UV/Vis-Absorptionsspektroskopie
Die UV/Vis-Absorptionsspektroskopie misst die Abschwächung von ultraviolettem oder sichtbarem Licht durch eine Probe, um Analyten mittels elektronischer Übergänge zu quantifizieren.
Definition
Die UV/Vis-Absorptionsspektroskopie ist eine molekülspektroskopische Methode, die die Analytkonzentration aus dem Anteil der ultravioletten oder sichtbaren Strahlung bestimmt, der während elektronischer Übergänge absorbiert wird.
Scope
Dieses Thema behandelt die Instrumentierung und Praxis der Messung molekularer Absorption zwischen etwa 190 und 800 nm: Kontinuums- und Linienquellen, Monochromatoren und Photodioden-Arrays, Einstrahl- und Zweistrahl-Spektrophotometer sowie die Anwendung des Beer-Lambert-Gesetzes zur quantitativen Bestimmung. Es umfasst kolorimetrische Methoden, bei denen eine farbbildende Reaktion einen nicht-absorbierenden Analyten messbar macht.
Core questions
- Wie hängt die Extinktion über das Beer-Lambert-Gesetz mit der Konzentration zusammen?
- Welche Chromophore und elektronischen Übergänge führen zur UV/Vis-Absorption?
- Wie werden kolorimetrische Reagenzien verwendet, um nicht-absorbierende Analyten nachweisbar zu machen?
- Welche Fehlerquellen – Streulicht, Abweichung vom Beer'schen Gesetz, instrumentelles Rauschen – begrenzen die Genauigkeit?
Key theories
- Beer-Lambert-Gesetz
- Die Extinktion ist gleich dem Produkt aus molarer Absorptivität, Schichtdicke und Konzentration, was eine direkte Quantifizierung aus einer einzelnen Messung gegen eine Kalibrierung ermöglicht; das Gesetz setzt monochromatische Strahlung, verdünnte Lösungen und keine chemischen oder instrumentellen Abweichungen voraus.
Mechanisms
Absorption tritt auf, wenn ein Photon ein Elektron von einem Molekülorbital im Grundzustand in ein Orbital höherer Energie anregt; die Energielücke bestimmt die absorbierte Wellenlänge, und die molare Absorptivität spiegelt die Übergangswahrscheinlichkeit wider. Ein Spektrophotometer misst das Verhältnis der transmittierten zur einfallenden Intensität, gibt es als Transmittanz an und wandelt es logarithmisch in die Extinktion um, die im linearen Bereich proportional zur Konzentration ist.
Clinical relevance
Die UV/Vis-Spektrophotometrie ist die Grundlage unzähliger Routineanalysen: Protein- und Nukleinsäurequantifizierung, enzymatische klinisch-chemische Tests, Messung gelöster Spezies in der Wasseranalyse sowie pharmazeutische Analyse- und Auflösungstests.
History
Die quantitative Grundlage der Methode geht auf die Arbeiten von Bouguer und Lambert zur Lichtabschwächung im 18. Jahrhundert und Beers Demonstration von 1852 zurück, dass die Absorption mit der Konzentration skaliert. Praktische photoelektrische Spektrophotometer kamen in den 1940er Jahren auf, und Diodenarray-Instrumente ermöglichten später die schnelle Erfassung des gesamten Spektrums.
Key figures
- August Beer
- Pierre Bouguer
- Johann Heinrich Lambert
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Frequently asked questions
- Was ist der Unterschied zwischen Transmittanz und Extinktion?
- Die Transmittanz ist der Anteil des einfallenden Lichts, der die Probe durchdringt; die Extinktion ist der negative Logarithmus der Transmittanz und ist direkt proportional zur Konzentration, weshalb quantitative Arbeiten die Extinktion verwenden.
- Warum wird in der UV/Vis-Spektroskopie ein Blindwert gemessen?
- Ein Blindwert, der alles außer dem Analyten enthält, korrigiert die Absorption und Reflexion durch das Lösungsmittel, die Küvette und die Reagenzien, sodass die gemessene Extinktion nur den Analyten widerspiegelt.