Configurarea spectrofotometrului vizibil UV și Legea Beer-Lambert
Configurarea spectrofotometrului vizibil UV și Legea Beer-Lambert
În acest articol vom avea o scurtă discuție despre spectroscopia vizibilă UV și legea Beer-Lambert.
Configurare spectrofotometru UV
Pentru a începe cu sesiunea noastră de mai jos este un proiect de inginerie care este un tip relativ tipic de configurație pentru un spectrofotometru vizibil UV. O varietate de mărci și modele diferite sunt disponibile pentru fabricarea unui spectrofotometru, dar acesta este unul dintre cele mai simple moduri. Să continuăm de aici.
Configurare simplă a spectrofotometrului UV vizibil
Piese simple pentru spectrofotometru
- Prima componentă este o lampă sursă care poate fi la fel de simplă ca un far pentru scuter sau o lampă Deuterium mai complexă sau chiar în stil de lampă cu arc de xenon.
- Următoarea parte este un monocromator, care constă din două fante separate printr-o prismă sau o grilă de difracție. Vom vorbi mai jos despre utilizarea fantelor.
- Următorul dispozitiv al acestui spectrofotometru este așa-numitul separator de fascicul care împarte fasciculul de lumină în două fascicule de lumină paralele. Această parte constă din 2 prisme.
- Următoarea componentă este compartimentul pentru eșantion în care se localizează cuve de referință și eșantion.
- Iar ultimul element sunt detectoarele care sunt senzori care pot fi monitorizați de un computer pentru a transforma impactul fotonilor în curent electric.
5 părți ale proiectării spectrofotometrului
Acum, că avem fiecare dintre elementele mai mici din spectrofotometrul nostru simplu identificat. Să pornim instrumentul și să vedem ce se va întâmpla.
Să aprindem sursa de lumină a lămpii, creând diferite lumini într-o gamă de lungimi de undă. Această lumină trece prin această primă fantă monocromatică, care se asigură că toți fotonii de lumină vor călători de-a lungul căilor paralele; mai târziu, când vor atinge prisma, luminile se vor putea refracta într-un curcubeu colorat.
Luminile parcurg căi paralele după Monocromator
Aici fiecare lungime de undă a luminii se deplasează către cealaltă fantă, astfel încât numai o lungime de undă prestabilită a luminii poate trece. În monocromator, cea de-a doua fantă ajunge la separatorul de fascicule, ceea ce face ca lumina să fie în două fascicule de intensitate egală. Aceste două fascicule de intensitate egală vor trece prin compartimentul de probă al diferitelor cuvete: cuvetele de referință și de probă.
Grinzile traversează fiecare cuvetă cu intensitate egală
În timp ce fasciculul iese din aceste cuve și lovește sistemul de detectare care se declanșează pentru a crea un curent electric, veți descoperi că atât cuvetele de referință, cât și cele de probă au aceeași intensitate a luminii în acest moment, ca urmare, curentul generat de fiecare detector este la fel.
Curent de ieșire identic pentru ambele cuvete
Consecințele datelor spectrofotometrului
Deci, atât intensitatea curentului detectată de fiecare dintre cei doi detectori este identică în acest caz. Dacă luăm în considerare raportul dintre intensitatea care iese din cuva eșantionului și cea care părăsește cuva de referință, putem vedea că transmisia cuvei noastre eșantion este 100% față de cuva de referință. Prin urmare, vom cartifica această transmisie 100% aici la concentrație zero.
Eu = Cuvetă de probă Eu 0 = Cuvetă de referință
Să adăugăm acum o mică probă în cuva respectivă, care ar putea absorbi lumina. Rețineți că intensitatea luminii din cuva probei scade când fac acest lucru. Prin urmare, există și o reducere a curentului generat de detector, respectiv.
Scădere curentă după eșantion adăugat
Ca atare, raportul de intensitate nu mai este de 100%, în acest caz să presupunem că scade la 50% la o concentrație dată X.
Raportul de intensitate scade la 50%
Dacă adaug o altă probă echivalentă în cuva de probă care reduce și mai mult puterea curentă. Eșantionul reduce intensitatea luminii care trece prin cuva cu eșantion cu doar o jumătate pentru fiecare concentrație echivalentă de eșantion pe care o adăugăm.
Al doilea eșantion adăugat
Acum, să calculăm noile intensități de curent ale eșantionului și cuvelelor de referință, vom observa că este 25% transmitanță și o creștere incrementală a concentrației în același timp.
Eu = Cuvetă de probă Eu 0 = Cuvetă de referință
Adăugați o probă încă o dată cuva cu probă duce la o altă scădere cu 50% și, în consecință, o transmisie procentuală de 12,5%. Concentrația este acum de 3x.
Eu = Cuvetă de probă Eu 0 = Cuvetă de referință
Acum avem suficiente date pentru a vedea ceva cu adevărat interesant.
Relația dintre procentul de transmisie și concentrația eșantionului nu este liniară. În schimb, este exponențial.
În timp ce aceste date sunt foarte utile, cercetătorii și spectroscopiștii preferă să analizeze relațiile liniare în cadrul rezultatelor datelor, atâta timp cât este posibil, deoarece acest lucru va face discuția mult mai clară și este mult mai ușor să prognozăm cum vor fi lucrurile dacă avem o grafic liniar direct.
Hello Beer-Lambert Law
Acolo este Legea Beer-Lambert devine util. S-ar putea să aveți o idee că acum avem o conexiune exponențială între procentul de transmisie și concentrația mea.
În această ecuație, putem vedea că concentrația este un termen în exponent (conc).
August Beer a transformat procentul de transmisie într-o unitate nouă numită absorbanță. Luând logaritmul sau într-adevăr logaritmul negativ al transmitanței, avem următoarea ecuație:
Prin utilizarea logaritmului unei funcții exponențiale se creează o funcție liniară. Prin urmare, datele sunt considerabil mai ușor de privit atunci când sunt reprezentate ca absorbanță, mai degrabă decât ca transmisie. Ca să nu mai vorbim că, prin extrapolare sau interpolare în setul de date pe care l-am colectat, este mult mai ușor să prezicem absorbția exactă.
Acesta este motivul pentru care convertim transmitanța procentuală în absorbanță atât de des prin efectuarea spectroscopiei UV vizibile. Aceasta este aplicarea legii Beer-Lambert.
Asta este tot pentru acum! Vă mulțumim pentru timpul petrecut la citire!
Prezentator: profesorul Davis de la ChemSurvival
Link către videoclip: https://www.youtube.com/watch?v=wxrAELeXlek