UV Vis spektroskopija: Osnovno znanje

Gradniki UV Vis spektroskopije, vključno z barvnimi lestvicami, osnovami, instrumenti in kalibracijo

Pokličite za ponudbo
UV Vis spektroskopija
Kaj je UV Vis spektroskopija?
UV VIS spekter

Pretvornik absorpcije/prepustnosti

=

Absorpcija svetlobe po Beer-Lambertovem zakonu
Skenirni spektrofotometer
Skenirni spektrofotometer

Konvencionalni skenirni spektrofotometri delujejo po načelu zaporednih meritev transmitance pri vsaki določeni valovni dolžini. Svetloba se razdeli na različne valovne dolžine z difrakcijsko mrežo. Med difrakcijsko rešetko in detektor se namesti kiveta z vzorcem.

Spektrofotometer Array
Spektrofotometer Array

Pri spektrofotometru z matriko vzorec osvetljuje kontinuum, tj. vse spektralne komponente svetlobe hkrati, zato hkrati absorbira svetlobo različnih valovnih dolžin. Prepuščena svetloba se nato razprši z odbojno rešetko. Ta instrument pomaga pridobiti UV Vis spekter hitreje, kot ga je mogoče pridobiti s tradicionalnim skenirnim spektrofotometrom.

Array v primerjavi s skenirno UV Vis spektroskopijo

Preskus učinkovitosti

Certificiran referenčni material (CRM)

Instrument Testni parameter

Merila sprejemljivosti

USP 42 NF 37

Ph. Eur. 10

Natančnost valovne dolžine in

ponovljivost

Ho(ClO4)3: 4 % Ho2O3 v 10 % v/v HClO4

prazno: Zrak

14 valovnih dolžin

(240 nm - 650 nm)

Xe: 2 valovni dolžini (260,6, 528,6 nm)

UV (200-400 nm): ± 1 nm

Vis (400-780 nm): ± 2 nm

(S.D.) < 0,5 nm

UV (< 400 nm):

(± 1 nm)

Vis (> 400 nm):

(± 3 nm)

Fotometrična

natančnost in

ponovljivost**

K2Cr2O7 v 0,001 M HClO4

Slepa pogača: 0,001 M HClO4

60 mg/L

0 A - 2 A,

235, 257, 313, 350 nm

Za absorbanco ≤ 1A

Natančnost: ± 0,010A

Ponovljivost:

≤ 0,005 A

 

Za absorbanco > 1A

Natančnost: ± 1 %.

Ponovljivost:

S.D. ≤ 0,5 %.

 

Natančnost: ± 0,010 A ali ± 1 %, kar je večje

 

Nikotinska kislina v

0,1 M HCl

Slepa pogača: 0,1 M HCl

12 mg/L

0,26 A - 1,6 A

213, 261 nm

Fotometrična linearnost

K2Cr2O7 v 0,001 M HClO4

Slepa pogača: 0,001 M HClO4

 

6 - 200 mg/L, do 3,0 A,

235, 257, 313, 350 nm

Vsi izmerjeni filtri izpolnjujejo merila sprejemljivosti  za fotometrično natančnost.

R2> 0,999

Nikotinska kislina v

0,1 M HCl

prazna: 0,1 M HCl

6-60 mg/L, do 2,5 A

213, 261 nm

Razpršena svetloba v skladu s postopkom A

(SFRM)

1,2 % m/v KCl/H2O;

dolžina poti 10 mm

Slepa pogača: 1,2 % m/v KCl/H2O, dolžina poti 5 mm

Amax pri 198 nm

≥ 0.7 A

(NA)

Razpršena svetloba v skladu s postopkom B (SWM)

1,2 % m/v KCl/H2O;

dolžina poti 10 mm

prazna: H2O, dolžina poti 10 mm

Amax pri 198 nm

≥ 2.0 A

≥ 2.0 A

Ločljivost

0,02 % v/v toluena v n-heksanu

Slepa pogača: n-heksan/

n-heptan (Ph. Eur. 10)

Amax,269/Amin,267

>1.3

Ravni so navedene v ustrezni monografiji

** Fotometrična ponovljivost (natančnost) ni navedena v Ph. Eur.

S.D. - standardni odklon

Osnove merjenja barv UV Vis
Številka barve
Kakšna je barva te vrtnice?

Za edinstveno opredelitev izdelka v skladu z industrijskimi standardi so vzpostavljene različne barvne lestvice. Te lestvice vključujejo:

Lestvica

Standard

Uporaba

Saybolt

ASTM D156, ASTM D6045

Za ugotavljanje, ali je gorivo (kerozin, bencin, dizelsko gorivo, nafta itd.) onesnaženo ali se je med skladiščenjem razgradilo

APHA/Pt-Co/Hazen

ASTM D1209

Indeks rumenosti, ki se uporablja kot metrika za preverjanje čistosti v vodni, kemični, naftni in plastični industriji

Gardner

ASTM D1544/D6166, DIN EN ISO 4630-2

Za preskušanje izdelkov, kot so smole, maščobne kisline, laki in sušilna olja, ki so s segrevanjem pridobili barvo

CIELAB

DIN EN 11664-4, DIN 5033-3, 4630, ASTM Z 58.7.1 DIN 6174

Nadzor kakovosti za industrijo okusov in dišav ter industrijo hrane in pijač

CIELAB Merjenje barve - UV Vis spektroskopija

EBC

Metoda MEBAK 2.13.2, metoda EBC 8.5, metoda EBC 9.6

Za merjenje intenzivnosti barve in motnosti (motnosti) v enotah EBC piva, slada, karamele itd.

USP/EUP

USP-24 Monografija 631, EP metoda 2.2.2

Nadzor kakovosti zdravil

Hess-Ives

DGK testna metoda F 050.2

Uporablja se za preskušanje kemikalij in površinsko aktivnih tekočin (predvsem v kozmetični industriji)

 

Nadzor kakovosti nukleinskih kislin
Kivete za analizo UV Vis

Naslednja tabela prikazuje uporabna območja prenosa kivet:

Material

Teoretično območje prepustnosti (nm)

Kremen za daljno UV svetlobo

170-2700

Optično steklo

320-2500

Kremen blizu IR

220-3800

UV silicijev dioksid

220-2500

UV plastika

220-900

PS celica za enkratno uporabo

340-750

PMMA celica za enkratno uporabo

285-750

 

UV Vis spektroskopska kiveta

 

Vodne raztopine

Organske molekule

Težko odstranljivi delci

Beljakovine

Težke kovine

Maščobne kisline

Raztopine za čiščenje

Enaki volumski deli 3 M HCl in etanola

 

Spiranje s 50-odstotno dušikovo kislino

Koncentriran HNO3 ali 2 M HCl

Enaki prostorninski deli etanola in 3 M HCl

 

 

Inkubiramo pri sobni temperaturi z tripsinom

 

(Etanol in aceton nista priporočljiva za čiščenje.)

Enak volumenski del žveplove kisline 2 M in 50 % deionizirane vode

 

Aqua regia

 

 

Enaki volumski deli IPA in deionizirane vode

Čas namakanja*

10 minut

10 minut

30 sekund

Čez noč

20 minut

Brisanje

*Čas namakanja, naveden v tabeli, je groba ocena; vendar je priporočljivo, da kivete namakate le, dokler se madeži/onesnaževala ne odstranijo.

UV Vis spektroskopija v živilski industriji
UV Vis spektroskopija v farmacevtski industriji
UV Vis spektroskopija v kozmetični industriji
UV Vis spektroskopija v petrokemični industriji
UV Vis spektroskopija v kemični industriji
UV Vis spektroskopija v biotehnologiji

Katere so različne vrste spektroskopije?

Različne spektroskopske tehnike se razlikujejo predvsem po sevanju, ki ga uporabljajo, interakciji med energijo in materialom ter vrsti materiala in aplikacijah, za katere se uporabljajo. Spektroskopske tehnike, ki se običajno uporabljajo za kemijsko analizo, so atomska spektroskopija, ultravijolična in vidna spektroskopija (UV Vis spektroskopija), infrardeča spektroskopija, Ramanova spektroskopija in jedrska magnetna resonanca.

Vrsta spektroskopije

Vrsta sevanja

Interakcije

Valovna dolžina

ϒ-žarkovna spektroskopija

ϒ-žarki

Atomska jedra

< 0,1 nm

Rentgenska fluorescenčna spektroskopija

Žarki X

Elektroni notranje lupine

0,01-2,0 nm

Vakuumska UV-spektroskopija

Ultravijolična (UV)

Ionizacija

2,0 - 200 nm

UV Vis spektroskopija

UV Vis

Valenčni elektroni

200 - 800 nm

Infrardeča in Ramanova spektroskopija

Infrardeča

Molekularne vibracije

0,8 - 300 mm

Mikrovalovna spektroskopija

Mikrovalovi

Molekularne rotacije

1 mm do 30 cm

Spektroskopija z elektronsko spinsko resonanco

Elektronski spin

Spektroskopija z jedrsko magnetno resonanco

Radijski valovi

Jedrski spin

0.6 - 10 m

 

Katere so različne molekularne interakcije v UV območju?

Vrste prehodov v UV območju

Kako funkcionalne skupine vplivajo na spektre?

Razmislite o funkcionalni skupini, ki vsebuje atome z enim ali več samotnimi elektronskimi pari, ki ne absorbirajo ultravijoličnega/vidnega sevanja. Ko pa je ta funkcionalna skupina priključena na kromofor, spremeni intenzivnost in valovno dolžino absorpcije. Ta pojav se imenuje auxokrom ali skupina za povečanje barve.

Prisotnost auxokroma povzroči položajni premik vrha ali signala na daljšo valovno dolžino, kar se imenuje batohromni ali rdeči premik. Funkcionalne skupine, ki prispevajo k batohromnim skupinam, so substituenti, kot so metilne, hidroksilne, alkoksi, halogenske in aminske skupine.

Pomožni krom, ki povzroči položajni premik vrha ali signala na krajšo valovno dolžino, se imenuje hipokromni ali modri premik. Kombinacija kromofora in pomožnega kroma se dejansko obnaša kot nov kromofor, ki ima drugačen absorpcijski maksimum (λmax). Na primer, benzen kaže λmax pri 256 nm, anilin pa λmax pri 280 nm. Zato skupina NH2 deluje kot pomožni krom in povzroči premik λmax na večjo vrednost.

Kakšna je razlika med spektralno pasovno širino in ločljivostjo pri UV-visokoločljivostni spektroskopiji?

Spektralna pasovna širina (SBW) spektrofotometra je povezana s fizično širino rež in optično disperzijo monokromatorskega sistema. Ločljivost je sposobnost instrumenta, da loči svetlobo na končna, različna območja valovnih dolžin in da loči vsako končno območje. Spektralna pasovna širina se običajno uporablja pri instrumentih za skeniranje, medtem ko se ločljivost običajno uporablja pri matričnih instrumentih.

Za večino farmakopejskih kvantitativnih namenov zadostuje spektralna pasovna širina, manjša od 2 nm, merila sprejemljivosti za razmerje pa so 1,3. Spektralna ločljivost se lahko uporablja za primerjavo s spektralno pasovno širino.

V tabeli je prikazana ločljivost spektrofotometrov UV/VIS Excellence podjetja METTLER TOLEDO, ki se meri z uporabo toluena v heksanu, in ekvivalentna SBW.

Instrument

Spektralna ločljivost

Ekvivalentna SBW (nm)

UV5

> 1.5

< 2.0

UV5Bio

> 1.5

< 2.0

UV5Nano

> 1.7

< 1.5

UV7

> 1.9

≤ 1.0

 

Kateri so različni viri svetlobe, ki se uporabljajo v spektrofotometru UV Vis?

Najboljši vir svetlobe je tisti, ki zagotavlja dobro intenzivnost z nizkim šumom v vseh ultravijoličnih in vidnih valovnih dolžinah ter je stabilen v daljšem časovnem obdobju. Obstaja vrsta svetlobnih virov, ki se običajno uporabljajo, kot je navedeno spodaj.

Vir svetlobe

Območje valovne dolžine

(nm)

Območje

Življenjska doba

Žarnica z volframovo nitko

350 - 2500

VIS + IR

3.000 ur

Deuterijeva obločna svetilka

190 - 400

UV

1 000 ur

Vodikova svetilka

190 - 400

UV

1 000 ur

Ksenonska bliskavica

190 - 1100

UV + VIS + NIR

5 500 ur*

* Ustreza utripanju s frekvenco 50 Hz pri stalnem delovanju

V čem je difrakcijska rešetka boljša od prizme?

Prizme in difrakcijske rešetke so tipični disperzijski elementi. Prizma doseže disperzijo zaradi razlike v lomnem količniku materiala glede na valovno dolžino. Difrakcijska rešetka pa uporablja razliko v smeri difrakcije za vsako valovno dolžino zaradi interference. Tako prizme kot difrakcijske rešetke lahko svetlobne spektre za analizo razpršijo v več barv. Vendar je difrakcijska rešetka manj občutljiva na barvo svetlobe in jo je mogoče narediti tako, da razširi barve na večji kot kot prizma. Steklo v prizmi je prozorno za vidno svetlobo, vendar absorbira in blokira svetlobo v infrardečem in ultravijoličnem delu spektra. Difrakcijska rešetka z nekaj sto črtami na palec lahko odkloni svetlobo v sredini vidnega spektra za vsaj 20 stopinj. Odklonski kot steklene prizme je običajno veliko manjši od tega.

Katere anorganske spojine lahko merimo z UV Vis spektroskopijo?

Molekule je mogoče analizirati z UV Vis spektroskopijo, če imajo katero koli funkcionalno skupino ali konjugacijo ali če tvorijo barvni kompleks. Ker anorganske spojine ne vsebujejo nobene funkcionalne skupine ali konjugacije, je običajna metoda za njihovo analizo reakcija z ustrezno spojino. Pri tem nastane barvni kompleks, katerega absorbanco lahko fotometrično izmerimo v vidnem območju in jo povežemo z njegovo dejansko koncentracijo. Na primer, železo se običajno analizira z reakcijo z 1,10-fentrolinom, pri čemer nastane rdeč barvni kompleks. Absorbanco kompleksa izmerimo pri valovni dolžini 570 nm, da ocenimo koncentracijo železa.

Kako se razlikujeta spektrofotometra z enim in dvema snopoma?

Glavna razlika med spektrofotometrom z enim in dvema snopoma je naslednja.

Enosnopni spektrofotometer: En sam žarek iz vira svetlobe prehaja skozi vzorec.

Spektrofotometer z dvojnim snopom: Svetlobni žarek iz svetlobnega vira se razdeli na dva dela: en del gre skozi vzorec, drugi del pa skozi referenco.

Razdelitev žarka v spektrofotometru z dvojnim žarkom se doseže na dva načina:

  1. statično, z delno prepustnimi zrcali ali podobno napravo
  2. z dušenjem žarkov s premičnimi optičnimi in mehanskimi napravami

Kako analizirati trdno polimerno folijo z uporabo UV Vis?

Kako analizirati trdno polimerno folijo z uporabo UV Vis?

Ali temperatura vpliva na analizo UV-vida?

Temperatura vpliva na vrednosti absorbance. Različna topila pri različnih temperaturah različno reagirajo. Parametri raztopine, ki se spremenijo zaradi temperaturnih sprememb, so:

  • Hitrost reakcije. Hitrost se spremeni, ko se temperatura zviša. To lahko povzroči spremembo aktivnosti vzorca. Encimske/biomolekularne reakcije so zelo občutljive na temperaturo.
  • Topnost topljenca. Na topnost vplivajo spremembe temperature. Slaba topnost lahko povzroči nenatančno absorpcijo.
  • Raztezanje ali krčenje topila. To lahko povzroči spremembo koncentracije raztopine in vpliva na absorpcijo, saj je absorpcija linearno povezana s koncentracijo.
  • Schlierenov učinek. Ta učinek se lahko pojavi pri temperaturnih spremembah, kar povzroči vrsto konvekcijskih tokov, ki lahko spremenijo pravo absorbanco.

Na parametre optičnega delovanja, kot so fotometrični šum, natančnost/ponovljivost valovne dolžine, fotometrična ponovljivost in razpršena svetloba, temperatura v območju od 10 do 40 °C ne vpliva.

Optični parametri, kot sta fotometrična ločljivost (razmerje toluen/heksan) in fotometrična natančnost valovne dolžine (K2Cr2O7 v HClO4), pa so odvisni od temperature, in sicer od 0,014 do -0,034/enoto v območju od 10 do 40 °C.

Temperaturni nadzor za UV Vis spektrofotometrijo je mogoče doseči z visoko zmogljivimi termostatskimi sistemi, kot sta CuveT in CuvetteChanger. Več informacij najdete tukaj.

Kaj je razpršena svetloba?

Kaj je blodeča svetloba?

Zakaj je prostor za vzorec v spektrofotometrih UV Vis Array odprt?

Predel za vzorec v spektrofotometrih z matriko UV Vis je odprt, ker instrumenti z matriko uporabljajo obratno optiko in hkratno zaznavanje vseh valovnih dolžin v spektru.

Obratna optika: Svetloba se po prehodu skozi vzorec razprši. Zaradi tega le majhen del zunanje svetlobe iz okolja prispeva k signalu v določenem območju valovnih dolžin.

Hkratno zaznavanje: S pomočjo detektorja z matriko, ki zagotavlja 2048 signalov jakosti svetlobe hkrati, je celoten spekter zabeležen v eni sekundi. Ker je meritev zelo hitra, je učinek svetlobe iz okolice bistveno manjši.

Podobni izdelki