata in un contenitore al quale è stata aggiunta la fase mobile (ovvero una miscela di solventi adeguati). A fine eluizione, alla lastrina viene aggiunto un agente chimico adatto che, reagendo con i composti del campione, permette di rendere le macchie visibili alla luce UV.
 
Ovviamente risulta impossibile identificare un composto solo mediante il valore di R<sub>f</sub>. Ma i valori di R<sub>f</sub> di molti composti sono stati tabulati, per risalire al composto incognito è necessario compararlo con quelli conosciuti (Sisi ricorda il discorso sull'importanza delle condizioni operative precedentemente fatto).
Un metodo cromatografico semplice ed economico per l'analisi di campioni forensi è costituito dalla '''TLC''' ('''''thin layer chromatography'''''). La fase stazionaria tipica è una lastrina e la miscela contenente il campione viene depositata ad un'estremità. La fase mobile è costituita da un solvente organico che scorre lungo il punto dove è stato deposto il campione. Il solvente, risalendo la lastrina per capillarità permette la separazione delle varie sostanze nella miscela depositata. Infatti, ogni composto presente nella miscela del campione aderisce alla fase stazionaria e si solubilizza nel solvente in modo differente. La distanza percorsa in seguito all'eluizione è caratteristica di ogni composto.
 
La fase stazionaria ricopre uno strato sottile fatto da vetro o plastica. La deposizione del campione avviene in modo puntiforme su di una estremità della lastrina mediante un tubo capillare (La quantità depositata è importante in quanto troppo campione o troppo poco campione non offrono buoni risultati). La lastrina viene successivamente posizionata in un contenitore al quale è stata aggiunta la fase mobile (ovvero una miscela di solventi adeguati). A fine eluizione alla lastrina viene aggiunto un agente chimico adatto che, reagendo con i composti del campione, permette di rendere le macchie visibili alla luce UV.
 
Ovviamente risulta impossibile identificare un composto solo mediante il valore di R<sub>f</sub>. Ma i valori di R<sub>f</sub> di molti composti sono stati tabulati, per risalire al composto incognito è necessario compararlo con quelli conosciuti (Si ricorda il discorso sull'importanza delle condizioni operative precedentemente fatto).
 
=== Gascromatografia ===
 
[[File:GC-CL.jpg|thumb|Schema a blocchi di un GC|400x400px]]
 
La tecnica della gascromatografia (GC) prevede l'introduzione di un campione gassoso o vaporizzato all'interno di una lunga colonna in grado di separare i costituenti del campione in base alle loro caratteristiche chimico-fisiche. I componenti vengono separati e fluiscono in sequenza dalla colonna verso il detector che identifica ogni composto misurando il suo tempo di ritenzione, ovvero il tempo necessario affinchèaffinché un determinato composto esca dalla colonna e venga rivelato.
 
Attraverso un setto si inietta il liquido volatile o il campione gassoso in una zona riscaldata. Successivamente, con l'ausilio di un gas carrier (Heelio o H<sub>2</sub>idrogeno)<ref> Stuart, pagp. 149 </ref> il vapore viene convogliato verso la colonna a temperatura controllata. I detector a disposizione sono diversi e vengono scelti in funzione del tipo di campione forense da analizzare. Il ''rivelatore a ionizzazione di fiamma'' ('''FID''') permette di ionizzare l'analita con l'ausilio di una fiamma e la corrente risultante produce il segnale. Il 'L'analizzatore di energia termica'' ('''TEA''') viene impiegato quando è necessario decomporre analiti contenenti azoto. L'Il ''rivelatore a cattura di elettroni'' ('''ECD''') è un detector molto selettivo utilizzato per rivelare alogenuri o molecole a base di ossigeno. <br>
Un tipo di accoppiamento estremamente vantaggioso è quello GC-MS, la tecnica combinata permette una rapida identificazione dei componenti separati il che la rende utilizzatissima in ambito forense . Dopo la separazione il gas uscente dalla GC attraversa una camera di interfaccia necessaria a ridurne la pressione in modo da renderlo adatto alle condizioni di lavoro dell'MS. <br>
Il campione deve essere opportunamente pre-trattato prima di poterlo analizzare, solitamente tramite derivatizzazione. Potrebbe essere utile eseguire una purificazione del campione prima della sua introduzione in colonna sfruttando tecniche come la SPE. Le SPME permettono invece di estrarre l'analita da un campione gassoso o liquido senza l'impiego di un solvente. In alternativa, quando la matrice risulta essere molto complessa, una tecnica efficace è costituita dalla pirolisi del campione.
 
Un tipo di accoppiamento estremamente vantaggioso è quello GC-MS,; latale tecnica combinata permette una rapida identificazione dei componenti separati, ilcosa che la rende vantaggiosa e utilizzatissima in ambito forense . Dopo la separazione, il gas uscente dalla GC attraversa una camera di interfaccia necessaria a ridurne la pressione in modo da renderlo adatto alle condizioni di lavoro dell'MS. <br>
In un cromatogramma il segnale prodotto dal detector è tracciato in funzione del tempo. Per identificare un determinato composto bisogna comparare il suo tempo di ritenzione con quello presente in un database di composti ben noti. È possibile quantificare l'analita grazie all'area del picco che fornisce informazioni inerenti alla quantità di composto presente. Solitamente si utilizza uno standard interno e un composto conosciuto che eluisca nei pressi dell'analita. Nella GC-MS l'approccio SIM permette di ottimizzare un'analisi di tipo quantitativo focalizzandosi solo su determinati picchi
 
Il campione deve essere opportunamente pre-trattato prima di poterlo analizzare, solitamente tramite derivatizzazione. Potrebbe essere utile eseguire una purificazione del campione prima della sua introduzione in colonna sfruttando tecniche come la SPE. LeLa microestrazione in fase solida (SPME) permettonopermette invece di estrarre l'analita da un campione gassoso o liquido senza l'impiego di un solvente. In alternativa, quando la matrice risulta essere molto complessa, una tecnica efficace è costituita dalla pirolisi del campione.
=== Cromatografia liquida ===
 
In un cromatogramma il segnale prodotto dal detector è tracciato in funzione del tempo. Per identificare un determinato composto bisogna comparareconfrontare il suo tempo di ritenzione con quello presente in un database di composti ben noti. È possibile quantificare l'analita grazie all'area del picco che fornisce informazioni inerenti alla quantità di composto presente. Solitamente si utilizza uno standard interno e(possibilmente un composto conosciuto che eluisca nei pressi dell'analita). Nella GC-MS l'approccio SIM permette di ottimizzare un'analisi di tipo quantitativo focalizzandosi solo su determinati picchi.
[[File:2D Chromatography.gif|thumb|left|Schema a blocchi HPLC]]
 
=== Cromatografia liquida ===
Come suggerisce il nome, la caratteristica principale che distingue questa tecnica dalla GC è il fatto che la fase mobile sia un liquido. Quando il campione da analizzare è instabile termicamente o non è volatile a sufficienza per essere adatto alla GC la cromatografia liquida si rivela un valido sostituto.
[[File:2DLC Chromatographyschematic.gif|thumbsinistra|leftminiatura|Schema a blocchi HPLCdi un LC]]
Come suggerisce il nome, la caratteristica principale che distingue questa tecnica dalla GC è il fatto che la fase mobile sia un liquido. Quando il campione da analizzare è instabile termicamente o non è volatile a sufficienza per essere adatto alla GC, la cromatografia liquida si rivela un valido sostituto.
 
Per ottimizzare la tecnica si lavora sottoad alte pressioni, in questo caso si parla di '''HPLC''' (''cromatografia liquida ad alta prestazione''), nella dovequale si forza un solvente a passare attraverso una colonna contenente particelle fini (5-10 μm di diametro ).<ref name=":7"> Stuart, pagp. 156 </ref>). Il solvente, il cui flusso è controllato per mezzo di una pompa, deve solubilizzare l'analita interessato. L'analisi si può eseguire in modalità isocratica (utilizzando lo stesso solvente, quindi a polarità fissa) oppure operando un gradiente di solvente (impiegando solventi diversi a polarità crescente). <br>
La separazione del contenuto del campione analizzato avviene grazie alle differenti interazioni dei singoli composti con la fase stazionaria. Nella LC a fase normale la fase stazionaria è polare (composta da silice)<ref> Stuart, pag.156 </ref> e il solvente è apolare (ad esempio l'esano)<ref> Stuart, pag.156 </ref>, tale configurazione è ottimale per l'analisi di sostanze apolari. Nella LC a fase inversa la fase stazionaria è apolare (silice modificata opportunamente)<ref> Stuart, pag.156 </ref> e il solvente è polare (ad esempio l'acqua)<ref> Stuart, pag.156 </ref>. <br>
Al termine della colonna è posto un detector che raccoglie i composti separati durante la corsa. Il più comune tra questi è il diode array detector il quale misura l'assorbanza degli analiti nel campo dell'UV-vis, la sensibilità è dell'ordine del nanogrammo. In campo forense sono spesso utilizzati anche altri detector come quello a fluorescenza e lo spettrometro di massa ('''LC-MS''', in tale tecnica l'interfaccia permette solo all'analita di procedere verso il rivelatore, il solvente sarà eliminato).
 
La separazione del contenuto del campione analizzato avviene grazie alle differenti interazioni dei singoli composti con la fase stazionaria. Nella LC a fase normale la fase stazionaria è polare (composta da silice)<ref> Stuart, pag.156 </ref> e il solvente è apolare (ad esempio l'esano)<ref> Stuart, pag.156 </ref>,e tale configurazione è ottimale per l'analisi di sostanze apolari.<ref name=":7" /> Nella LC a fase inversa la fase stazionaria è apolare (silice modificata opportunamente)<ref> Stuart, pag.156 </ref> e il solvente è polare (ad esempio l'acqua).<ref> Stuart,name=":7" pag.156 </ref>. <br>Al termine della colonna è posto un detector che rivela i composti separati durante la corsa. Il più comune tra questi è il diode array detector (DAD) il quale misura l'assorbanza degli analiti nel campo dell'UV-vis, con una sensibilità dell'ordine del nanogrammo. In campo forense sono spesso utilizzati anche altri detector come quello a fluorescenza e lo spettrometro di massa (LC-MS).
Il cromatogramma risultante dalla LC è molto simile a quello che si ottiene con la GC; Ai singoli composti è possibile associare un picco come funzione del tempo di ritenzione all'interno della colonna. Si può utilizzare il tempo di ritenzione di una sostanza per poterla identificare ma un'analisi qualitativa più accurata è garantita dalla tecnica combinata LC-MS. Se si utilizza un detector UV è possibile eseguire delle analisi quantitative basate sulla legge di Lambert-Beer.
 
Il cromatogramma risultante dalla LC è molto simile a quello che si ottiene con la GC;: Aiai singoli composti è possibile associare un picco come funzione del tempo di ritenzione all'interno della colonna. Normalmente il cromatogramma della GC presenta più stretti della LC. Si può utilizzare il tempo di ritenzione di una sostanza per poterla identificare, ma un'analisi qualitativa più accurata è garantita dalla tecnica combinata LC-MS. Se si utilizza un detector UV è possibile eseguire delle analisi quantitative basate sulla legge di Lambert-Beer.
 
=== Cromatografia ionica ===
 
La cromatografia ionica (IC) sfrutta il fenomeno di attrazione tra gli ioni in soluzione e i siti carichi presenti sulla fase stazionaria, la tecnicae trova quindi grande applicazione nell'analisinella determinazione di specie cariche. Come fase stazionaria si utilizza solitamente una resina a scambio ionico caratterizzata da gruppi funzionali carichi i quali interagiscono trattenendo i gruppi presenti nel campione aventi carica opposta. Quindi uno scambiatore anionico carico positivamente interagirà con gli anioni mentre uno scambiatore cationico carico negativamente interagirà con i cationi. Per eluire i composti trattenuti si fa uso di un'eluizione a gradiente o eluizione a variazione di pH.
 
Le resine a scambio ionico sono fondamentalmente costituite da materiale amorfo, (un esempio sono le resine copolimeriche composte da stirene e divinilbenzene), e lavorando sulle proporzioni tra i costituenti è possibile ottenere diversi gradi di reticolazione nella resina. I gruppi aromatici possono essere modificati per contenere gruppi -SO<sub>3</sub><sup>-</sup><ref> Stuart, pag.159 </ref> per produrre una resina a scambio cationico.; Oppurein alternativa, si possono introdurre gruppi -NR<sub>3</sub><sup>+</sup><ref> Stuart, pag.159 </ref> per avere una resina a scambio anionico.<brref> Stuart, p. 159 </ref>
 
Misurando la conduttività della soluzione si può valutare la presenza di ioni all'interno della stessa. È possibile eliminare elettroliti interferenti presenti in soluzione mediante la ''cromatografia a scambio ionico con soppressione''.; Nellain suppressedquella ion-anionanionica, chromatographyad esempio, la soluzione viene fatta passare all'interno di un "''suppressor''soppressore" dove i cationi vengono sostituiti da H<sup>+</sup> per convertire l'eluente in H<sub>2</sub>O.
Le resine a scambio ionico sono fondamentalmente costituite da materiale amorfo, un esempio sono le resine copolimeriche composte da stirene e divinilbenzene, lavorando sulle proporzioni tra i costituenti è possibile ottenere diversi gradi di reticolazione nella resina. I gruppi aromatici possono essere modificati per contenere gruppi -SO<sub>3</sub><sup>-</sup><ref> Stuart, pag.159 </ref> per produrre una resina a scambio cationico. Oppure si possono introdurre gruppi -NR<sub>3</sub><sup>+</sup><ref> Stuart, pag.159 </ref> per avere una resina a scambio anionico.<br>
Misurando la conduttività della soluzione si può valutare la presenza di ioni all'interno della stessa. È possibile eliminare elettroliti interferenti presenti in soluzione mediante la ''cromatografia a scambio ionico con soppressione''. Nella suppressed ion-anion chromatography la soluzione viene fatta passare all'interno di un "''suppressor''" dove i cationi vengono sostituiti da H<sup>+</sup> per convertire l'eluente in H<sub>2</sub>O.
 
Anche in questo caso, la risposta del detector è riportata in funzione del tempo di ritenzione all'interno della colonna. I picchi possono essere utilizzati per identificare le varie specie ioniche presenti nella soluzione per comparazione con i risultati ottenuti dagli standard. Misurando l'area del picco si possono ottenere informazioni inerenti allasulla concentrazione dell'analita.
 
=== Elettroforesi capillare ===
 
[[File:Capillary electrophoresis (21589986780).jpg|thumb|350px|left|ElettroforesiSchema dell'elettroforesi capillare]]
 
L'elettroforesi è un metodo che sfrutta il fenomeno di migrazione degli ioni contenuti in una soluzione a causa dell'influenza di un campo elettrico. Applicando una differenza di potenziale agli elettrodi immersi in una soluzione tampone (contenente molecole di interesse analitico), gli ioni presenti nel campione migrano verso uno degli elettrodi. La velocità di migrazione è funzione della carica e delle dimensioni delle particelle. L'elettroforesi capillare (CE) utilizza un capillare per poter applicare un grande campo elettrico, garantendo così una miglior risoluzione e un minor tempo di analisi rispetto alle tecniche elettroforetiche tradizionali.
 
In questa tecnica viene applicata una differenza di potenziale dell'ordine dei 10 - 30 kV <ref> Stuart, pag.161 </ref> attraverso un capillare riempito da una soluzione tampone.<ref> Stuart, p. 161 </ref> Il materiale tradizionale che costituisce i capillari è la silice fusa, ;inoltre i capillari presentano un volume davvero molto piccolo. La migrazione degli ioni è solitamente rivelata tramite un detector UV-vis, a fluorescenza o conduttimetrico. <br>
Esistono diverse tipologie di elettroforesi capillare, ma nelle analisi forensi la ''elettroforesi di zona capillare'' ('''CZE''') e la ''cromatografia elettrocinetica micellare'' ('''MECC''' o '''MEKC''') sono le più popolari. La CZE viene eseguita in una soluzione tampone continua e la separazione si basa sulla differenza di mobilità elettroforetica. La MEKC è molto utile per la separazione di specie neutre, altrimenti difficilmente separabili con altre tecniche elettroforetiche. La MEKC sfrutta un tensioattivo che, aggiunto alla soluzione tampone, genera delle micelle in grado di "imprigionare" al loro interno le molecole neutre di analita, così facendo, la migrazione verso l'elettrodo risulta facilitata.
 
Esistono diverse tipologie di elettroforesi capillare, ma nelle analisi forensi la ''elettroforesi di zona capillare'' ('''CZE''') e la ''cromatografia elettrocinetica micellare'' ('''MECC''' o '''MEKC''') sono le più popolari. La CZE viene eseguita in una soluzione tampone continua e la separazione si basa sulla differenza di mobilità elettroforetica. La MEKC è molto utile per la separazione di specie neutre, altrimenti difficilmente separabili con altre tecniche elettroforetiche.; La MEKCessa sfrutta un tensioattivo che, aggiunto alla soluzione tampone, genera delle micelle in grado di "imprigionare" al loro interno le molecole neutre di analita,. cosìIn facendo,questo modo la loro migrazione verso l'elettrodo risulta facilitata.
Nella Cromatografia capillare il detector fornisce un elettroferogramma il quale mostra i picchi relativi ai vari composti in funzione del tempo di migrazione. Paragonando questi tempi con quelli di soluzioni standard, si possono eseguire delle analisi qualitative con questa tecnica.
 
Nella CromatografiaNell'elettroforesi capillare il detector fornisce un elettroferogramma, il quale mostra i picchi relativi ai vari composti in funzione del tempo di migrazione. Paragonando questi tempi con quelli di soluzioni standard, si possono eseguire delle analisi qualitative con questa tecnica.
 
== Analisi termiche ==
 
Attraverso le analisi termiche si osservano e misurano i cambiamenti fisici e chimici che interessano un determinato materiale quando questo viene riscaldato. Tali cambiamenti includono processi di decomposizione, il rilascio o l'assorbimento di energia o ancora l'aumento o la perdita di massa. Questi cambiamenti si verificano a determinate temperature, caratteristiche per ciascun materiale. I metodi termici più interessanti in ambito forense sono: le tecniche di pirolisi, la calorimetria a scansione differenziale, l'analisi termica differenziale ed infine l'analisi termogravimetrica.
 
=== Tecniche di pirolisi ===
 
La pirolisi è un metodo che si basa sul riscaldare una sostanza in atmosfera inerte portandola fino a temperature elevate. Come conseguenza di questo riscaldamento si ha la produzione di frammenti molecolari caratteristici del materiale di partenza. Il pirolizzatore viene accoppiato con un gas cromatografogascromatografo, uno spettrometro di massa o addirittura con entrambi, in modo da poter identificare correttamente questi prodotti.
 
I tipi di pirolizzatori disponibili più comuni sono tre:
 
* pirolizzatore a fornace., Ilin cui il campione viene posto in un fornetto precedentemente scaldato;
* pirolizzatore a punto di Curie., Ilin cui il campione viene posizionato all'interno di un filamento ferromagnetico all'interno di un campo :a radiofrequenze;
* pirolizzatore a riscaldamento resistivo., che Utilizzautilizza un filamento di platino resistente al calore per scaldare il campione.
 
I pirolizzatori richiedono quantità di campione nell'ordine del microgrammo, questoe operano vieneun rapidamenterapido scaldatoriscaldamento fino a temperature nel range di 600 - 800 °C .<ref> Stuart, pagp. 168 </ref>. Lavorare a condizioni operative ben definite è importantissimo in queste tecniche per renderle riproducibili, altrimenti si rischia di andare incontro a reazioni secondarie indesiderate. <br>
A seguito della pirolisi il prodotto viene inviato al gas cromatografo o allo spettrometro di massa. Nella ''pirolisi gascromatografia'' ('''Py-GC''') il prodotto di combustione viene separato e identificato con un gas cromatografo. Il cromatogramma risultante prende il nome di pirogramma. La ''pyrolysis-capillary GC'' è una tecnica accoppiata molto più sensibile: Si utilizza una colonna capillare invece che una impaccata così da poter garantire una miglior risoluzione. <br>
È possibile analizzare l'eluato proveniente dalla GC con uno spettrometro di massa, in tal caso la tecnica prende il nome di ''Pyrolysis GC-MS'' ('''Py-GC-MS'''). È altresì possibile accoppiare direttamente il pirolizzatore ad un spettrometro di massa, ma una combinazione di questo tipo è molto più di nicchia.
 
A seguito della pirolisi il prodotto viene inviato al gas cromatografogascromatografo o allo spettrometro di massa. Nella ''pirolisi -gascromatografia'' ('''Py-GC''') il prodotto di combustione viene separato e identificato con un gas cromatografogascromatografo. Il cromatogramma risultante prende il nome di pirogramma. La ''pyrolysis-capillary GC'' è una tecnica accoppiata molto più sensibile: Sisi utilizza una colonna capillare invece che una impaccata così da poter garantire una miglior risoluzione. <br>È possibile analizzare l'eluato proveniente dalla GC con uno spettrometro di massa, in tal caso la tecnica prende il nome di Pyrolysis GC-MS (Py-GC-MS). È altresì possibile accoppiare direttamente il pirolizzatore ad un spettrometro di massa, ma una combinazione di questo tipo è molto più di nicchia.
In seguito alla decomposizione termica si ottengono frammenti che dipendono dalla struttura molecolare della molecola di partenza e dalle condizioni termiche. Esistono infatti tantissimi percorsi di decomposizione, per i polimeri ad esempio alcune tipiche reazioni di pirolisi sono la depolimerizzazione (il polimero ritorna a monomero), la scissione dei gruppi laterali (i gruppi legati alla catena principale si rompono rendendo la catena principale insatura) e la scissione randomica della catena (la catena polimerica viene rotta in modo randomico). <br>
 
Grazie a questo metodo si ottiene un pirogramma, caratteristico del campione, che può essere comparato con quelli contenuti in apposite banche dati, così facendo la sostanza incognita viene identificata. I pirogrammi solitamente sono complessi, quindi non si paragonano tutti i picchi ma si fa riferimento esclusivamente a quelli più intensi.
In seguito alla decomposizione termica si ottengono frammenti che dipendono dalla struttura molecolare della molecola di partenza e dalle condizioni termiche. Esistono infatti tantissimi percorsi di decomposizione, per i polimeri ad esempio alcune tipiche reazioni di pirolisi sono la depolimerizzazione (il polimero ritorna a monomero), la scissione dei gruppi laterali (i gruppi legati alla catena principale si rompono rendendo la catena principale insatura) e la scissione randomica della catena (la catena polimerica viene rotta in modo randomico). <br>
 
Grazie a questo metodo si ottiene un pirogramma, caratteristico del campione, che può essere comparatoconfrontato con quelli contenuti in apposite banche dati, cosìpermettendo facendol'identificazione ladella sostanza incognita viene identificata. I pirogrammi solitamente sono complessi, quindi non si paragonano tutti i picchi ma si fa riferimento esclusivamente a quelli più intensi.
 
=== Calorimetria a scansione differenziale e analisi termica differenziale ===
 
[[File:Inside DSC small.jpg|thumb|Interno di un calorimetro differenziale a scansione]]
 
Queste due tecniche sono molto utili per caratterizzare le proprietà chimico-fisiche di un materiale. La calorimetria a scansione differenziale ('''DSC''') registra l'energia da fornire al campione in modo che la sua temperatura eguagli quella di un materiale di riferimento, riportando quindi i dati di energia fornita sono riportati in funzione della temperatura o del tempo. Le due sostanze vengono riscaldate o raffreddate in ambiente controllato alle stesse condizioni operative. <br>L'analisi termica differenziale (DTA), invece, misura la differenza di temperatura tra il campione e il materiale di riferimento. I dati sono riportati in funzione del tempo o della temperatura.
L'analisi termica differenziale ('''DTA''') misura la differenza di temperatura tra il campione e il materiale di riferimento. I dati sono riportati in funzione del tempo o della temperatura.
 
Una piccola quantità di campione, dell'ordine del milligrammo, viene posizionata in un crogiolo che a sua volta viene inserito all'interno di una fornace. Il materiale di riferimento impiegato solitamente è l'allumina (Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>). Per mantenere l'atmosfera della camera in uno stato controllato, questa può essere riempita con un gas adeguato. Dopo aver programmato la velocità di riscaldamento, la fornace viene scaldata elettricamente (100tipicamente 10 °CminC min<sup>-1</sup>, oppurema èsi piùpuò utilizzatoarrivare fino a 100 10°CminC min<sup>-1</sup>).<ref> Stuart, pagp. 171 </ref>. Si possono registrare anche temperature inferiori a quella ambiente utilizzando azoto liquido.
 
Il grafico ottenuto in seguito a un'analisi DSC riporta il flusso di calore come funzione della temperatura a velocità costante di riscaldamento. Si ottiene un cambiamento nella linea di base quando varia la capacità termica del campione,. lL'equazione alla base di questa tecnica è:<ref> Stuart, pagp. 172 </ref>:
 
:::::::::::::<math>\Delta T = \dfrac{qCp}{K}</math>
 
Dove ΔT è la differenza di temperatura tra il campione e il materiale di riferimento, q è la velocità di riscaldamento, C<sub>p</sub> è la capacità termica del campione ed infine K è il fattore di calibrazione dello strumento. Si può calcolare la variazione di entalpia grazie al calcolo dell'area compresa tra la curva e la linea di base. <br>
 
DSC e DTA sono tecniche molto utilizzate in ambito forense per caratterizzare le proprietà termiche di materiali a base polimerica. Per tali campioni si osserva la temperatura di transizione vetrosa, quando viene raggiunta questa temperatura il polimero cessa di essere vetroso e assume caratteristiche gommose. Tale temperatura si può determinare mediante l'utilizzo della DSC, il segnale corrispondente è rappresentato da una variazione endotermica dalla linea di base. Sono molti i fattori che influenzano il valore di questa temperatura, ad esempio la natura dei sostituenti, la struttura copolimerica, i tipi di legami tra catene, il peso molecolare, la presenza di plastificanti ecc. La temperatura si registra nel momento in cui si osserva l'inizio della transizione e non all'apice del picco. <br>
 
Un'altra informazione che viene normalmente raccolta è quella relativa alla temperatura di fusione, ovvero il range di temperature in cui un polimero cristallino si scioglie. Nel grafico della DSC si osserva un picco endotermico corrispondente a questo intervallo.
 
[[File:Thermogravimetric analyser.jpg|90px|thumb|left|Analizzatore termogravimetrico]]
 
Nell'analisi termogravimetrica ('''TGA''') l'informazione di interesse è quella relativa alla massa di materiale persa come funzione della temperatura. La TGA permette di quantificare la variazione di massa di un materiale quando questo viene interessato da processi degradativi. Differenti sostanze mostrano un unico schema di decomposizione, ma la TGA fornisce dei dati sulla massa persa caratteristici per ogni campione.
quantificare la variazione di massa di un materiale quando questo viene interessato da processi degradativi. Differenti sostanze mostrano un unico schema di decomposizione, ma la TGA fornisce dei dati sulla massa persa caratteristici per ogni campione.
 
Il campione viene posizionato sul braccio di una bilancia estremamente sensibile, a sua volta posta all'interno di una fornace. La variazione della massa del campione viene registrata mentre il campione è mantenuto ad una specifica temperatura o è soggetto a una variazione programmata di temperatura. Si possono eseguire riscaldamenti da -196 °C a 2400 °C<ref> Stuart, pag.176 </ref> e si possono utilizzare atmosfere differenti (azoto, ossigeno, argon o elio).<ref> Stuart, pagp. 176 </ref>. La TGA si può accoppiare anche con altre tecniche spettroscopiche per poter aumentare il numero di informazione relative al campione. Le quantità di campione introdotte sono dell'ordine del milligrammo e possono essere sotto forma di polveri, liquidi o fibre.
 
Il grafico TGA riporta la massa persa come funzione della temperatura. Osservando un grafico si possono notare svariati step: il primo corrisponde all'evaporazione del solvente, il secondo al primo processo di degradazione, il terzo al secondo processo di degradazione e così via fino ad arrivare al residuo finale il quale non decompone nel range di temperature impostate. La derivata di tale curva ('''DTG''') mostra i picchi relativi ad ogni processo di degradazione in modo da evidenziare i punti in cui si è registrata la maggiore perdita in termini di massa del campione.
 
== Note ==