Seminar 5Spectrofotometrul de absorbtie moleculara in domeniul ultraviolet visibil

DESCRIERESpectrofotometrele de absorbtie moleculara in domeniul UV-vizibil-infrarosu apropriat (UV-

Vis-NIR) produse de firma VARIAN si grupate in familia CARY au ca principiu de functionare absorbtia unei radiatii monocromatice, emisa de catre sursa de radiatii (lampa/lampile) a aparatului, de catre o proba formata din specii moleculare, radiatia incidenta facand parte din radiatiile electromagnetice cu spectrul caracteristic in domeniul energetic caracteristic UV-Vis-NIR si au constructii similare.

Astfel, sursele de radiatii ale aparatelor, constand in lampi cu halogen, xenon sau deuteriu emit un fascicul luminos, care este incident pe fanta de intrare a monocromatorului format dintr-o retea holografica de difractie, care il transforma in fascicule monocromatice. Fasciculul selectat strabate apoi compartimentul in care se gaseste proba si, eventual, cuva de referinta, si este incident pe suprafata unui fotodetector, ce transforma semnalul luminos in fotocurent, care este prelucrat electronic si afisat sub forma unui spectru.

Concentratia substantei analizate se determina pe baza legii Lambert-Beer, conform careia exista o relatie liniara intre absorbanta unei solutii si concentratia ei.Lungimile de unda corespunzatoare varfurilor de absorbtie (Peak-uri), identifica un anumit element molecular, iar inaltimea varfului este proportionala cu concentratia speciei respective. La tehnica spectroscopica calitativa lungimea de unda a Peak-ului dintr-un spectru a unei substante necunoscute se suprapune manual sau electronic cu peak-uri din atlase si se identifica corespunzator specia moleculara. La tehnica spectroscopica cantitativa, ce are la baza legea Lambert Beer, se extrapoleaza pe o curba de etalonare intensitatea maxima a absorbtiei unei specii cunoscute, dar de concentratie necunoscuta, si se citeste manual sau electronic concentratia acelei specii dintr-un amestec molecular.Suportul pentru cuvaEste furnizat, ca standard, cu instrumentul Cary 50 un suport pentru micro-cuva.

Fig. 1 Imagine instrument Cary 50 Fig. 2

Cary 50 arata 10Abs si este afisata scanarea ca in figura 2.1. Capacul compartimentului probei2. Panoul frontal al compartimentului probei3. Capacul suruburilor de ajustare a oglinzii lampii4. Placa cu porturi pentru cablu accesoriu (in spatele instrumentului) lampa xenon

Analiza cantitativă a spectrelor de absorbţie ale moleculelorÎn multe cazuri din practica de laborator este important să se poată determina concentraţia unui component dintr-un amestec, de exemplu a unui lichid sau solid dizolvat într-un solvent adecvat studiilor în UV-VIS. Aici se aplică metode care se bazează pe legile absorbţiei.Dacă pe suprafaţa unui corp cade o radiaţie, atunci o parte din aceasta este absorbită de corp, iar restul se regăseşte ca radiaţie transmisă după străbaterea corpului. Se notează cu Φ0 fluxul radiaţiei incidente, cu Φa fluxul radiaţiei absorbite şi cu Φ fluxul radiaţiei transmise.

Se defineste factorul de absorbtie al mediului

Raportul este factorul de transparenţă al mediului sau factorul de transmisie.

1

Fluxul radiatiei transmise este legat de grosimea stratului strabatut in substanta prin legea Beer-Lambert:

unde mλ este numit modul zecimal de extinctie , Marimea d reprezinta grosimea stratului de substanta strabatut de radiatie.In cazul solutiilor, modulul de extinctie este direct proportional cu concentratia

unde ελ este numit coeficient de extinctie, iar dimensional depinde de unitatile de masura in care se exprima concentratia c.Astfel legea Lambert – Beer descrie modificarile suferite de fluxul de radiatie la trecerea printr-un strat de solutie de concentratie c, care are grosimea d.

sau Pentru respectarea stricta a acestei legi trebuie ca fanta aparatului sa permita trecerea unei radiatii

strict monocromatice. Pe de alta parte raportul depinde si de timpul de raspuns al dispozitivului si

circuitelor de detectie a radiatiei aflate in componenţa aparatului spectral. Dacă în soluţii se manifestă şi interacţiuni intermoleculare atunci pot să apară abateri semnificative de la legea Lambert-Beer.schema de principiu a unui spectrofotometru sunt prezentate în Figura 3.

Figura 3 Schemă de principiu şi elemente componente ale unui spectrofotometru1 - sursă de radiaţie, 2 - monocromator (reţea de difracţie) , 3 - oglinzi semitransparente. 4 - cuvă cu substanţă, 5 - detector de radiaţie6 - sistem de înregistrare

2