UV/Vis spektroskopija

UV/Vis spektroskopija predstavlja jednu od najčešće korišćenih analitičkih tehnika za kvalitativnu i kvantitativnu analizu supstanci. Primenjuje se u farmaceutskoj industriji, zaštiti životne sredine, hemijskoj industriji, prehrambenoj industriji, istraživačkim laboratorijama i kontroli kvaliteta.

Koristi se za određivanje koncentracije jedinjenja, identifikaciju supstanci, ispitivanje čistoće, praćenje hemijskih reakcija, određivanje boje i kontrolu kvaliteta različitih proizvoda. Standardna je metoda za analizu voda, farmaceutskih preparata, hemikalija i brojnih drugih uzoraka.

Šta je UV/Vis spektroskopija?

UV/Vis spektroskopija zasniva se na interakciji elektromagnetnog zračenja sa materijom. Kada ultraljubičasto (UV) ili vidljivo (Vis) zračenje prolazi kroz uzorak, deo energije se apsorbuje, dok ostatak prolazi kroz uzorak ili se reflektuje.

Ova metoda meri apsorpciju zračenja u ultraljubičastom i vidljivom delu spektra, a kod savremenih instrumenata, kao što je SPECORD PLUS, opseg merenja proširen je i na bliski infracrveni region (NIR).
Apsorpcijom fotona dolazi do pobuđivanja valentnih elektrona na više energetske nivoe. Položaj apsorpcionih maksimuma i intenzitet apsorpcije predstavljaju osnovu za identifikaciju i kvantifikaciju analiziranih supstanci.
Rezultat merenja je spektar transmitance ili apsorbance, koji prikazuje odnos između upadnog i propuštenog zračenja.

UV/Vis spektroskopija omogućava:

Na osnovu talasne dužine

• identifikaciju supstanci
• određivanje boje i hromatskih karakteristika uzoraka

Na osnovu apsorbance

• određivanje koncentracije supstanci
• kvantitativnu analizu

Na osnovu odnosa apsorbanci

• proveru čistoće supstanci
• praćenje kinetike hemijskih reakcija

Konstrukcija UV/Vis spektrofotometra

Savremeni UV/Vis spektrofotometar sastoji se od nekoliko osnovnih celina:

• izvor zračenja (deuterijumska i/ili halogena lampa)
• optički sistem za razlaganje svetlosti (difrakcione rešetke, prizme ili interferencioni filteri)
• komora za uzorke
• detektor (fotodiode ili fotomultiplikator – PMT)
• računar za upravljanje instrumentom i obradu podataka

Optički elementi sistema usmeravaju svetlosni snop kroz instrument i omogućavaju precizno merenje apsorpcije.

Princip rada UV/Vis spektroskopije

Osnovni princip rada zasniva se na merenju apsorbance uzorka u funkciji talasne dužine.
U zavisnosti od konstrukcije optičkog sistema razlikuju se dve osnovne izvedbe:

• spektrofotometri sa monohromatorom
• spektrofotometri sa polihromatorom

UV/Vis spektrofotometri sa monohromatorom

Kod sistema sa monohromatorom svetlost se spektralno razlaže pre nego što stigne do uzorka. Do uzorka dolazi samo uski opseg talasnih dužina (monohromatska svetlost), što omogućava veoma precizna merenja.
Tipičan optički put obuhvata:

• izvor zračenja
• ulazni prorez
• monohromator
• izlazni prorez
• komoru sa kivetama
• detektor

Apsorbanca se određuje poređenjem intenziteta svetlosti koja prolazi kroz uzorak i referentni rastvor (blank).
Ovakva konstrukcija omogućava kontinuirano snimanje kompletnog spektra uz visoku spektralnu rezoluciju.
Kod instrumenata SPECORD 210 PLUS i SPECORD 250 PLUS moguće je podešavanje širine izlaznog proreza, čime se optimizuje spektralna rezolucija u skladu sa tipom uzorka i korišćenim priborom.

Uzak prorez

• veća spektralna rezolucija
• razdvajanje blisko postavljenih apsorpcionih maksimuma
• razlikovanje sličnih supstanci

Širok prorez

• veći intenzitet svetlosti
• pogodniji za pribor koji zahteva više energije (npr. integracione sfere)
• pogodniji za merenja blizu granice detekcije

UV/Vis spektrofotometri sa polihromatorom

Kod polihromatorskih sistema kompletan spektar svetlosti prvo prolazi kroz uzorak, a zatim se razlaže na pojedinačne talasne dužine.
Razložena svetlost pada na niz fotodioda (diode array), pri čemu svaka dioda registruje intenzitet u uskom delu spektra.
Prednost ovih sistema je veoma brzo snimanje kompletnog spektra, dok monohromatorski sistemi ostvaruju višu spektralnu rezoluciju i veću tačnost.

Jednosnopni i dvosnopni spektrofotometri

UV/Vis instrumenti mogu biti izvedeni kao jednosnopni ili dvosnopni sistemi.

Jednosnopni sistemi

Kod jednosnopnih instrumenata prvo se meri referentni rastvor, a zatim uzorak. Konstrukcija je jednostavnija i omogućava manji broj optičkih komponenti.

Dvosnopni sistemi

Kod dvosnopnih spektrofotometara svetlosni snop deli se na dva dela, pri čemu jedan prolazi kroz referentni rastvor, a drugi kroz uzorak. Oba signala mere se istovremeno.
Ovakva konstrukcija eliminiše greške izazvane promenama intenziteta izvora svetlosti tokom merenja (drift) i obezbeđuje veću stabilnost i preciznost, posebno pri određivanju niskih koncentracija.