Spectrofotometria cu șir de fotodiode

Definirea metodei de analiză

Spectrofotometria reprezintă măsurarea cantitativă a spectrelor de absorbție / emisie ale unei substanțe.

Spectrofotometria este o metodă optică de determinarea a concentraţiilor constituenţilor existenţi într-o probă dată. Această metodă se bazează pe iradierea probei de analizat cu un fascicol de radiaţii electromagnetice, a cărui putere radiantă se micşorează la ieşirea din sistem în funcţie de natura şi concentraţia speciilor absorbante.

Substanţele care absorb radiaţii aparţinând domeniului vizibil se vor colora în culori complementare. Acest fapt face posibilă determinarea cantităţii de lumină absorbită de către soluţie, intensitatea radiaţiei transmise fiind proporţională cu concentraţia speciilor absorbante din soluţia analizată.

Un fascicol de radiaţii de intensitate I0,ce străbate sub o incidenţă normală un strat absorbant, pierde o parte din energia sa radiantă prin reflexie Ir iar o parte din aceasta este absorbită de către sistem Ia. Deci din intensitatea iniţială numai o parte din radiaţie este transmisă şi ea se notează cu It. Gradul de diminuare al intensităţii radiaţiei incidente este (conform legii lui Beer-Lambert) proporţional cu grosimea stratului traversat şi cu concentraţia speciei absorbante:

Legea Beer-Lambert - exprima legatura între intensitatea luminii care traversează o soluție și concentrația soluției respective.

În spectrofotometrie se folosesc uzual doi parametri pentru a cuantifica absorbția:

T - este transmisia; E - este extincţia

În fenomenele de propagare, lumina prezintă, după cum se știe, un aspect ondulatoriu, de undă electromagnetică. În fenomenele de emisie, respectiv absorbție, lumina prezintă un aspect corpuscular, adică se comportă ca fiind formată din cantități bine determinate de energie, indivizibile, numite cuante sau fotoni.

Explicația existenței fotonilor rezidă în aceea că fiecare unitate de energie radiantă este emisă de câte o microparticulă: atom,ion sau moleculă.

Absorbția sau emisia unui foton este legată de trecerea prin salturi a unei asemenea microparticule de la o stare energetică posibilă la alta.Pentru un astfel de salt este necesar ca energia cunatei, să fie egală cu diferențade energie dintre cele două stări.Aceste tranziții, legate de interacțiunea foton-microparticulă urmează anumite reguli de selecție care determină ce fel de salturi de la un nivel la altul sunt permise. Pe de altă parte, o tranziție are loc numai dacă sunt îndeplinite anumite condiții de interacțiune cuantă – particulă.

În chimie şi fizică, diferite tipuri de spectrofotometre acoperă game largi ale spectrului electromagnetic: ultraviolet (UV), lumina vizibilă, infraroşu (IR), sau cu microunde. Spectrofotometria UV este deosebit de utilă în detectarea şi cuantificarea substanţelor incolore, în soluţie.

Principiul metodei

Spectrofotometrele sunt de diferite tipuri dar se compun, în principiu, din următoarele dispozitive esenţiale: o sursă luminoasă, un monocromator, un recipient cu pereţi transparenţi, numită celulă de absorbţie, un detector şi un dispozitiv pentru măsurat şi înregistrat efectele detectate. Pentru determinarea spectrelor în infraroşu servesc drept surse luminoase, vergelele de oxizi greu fuzibili (Zr, Th, Ce) sau de carbură de siliciu, încălzite, prin trecerea unui curent electric, la cca. 1500°C. Ferestrele celulelor de absorbţie trebuie confecţionate din materiale transparente pentru radiaţiile din regiunea spectrală respectivă, în cazul infraroşului, se utilizează clorură de sodiu sau alte săruri.

Spectrele în infraroşu se determină la soluţii ale substanţelor în solvenţi transparenţi pentru radiaţiile respective sau la gaze aflate la presiune normală. se utilizează amestecuri de substanţe cu KBr, presate sub formă de pastile (KBr este transparentă pentru infraroşu). Monocromatorul are scopul de a separa radiaţiile emise de sursa luminoasă în fascicule de raze monocromatice, pe care le dirijează apoi succesiv, printr-o fantă, asupra celulei de absorbţie.