Espectroscopia ultravioleta: princípios, instrumentos e aplicações.

A espectroscopia é a medição e interpretação da radiação eletromagnética absorvida ou emitida quando as moléculas, átomos ou íons de uma amostra são transferidos de um estado de energia para outro.

A espectroscopia ultravioleta é um espectro de absorção no qual a luz na região ultravioleta (200-400 nm) é absorvida pelas moléculas, o que faz com que os elétrons sejam excitados do estado fundamental para um estado de alta energia.

Princípios da Espectroscopia UV

A espectroscopia está basicamente relacionada à interação da luz com a matéria.

À medida que a luz é absorvida pela matéria, o resultado é um aumento no conteúdo energético dos átomos ou moléculas.

Ao absorver radiação ultravioleta, isso faz com que os elétrons sejam excitados do estado fundamental para um estado de energia mais elevado.

Moléculas contendoπ Elétrons ou elétrons não ligantes (elétrons n) podem absorver energia na forma de raios ultravioleta, excitando assim esses elétrons para orbitais moleculares mais resistentes à ligação.

Quanto mais fácil for excitar um elétron, maior será o comprimento de onda da luz que ele absorve. Existem quatro tipos possíveis de transição (π–π *, n–π *, σ–σ *, e n–σ *), e sua ordem é a seguinte:σ–σ *> n–σ *>π– π *> n–Π *

A absorção da luz ultravioleta pelo composto produzirá um espectro único que ajudará a identificá-lo.

Espectrômetro UV

fonte de luz

Lâmpadas de filamento de tungstênio e lâmpadas de hidrogênio-deutério são as fontes de luz mais utilizadas e adequadas, pois abrangem toda a faixa ultravioleta.

As lâmpadas de filamento de tungstênio são ricas em radiação vermelha. Mais especificamente, elas emitem radiação em 375 nm, e a intensidade da lâmpada de hidrogênio-deutério cai abaixo de 375 nm.

monocromador

O monocromador é geralmente composto por um prisma e uma fenda.

A maioria dos espectrofotômetros visíveis são espectrofotômetros de feixe duplo.

A radiação emitida pela fonte de luz principal é dispersa por meio de um prisma rotativo.

Em seguida, os vários comprimentos de onda da fonte de luz, separados pelo prisma, são selecionados pela fenda, de modo que a rotação do prisma faça com que uma série de comprimentos de onda continuamente crescentes passe pela fenda para fins de registro.

O feixe de luz selecionado pela fenda é monocromático e é posteriormente dividido em dois feixes por meio de outro prisma.

Célula de amostra e célula de referência

Um dos dois feixes separados passa pela solução da amostra, e o segundo feixe passa pela solução de referência.

Tanto a solução da amostra quanto a solução de referência estão contidas na célula.

Essas baterias são feitas de dióxido de silício ou quartzo. O vidro não pode ser usado nas células porque também absorve luz na região ultravioleta.

detector

Normalmente, duas fotocélulas são usadas para o detector no espectro ultravioleta.

Uma das fotocélulas recebe o feixe de luz da célula de amostra, e o segundo detector recebe o feixe de luz da referência.

A intensidade da radiação da célula de referência é maior do que o feixe da célula de amostra. Isso leva à pulsação ou corrente alternada na fotocélula.

Amplificador de potência

A corrente alternada gerada na fotocélula é transmitida ao amplificador.

O amplificador está acoplado a um pequeno servomedidor.

Geralmente, a intensidade da corrente gerada na célula fotovoltaica é muito baixa, e o principal objetivo do amplificador é amplificar o sinal muitas vezes para obter um sinal claro e gravável.

Dispositivo de gravação

Na maioria das vezes, o amplificador é acoplado a um gravador de caneta conectado ao computador.

O computador armazena todos os dados gerados e gera os espectros dos compostos necessários.

Aplicação da espectroscopia UV

Detecção de impurezas

É um dos melhores métodos para determinar impurezas em moléculas orgânicas.

Devido às impurezas na amostra, outros picos podem ser observados e comparados com matérias-primas padrão.

Ao medir a absorbância em um comprimento de onda específico, é possível detectar impurezas.

Elucidação da estrutura de compostos orgânicos

Pode ser utilizado para esclarecer a estrutura de moléculas orgânicas, por exemplo, para detectar a presença ou ausência de ligações insaturadas e a presença de heteroátomos.

A espectroscopia de absorção ultravioleta pode ser usada para determinar quantitativamente compostos que absorvem luz ultravioleta.

A espectroscopia de absorção ultravioleta pode caracterizar os tipos de compostos que absorvem radiação ultravioleta, o que pode ser usado para determinar qualitativamente os compostos. A identificação é realizada comparando o espectro de absorção com o espectro de um composto conhecido.

Essa técnica é usada para detectar a presença ou ausência de grupos funcionais em compostos. Bandas que não apresentam um comprimento de onda específico são consideradas evidência da ausência de grupos específicos.

A cinética das reações também pode ser estudada usando espectroscopia UV. A radiação ultravioleta passa pela célula de reação e a mudança na absorbância pode ser observada.

Muitos fármacos encontram-se na forma de matérias-primas ou de preparações farmacêuticas. A sua detecção pode ser feita preparando-se uma solução adequada do fármaco e medindo-se a absorbância num comprimento de onda específico.

O peso molecular dos compostos pode ser medido espectrofotometricamente através da preparação de derivados adequados desses compostos.

O espectrofotômetro UV pode ser usado como detector para HPLC.