Le Spectrophotomètre UV - visible est un instrument scientifique qui analyse la composition et la concentration des substances sur la base des propriétés d'absorption de la matière dans l'ultraviolet - visible, dont le principe de base et la logique de fonctionnement peuvent être démontés dans les liens clés suivants:
I. interaction de la lumière avec la matière: génération de spectres d’absorption
Lorsque la lumière d'une longueur d'onde spécifique éclaire une substance, les électrons de la molécule absorbent l'énergie des photons, passant de l'état fondamental à l'état excité. Les différentes substances varient en longueur d'onde (Pic d'absorption) et en intensité (Absorbance) d'absorption de la lumière en raison de différences de structure moléculaire. Par exemple, les structures conjuguées à double liaison, telles que la vitamine A, produisent une forte absorption dans la bande 280 - 320 nm, tandis que les complexes d'ions métalliques, tels que fe³⁺, peuvent présenter des pics caractéristiques à 500 - 600 nm. L'instrument décompose la lumière composite en lumière monochromatique à l'aide d'un monochromateur, balaye la gamme de longueurs d'onde de 200 à 800 nm, enregistre le degré d'absorption de la matière par la lumière de chaque longueur d'onde, génère une courbe spectrale d'absorption unique qui devient une « empreinte moléculaire» de la matière.
La pierre angulaire de l'analyse quantitative: la loi de Lambert - beer
La relation quantitative entre la concentration d'une substance et l'Absorbance est décrite par la loi de Lambert - Beer (A = εbc): l'Absorbance (A) est directement proportionnelle à la concentration de la solution (c), à la longueur du trajet optique (B, généralement une boîte de couleur de 1 cm) et Au coefficient d'absorption molaire (ε, propriété intrinsèque de la substance). Par exemple, si une substance a une valeur de ε de 1,2 × 10 ⁴ L / (mol · cm) à 510 nm, l'Absorbance a = 1,2 × 10 ⁴ × 1 × 10⁻⁵ × 0,12 lorsque le trajet optique est de 1 cm et que la concentration de la solution est de 1 × 10⁻mol / L. En mesurant l'Absorbance d'une solution standard et en traçant une courbe standard, on peut inverser sa concentration en fonction de l'Absorbance d'un échantillon inconnu.
Iii. Du spectre à l’essence: application de l’analyse quantitative qualitative
Analyse qualitative: les espèces de substances sont jugées en comparant les spectrographies d'échantillons inconnus à des substances connues, en identifiant la position et la forme des pics d'absorption caractéristiques. Par exemple, lors de la détection du phénol dans un plan d'eau, son pic d'absorption à 270 nm peut servir de base qualitative.
Analyse quantitative: dans le cadre de la surveillance de l'environnement, les concentrations de contaminants sont calculées en mesurant l'Absorbance d'un échantillon d'eau à une longueur d'onde donnée, en combinaison avec une courbe standard; Dans le domaine biomédical, la détermination de l'Absorbance d'une protéine à 280 nm (due à la présence d'acides aminés aromatiques tels que la tyrosine, le tryptophane) permet d'estimer rapidement sa teneur.
Le Spectrophotomètre UV - visible associe la structure moléculaire microscopique à la concentration macroscopique en capturant le « signal d'absorption» de la lumière par la matière, devenant un outil d'analyse dans les domaines de la chimie, de l'environnement, de la biologie et plus encore.