Concentrazione della caffeina in una bevanda energetica

Calcolo della concentrazione della caffeina in una bevanda energetica tramite HPLC

Per determinare la concentrazione della caffeina in una bevanda energetica, 50 mL del campione vengono concentrati a 5 mL e analizzati in HPLC. Si ottiene un picco di area A = 1800 unità arbitrarie (u.a.).

Nelle stesse condizioni operative una soluzione standard di caffeina (10 mg/L) ha fornito un picco di area A = 2400 u.a.

Si determini la concentrazione della caffeina nella bevanda energetica.

Svolgimento dell'esercizio

L'esercizio propone il calcolo della concentrazione della caffeina in un bevanda energetica sapendo che l'analisi in HPLC di un campione di bevanda concentrato a 5 mL ha fornito un picco di 1800 u.a., mentre una soluzione standard di caffeina (10 mg/L) ha fornito un picco di area A = 2400 u.a.

Tramite una proporzione è possibile determinare la concentrazione della caffeina nei 5 mL.

Se infatti una soluzione standard di caffeina (10 mg/L) ha fornito un picco di area 2400 u.a. mentre i 5 mL della soluzione del campione hanno fornito un picco di area 1800 u.a., è possibile determinare la concentrazione della caffeina nei 5 mL del campione:

10 : 2400 = X : 1800

Da cui:

X = 10 · 1800 / 2400 = 7,5 mg/L

Pertanto, nei 5 mL della soluzione del campione la concentrazione della caffeina è 7,5 mg/L (= 7,5 ppm).

Rimane da calcolare la concentrazione della caffeina nei 50 mL della bevanda energetica. Applichiamo la formula della diluizione:

C_i · V_i = C_f · V_f

in cui:

C_i = concentrazione iniziale della soluzione;
C_f = concentrazione finale della soluzione;
V_i = volume iniziale della soluzione;
V_f = volume finale della soluzione.

Nel nostro caso si ha che:

C_i = ?
C_f = 7,5 mg/L
V_i = 50 mL;
V_f = 5 mL

Sostituendo i dati nella formula precedente si ha che:

C_i · 50 = 7,5 · 5

Da cui:

C_i = 7,5 · 5 / 50 = 0,75 mg/L

In conclusione, la concentrazione della caffeina nella bevanda energetica è pari a 0,75 mg/L ovvero a 0,75 ppm.

Non deve sorprendere il fatto che la concentrazione iniziale (0,75 mg/L) si inferiore alla concentrazione finale (7,5 mg/L); infatti per passare dai 50 mL ai 5 mL si è operata una concentrazione, ovvero si è eliminato parte del solvente (acqua). È quindi normale che la concentrazione finale sia maggiore della concentrazione iniziale.

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