El espectrómetro de luz visible ultravioleta es un instrumento científico basado en las características de absorción de la luz ultravioleta - visible de la materia para analizar la composición y concentración de la materia. su principio central y lógica operativa se pueden desmontar en los siguientes enlaces clave:
I. interacción entre la luz y la materia: generación de espectros de absorción
Cuando la luz de una longitud de onda específica irradia la materia, los electrones en la molécula absorben la energía fotónica y saltan del Estado del suelo al Estado estimulado. Debido a las diferencias en la estructura molecular de las diferentes sustancias, la longitud de onda de absorción (pico de absorción) y la intensidad (absorción) de la luz son diferentes. Por ejemplo, las estructuras de doble enlace conjugadas (como la vitamina a) producen una fuerte absorción en la banda de 280 - 320nm, mientras que los complejos de iones metálicos (como feò) pueden tener picos característicos en 500 - 600nm. El instrumento descompone la luz compuesta en luz monocromática a través de un monocromador, escanea el rango de longitud de onda de 200 - 800 nm, registra el grado de absorción de la materia de la luz de longitud de onda, genera una curva espectral de absorción única y se convierte en la "huella dactilar molecular" de la materia.
II. la piedra angular del análisis cuantitativo: la Ley Lambert - Bill
La relación cuantitativa entre la concentración de la sustancia y la Absorbancia se describe por la Ley Lambert - Beer (a = Epsilon bc): la Absorbancia (a) es proporcional a la concentración de la solución (c), la longitud del Camino óptico (b, generalmente una placa de Petri de 1 cm) y el coeficiente de absorción molecular (epsilon, atributos inherentes de la sustancia). Por ejemplo, si el valor de Epsilon de una sustancia a 510 nm es de 1,2 × 10 ⁴ L / (mol · cm), cuando el camino óptico es de 1 cm y la concentración de la solución es de 1 × 10 ⁻ MOL / l, la absorción a = 1,2 × 10 ⁴ 1 × 1 × 10 ⁵ 0,12. Al medir la absorción de la solución estándar y dibujar la curva estándar, se puede deducir su concentración de acuerdo con la absorción de la muestra desconocida.
III. del espectro a la esencia: aplicaciones del análisis cualitativo y cuantitativo
Análisis cualitativo: al comparar el espectro de muestras desconocidas con sustancias conocidas, se identifica la posición y forma del pico de absorción característico y se juzgan los tipos de sustancias. Por ejemplo, al detectar fenoles en el agua, su pico de absorción a 270 nm puede servir de base cualitativa.
Análisis cuantitativo: en el monitoreo ambiental, la concentración de contaminantes se calcula midiendo la absorción de muestras de agua a una longitud de onda específica y combinando la curva estándar; En el campo de la biomedicina, la determinación de la Absorbancia de proteínas a 280 nm (debido a que contienen Aminoácidos aromáticos como tirosina y triptófano) puede estimar rápidamente su contenido.
El espectrómetro visible ultravioleta relaciona la estructura micromolecular con la concentración macro capturando la "señal de absorción" de la materia a la luz y se convierte en una herramienta de análisis en los campos de la química, el medio ambiente y la biología.