Analizzatori CHN <strong>di</strong> carbonio, idrogeno, azoto ossigeno e zolfo Analizzatori CHN <strong>di</strong> carbonio, idrogeno, azoto ossigeno e zolfo Le apparecchiature CHN, dest<strong>in</strong>ate alla determ<strong>in</strong>azione degli elementi carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno e zolfo <strong>in</strong> composti organici, consistono <strong>di</strong> una fornace per la combustione del campione, collegata ad un sistema <strong>di</strong> separazione, rivelazione e dosaggio dei gas sviluppati nel processo. La separazione dei gas prodotti può avere luogo per assorbimento selettivo o per gascromatografia. Negli analizzatori ad assorbimento selettivo i gas generati nella camera <strong>di</strong> combustione sono convogliati a una serie <strong>di</strong> rivelatori, dopo la loro separazione me<strong>di</strong>ante assorbenti specifici <strong>di</strong> ogni gas. Nei sistemi a separazione gascromatografica la camera <strong>di</strong> combustione è collegata a una o più colonne GC, dove i gas <strong>in</strong>trodotti sono separati per l'identificazione e dosaggio me<strong>di</strong>ante un rivelatore. I campioni vengono ossidati a 900°C <strong>in</strong> atmosfera statica d'ossigeno per 2-6 m<strong>in</strong>uti, generando una miscela <strong>di</strong> CO, H2O, N2 e NOx, i quali sono trasportati da un flusso <strong>di</strong> elio attraverso un tubo contenente rame riscaldato a 750°C, dove gli NOx sono ridotti a N2 e l'O2 è assorbito dal rame che si ossida. L'ossido <strong>di</strong> rame formato nel catalizzatore ossida il CO a CO2, mentre gli alogeni sono elim<strong>in</strong>ati per reazione con lana d'argento. I prodotti entrano <strong>in</strong> una camera <strong>di</strong> miscelazione, dove sono raffreddati a temperatura ambiente; la miscela è analizzata per passaggio attraverso una serie <strong>di</strong> tre rivelatori a termoconducibilità (TCD), ciascuno costituito da una coppia <strong>di</strong> celle, una <strong>di</strong> misura e l'altra <strong>di</strong> riferimento. Nella prima coppia è <strong>in</strong>terposta una trappola <strong>di</strong>sidratante a perclorato <strong>di</strong> magnesio: il segnale <strong>di</strong>fferenziale tra le due celle <strong>in</strong> uscita misura il contenuto <strong>in</strong> H del campione. La CO2 è trattenuto da una trappola d'assorbimento tra la seconda coppia <strong>di</strong> celle: il suo segnale <strong>di</strong>fferenziale <strong>in</strong> uscita esprime il contenuto <strong>in</strong> C del campione. Il gas, che ora contiene solo N2 e He, passa attraverso la terza cella <strong>di</strong> misura, il cui segnale <strong>in</strong> uscita è confrontato con quello della cella <strong>di</strong> riferimento, dove fluisce He puro. La tensione <strong>di</strong>fferenziale ai capi <strong>di</strong> questa coppia <strong>di</strong> celle misura il contenuto <strong>in</strong> N nel campione. L'ossigeno può essere determ<strong>in</strong>ato applicando al sistema un tubo <strong>di</strong> quarzo riempito <strong>di</strong> carbone plat<strong>in</strong>ato che reagisce con O2 trasformandolo <strong>in</strong> CO, che si ossida successivamente a CO2 passando su ossido <strong>di</strong> rame rovente: il contenuto <strong>in</strong> ossigeno è dato dal segnale <strong>di</strong>fferenziale prima e dopo l'assorbimento della CO2. S si può determ<strong>in</strong>are per combustione del campione <strong>in</strong> presenza <strong>di</strong> ossido <strong>di</strong> tungsteno(VI) WO3, o CuO. L'acqua prodotta è allontanata con un essiccante posto nella zona fredda del tubo <strong>di</strong> combustione, mentre il SO2 anidro è determ<strong>in</strong>ato nel primo ponte <strong>di</strong> misura usando come assorbente ossido d'argento. Gli strumenti basati sulla separazione GC dei gas <strong>di</strong> combustione operano <strong>in</strong> genere con modalità <strong>di</strong> questo tipo: i campioni, pesati <strong>in</strong> un recipiente <strong>di</strong> stagno pulito e asciutto, a <strong>in</strong>tervalli <strong>di</strong> tempo prestabiliti sono <strong>in</strong>trodotti <strong>in</strong> un tubo <strong>di</strong> quarzo verticale mantenuto a circa 1000°C, attraverso il quale fluisce una corrente costante <strong>di</strong> elio. Dopo l'<strong>in</strong>troduzione del campione, la corrente d'He è temporaneamente arricchita con ossigeno puro per produrre una combustione flash. La miscela dei gas ottenuti è fatta passare su Cr2O3, per rendere quantitativa la combustione, e poi su rame a 650°C <strong>in</strong> una colonna <strong>di</strong> riduzione, per elim<strong>in</strong>are l'eccesso <strong>di</strong> ossigeno e ridurre gli ossi<strong>di</strong> <strong>di</strong> azoto a N2. La miscela dei gas entra <strong>in</strong>f<strong>in</strong>e <strong>in</strong> una colonna GC lunga 2 m <strong>di</strong> Porapak QS termostatata a circa 100°C. I s<strong>in</strong>goli componenti (N2, CO2, H2O) sono separati per cromatografia frontale e rivelati da un TCD, il cui segnale è registrato, <strong>in</strong>tegrato e stampato automaticamente. L'uso della cromatografia frontale ha il vantaggio che il segnale, generato dal TCD, si presenta sotto forma <strong>di</strong> gra<strong>di</strong>no e qu<strong>in</strong><strong>di</strong> è misurabile con grande precisione. In funzione della massa <strong>di</strong> campione da analizzare, i CHN possono essere <strong>di</strong>st<strong>in</strong>ti <strong>in</strong> due gruppi: 1) Apparecchi per microanalisi, <strong>in</strong> grado d'analizzare campioni f<strong>in</strong>o a 2 mg, utilizzati particolarmente per determ<strong>in</strong>are la formula bruta <strong>di</strong> composti organici e metallorganici puri, <strong>in</strong>cogniti o <strong>di</strong> nuova s<strong>in</strong>tesi; alcuni modelli possono operare con masse f<strong>in</strong>o a 800 mg, dando la possibilità <strong>di</strong> analisi <strong>di</strong> campioni <strong>in</strong> un campo più ampio <strong>di</strong> concentrazioni <strong>di</strong> CNOS; 2) Strumenti per macroanalisi, usati per il controllo <strong>di</strong> qualità <strong>in</strong> campo <strong>in</strong>dustriale e tecnologico, alimentare, ambientale ecc.: operano con quantitativi f<strong>in</strong>o a 200 g, per essere rappresentativi <strong>di</strong> miscele o materiali non omogenei. Questi apparecchi possono contemporaneamente determ<strong>in</strong>are quattro elementi (C, H, N e S), oppure essere de<strong>di</strong>cati alla misura <strong>di</strong> uno o più elementi <strong>in</strong> particolari matrici. Corso Meto<strong>di</strong> Fisici <strong>in</strong> Chimica Organica – Prof. Renzo LUISI – Uniba. ® vietata la ven<strong>di</strong>ta
Dalla formula m<strong>in</strong>ima alla formula molecolare Calcolare la formula molecolare dell'etano, sapendo che la formula formula m<strong>in</strong>ima è CH 3, , e che la sua massa molecolare relativa è 30 Si calcola il 'peso formula' della formula m<strong>in</strong>ima: 12 + 3 x 1 = 15 Si <strong>di</strong>vide la massa molecolare relativa per il 'peso formula' 30/15 = 2 Si moltiplicano per il fattore così calcolato gli <strong>in</strong><strong>di</strong>ci <strong>di</strong> ciascun ciascun elemento presente nella formula m<strong>in</strong>ima: C1x2 1x H3x2 3x = C = C2H6 Corso Meto<strong>di</strong> Fisici <strong>in</strong> Chimica Organica – Prof. Renzo LUISI – Uniba. ® vietata la ven<strong>di</strong>ta
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