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L’analisi semiquantitativa

L’analisi semiquantitativa inorganica generalmente si riferisce ad uno schema sistematico seguito per confermare non solo la presenza di ioni o altri elementi mediante l’impiego di specifiche reazioni chimiche, ma di fornire anche un dato a riguardo della concentrazione approssimativa. Ciò è possibile in quanto è aggiunto un reattivo alla soluzione sulla quale si sta operando, che ne che cambia le caratteristiche chimico/fisiche. Si può infatti assistere allo sviluppo di una colorazione oppure alla formazione di un precipitato. Tali reattivi possono essere:

• selettivi: applicabili solo per pochi analiti.

Esempio: si vuole determinare la presenza dello ione Cl^- (Ione cloruro) nell’acqua. È possibile aggiungere AgNO₃ (Nitrato di argento) che induce la precipitazione dello ione Cl^- per formare un precipitato di cloruro di argento (AgCl). La reazione è però selettiva in quanto il nitrato di argento può reagire anche con altri anioni come Br^- (Ione bromuro) e I^-.

• specifici: sono applicabili per la ricerca di un solo analita.

Esempio: il reattivo di Griess reagisce specificamente con lo ione nitrito (NO₂^-), il reattivo di Nessler con l’ammoniaca (NH₃), ortofenantrolina con ferro (II) e tiocianato con ferro (III).

Il ciclo dell’Azoto e un’importante applicazione dell’analisi semiquantitativa

L’azoto può essere presente nelle acque superficiali in forma organica, ammoniacale, nitrosa e nitrica. Di per sè queste forme non presentano elevata tossicità nel ciclo naturale, ma per quanto riguarda la potabilità dell’acqua esse non devono essere superare certi limiti. La loro presenza infatti, ad eccezione dell’azoto nitrico, rappresenta un indizio sicuro di processi putrefattivi in atto di prodotti di origine organica e quindi è un indice di inquinamento. Le forme di azoto ammoniacale, nitroso e nitrico rappresentano gli ultimi stadi della decomposizione di sostanze azotate di provenienza animale e vegetale secondo la sequenza ossidativa:
Proteine →amminoacidi →ammoniaca → nitriti (NO₂^-) → nitrati (NO₃^-).
I nitriti (azoto nitroso) rappresentano uno stadio intermedio nel ciclo dell’azoto. Generalmente si originano dall’ossidazione dell’ammoniaca proveniente da processi di biodegradazione; più raramente possono derivare da processi di riduzione di nitrati. Poiché i nitriti sono trasformati facilmente e rapidamente in nitrati, la loro presenza, anche in tracce, è indizio di processo biologico in atto nell’acqua. Inoltre, i nitriti possono essere veicolati nelle acque superficiali da scarichi di particolari industrie in cui vengono impiegati come inibitori di fenomeni di corrosione.

Limiti consentiti nelle acque destinate al consumo umano

Il reattivo di Peter Griess

Il reattivo di Peter Griess è un reattivo specifico, utilizzato per la ricerca di azoto nitrico (NO₂^-) nelle acque. In ambiente acido lo ione nitrito viene fatto reagire con il reattivo di Griess.
Tale reattivo, a volte denominato “GRIESS A” e “GRIESS B”, è formato da una miscela di acido Solfanilico (oppure Solfanilammide) e N-(1-naftil)-etilendiammina.
Il reattivo di Griess è oggi disponibile già pronto per l’uso e contiene tutte le sostanze necessarie a evidenziare la presenza dello ione nitrito.
Il metodo ufficiale prevede l’impiego di tale reattivo per la determinazione dei nitriti nell’acqua potabile. Il saggio ha una sensibilità molto elevata e di conseguenza anche un’analisi semiquantitativa (Per confronto con tubi standard) è sufficiente a stabilire la potabilità dell’acqua in riferimento a tale parametro.
Se lo sviluppo del colore è minimo, l’analisi per confronto può non essere attendibile per un risultato accurato e perciò bisogna procedere con l’analisi spettrofotometrica.

La reazione (1)

La solfanilammide in ambiente acido viene diazotata dallo ione nitrito.

Analisi semiquantitativa

Viene effettuata utilizzando degli appositi kit oppure preparando delle soluzioni a diverse concentrazioni di nitriti a titolo esattamente noto, alle quali viene aggiunta la medesima quantità di reattivo di Griess.
Nel primo caso, viene immesso il reattivo fornito dal kit all’acqua da analizzare che sviluppa una colorazione più o meno intensa a seconda della concentrazione dell’analita. Il confronto del colore risultante dalla reazione è semplice e rapido anche sul campo, grazie all’apposita scala colorimetrica, che riporta i corrispondenti valori di concentrazione.
Nel secondo caso, invece, sono proprio le soluzioni a diversa concentrazione a fungere da scala colorimetrica, alle quali è comparato il campione di acqua da analizzare dove è stata aggiunta la medesima quantità di reattivo di Griess.

Kit colorimetrico

Fonte www.hanna.it

Considerazioni a riguardo dell’analisi semiquantitativa

I limiti dell’analisi per confronto è data dalla soggettività della misura in quanto è l’occhio umano che deve funzionare da rilevatore ed è chiaro che in certi casi si possono avere degli errori di valutazione dovuti a difetti (Daltonismo) oppure a stanchezza o dipendenti da confronti effettuati non correttamente.
Un altro limite più importante è che l’accuratezza della misura non può essere spinta oltre un certo limite in quanto le intensità di colorazione di soluzioni a concentrazione troppo simili non differiscono per l’occhio umano e di conseguenza non è possibile applicare il metodo di confronto.
L’introduzione della tecnica spettrofotometrica ha risolto entrambi i problemi su citati.
È facile dedurre che con l’analisi semiquantitativa si verifica la presenza di un analita e si riesce a conoscerne la concentrazione soltanto approssimativamente.
Molte volte, invece, la legge impone dei limiti per cui è richiesto l’impiego di metodi analitici precisi ed accurati che consentano di individuare la concentrazione esatta della molecola da quantificare.

I moderni metodi sono strumentali e, come già detto nelle lezioni precedenti, viene misurata una proprietà fisica (es. assorbimento o emissione di luce, conducibilità, corrente) o chimica (ossidabilità o riducibilità) a seconda della natura dell’analita.

Analisi spettrofotometrica dei nitriti

La determinazione dei nitriti, oggigiorno, è eseguita con il metodo spettrofotometrico al reattivo di Griess. Lo ione NO₂^- reagendo con il reattivo di Griess, forma un azocomposto che mostra estese coniugazioni e pertanto assorbe nel visibile, presentando un massimo di assorbimento a 540 nm.
Il metodo è applicabile alle acque naturali, acqua di mare compresa, ed a quelle di scarico nell’intervallo 0,001-0,2 mg/L di NO₂^-. Concentrazioni di azoto nitroso più elevate possono essere determinate dopo appropriata diluizione del campione.

L’ammoniaca nelle acque

Quando presente, l’ammoniaca può essere considerata sintomo di inquinamento recente a carico dell’acqua, essendo una specie chimica che si genera dalla decomposizione del materiale proteico che deriva dagli organismi viventi, così come detto precedentemente.
E’ un indicatore di inquinamento delle acque sia agricolo (fertilizzanti azotati) che industriale civile, la sua immissione provoca la diminuzione della quantità di ossigeno disciolto nell’acqua.
L’azoto ammoniacale deriva dalla degradazione di composti organici azotati (come l’urea) e la sua presenza denuncia immissione di scarichi civili non trattati.

In corsi d’acqua ben ossigenati l’azoto ammoniacale risulta assente o presente in tracce poiché viene ossidato velocemente ad azoto nitrico.

Il reattivo di Nessler

Il reattivo di Nessler o soluzione di Nessler è un reattivo che permette il riconoscimento qualitativo e quantitativo dell’ammoniaca più precisamente se presente come ione ammonio in soluzione acquosa. La reazione è stata messa a punto da J. Nessler nel 1856.

È costituito da una soluzione alcalina di tetraioduromercurato di potassio, che in presenza di ammoniaca dà la seguente reazione

2 K₂[HgI₄] + NH₃ + 3 KOH –> [Hg₂ONH₂]I + 7 KI + 2 H₂O

sviluppando un’intensa colorazione giallo-arancio, dovuta allo ioduro di ossoamidodimercurio, che, col tempo, se la concentrazione è sufficientemente alta, floccula e precipita.

È una reazione molto sensibile, che permette di rivelare presenza di ammoniaca anche a concentrazioni dell’ordine di 0,1 mg/l (0,1 ppm).

Analisi spettrofotometrica dell’ammoniaca

Così come avviene per i nitriti, anche nel caso dello ione ammonio l’analisi quantitativa può essere eseguita sfruttando il fatto che lo ioduro ossidoamidodimercurio ha un massimo di assorbimento a 420 nm.