สเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงยูวี-วิสิเบิล

สเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงยูวี-วิสิเบิลใช้วัดการลดทอนของแสงอัลตราไวโอเลตหรือแสงที่มองเห็นได้โดยตัวอย่าง เพื่อหาปริมาณสารวิเคราะห์ผ่านการเปลี่ยนสถานะอิเล็กตรอน

Definition

สเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงยูวี-วิสิเบิลเป็นวิธีการทางสเปกโทรสโกปีระดับโมเลกุลที่ใช้กำหนดความเข้มข้นของสารวิเคราะห์จากสัดส่วนของรังสีอัลตราไวโอเลตหรือรังสีที่มองเห็นได้ที่ถูกดูดกลืนระหว่างการเปลี่ยนสถานะอิเล็กตรอน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงเครื่องมือและการปฏิบัติในการวัดการดูดกลืนของโมเลกุลระหว่างประมาณ 190 ถึง 800 นาโนเมตร: แหล่งกำเนิดแสงแบบต่อเนื่องและแบบเส้น, โมโนโครมาเตอร์และโฟโตไดโอดอาร์เรย์, สเปกโทรโฟโตมิเตอร์แบบลำแสงเดี่ยวและลำแสงคู่, และการประยุกต์ใช้กฎของเบียร์-แลมเบิร์ตในการหาปริมาณเชิงปริมาณ ซึ่งรวมถึงวิธีการวัดสีที่ปฏิกิริยาการเกิดสีทำให้สารวิเคราะห์ที่ไม่ดูดกลืนแสงสามารถวัดได้

Core questions

• ค่าการดูดกลืนแสงมีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นอย่างไรผ่านกฎของเบียร์-แลมเบิร์ต?
• โครโมฟอร์และการเปลี่ยนสถานะอิเล็กตรอนใดที่ทำให้เกิดการดูดกลืนแสงยูวี-วิสิเบิล?
• รีเอเจนต์ที่ทำให้เกิดสีถูกนำมาใช้เพื่อให้สารวิเคราะห์ที่ไม่ดูดกลืนแสงสามารถตรวจจับได้อย่างไร?
• แหล่งที่มาของข้อผิดพลาดใดบ้าง—แสงเล็ดลอด, การเบี่ยงเบนจากกฎของเบียร์, สัญญาณรบกวนจากเครื่องมือ—ที่จำกัดความแม่นยำ?

Key theories

กฎของเบียร์-แลมเบิร์ต

ค่าการดูดกลืนแสงเท่ากับผลคูณของค่าการดูดกลืนโมลาร์, ความยาวเส้นทางเดินแสง, และความเข้มข้น ซึ่งช่วยให้สามารถหาปริมาณโดยตรงจากการวัดเพียงครั้งเดียวเทียบกับการสอบเทียบ; กฎนี้สมมติว่าใช้รังสีเอกรงค์, สารละลายเจือจาง, และไม่มีการเบี่ยงเบนทางเคมีหรือจากเครื่องมือ

Mechanisms

การดูดกลืนเกิดขึ้นเมื่อโฟตอนส่งเสริมอิเล็กตรอนจากออร์บิทัลโมเลกุลสถานะพื้นไปยังออร์บิทัลที่มีพลังงานสูงขึ้น; ช่องว่างพลังงานกำหนดความยาวคลื่นที่ถูกดูดกลืน และค่าการดูดกลืนโมลาร์สะท้อนถึงความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนสถานะ สเปกโทรโฟโตมิเตอร์วัดอัตราส่วนของความเข้มแสงที่ส่งผ่านต่อความเข้มแสงตกกระทบ รายงานเป็นค่าการส่งผ่าน และแปลงเป็นค่าการดูดกลืนด้วยลอการิทึม ซึ่งเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นในช่วงเชิงเส้น

Clinical relevance

สเปกโทรโฟโตเมตรีแบบยูวี-วิสิเบิลเป็นพื้นฐานของการทดสอบประจำวันจำนวนมาก: การหาปริมาณโปรตีนและกรดนิวคลีอิก, การทดสอบทางเคมีคลินิกด้วยเอนไซม์, การวัดชนิดที่ละลายในน้ำในการวิเคราะห์น้ำ, และการทดสอบยาและการละลาย

History

พื้นฐานเชิงปริมาณของวิธีนี้สืบย้อนไปถึงงานของ Bouguer และ Lambert เกี่ยวกับการลดทอนแสงในศตวรรษที่ 18 และการสาธิตของ Beer ในปี 1852 ที่แสดงให้เห็นว่าการดูดกลืนแสงแปรผันตามความเข้มข้น สเปกโทรโฟโตมิเตอร์แบบโฟโตอิเล็กทริกที่ใช้งานได้จริงปรากฏขึ้นในทศวรรษ 1940 และเครื่องมือแบบไดโอดอาร์เรย์ในภายหลังช่วยให้สามารถเก็บข้อมูลสเปกตรัมเต็มรูปแบบได้อย่างรวดเร็ว

Key figures

• August Beer
• Pierre Bouguer
• Johann Heinrich Lambert

Seminal works

• skoog2017
• harris2020

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างค่าการส่งผ่านแสงและค่าการดูดกลืนแสงคืออะไร?

ค่าการส่งผ่านแสงคือสัดส่วนของแสงตกกระทบที่ผ่านตัวอย่าง; ค่าการดูดกลืนแสงคือลอการิทึมเชิงลบของค่าการส่งผ่านแสงและเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้น ซึ่งเป็นเหตุผลที่งานเชิงปริมาณใช้ค่าการดูดกลืนแสง

เหตุใดจึงต้องวัดค่าว่างในการสเปกโทรสโกปีแบบยูวี-วิสิเบิล?

ค่าว่างที่มีทุกอย่างยกเว้นสารวิเคราะห์จะช่วยแก้ไขการดูดกลืนและการสะท้อนโดยตัวทำละลาย, คิวเวตต์, และรีเอเจนต์ ดังนั้นค่าการดูดกลืนแสงที่วัดได้จึงสะท้อนเฉพาะสารวิเคราะห์เท่านั้น