Spectroscopie ultraviolette - Principe, instrument, application

2020/09/22
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La spectroscopie est la mesure et l'interprétation du rayonnement électromagnétique absorbé ou émis lorsque les molécules ou les atomes ou les ions d'un échantillon sont transférés d'un état énergétique à un autre état énergétique.

La spectroscopie ultraviolette est un spectre d'absorption dans lequel la lumière dans la région ultraviolette (200-400 nm) est absorbée par des molécules, ce qui provoque l'excitation des électrons de l'état fondamental à un état de haute énergie.

Principes de la spectroscopie UV

La spectroscopie est essentiellement liée à l'interaction de la lumière et de la matière.

Comme la lumière est absorbée par la matière, le résultat est une augmentation du contenu énergétique des atomes ou des molécules.

Lors de l'absorption du rayonnement ultraviolet, cela provoque l'excitation des électrons de l'état fondamental vers l'état d'énergie plus élevée.

Molécules contenantπles électrons ou les électrons non liés (n-électrons) peuvent absorber de l'énergie sous forme de rayons ultraviolets, excitant ainsi ces électrons vers des orbitales moléculaires plus résistantes aux liaisons.

Plus un électron est facile à exciter, plus la longueur d'onde de la lumière qu'il absorbe est longue. Il existe quatre types de transitions possibles (π–π*, n–π*,σ–σ*, et n–σ*), et leur ordre est le suivant :σ–σ*> n–σ*>π– π*> n–Π*

L'absorption de la lumière ultraviolette par le composé produira un spectre unique qui aide à identifier le composé.

Visible Spectrophotometer

Spectromètre UV

Source de lumière

Les lampes à filament de tungstène et les lampes à hydrogène et au deutérium sont les sources lumineuses les plus utilisées et les plus appropriées car elles couvrent toute la gamme ultraviolette.

Les lampes à filament de tungstène sont riches en rayonnement rouge. Plus précisément, ils émettent un rayonnement à 375 nm et l'intensité de la lampe au deutérium à hydrogène chute en dessous de 375 nm.

monochromateur

Le monochromateur est généralement composé d'un prisme et d'une fente.

Plusspectrophotomètres visibles sont des spectrophotomètres à double faisceau.

Le rayonnement émis par la source lumineuse principale est diffusé au moyen d'un prisme rotatif.

Ensuite, les différentes longueurs d'onde de la source lumineuse séparées par le prisme sont sélectionnées par la fente de sorte que la rotation du prisme provoque le passage d'une série de longueurs d'onde en augmentation continue à travers la fente à des fins d'enregistrement.

Le faisceau lumineux sélectionné par la fente est monochromatique et est ensuite divisé en deux faisceaux au moyen d'un autre prisme.

Cellule d'échantillon et cellule de référence

L'un des deux faisceaux séparés traverse la solution échantillon et le second faisceau traverse la solution de référence.

La solution d'échantillon et la solution de référence sont contenues dans la cellule.

Ces batteries sont faites de dioxyde de silicium ou de quartz. Le verre ne peut pas être utilisé pour les cellules car il absorbe également la lumière dans la région ultraviolette.

détecteur

Habituellement, deux photocellules sont utilisées pour le détecteur dans le spectre ultraviolet.

L'une des cellules photoélectriques reçoit le faisceau lumineux de la cellule d'échantillonnage et le deuxième détecteur reçoit le faisceau lumineux de la référence.

L'intensité du rayonnement de la cellule de référence est plus forte que le faisceau de la cellule d'échantillon. Cela conduit à une pulsation ou à un courant alternatif dans la cellule photoélectrique.

Amplificateur

Le courant alternatif généré dans la cellule photoélectrique est transmis à l'amplificateur.

L'amplificateur est couplé à un petit servomètre.

Généralement, l'intensité du courant généré dans la cellule photovoltaïque est très faible, et le but principal de l'amplificateur est d'amplifier le signal plusieurs fois afin d'obtenir un signal clair et enregistrable.

Enregistreur

La plupart du temps, l'amplificateur est couplé à un stylo enregistreur connecté à l'ordinateur.

L'ordinateur stocke toutes les données générées et génère les spectres des composés requis.

Application de la spectroscopie UV

Détection d'impuretés

C'est l'une des meilleures méthodes pour déterminer les impuretés dans les molécules organiques.

En raison d'impuretés dans l'échantillon, d'autres pics peuvent être observés et peuvent être comparés aux matières premières standard.

En mesurant l'absorbance à une longueur d'onde spécifique, les impuretés peuvent être détectées.

Élucidation de la structure des composés organiques

Il peut être utilisé pour clarifier la structure de molécules organiques, par exemple pour détecter la présence ou l'absence de liaisons insaturées, et la présence d'hétéroatomes.

La spectroscopie d'absorption ultraviolette peut être utilisée pour déterminer quantitativement les composés qui absorbent la lumière ultraviolette.

La spectroscopie d'absorption ultraviolette peut caractériser les types de composés qui absorbent le rayonnement ultraviolet, qui peuvent être utilisés pour déterminer qualitativement les composés. L'identification est effectuée en comparant le spectre d'absorption avec le spectre d'un composé connu.

Cette technique est utilisée pour détecter la présence ou l'absence de groupes fonctionnels dans des composés. Les bandes qui manquent d'une longueur d'onde spécifique sont considérées comme la preuve d'un manque de groupes spécifiques.

La cinétique de réaction peut également être étudiée à l'aide de la spectroscopie UV. Le rayonnement ultraviolet traverse la cellule de réaction et le changement d'absorbance peut être observé.

De nombreux médicaments se présentent soit sous forme de matières premières, soit sous forme de préparations. Il peut être détecté en préparant une solution médicamenteuse appropriée dans le médicament et en mesurant l'absorbance à une longueur d'onde spécifique.

Le poids moléculaire des composés peut être mesuré par spectrophotométrie en préparant des dérivés appropriés de ces composés.

Spectrophotomètre UV peut être utilisé comme détecteur pour HPLC.

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