Ćw 16 Spektrofotometria absorpcyjna
Metody spektroskopowe
opierają się na oddziaływaniu promieniowania elektromagnetycznego z materią. Można je podzielić
na absorpcyjne i emisyjne, metody spektroskopowe sÄ… znacznie bardziej precyzyjne od tradycyjnych,
znalazły one zastosowanie w analizie jakościowej i ilościowej większości składników żywności.
Promieniowanie elektromagnetyczne
jest postacią energii, może być traktowane zarówno jako fala rozchodząca się w przestrzeni, jak i
strumień cząstek, fotonów.
Fotony są cząstkami pozbawionymi ładunku i masy spoczynkowej, ich własnością jest właśnie
energia(E):
E=h*v,
gdzie
h-stała Plancka(6,626*10-34J*s),
v-częstotliwość drgań[Hz]
Fala elektromagnetyczna p
orusza się ze stałą prędkością(c), wynoszącą w próżni 2,997925*108m*s-1, podstawowe wartości
charakteryzujące ją to: długość fali promieniowania, liczba falowa, częstotliwość drgań i energia
promieniowania.
Długość fali()
jest to odległość między dwoma odpowiadającymi sobie stanami fali, na przykład miedzy dwoma
punktami szczytowymi fali. Jest to więc odcinek drogi promieniowania, na którym mieści się jedno
drganie, jednostki: mikrometr, nanometr, femtometr. Odwrotnością dł. fali jest liczba falowa,
określająca liczbę fal mieszczących się na odcinku 1cm.
Częstotliwość(v)
jest to liczba drgań fali elektromagnetycznej w ciągu 1s. Wyraża się ją w hercach, a jej związek z dł.
fali jest następujący: v=c/ 
Energia promieniowania
warunkuje oddziaływania miedzy promieniowaniem a materią. Promieniowanie o większej energii
ma mniejszą dł. fali: E=h*v=h* c/ 
Promieniowanie podczerwone  jest absorbowane wtedy, gdy jego energia odpowiada
charakterystycznym częstotliwościom drgań cząsteczek, absorpcja powoduje efekty oscylacyjne i
rotacyjne.
Elektrony pochłaniające promieniowanie, przechodzą ze stanu podstawowego do wzbudzonego
Fale elektromagnetyczne o większej od nadfioletu energii powodują przejścia elektronowe na
powłokach wewnętrznych.
W zakresie UV-VIS absorpcja wiąże się z przejściami elektronów walencyjnych, czyli sigma i pi, oraz
wolnych par elektronowych. Elektrony z orbitali wiążących muszą przejść na swoje orbitale
antywiążące wzbudzone, a elektrony n, w zależności od zaabsorbowanej energii, przechodzą na
dowolny orbital antywiążący.
Chromofory
grupy funkcyjne, które ze względu na swoją strukturę elektronową umożliwiają odpowiednie
przejście i w efekcie powodują absorpcję promieniowania z zakresu UV-VIS.
Jeśli wiązania podwójne w cząsteczce nie są izolowane, lecz sprężone, to orbitale cząsteczkowe
nakładają się i powstają 2 orbitale wiążące i 2 antywiążące. W efekcie mamy do czynienia z mniejszą
różnicą energii przy przejściu na najbliższy orbital wzbudzony, co powoduje silniejszą absorpcję przy
większej długości fali.
Podstawniki, które powodują zmianę długości fali absorbowanego promieniowania lub intensywność
absorpcji chromoforów, nazywane są auksochromami., do auksochrmów należy grupa hydroksylowa
i aminowa, ich występowanie powoduje przesunięcie czerwone absorbowanej długości fali.
Spektrometria UV-VIS
wykorzystując światło widzialne, można mierzyć bezpośrednio tylko substancje barwne, możliwy jest
także pomiar związków bezbarwnych, lecz po przeprowadzeniu reakcji chemicznej.
y
ródło promieniowania
za względu na konieczność pokrycia całego typowego zakresu UV-VIS, czyli od 200nm do 800nm, w
aparatach stosowane są albo 2 różne z
ródła promieniowania albo też jedna lampa, dająca
promieniowanie w całym potrzebnym zakresie dł. fali.
Monochromator  jest elementem spektrofotometru, który z wiązki ciągłego promieniowania
emitowanego przez z
ródło wydziela wąski zakres o wybranej dł. fali. Ma on zazwyczaj formę komory
ze szczelinami wejściową i wyjściową, siatką dyfrakcyjną rozszczepiającą promieniowanie i
kolimatorem.
Komory pomiarowe
wyposażone są w odpowiedni uchwyt oraz kuwetę pomiarową, kuwety powinny mieć znana
szerokość, być odporne na analizowane substancje i ich rozpuszczalniki oraz w minimalnym stopniu
wpływać na stosowane promieniowanie, do pomiarów w ultrafiolecie wykorzystuje się kuwety
wykonane ze szkła kwarcowego
Detektory
promieniowania są urządzeniami pozwalającymi zamienić energię docierającego do nich
promieniowania elektromagnetycznego na sygnał elektryczny. Powinny wykazywać dużą czułość przy
niskim poziomie szumów oraz szeroki zakres liniowości przetwarzania sygnału optycznego na
elektryczny
W celu rejestracji sygnału należy zmierzyć powstały w detektorze prąd elektryczny, np. za pomocą
galwanometru i przetworzyć w sygnał cyfrowy.
Spektrofotometry IR
z
ródłem promieniowania w podczerwieni jest żarzące cię ciało stałe, np. włókno Nersta, do
wykonania elementów optycznych przyrządów stosuje się sztucznie wyhodowane kryształy jonowe.
Prawo Lamberta-Beera
mówi że absorbancja roztworu jest wprost proporcjonalna do grubości jego warstwy i stężenia
substancji absorbujÄ…cej.
Absorbancja, log(I0/I)
jest wartością niemianowaną więc jednostka współczynnika absorpcji musi być tak dobrana, by
znosiła jednostki dwóch pozostałych wartości w równaniu, stężenie podaje się w molach na decymetr
sześcienny, grubość w centymetrach.
Właściwy współczynnik
masa absorbującego składnika zawarta w pewnej jednostce objętości: A=a*c*I
Transmitancja
jest miarą przepuszczalności układu dla promieniowania elektromagnetycznego, wyrażana jest na
ogół w % i liczona ze stosunku natężenia promieniowania przepuszczonego do padającego T=I/I0
Pomiary ilościowe dokonywane są w spektrofotometrii w następujących etapach:
Ä…ð wyznaczenie analitycznej dÅ‚. fali dla analizowanej substancji. Jest to taka dÅ‚. fali promieniowania,
przy której wartość absorpcji jest największa i którą stosuje się do pomiarów ilościowych. Wyznacza
się ją przez pomiar absorbancji przy różnych długościach fali dla roztworu o stałym stężeniu i wybór
dł. fali odpowiadającej maksimum przebiegu krzywej.
Ä…ðsprawdzenie czy w badanym zakresie stężeÅ„ ukÅ‚ad stosuje siÄ™ do prawa Lamberta-Beera
Ä…ð wykreÅ›lenie krzywej wzorcowej lub wyznaczenie współczynnika absorbancji do metody
algebraicznej
Ä…ð pomiar oznaczonej próbki, jeÅ›li siÄ™ prowadzi reakcjÄ™ barwnÄ…, to należy zwrócić uwagÄ™ na możliwy
wpływ czasu prowadzenia reakcji na intensywność powstałego zabarwienia
Ä…ð obliczenie wyników przy użyciu równania krzywej wzorcowej lub znanego współczynnika absorpcji
analizowanej substancji
Metoda spektrofotometrycznego oznaczania żelaza III
polega na przeprowadzeniu reakcji barwnej jonów żelaza z wytworzeniem czerwonego
zabarwionego tiocyjanianu żelaza i pomiarze jego absorbancji.