13.3. Спектроскопія видимої й ультрафіолетової області
Електронні спектри відносять до ультрафіолетової (УФ) і видимої частини електромагнітного випромінювання (поглинання й емісія ультрафіолетового і видимого світла). Область довжин хвиль до 200 нм відносять до вакуумної ультрафіолетової частини; у цій області поглинають атмосферні гази, тому дослідження проводять у вакуумних установках. Інтервал довжин хвиль для електронних спектрів 200– 1000 нм (6,2– 1,24 еВ). Межа інтервалу 800-1000 нм простирається вже в ближню ІЧ і частиною приладів не реєструється. Спектр поглинання зображують графічно в системі прямокутних координат, по осі ординат відкладають інтенсивність поглинання (λ, D,T), а по осі абсцис – довжину хвилі λ (нм). Сучасні двопроменеві прилади сканують спектр поглинання автоматично.
Електронні спектри поглинання використовують для характеристики енергетичних рівнів електронів в органічних сполуках. При збільшенні числа л-електронів у сполученій системі з'являється поглинання у видимій області спектра, сполуки стають кольоровими.
Електронні спектри незамінні для виявлення і дослідження структури органічних сполук, у т.ч. забруднень СГП і НС, тому що для багатьох угруповань хімічних зв'язків характерні визначені довжини хвиль максимумів поглинання й інтенсивності поглинання.
У фотометрії аналізують розчинену речовину в концентраціях з невисоким ступенем розведення, тому міжмолекулярна взаємодія аналіту і розчинника значно збільшує ширину смуги поглинання, крім тонких особливостей спектра. Найбільш тонкі прояви специфічності аналітів спостерігають у газовій фазі або дуже розведених розчинах з неполярними розчинниками, де взаємовплив сусідніх молекул зведено до мінімуму.
Електронна будівля молекули безпосередньо пов'язана з проявом фарбування (кольоровості) аналітів і обумовлена наявністю в молекулі хромофорних груп, здатних поглинати визначені кванти електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. Саме конкретні хромофорні групи, наприклад, каротин моркви і лікопін томатів, відповідальні за реалізацію визначених електронних переходів.
Відомо, що чим більше інтенсивність смуг поглинання аналітів, тим менше обумовлений мінімум (концентрація) речовини. З цієї причини воліють працювати з найбільш інтенсивними смугами поглинання при визначенні мікро- і субмікрокількістей речовин.
Прилади для фотометричних вимірів підрозділяють за наступними ознаками:
Способом реєстрації вимірів: що реєструють і не реєструють.
Способом виміру: однопроменеві прямопоказуючі (пряма схема виміру) і двопроменеві з компенсаційною схемою.
Ступенем монохроматичності світла: спектрофотометри (прилади з призменим або гратовим монохроматором) і фотоелектроколориметри (монохроматизація має низький ступінь і досягається за допомогою світлофільтрів).
13.4. Загальна схема оптичних спектрофотометрів
Світловий потік від джерела світла ДС потрапляє в монохроматор М, звідки він виходить монохроматичним, тобто з певною довжиною хвилі (рис. 9). Далі монохроматичне світло завдяки системі дзеркал СД роздвоюється і обидва світлові потоки одночасно проходять через кювету з розчинником, тобто зразкову, КРЗ і кювету з розчином речовини, що аналізують, КРВ. Світлові потоки, що пройшли через ці кювети, мають різну інтенсивність, причому I0 › I. Внаслідок порівняння світлових потоків I0 та I реалізують можливість «вирізання» з спектру розчину речовини спектр розчинника з одержанням спектру речовини, що аналізують.
Рис. 9. Схема двопроменевого спектрофотометра
У приладі порівняння ПП автоматично зрівнюється інтенсивність цих світлових потоків, а розходження в інтенсивності підсилюється електронним підсилювачем ЕП. Після чого сигнал реєструється самозаписуючим приладом СП. Через інтерфейс і систему АЦП (система перетворення аналогового сигналу в цифровий) сигнал потрапляє в персональний комп'ютер ПК і на монітор, файловий менеджер спрямовує його в бібліотеку спектрів.
Аналіз органічних і неорганічних сполук в оптичному діапазоні виконують на приладах, що випускає серійно промисловість. УФ- і ІЧ – методами широко користуються для ідентифікації вітамінів, гормонів і інших біологічно активних речовин, а також первинної оцінки СГП і довкілля на забруднення. Особлива цінність методів складається також у тім, що вони доповнюють багато інших інструментальних методів.