Das Funktionsprinzip des Ultraviolett-Spektrophotometers

Die UV-Vis-Spektroskopie gilt als wichtiges Werkzeug in der analytischen Chemie. Tatsächlich ist sie eine der am häufigsten angewandten Techniken in klinischen und chemischen Laboren. Sie wird zur qualitativen Analyse und Identifizierung chemischer Substanzen eingesetzt. Ihr Haupteinsatzgebiet ist jedoch die quantitative Bestimmung verschiedener organischer und anorganischer Verbindungen in Lösung.

Die Spektroskopie befasst sich im Wesentlichen mit der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Wenn Licht von Materie absorbiert wird, erhöht sich der Energiegehalt der Atome oder Moleküle. Die Absorption einer Verbindung im sichtbaren oder ultravioletten Licht führt zu einem anderen Spektrum.

Die Absorption von ultravioletter Strahlung führt dazu, dass Elektronen vom Grundzustand in einen höheren Energiezustand angeregt werden. Die Theorie hinter diesem Konzept besagt, dass die Energie der absorbierten ultravioletten Strahlung der Energiedifferenz zwischen dem höheren Energiezustand und dem Grundzustand entspricht.

Ultraviolett-Sichtbar-Spektrophotometer

Das Grundprinzip des UV-Spektrums:

Das Prinzip des UV-Spektrophotometers entspricht dem Beer-Lambert-Gesetz. Dieses Gesetz besagt, dass beim Durchgang eines monochromatischen Strahls durch eine Lösung einer absorbierenden Substanz die Abnahmerate der Strahlungsintensität und die Dicke der absorbierenden Lösung proportional zur Konzentration der Lösung und der einfallenden Strahlung sind.

Das Gesetz wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

A = log (I0 / I) = ECI

A steht für Extinktion, I0 für die Lichtintensität auf dem Probenbecken, L für die Lichtintensität, die das Probenbecken verlässt, C für die Konzentration des gelösten Stoffes, L für die Länge des Probenbeckens und E für die molare Absorptionsrate.

Gemäß dem Beer-Lambert-Gesetz wurde festgestellt, dass umso mehr Licht absorbiert wird, je größer die Anzahl der Moleküle ist, die Licht bei einer bestimmten Wellenlänge absorbieren können.

Anwendung des ultravioletten Spektrums:

Das Konzept und das Prinzip der UV/VIS-Spektrophotometer finden vielfältige Anwendung. Beispielsweise wird es zur Detektion funktioneller Gruppen eingesetzt. Es kann auch zum Nachweis des Vorhandenseins oder Fehlens von Chromophoren in komplexen Verbindungen verwendet werden.

Dies kann auch zur Detektion von Konjugaten in Polyenen verwendet werden. Mit zunehmender Anzahl an Doppelbindungen verschiebt sich die Absorption zu längeren Wellenlängen. Darüber hinaus kann das UV-Spektrum zur Identifizierung unbekannter Verbindungen herangezogen werden. Das Spektrum der unbekannten Verbindung wird mit dem einer Referenzverbindung verglichen. Stimmen die beiden Spektren überein, ist die unbekannte Verbindung erfolgreich identifiziert.

UV-Spektren können auch zur Bestimmung der Konfiguration geometrischer Isomere beitragen. Es wurde festgestellt, dass cis-Alkene bei anderen Wellenlängen absorbiert werden als trans-Alkene. Selbst wenn ein Isomer eine nicht-koplanare Struktur aufweist, kann dies mittels UV-Spektroskopie nachgewiesen werden.

Schließlich kann das Gerät die Reinheit der Substanz bestimmen. Zu diesem Zweck wurde die Absorptionsfähigkeit der Probenlösung mit der einer Referenzlösung verglichen. Die Absorptionsstärke kann zur Berechnung der Reinheit einer Substanz herangezogen werden.