L’assorbanza è una grandezza logaritmica che misura quanto un campione attenua un fascio luminoso a una determinata lunghezza d’onda. È una delle grandezze centrali della spettroscopia molecolare e della chimica analitica quantitativa, perché permette di collegare l’intensità della luce trasmessa alla concentrazione di una specie assorbente.
Se I_0 è l’intensità incidente sul campione e I è l’intensità trasmessa, la trasmittanza è:
L’assorbanza è definita da:
dove il logaritmo è in base 10. L’assorbanza è adimensionale: non è una percentuale, non è un’energia e non è una quantità assoluta di luce assorbita.
Scala logaritmica e trasmittanza
| Grandezza | Formula | Lettura |
|---|---|---|
| trasmittanza | \displaystyle T=\dfrac{I}{I_0} | frazione di luce trasmessa |
| trasmittanza percentuale | \displaystyle \%T=100T | percentuale di luce trasmessa |
| assorbanza | \displaystyle A=-\log_{10}T | misura logaritmica dell’attenuazione |
| intensità trasmessa | \displaystyle I=I_0\,10^{-A} | segnale residuo dopo il campione |
La relazione inversa è:
Questo rende immediata la lettura pratica: aumentare l’assorbanza di 1 significa ridurre la luce trasmessa di un fattore 10.
| Assorbanza | Trasmittanza |
|---|---|
| \displaystyle 0 | \displaystyle 1 |
| \displaystyle 1 | \displaystyle 0{,}1 |
| \displaystyle 2 | \displaystyle 0{,}01 |
| \displaystyle 3 | \displaystyle 0{,}001 |
Se non ci sono riflessione, scattering o emissione del campione, la frazione non trasmessa può essere letta come attenuazione complessiva del fascio. Negli strumenti reali, però, l’assorbanza misurata include anche contributi di fondo, solvente, cuvetta, torbidità e luce parassita se non sono corretti sperimentalmente.
Collegamento con Lambert-Beer
Per una soluzione che segue la legge di Lambert-Beer, a lunghezza d’onda fissata:
Il significato dei simboli è:
| Simbolo | Significato |
|---|---|
| \displaystyle A(\lambda) | assorbanza alla lunghezza d’onda scelta |
| \displaystyle \varepsilon(\lambda) | assorbività molare, dipendente da specie e lunghezza d’onda |
| \displaystyle c | concentrazione della specie assorbente |
| \displaystyle l | cammino ottico attraversato dal fascio |
La linearità in c è il motivo per cui l’assorbanza è preferita alla trasmittanza nelle misure quantitative: una diluizione, entro l’intervallo valido, produce una variazione proporzionale di A.
Uso sperimentale
In spettrofotometria si misura l’assorbanza dopo avere scelto una lunghezza d’onda, azzerato lo strumento con un bianco e inserito il campione in una cuvetta con cammino ottico noto. Il bianco contiene solvente, reagenti e matrice senza analita; serve a sottrarre tutto ciò che attenua la luce ma non appartiene alla specie da misurare.
Se la legge è rispettata, il grafico di A contro c è una retta:
Il coefficiente angolare m dipende da \varepsilon e da l; l’intercetta q rappresenta fondo residuo, matrice, offset strumentale o imperfezioni della procedura. Una curva di calibrazione non serve solo a trovare una concentrazione ignota: serve anche a verificare che l’intervallo scelto sia davvero lineare.
| Passaggio | Controllo pratico |
|---|---|
| scelta di \lambda | usare una banda selettiva, spesso vicino al massimo di assorbimento |
| misura del bianco | correggere solvente, cuvetta e matrice |
| standard di calibrazione | coprire l’intervallo atteso del campione |
| diluizione | riportare campioni troppo assorbenti nella zona lineare |
| replica | stimare ripetibilità e incertezza |
Valori di assorbanza molto bassi sono sensibili al rumore di fondo; valori molto alti lasciano passare poca luce e diventano più vulnerabili a luce parassita, non linearità del rivelatore e piccoli errori sul bianco. Per questo, in laboratorio, spesso si diluiscono i campioni invece di misurare assorbanze eccessive.
Dipendenza dalla lunghezza d’onda
L’assorbanza non è una proprietà unica del campione: dipende dalla lunghezza d’onda. Una stessa soluzione può assorbire molto nell’UV, poco nel visibile e in modo diverso nell’infrarosso. Lo spettro di assorbanza, cioè A in funzione di \lambda o del numero d’onda, rivela transizioni elettroniche, vibrazionali o rotazionali.
Questa dipendenza è essenziale in spettroscopia IR, UV-visibile, analisi dei cromofori e studio del colore dei complessi. Per misure quantitative si sceglie spesso una lunghezza d’onda in cui l’analita assorbe molto e le specie interferenti assorbono poco.
Limiti della misura
La lettura dell’assorbanza è affidabile solo se il modello sperimentale è coerente. La legge di Lambert-Beer può fallire per soluzioni troppo concentrate, associazione o dissociazione del soluto, reazioni chimiche durante la misura, luce non monocromatica, scattering da sospensioni torbide, fluorescenza, cuvette sporche o differenze tra standard e campione reale.
Nelle misure ottiche su gas, liquidi biologici, materiali torbidi o tessuti, l’attenuazione misurata può includere assorbimento, diffusione e geometria del cammino. In questi casi l’assorbanza resta una grandezza utile, ma l’interpretazione quantitativa richiede un modello più ricco o una calibrazione empirica.
Errori comuni
Il primo errore è confondere assorbanza e frazione assorbita: A=1 non significa 1\% assorbito, ma trasmittanza T=0{,}1. Il secondo è confrontare misure fatte a lunghezze d’onda diverse come se fossero direttamente equivalenti. Il terzo è ignorare il cammino ottico: due cuvette con l diverso danno assorbanze diverse anche per la stessa concentrazione.
Un altro errore frequente è usare una retta di calibrazione oltre l’intervallo in cui è stata costruita. L’extrapolazione può sembrare comoda, ma spesso nasconde deviazioni dalla linearità. Infine, non bisogna dimenticare il bianco: senza correzione del fondo, l’assorbanza attribuita all’analita può includere solvente, matrice e strumento.
Vedi anche: legge di Lambert-Beer, cammino ottico, spettroscopia molecolare, spettroscopia IR, colore dei complessi e chimica fisica.