पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी- सिद्धांत, उपकरण, अनुप्रयोग

स्पेक्ट्रोस्कोपी, किसी नमूने के अणुओं, परमाणुओं या आयनों द्वारा एक ऊर्जा अवस्था से दूसरी ऊर्जा अवस्था में स्थानांतरित होने पर अवशोषित या उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय विकिरण का मापन और व्याख्या है।

पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी एक अवशोषण स्पेक्ट्रम है जिसमें पराबैंगनी क्षेत्र (200-400 एनएम) में प्रकाश अणुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिससे इलेक्ट्रॉन ग्राउंड स्टेट से उच्च ऊर्जा अवस्था में उत्तेजित हो जाते हैं।

पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी के सिद्धांत

स्पेक्ट्रोस्कोपी मूल रूप से प्रकाश और पदार्थ की परस्पर क्रिया से संबंधित है।

जब प्रकाश पदार्थ द्वारा अवशोषित होता है, तो परिणामस्वरूप परमाणुओं या अणुओं की ऊर्जा सामग्री में वृद्धि होती है।

पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करने पर, इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होकर मूल अवस्था से उच्च ऊर्जा अवस्था में चले जाते हैं।

अणु जिनमें शामिल हैंπ इलेक्ट्रॉन या गैर-बंधन इलेक्ट्रॉन (एन-इलेक्ट्रॉन) पराबैंगनी किरणों के रूप में ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं, जिससे ये इलेक्ट्रॉन उच्च बंधन-प्रतिरोधी आणविक कक्षीयों में उत्तेजित हो जाते हैं।

इलेक्ट्रॉन को उत्तेजित करना जितना आसान होता है, वह प्रकाश की उतनी ही लंबी तरंगदैर्ध्य को अवशोषित करता है। संक्रमण के चार संभावित प्रकार हैं (π–π *, एन–π *, σ–σ *, और n–σ *), और उनका क्रम इस प्रकार है:σ–σ *> n–σ *>π– π *> n–Π *

यौगिक द्वारा पराबैंगनी प्रकाश के अवशोषण से एक अद्वितीय स्पेक्ट्रम उत्पन्न होगा जो यौगिक की पहचान करने में सहायक होगा।

यूवी स्पेक्ट्रोमीटर

प्रकाश स्रोत

टंगस्टन फिलामेंट लैंप और हाइड्रोजन ड्यूटेरियम लैंप सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले और उपयुक्त प्रकाश स्रोत हैं क्योंकि वे संपूर्ण पराबैंगनी श्रेणी को कवर करते हैं।

टंगस्टन फिलामेंट वाले लैंप लाल विकिरण से भरपूर होते हैं। विशेष रूप से, वे 375 एनएम पर विकिरण उत्सर्जित करते हैं, जबकि हाइड्रोजन ड्यूटेरियम लैंप की तीव्रता 375 एनएम से नीचे गिर जाती है।

मोनोक्रोमेटर

मोनोक्रोमेटर आमतौर पर एक प्रिज्म और एक स्लिट से मिलकर बना होता है।

अधिकांश दृश्यमान स्पेक्ट्रोफोटोमीटर ड्यूल बीम स्पेक्ट्रोफोटोमीटर होते हैं।

मुख्य प्रकाश स्रोत से उत्सर्जित विकिरण को एक घूर्णनशील प्रिज्म की सहायता से बिखेरा जाता है।

फिर, प्रिज्म द्वारा अलग किए गए प्रकाश स्रोत की विभिन्न तरंग दैर्ध्यों को स्लिट द्वारा इस प्रकार चुना जाता है कि प्रिज्म के घूर्णन के कारण रिकॉर्डिंग उद्देश्यों के लिए स्लिट से लगातार बढ़ती तरंग दैर्ध्यों की एक श्रृंखला गुजरती है।

स्लिट द्वारा चयनित प्रकाश किरण एकवर्णी होती है और एक अन्य प्रिज्म की सहायता से इसे दो किरणों में विभाजित किया जाता है।

नमूना कोशिका और संदर्भ कोशिका

दो अलग-अलग किरणों में से एक नमूना विलयन से होकर गुजरती है, और दूसरी किरण संदर्भ विलयन से होकर गुजरती है।

नमूना विलयन और संदर्भ विलयन दोनों ही सेल में मौजूद होते हैं।

ये बैटरियां सिलिकॉन डाइऑक्साइड या क्वार्ट्ज से बनी होती हैं। कांच का उपयोग सेल बनाने के लिए नहीं किया जा सकता क्योंकि यह पराबैंगनी क्षेत्र में प्रकाश को अवशोषित करता है।

डिटेक्टर

आमतौर पर, पराबैंगनी स्पेक्ट्रम में डिटेक्टर के लिए दो फोटोसेल का उपयोग किया जाता है।

एक फोटोसेल सैंपल सेल से प्रकाश किरण प्राप्त करता है, और दूसरा डिटेक्टर संदर्भ सेल से प्रकाश किरण प्राप्त करता है।

संदर्भ सेल से निकलने वाली विकिरण की तीव्रता सैंपल सेल से निकलने वाली किरण की तीव्रता से अधिक होती है। इसके परिणामस्वरूप फोटोसेल में स्पंदन या प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न होती है।

शक्ति एम्पलीफायर

फोटोसेल में उत्पन्न प्रत्यावर्ती धारा को एम्पलीफायर में स्थानांतरित किया जाता है।

एम्पलीफायर को एक छोटे सर्वो मीटर से जोड़ा गया है।

सामान्यतः, फोटोवोल्टिक सेल में उत्पन्न धारा की तीव्रता बहुत कम होती है, और एम्पलीफायर का मुख्य उद्देश्य स्पष्ट और रिकॉर्ड करने योग्य सिग्नल प्राप्त करने के लिए सिग्नल को कई गुना बढ़ाना होता है।

रिकॉर्डिंग उपकरण

अधिकांश समय एम्पलीफायर को कंप्यूटर से जुड़े पेन रिकॉर्डर से जोड़ा जाता है।

कंप्यूटर सभी उत्पन्न डेटा को संग्रहीत करता है और आवश्यक यौगिकों के स्पेक्ट्रा उत्पन्न करता है।

यूवी स्पेक्ट्रोस्कोपी का अनुप्रयोग

अशुद्धता का पता लगाना

कार्बनिक अणुओं में अशुद्धियों का पता लगाने के लिए यह सबसे अच्छे तरीकों में से एक है।

नमूने में मौजूद अशुद्धियों के कारण, अन्य शिखर देखे जा सकते हैं और उनकी तुलना मानक कच्चे माल से की जा सकती है।

एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर अवशोषण को मापकर अशुद्धियों का पता लगाया जा सकता है।

कार्बनिक यौगिकों की संरचना का स्पष्टीकरण

इसका उपयोग कार्बनिक अणुओं की संरचना को स्पष्ट करने के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए असंतृप्त बंधों की उपस्थिति या अनुपस्थिति और हेट्रोएटम की उपस्थिति का पता लगाने के लिए।

पराबैंगनी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करने वाले यौगिकों का मात्रात्मक निर्धारण करने के लिए किया जा सकता है।

पराबैंगनी अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करने वाले यौगिकों के प्रकारों को निर्धारित कर सकती है, जिसका उपयोग यौगिकों के गुणात्मक निर्धारण के लिए किया जा सकता है। पहचान ज्ञात यौगिक के स्पेक्ट्रम के साथ अवशोषण स्पेक्ट्रम की तुलना करके की जाती है।

इस तकनीक का उपयोग यौगिकों में कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति या अनुपस्थिति का पता लगाने के लिए किया जाता है। विशिष्ट तरंगदैर्ध्य से रहित बैंड को विशिष्ट समूहों की अनुपस्थिति का प्रमाण माना जाता है।

पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके भी अभिक्रिया गतिकी का अध्ययन किया जा सकता है। पराबैंगनी विकिरण अभिक्रिया कक्ष से होकर गुजरता है, और अवशोषण में होने वाले परिवर्तन को देखा जा सकता है।

कई दवाएँ या तो कच्चे माल के रूप में होती हैं या तैयार उत्पादों के रूप में। इनका पता लगाने के लिए दवा में उपयुक्त घोल बनाकर एक विशिष्ट तरंगदैर्ध्य पर अवशोषण को मापा जा सकता है।

इन यौगिकों के उपयुक्त व्युत्पन्न तैयार करके स्पेक्ट्रोफोटोमेट्रिक विधि से इनके आणविक भार को मापा जा सकता है।

यूवी स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग एचपीएलसी के लिए डिटेक्टर के रूप में किया जा सकता है।