مبدأ عمل مطياف الأشعة فوق البنفسجية

يُعتبر التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية والمرئية أداةً مهمةً في الكيمياء التحليلية، بل هو من أكثر التقنيات استخدامًا في المختبرات السريرية والكيميائية. تُستخدم هذه الأداة للتحليل النوعي وتحديد المواد الكيميائية، إلا أن استخدامها الرئيسي يكمن في التحديد الكمي لمختلف المركبات العضوية وغير العضوية في المحاليل.

علم الأطياف يهتم أساساً بالتفاعل بين الضوء والمادة. عندما تمتص المادة الضوء، ينتج عن ذلك زيادة في محتوى الطاقة للذرات أو الجزيئات. وينتج عن امتصاص المركب للضوء المرئي أو فوق البنفسجي طيف مختلف.

عند امتصاص الأشعة فوق البنفسجية، يتسبب ذلك في إثارة الإلكترونات من الحالة الأرضية إلى حالة طاقة أعلى. وتنص النظرية المحيطة بهذا المفهوم على أن طاقة الأشعة فوق البنفسجية الممتصة تساوي في الواقع فرق الطاقة بين حالة الطاقة العالية والحالة الأرضية.

مطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية

المبدأ الأساسي لطيف الأشعة فوق البنفسجية:

يتوافق مبدأ عمل مطياف الأشعة فوق البنفسجية مع قانون بير-لامبرت. ينص هذا القانون على أنه عندما يمر شعاع أحادي اللون عبر محلول لمادة ماصة، فإن معدل انخفاض شدة الإشعاع وسمك المحلول الماص يتناسبان في الواقع مع تركيز المحلول والإشعاع الساقط.

يُعبّر عن القانون بالمعادلة التالية:

أ = لوغاريتم (I0 / I) = ECI

يرمز A إلى الامتصاص، و I0 إلى شدة الضوء على مجموعة العينة، و L إلى شدة الضوء الخارجة من مجموعة العينة، و C إلى تركيز المذاب، و L إلى طول مجموعة العينة، و E إلى معدل الامتصاص المولي.

وفقًا لقانون بير-لامبرت، فقد تم تحديد أنه كلما زاد عدد الجزيئات القادرة على امتصاص الضوء عند طول موجي معين، زاد امتصاص الضوء.

تطبيقات طيف الأشعة فوق البنفسجية:

يتمتع مفهوم ومبدأ مطياف الأشعة فوق البنفسجية المرئية بالعديد من التطبيقات. على سبيل المثال، يُستخدم هذا الجهاز للكشف عن المجموعات الوظيفية، ويمكن استخدامه للكشف عن وجود أو عدم وجود الكروموفور في المركبات المعقدة.

يمكن استخدام هذه التقنية أيضًا للكشف عن المركبات المترافقة في البوليين. فكلما زاد طول الرابطة المزدوجة، امتد الامتصاص إلى أطوال موجية أطول. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام طيف الأشعة فوق البنفسجية لتحديد المركبات المجهولة. تتم مقارنة طيف المركب المجهول مع طيف المركب المرجعي. إذا تطابق الطيفان، يتم تحديد المركب المجهول بنجاح.

يمكن أن تساعد أطياف الأشعة فوق البنفسجية أيضًا في تحديد بنية المتصاوغات الهندسية. وقد تبين أن الألكينات من نوع سيس تُمتص عند أطوال موجية مختلفة عن الألكينات من نوع ترانس. وإذا كان للمتصاوغ بنية غير مستوية، فإنه لا يزال من الممكن تحديده باستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية.

وأخيرًا، يمكن للجهاز تحديد نقاء المادة. ولتحقيق هذه الغاية، تمت مقارنة امتصاصية محلول العينة مع امتصاصية المحلول المرجعي. ويمكن استخدام قوة الامتصاص لحساب نقاء المادة.