Espectrofotômetro visível ultravioleta é um instrumento científico baseado na análise da composição e concentração da substância com base nas propriedades de absorção de luz visível ultravioleta, seu princípio básico e lógica de operação podem ser desmontados nos seguintes pontos-chave:
A interação da luz com a matéria: a geração do espectro de absorção
Quando a luz de um comprimento de onda específico irradia a matéria, os elétrons na molécula absorvem a energia dos fótons, saltando do estado básico para o estado excitado. Diferentes substâncias têm diferentes comprimentos de onda (picos de absorção) e intensidade (absorção de luz) devido às diferenças de estrutura molecular. Por exemplo, as estruturas de ligação dupla conjugadas (como a vitamina A) produzem uma forte absorção na faixa de 280-320 nm, enquanto os complexos de íons metálicos (como Fe³+) podem apresentar picos característicos em 500-600 nm. O instrumento divide a luz composta em luz monocromática através de um monocromático, varredura a faixa de comprimentos de onda de 200-800nm, registra o grau de absorção da substância de cada comprimento de onda, gerando uma curva espectral de absorção única, tornando-se a "impressão digital molecular" da substância.
A pedra angular da análise quantitativa: Lei de Lambert-Bill
A relação quantitativa entre a concentração da substância e a absorção é descrita pela Lei de Lambert-Beer (A = εbc): a absorção (A) é proporcional à concentração da solução (c), ao comprimento da distância de luz (b, geralmente 1 cm de placa) e ao coeficiente de absorção molar (ε, propriedades inerentes à substância). Por exemplo, se o valor de ε de uma substância em 510 nm é 1,2 x 104 L/(mol·cm), quando a distância de luz é de 1 cm e a concentração da solução é de 1 x 10-5 mol/L, a absorção de luz A = 1,2 x 104 x 1 x 1 x 10-5 = 0,12. Medindo a absorção de uma solução padrão e desenhando curvas padrão, a concentração de uma amostra desconhecida pode ser rebutzada com base na absorção.
De espectro a essência: aplicações da análise qualitativa e quantitativa
Análise Qualitativa: Determinar o tipo de substância identificando a posição e a forma de picos de absorção característicos, comparando amostras desconhecidas com espectrogramas de substâncias conhecidas. Por exemplo, para a detecção de fenóis em corpos aquáticos, seu pico de absorção de 270 nm pode servir de base qualitativa.
Análise quantitativa: na monitorização ambiental, a concentração de poluentes é calculada em combinação com curvas padrão medindo a absorção de amostras de água sob comprimentos de onda específicos; No campo biomédico, a medição da absorção de proteínas a 280 nm (devido ao conteúdo de aminoácidos aromáticos como tirosina e triana) permite uma estimativa rápida do seu conteúdo.
O espectrofotômetro visível ultravioleta, capturando o "sinal de absorção" da matéria para a luz, associa a estrutura micromolecular com a concentração macro, tornando-se uma ferramenta analítica em química, meio ambiente e biologia.