Spektroskopia UV Vis to technika naukowa stosowana do pomiaru ilości światła pochłanianego lub przepuszczanego przez próbkę przy różnych długościach fal światła ultrafioletowego (UV) i widzialnego (Vis).
Proces ten polega na świeceniu wiązką światła UV Vis przez próbkę i pomiarze ilości światła, które przez nią przechodzi. Analizując wzór absorpcji i transmisji światła, naukowcy mogą zidentyfikować i określić ilościowo składniki próbki.
Istnieje unikalna zależność między substancją a jej spektrum UV Vis, gdy substancja absorbuje maksimum światła przy określonej długości fali. Zależność ta może być wykorzystana do:
Analizy jakościowej, tj. określania obecności określonych substancji.
Analizy ilościowej, tj. określania ilości pewnych substancji.
Spektrofotometria UV Vis jest powszechnie stosowana w wielu dziedzinach nauki, w tym w chemii, biologii i fizyce, do badania właściwości materiałów i ich interakcji ze światłem. Jest również szeroko stosowana w przemyśle do kontroli jakości i analizy materiałów, takich jak leki, żywność i kosmetyki.
Na tej stronie znajdziesz niezbędną wiedzę na temat spektroskopii uv vis i jej zastosowań.
W poniższych sekcjach znajdziesz odpowiedzi na pytania dotyczące podstaw i aplikacji UV Vis:
Spektroskopia UV Vis to rodzaj spektroskopii absorpcyjnej, w której próbka jest oświetlana promieniami elektromagnetycznymi o różnych długościach fal w zakresie ultrafioletowym (UV) i widzialnym (Vis). W zależności od substancji, promienie UV lub światła widzialnego są częściowo absorbowane przez próbkę. Pozostałe światło, tj. światło przechodzące , jest rejestrowane w funkcji długości fali przez odpowiedni detektor. Detektor tworzy następnie unikalne spektrum UV Vis próbki (znane również jako spektrum absorpcji).
Aby dowiedzieć się więcej o podstawach spektroskopii uv vis, proszę pobrać przewodnik METTLER TOLEDO "Zastosowania i podstawy spektrofotometrii".
Kiedy światło uderza w obiekt, może zostać przez niego pochłonięte, zazwyczaj dlatego, że długość fali pochłoniętego światła odpowiada elektronicznemu wzbudzeniu w obiekcie. Pozostałe światło jest przepuszczane, tj. przechodzi przez obiekt.
W spektrofotometrze transmitancję mierzy się dzieląc widmo natężenia światła przepuszczanego przez próbkę (I) przez widmo natężenia światła przepuszczanego przez próbkę zerową (I0).
Konwerter absorbancji/transmitancji
=
Absorbancja (A), znana również jako gęstość optyczna (OD), to ilość światła pochłanianego przez obiekt i może być wyrażona w następujący sposób
Transmitancja (T)
Aby dowiedzieć się więcej na temat podstawowych technik spektroskopii uv vis, proszę pobrać przewodnik "Spectrophotometry Applications and Fundamentals".
Czym jest prawo Beera-Lamberta?
Prawo Beera-Lamberta mówi, że ilość energii pochłanianej przez roztwór jest proporcjonalna do długości ścieżki i stężenia. Mówiąc prościej, bardziej stężony roztwór pochłania więcej światła niż roztwór rozcieńczony.
Matematyczny zapis prawa Beera jest następujący:
A = ϵ.d.c
Gdzie ϵ = absorpcyjność molowa, d = długość ścieżki i c = stężenie. Absorpcyjność molowa jest unikalną stałą fizyczną próbki, która odnosi się do zdolności próbki do pochłaniania światła o danej długości fali. ϵ ma jednostkę L-mol-1-cm-1.
Aby dowiedzieć się więcej o podstawach spektroskopii uv vis, proszę pobrać przewodnik METTLER TOLEDO "Zastosowania i podstawy spektrofotometrii".
Jaka jest różnica między spektrofotometrami skanującymi i matrycowymi?
Spektrofotometr UV Vis to przyrząd przeznaczony do pomiaru absorbancji w zakresie UV Vis z wykorzystaniem prawa Beera-Lamberta. Mierzy on natężenie światła przechodzącego przez roztwór próbki w kuwecie i porównuje je z natężeniem światła przed jego przejściem przez próbkę.
Głównymi elementami spektrofotometru uv vis są źródło światła, uchwyt próbki, urządzenie dyspersyjne do oddzielania różnych długości fal światła i odpowiedni detektor.
Spektrofotometr skanujący
Konwencjonalne spektrofotometry skanujące działają na zasadzie wykonywania kolejnych pomiarów transmitancji przy każdej określonej długości fali. Światło jest rozdzielane na różne długości fali przez siatkę dyfrakcyjną. Kuweta z próbką jest umieszczana pomiędzy siatką dyfrakcyjną a detektorem.
Spektrofotometr macierzowy
W spektrofotometrze matrycowym próbka jest oświetlana przez kontinuum, tj. wszystkie składowe spektralne światła jednocześnie, dzięki czemu absorbuje światło o różnych długościach fali jednocześnie. Przekazywane światło jest następnie rozpraszane przez siatkę odbiciową. To oprzyrządowanie pomaga uzyskać widmo UV Vis szybciej niż można to uzyskać za pomocą tradycyjnego spektrofotometru skaningowego.
W porównaniu do spektrofotometru skanującego, spektrofotometr matrycowy nie posiada ruchomych części.
Aby dowiedzieć się więcej, proszę pobrać dokument "Array versus Scanning". W białej księdze porównano dwie uznane konfiguracje spektrofotometrów UV Vis oraz oceniono ich wydajność i zalety.
Instrument do spektrofotometrii musi działać zgodnie ze swoją specyfikacją dla krytycznych pomiarów UV Vis, szczególnie w klinicznej, farmaceutycznej lub przemysłowej kontroli jakości. Dlatego też weryfikacja wydajności musi być przeprowadzana regularnie. Wyniki kalibracji muszą być również rejestrowane i przechowywane.
Proszę pobrać "How Should UV Vis Labs Do Spectrophotometer Calibration", aby uzyskać wgląd w znaczenie kalibracji w odniesieniu do zmian rozdziałów dotyczących UV Vis zawartych w Ph. Eur. 10 i USP42 NF37.
Główne parametry do kalibracji spektrofotometru uv vis
Główne parametry, które należy skalibrować dla spektrofotometru uv vis przedstawiono w poniższej tabeli.
Test wydajności
Certyfikowany materiał odniesienia (CRM)
Parametr badania przyrządu
Kryteria akceptacji
USP 42 NF 37
Ph. Eur. 10
Dokładność i powtarzalność długości fali
powtarzalność
Ho(ClO4)3: 4% Ho2O3 w 10% v/v HClO4
Próba ślepa: Powietrze
14 długości fal
(240 nm - 650 nm)
Xe: 2 długości fali (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
Fotometryczna
dokładność i
powtarzalność**
K2Cr2O7 w 0,001 M HClO4
Próba ślepa: 0,001 M HClO4
60 mg/L
0 A - 2 A,
235, 257, 313, 350 nm
Dla absorbancji ≤ 1A
Dokładność: ± 0,010A
Powtarzalność:
S.D. ≤ 0,005 A
Dla absorbancji > 1A
Dokładność: ± 1%
Powtarzalność:
S.D. ≤ 0,5%
Dokładność: ± 0,010 A lub ± 1%, w zależności od tego, która wartość jest większa
Kwas nikotynowy w
0,1 M HCl
Próba ślepa: 0,1 M HCl
12 mg/l
0,26 A - 1,6 A
213, 261 nm
Liniowość fotometryczna
K2Cr2O7 w 0,001 M HClO4
Próba ślepa: 0,001 M HClO4
6 - 200 mg/l, do 3,0 A,
235, 257, 313, 350 nm
Wszystkie zmierzone filtry spełniają kryteria akceptacji dokładności fotometrycznej
R2> 0,999
Kwas nikotynowy w
0,1 M HCl
Próba ślepa: 0,1 M HCl
6 - 60 mg/L, do 2.5 A
213, 261 nm
Światło rozproszone zgodnie z procedurą A
(SFRM)
1,2% w/v KCl/H2O;
Długość ścieżki 10 mm
Ślepa próba: 1,2% w/v KCl/H2O, długość ścieżki 5 mm
Amax przy 198 nm
≥ 0.7 A
(NA)
Światło rozproszone zgodnie z procedurą B (SWM)
1,2 % w/v KCl/H2O;
Długość ścieżki 10 mm
Puste: H2O, długość ścieżki 10 mm
Amax przy 198 nm
≥ 2.0 A
≥ 2.0 A
Rozdzielczość
0,02 % v/v toluenu w n-heksanie
Próba ślepa: n-heksan/
n-heptan (Ph. Eur. 10)
Amax,269/Amin,267
>1.3
Poziomy podano w odpowiedniej monografii
** Brak specyfikacji fotometrycznej powtarzalności (precyzji) w Ph. Eur.
S.D. - odchylenie standardowe
3. Nauka o kolorach
Podstawy pomiarów kolorów
Kolory sprawiają, że nasz świat jest bardziej interesujący. Kiedy widzimy jakiś obiekt, światło odbite od tego obiektu wpada do naszych oczu i jest zbierane przez kilka rodzajów fotoreceptorów w siatkówce. W zależności od czułości fotoreceptorów, różne osoby mogą postrzegać ten sam kolor w różny sposób.
Aby powszechnie zaakceptować dokładność określonego koloru, należy przypisać mu wartości liczbowe. Krótko mówiąc, urządzenia pomiarowe, takie jak spektrofotometry i kolorymetry, dostarczają wyniki pomiaru koloru w postaci wartości, aby zapewnić dokładność i powtarzalność określania koloru.
Spektrofotometry określają ilościowo dane koloru poprzez zbieranie i filtrowanie długości fal przepuszczanych przez próbkę. Równanie matematyczne jest stosowane do danych spektralnych w celu odwzorowania koloru na wadze kolorów.
Waga kolorów CIE (Commission internationale de l'éclairage) jest definiowana przy użyciu trzech parametrów: barwy, chrominancji i jasności.
Barwa to dominujący kolor obiektu. Barwę tworzą kolory podstawowe i drugorzędne.
Chroma, znana również jako nasycenie, opisuje, jak żywy lub matowy jest kolor.
Jasność to natężenie światła koloru (czy jest ciemny czy jasny).
Każdy system kolorów CIE wykorzystuje trzy współrzędne do zlokalizowania koloru na wadze. Trzy podstawowe wagi kolorów to Tristimulus CIE XYZ, CIE L*a*b* i CIE L*u*v*.
Na przykład, gdy kolor jest wyrażony w CIE L*a*b*:
L* określa jasność
a* oznacza wartość czerwoną/zieloną
b* oznacza wartość żółty/niebieski
Używając wagi kolorów CIE L*a*b*, współrzędne dla czerwieni przedstawionej na zdjęciu róży wynosiłyby:
L* = 29.00, a* = 52.48, b* = 22.23
Aby dowiedzieć się więcej o podstawach pomiaru kolorów, prosimy pobrać przewodnik.
Kolor jest kluczowym czynnikiem zapewniającym natychmiastową rozpoznawalność.
Zapewnienie ogólnego udanego wrażenia wizualnego dla konsumentów może wpłynąć na decyzję o zakupie. Dlatego kolor jest ważny w definiowaniu tożsamości marki i spójności produktu.
Różne skale kolorów zostały ustanowione w celu unikalnego zdefiniowania produktu zgodnie ze standardami przemysłowymi. Wagi te obejmują:
Waga
Standard
Zastosowania
Saybolt
ASTM D156, ASTM D6045
Określenie, czy paliwo (nafta, benzyna, olej napędowy, benzyna ciężka itp.) jest zanieczyszczone lub uległo degradacji podczas przechowywania.
APHA/Pt-Co/Hazen
ASTM D1209
Wskaźnik zażółcenia stosowany jako metryka do kontroli czystości w przemyśle wodnym, chemicznym, naftowym i tworzyw sztucznych.
Gardner
ASTM D1544/D6166, DIN EN ISO 4630-2
Do testowania produktów takich jak żywice, kwasy tłuszczowe, lakiery i oleje schnące, które uzyskały kolor w wyniku ogrzewania.
CIELAB
DIN EN 11664-4, DIN 5033-3, 4630, ASTM Z 58.7.1 DIN 6174
Kontrola jakości dla branży aromatów i zapachów oraz żywności i napojów
Metoda MEBAK 2.13.2, Metoda EBC 8.5, Metoda EBC 9.6
Do pomiaru intensywności barwy i zmętnienia (zamglenia) w jednostkach EBC piwa, słodów, karmelu itp.
USP/EUP
USP-24 Monografia 631, metoda EP 2.2.2
Kontrola jakości leków
Hess-Ives
Metoda testowa DGK F 050.2
Używana do testowania chemikaliów i płynów powierzchniowo czynnych (głównie w przemyśle kosmetycznym).
4. Analiza mikroobjętościowa przy użyciu spektrofotometru uv vis mikroobjętościowego
Jak przeprowadzić analizę mikroobjętości w spektroskopii uv vis?
Spektrofotometr mikroobjętościowy mierzy próbki o objętości zaledwie 1 µl. Stężenie kwasów nukleinowych w próbce jest zwykle rzędu nano lub mikrogramów na mililitr.
Rozcieńczanie takich mikroobjętości i uzyskiwanie dokładnych wyników stanowi wyzwanie. Dlatego mikroanaliza bez rozcieńczania staje się ważna dla dalszej analizy kwasów nukleinowych.
Podczas analizy kwasów nukleinowych próbka o mikroobjętości jest pipetowana do drobnego przedziału na powierzchni podstawy. Wiązka światła ze źródła lampy jest kierowana przez światłowód do platformy mikroobjętości. Ponieważ długość ścieżki jest zredukowana do rzędu milimetra, wyższe stężenie analitu może być precyzyjnie analizowane bez wielokrotnego rozcieńczania.
System mikroobjętościowy wykorzystuje technologię światłowodową wraz z nieodłącznymi właściwościami próbki (takimi jak napięcie powierzchniowe), aby utrzymać próbkę na platformie podstawy i określić absorbancję próbek w czasie rzeczywistym przy małych objętościach.
Dzięki tym zaletom analiza mikroobjętości staje się idealnym wyborem do analizy biomolekularnej.
Proszę wziąć udział w webinarium na żądanie "Maximize Workflow Accuracy through Good UV/VIS Practice in Nucleic Acid Analyses", aby uzyskać porady i wskazówki dotyczące analizy mikroobjętości.
Kontrola jakości kwasów nukleinowych Kwantyfikacja kwasów nukleinowych jest niezbędną metodą przedanalityczną do uzyskania dokładnych i wiarygodnych wyników w wielu testach biologii molekularnej, takich jak sekwencjonowanie nowej generacji (NGS), reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR), PCR w czasie rzeczywistym (ilościowy PCR; qPCR), klonowanie i transfekcja.
Jakościowa i ilościowa kontrola kwasów nukleinowych może być przeprowadzona poprzez określenie czystości i stężenia kwasów nukleinowych.
Metody analizy DNA A260 daje korelację stężenia nukleotydów, a A280 daje stężenie resztkowych białek. Aminokwasy tyrozyna i tryptofan absorbują przy 280 nm, a fenyloalanina dobrze absorbuje przy 260 nm. Pozwala to na obliczenie stosunku A260/A280 dla czystości DNA przy użyciu bezpośrednich pomiarów absorbancji. Dobrej jakości DNA będzie miało stosunek A260/A280 wynoszący 1,7-2,0
Testy kwantyfikacji białek Różne metody kwantyfikacji białka całkowitego obejmują A280, kwas bicinchoninowy (BCA), Bradford, Lowry, Pierce i inne nowe testy. Białka w roztworach mają maksima przy 280 nm ze względu na aminokwasy z pierścieniami aromatycznymi i minima przy około 220 nm ze względu na obecność wiązań peptydowych.
Stężenie oblicza się za pomocą wzoru Warburga:
Stężenie białka (mg/ml) = 1,55 X (odczyt A280) - 0,76 X (odczyt A260)
Aby dowiedzieć się więcej na temat analizy DNA za pomocą spektroskopii uv vis, proszę pobrać artykuł redakcyjny "260/280 Ratio: Wskaźnik zanieczyszczenia białkami".
Jakie są typowe błędy w pomiarach i kalibracji UV vis?
Dobrą dokładność i precyzję pomiarów UV Vis można osiągnąć, podejmując środki ostrożności w celu uniknięcia błędów. Typowe ryzyko błędu, które należy uwzględnić podczas wykonywania pomiarów UV Vis obejmuje:
Charakterystyka widmowa. Charakterystyka spektralna jest wykonywana podczas procesu kalibracji. Główne czynniki, które mogą prowadzić do błędnych wyników, to dokładność długości fali, szerokość pasma spektralnego, światło rozproszone i liniowość.
Charakterystyka fotometryczna. Charakterystyka fotometryczna obejmuje czułość spektralną źródła światła, zależną od temperatury czułość źródła światła i detektora itp.
Interakcje optyczne. Promieniowanie źródła lampy może oddziaływać z materiałem kuwety, zmieniając intensywność absorbancji próbki. Takich interakcji optycznych można uniknąć, wybierając odpowiedni materiał kuwety.
Inne czynniki. Inne czynniki, takie jak temperatura, wahania napięcia linii, wibracje, zanieczyszczenie lub nagrzewanie próbki przez fotometr również mają negatywny wpływ na pomiary.
GUVP™
Chociaż nie wszystkich błędów można uniknąć, można je zminimalizować, aby uzyskać lepsze wyniki.
'Proszę pobrać broszurę Good UV/VIS Practice "Trustworthy Results for UV/Vis Spectroscopy".
Wybór odpowiedniej kuwety wiąże się z wyborem właściwego materiału i odpowiedniego rozmiaru w oparciu o próbkę i oprzyrządowanie.
Materiał kuwety powinien zapewniać wystarczającą transmisję przy danej długości fali. Tłumienie światła na ściankach kuwety nie powinno wpływać na wynik analizy. Kuwety szklane nie są używane w obszarze UV do analizy poniżej 370 nm, ponieważ pochłaniają promieniowanie. Zaleca się stosowanie ich wyłącznie w obszarze widzialnym.
Poniższa tabela przedstawia użyteczne zakresy transmisji kuwet:
Materiał
Teoretyczny zakres transmisji (nm)
Kwarc dalekiego UV
170-2700
Szkło optyczne
320-2500
Kwarc bliskiej podczerwieni
220-3800
Krzemionka UV
220-2500
Tworzywo sztuczne UV
220-900
Jednorazowe ogniwo PS
340-750
Jednorazowe ogniwo PMMA
285-750
Rozmiar kuwet również wpływa na możliwości pomiarowe. Nominalna długość ścieżki promieniowania kuwety wynosi 10 mm. W zależności od próbek, długość ta może wynosić od 1 mm do 100 mm.
Standardowe kuwety mogą być stosowane do większości badanych próbek. Typowe kuwety absorpcyjne i fluorescencyjne mają zewnętrzną podstawę 12,5 mm x 12,5 mm, wysokość 45 mm i wymiary wewnętrzne 10 mm x 10 mm.
Kuwety odługiej ścieżce (kuwety o długości ścieżki większej niż 10 mm) są używane, gdy próbka jest zbyt rozcieńczona lub próbka odparowuje lub ulega zmianie chemicznej podczas procesu pomiaru.
Kuwety okrótkiej ścieżce (kuwety o długości ścieżki mniejszej niż 10 mm) są używane, gdy absorbancja jest wysoka, a rozcieńczenie jest trudne.
Jak prawidłowo obchodzić się z kuwetami?
Podczas obchodzenia się z kuwetami proszę zawsze przenosić kuwetę używając oszronionych boków. Proszę unikać dotykania palcami przezroczystych powierzchni optycznych, ponieważ odciski palców mogą powodować znaczną absorbancję, a tym samym wpływać na dokładność pomiaru.
Proszę unikać używania szklanych pipet typu pasteura do napełniania kuwety, ponieważ mogą one porysować powierzchnię optyczną, powodując dalsze zakłócenia. Zalecane są pipety z jednorazowymi plastikowymi końcówkami.
Czystość kuwet ma znaczący wpływ na wyniki, więc musimy uznać to za bardzo ważny czynnik.
Poniższe kroki są zalecane do głębokiego czyszczenia kuwet kwarcowych:
Zanurzyć kuwety w roztworze czyszczącym.
Usunąć roztwór czyszczący i przepłukać kuwety wodą dejonizowaną.
Przemyć kuwety etanolem lub acetonem, z wyjątkiem przypadków występowania białek (patrz tabela poniżej).
Wysuszyć kuwety, przecierając je niestrzępiącą się chusteczką, a następnie susząc na powietrzu lub w piecu suszącym.
Poniższy wykres przedstawia użyteczne zakresy transmisji kuwet.
Roztwory wodne
Cząsteczki organiczne
Cząsteczki trudne do usunięcia
Białka
Metale ciężkie
Kwasy tłuszczowe
Roztwory czyszczące
Równe części objętościowe 3 M HCl i etanolu
Przemyć 50% kwasem azotowym
Stężony HNO3 lub 2 M HCl
Równe części objętościowe etanolu i 3 M HCl
Inkubować w temperaturze pokojowej z trypsyną
(Etanol i aceton nie są zalecane do czyszczenia).
Równe części objętościowe kwasu siarkowego 2 M i 50% wody dejonizowanej
Aqua regia
Równe części objętościowe IPA i wody dejonizowanej
Czas namaczania*
10 minut
10 minut
30 sekund
Przez noc
20 minut
Proszę wytrzeć
*Czas namaczania podany w tabeli jest przybliżony, jednak zaleca się namaczanie kuwet tylko do momentu usunięcia plam/zanieczyszczeń.
Kuwety szklane mogą być czyszczone poprzez płukanie acetonem lub etanolem, a następnie wodą. Zaleca się suszenie na powietrzu.
Kuwety plastikowe można kilkakrotnie umyć wodą dejonizowaną. Nie zaleca się mycia kuwet plastikowych środkami chemicznymi.
Proszę pobrać naszą kolekcję plakatów z poradami i wskazówkami dotyczącymi utrzymania w czystości instrumentów laboratoryjnych.
Dobra praktyka stosowania spektrofotometrów mikroobjętościowych
Przygotowanie próbki Czułość urządzenia może być niska w przypadku rozcieńczonych stężeń próbek biologicznych. Aby zwiększyć czułość takich próbek, należy rozważyć pobranie próbki o wyższym stężeniu. Pomiary mikroobjętości zazwyczaj wymagają 1-2 µl objętości próbki. Do pobierania próbki należy używać wzorcowanych pipet. Należy zadbać o przygotowanie i pobranie do analizy jednorodnej próbki.
Wyczyścić platformę mikroobjętości Proszę upewnić się, że powierzchnia podstawy mikroobjętości i lustro są odpowiednio wyczyszczone. Wystarczy przetrzeć powierzchnie niestrzępiącą się chusteczką, używając wody dejonizowanej. W przypadku stosowania roztworu buforowego, detergentów lub lepkiej próbki, przed przystąpieniem do następnej próbki należy wielokrotnie wyczyścić powierzchnię.
Proszę umieścić próbkę na platformie Powoli i równomiernie umieścić próbkę na powierzchni, aby uniknąć tworzenia się pęcherzyków powietrza.
Proszę pracować w granicach wykrywalności Proszę znać najniższą i najwyższą granicę wykrywalności urządzenia i pracować w tym zakresie.
Ogólne praktyki dotyczące dokładnych pomiarów UV Vis
Proszę zachować ostrożność podczas przygotowywania próbki i pipetowania jej do kuwety lub na platformę mikroobjętościową. Próbka powinna być jednorodna.
Jeśli w próbce znajdują się zawieszone cząstki stałe, światło może ulec rozproszeniu. W takich przypadkach należy przefiltrować próbkę za pomocą filtra strzykawkowego.
Napełnić próbkę w kuwecie, biorąc pod uwagę wymiar z uchwytu próbki. Wymiar z to odległość od dna kuwety do wysokości, na której wiązka światła przechodzi przez próbkę.
Przed każdym pomiarem należy wyczyścić kuwetę niestrzępiącą się chusteczką. Za każdym razem należy używać nowej chusteczki.
Jako próby ślepej proszę użyć tego samego rozpuszczalnika/bufora roztworu, który został użyty do przygotowania próbki.
6. Jakie są zastosowania spektroskopii uv vis w różnych gałęziach przemysłu?
Spektroskopia uv vis jest wszechstronną techniką analityczną o szerokim zakresie zastosowań w różnych gałęziach przemysłu. Niektóre z istotnych zastosowań spektroskopii UV Vis w różnych gałęziach przemysłu to:
Żywność i napoje
Spektroskopia uv vis określa jakość i skład produktów spożywczych i napojów. Może być wykorzystywana do analizy koloru (np. wina), smaku i aromatu produktów spożywczych, a także do wykrywania obecności zanieczyszczeń lub substancji dodatkowych.
Farmaceutyczny
Spektroskopia uv vis analizuje czystość, stężenie i tożsamość leków i innych produktów farmaceutycznych. Jest również wykorzystywana do monitorowania stabilności farmaceutyków w czasie.
Kosmetyki
Ocena fotostabilności środków do formulacji, charakterystyka cząstek środka blokującego promieniowanie UV, ocena wskaźnika koloru, wykrywanie zafałszowań (przemysł perfumeryjny), badanie właściwości optycznych, kwantyfikacja barwników, przeciwutleniaczy itp.
Petrochemia
Charakterystyka ropy naftowej, obliczanie frakcji asfaltenów, formułowanie wskaźników zawartości aromatów, jakości ropy naftowej, ciężaru, zawartości siarki, obliczanie współczynnika rozpuszczalności Hildebranda.(Rozszerzone na bitumy, oleje ciężkie i łupkowe oraz oleje z fluidalnego krakingu katalitycznego, koksowania lub upłynniania węgla).
Chemiczne
Określanie właściwości chemicznych, końcowa ocena jakości gotowego produktu, badanie składu polimerów, kwalifikacja ścieków, określanie czystości i wydajności barwienia, fotokatalityczna degradacja polimerów/barwników, pozostałości pestycydów w glebie lub wodzie.
Biotechnologia
Stężenie i czystość kwasów nukleinowych, białek (A280, BCA, Biuret, Bradford Lowry, OD 600), pomiary hodowli komórek drobnoustrojów, denaturacja białek, badania kinetyczne (aktywność enzymatyczna), próbki biologiczne takie jak krew, osocze, surowica itp.
METTLER TOLEDO oferuje szeroką gamę zatwierdzonych metod aplikacji. W naszej wyszukiwarce online znajdziesz aplikację, która najlepiej odpowiada Twoim potrzebom.
Poszczególne techniki spektroskopowe różnią się głównie wykorzystywanym promieniowaniem, interakcją między energią a materiałem oraz rodzajem materiału i zastosowaniami, do których są wykorzystywane. Techniki spektroskopowe powszechnie stosowane do analizy chemicznej to spektroskopia atomowa, spektroskopia w zakresie ultrafioletu i widzialnym (spektroskopia UV Vis), spektroskopia w podczerwieni, spektroskopia uv vis i magnetyczny rezonans jądrowy.
Rodzaj spektroskopii
Rodzaj promieniowania
Interakcje
Długość fali
Spektroskopia promieniowania ϒ
Promienie ϒ
Jądra atomowe
< 0,1 nm
Spektroskopia fluorescencji rentgenowskiej
Rentgen
Elektrony powłoki wewnętrznej
0,01 - 2,0 nm
Spektroskopia UV w próżni
Ultrafiolet (UV)
Jonizacja
2,0 - 200 nm
UV Vis spektroskopia uv
UV Vis
Elektrony walencyjne
200 - 800 nm
Spektroskopia ramanowska i w podczerwieni
Podczerwień
Wibracje molekularne
0,8 - 300 mm
Spektroskopia mikrofalowa
Mikrofale
Rotacje molekularne
1 mm do 30 cm
Spektroskopia elektronowego rezonansu spinowego
Spin elektronów
Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego
Fale radiowe
Spin jądrowy
0.6 - 10 m
Jakie są różne interakcje molekularne w regionie UV?
Absorpcja promieniowania UV powoduje przejścia elektronowe z niższych poziomów energetycznych do wyższych poziomów energetycznych. Absorpcja promieniowania ultrafioletowego w cząsteczkach organicznych jest ograniczona do pewnych grup funkcyjnych (chromoforów), które zawierają elektrony walencyjne o niskiej energii wzbudzenia. Przejścia molekularne/interakcje, które zachodzą w wyniku absorpcji promieniowania UV to:
π- π* (przejście pi do gwiazdy pi) - orbital wiążący do anty-wiążącego
n - π* (przejście gwiaździste n do pi) - orbital bez wiązania do orbitalu z wiązaniem.
Przejścia te wymagają nienasyconej grupy w cząsteczce, aby zapewnić elektrony π.
Przejścia σ (wiążące) do σ* (anty-wiążące) wymagają wyższej energii i dlatego nie można ich wykryć za pomocą spektroskopii uv vis.
Jak grupy funkcyjne wpływają na widma?
Proszę rozważyć grupę funkcyjną zawierającą atomy z jedną lub więcej samotnymi parami elektronów, które nie absorbują promieniowania ultrafioletowego/widzialnego. Jednakże, gdy ta grupa funkcyjna jest przyłączona do chromoforu, zmienia intensywność i długość fali absorpcji. Zjawisko to nazywane jest auksochromem lub grupą wzmacniającą kolor.
Obecność auksochromu powoduje przesunięcie położenia piku lub sygnału na większą długość fali, co nazywa się przesunięciem batochromowym lub czerwonym. Grupy funkcyjne przyczyniające się do powstawania grup batochromowych to podstawniki, takie jak grupy metylowe, hydroksylowe, alkoksylowe, halogenowe i aminowe.
Auksochrom, który powoduje przesunięcie położenia piku lub sygnału do krótszej długości fali, nazywany jest przesunięciem hipsochromowym lub niebieskim. W rzeczywistości połączenie chromoforu i auksochromu zachowuje się jak nowy chromofor o innym maksimum absorpcji (λmax). Na przykład benzen wykazuje λmax przy 256 nm, podczas gdy anilina wykazuje λmax przy 280 nm. W związku z tym grupa NH2 działa jako auksochrom i powoduje przesunięcie λmax do większej wartości.
Jaka jest różnica między szerokością pasma spektralnego a rozdzielczością w spektroskopii uv vis?
Szerokość pasma spektralnego (SBW) spektrofotometru jest związana z fizyczną szerokością szczeliny i dyspersją optyczną systemu monochromatora. Rozdzielczość to zdolność przyrządu do rozdzielania światła na skończone, odrębne regiony długości fali i rozróżniania każdego skończonego regionu. Szerokość pasma spektralnego jest zwykle używana w przypadku instrumentów skanujących, podczas gdy rozdzielczość jest zwykle używana w przypadku instrumentów matrycowych.
Dla większości celów ilościowych farmakopei, szerokość pasma spektralnego mniejsza niż 2 nm jest wystarczająca, a kryterium akceptacji dla stosunku wynosi 1,3. Rozdzielczość spektralną można wykorzystać do porównania z widmową szerokością pasma.
Tabela przedstawia rozdzielczość spektrofotometrów UV/VIS Excellence firmy METTLER TOLEDO, mierzoną przy użyciu toluenu w heksanie, oraz równoważną SBW.
Przyrząd
Rozdzielczość spektralna
Ekwiwalent SBW (nm)
UV5
> 1.5
< 2.0
UV5Bio
> 1.5
< 2.0
UV5Nano
> 1.7
< 1.5
UV7
> 1.9
≤ 1.0
Jakie są różne źródła światła wykorzystywane w spektrofotometrze UV vis?
Najlepsze źródło światła to takie, które zapewnia dobrą intensywność przy niskim poziomie szumów we wszystkich długościach fal ultrafioletowych i widzialnych oraz oferuje stabilność przez długi czas. Istnieje szereg powszechnie stosowanych źródeł światła, które wymieniono poniżej.
Źródło światła
Zakres długości fali
(nm)
Region
Żywotność
Żarówka wolframowa
350 - 2500
VIS + IR
3000 godzin
Lampa łukowa deuterowa
190 - 400
UV
1 000 godzin
Lampa wodorowa
190 - 400
UV
1 000 godzin
Ksenonowa lampa błyskowa
190 - 1100
UV + VIS + NIR
5 500 godzin*
* Odpowiada 50 Hz błysków przy pracy ciągłej
W czym siatka dyfrakcyjna jest lepsza od pryzmatu?
Pryzmaty i siatki dyfrakcyjne są typowymi elementami dyspersyjnymi. Pryzmat osiąga dyspersję dzięki różnicy współczynnika załamania materiału w zależności od długości fali. Natomiast siatka dyfrakcyjna wykorzystuje różnicę w kierunku dyfrakcji dla każdej długości fali z powodu interferencji. Zarówno pryzmaty, jak i siatki dyfrakcyjne mogą rozłożyć widma światła na wiele kolorów do analizy. Jednak siatka dyfrakcyjna jest mniej wrażliwa na kolor światła i może być wykonana tak, aby rozprowadzać kolory pod większym kątem niż pryzmat. Szkło w pryzmacie jest przezroczyste dla światła widzialnego, ale pochłania i blokuje światło w podczerwieni i ultrafiolecie. Siatka dyfrakcyjna z kilkuset liniami na cal może odchylić światło w środku widzialnego spektrum o co najmniej 20 stopni. Kąt odchylenia szklanego pryzmatu jest zazwyczaj znacznie mniejszy.
Które związki nieorganiczne można mierzyć za pomocą spektroskopii UV Vis?
Cząsteczki mogą być analizowane za pomocą spektroskopii uv/vis, jeśli posiadają jakąkolwiek grupę funkcyjną lub koniugację, lub jeśli wytwarzają barwny kompleks. Ponieważ związki nieorganiczne nie zawierają żadnej grupy funkcyjnej ani koniugacji, powszechną metodą ich analizy jest reakcja z odpowiednim związkiem. Powoduje to powstanie barwnego kompleksu, którego absorbancję można zmierzyć fotometrycznie w obszarze widzialnym i skorelować z jego rzeczywistym stężeniem. Na przykład, żelazo jest powszechnie analizowane poprzez reakcję z 1,10-fenantroliną w celu wytworzenia czerwonego kompleksu barwnego. Absorbancja kompleksu jest mierzona przy 570 nm w celu oszacowania stężenia żelaza.
Czym różnią się od siebie spektrofotometry single beam i double beam?
Poniżej przedstawiono główne różnice między spektrofotometrem single beam a spektrofotometrem double beam.
Spektrofotometr single beam: Pojedyncza wiązka ze źródła światła przechodzi przez próbkę.
Spektrofotometr dwuwiązkowy: Wiązka światła ze źródła światła jest dzielona na dwie części: jedna część przechodzi przez próbkę, a druga część przechodzi przez odniesienie
Rozszczepienie wiązki w spektrofotometrze dwuwiązkowym uzyskuje się na dwa sposoby:
statycznie, za pomocą częściowo przepuszczających zwierciadeł lub podobnego urządzenia
tłumiąc wiązki za pomocą ruchomych urządzeń optycznych i mechanicznych
Jak analizować stałą folię polimerową za pomocą UV Vis?
Analiza próbki stałej odbywa się głównie poprzez oszacowanie jej absorbancji, transmitancji i współczynnika odbicia. Typowe parametry określane dla stałych polimerów obejmują % przepuszczalności, długość fali odcięcia i wskaźnik zażółcenia. Próbka jest montowana na uchwycie specjalnie zaprojektowanym dla próbek stałych, a odczyty są dokonywane w taki sam sposób, jak w przypadku próbek ciekłych. Uchwyt do próbek stałych umożliwia pomiar próbek stałych, takich jak folie lub szkło.
Czy temperatura wpływa na analizę UV-vis?
Temperatura wpływa na wartości absorbancji. Różne rozpuszczalniki podlegają różnym interakcjom w różnych temperaturach. Parametry roztworu, które zmieniają się pod wpływem zmian temperatury to:
Szybkość reakcji. Szybkość zmienia się, gdy temperatura jest podwyższona. Może to spowodować zmianę aktywności próbki. Reakcje enzymatyczne/biomolekularne są bardzo wrażliwe na temperaturę.
Rozpuszczalność substancji rozpuszczonej. Na rozpuszczalność wpływają zmiany temperatury. Słaba rozpuszczalność może skutkować niedokładną absorpcją.
Rozszerzanie lub kurczenie się rozpuszczalnika. Może to prowadzić do zmiany stężenia roztworu i wpływać na absorbancję, ponieważ absorbancja jest liniowo związana ze stężeniem.
Efekt Schlierena. Efekt ten może wystąpić przy zmianach temperatury, prowadząc do serii prądów konwekcyjnych, które mogą zmienić rzeczywistą absorbancję.
Temperatura nie ma wpływu na parametry optyczne, takie jak szum fotometryczny, dokładność/powtarzalność długości fali, powtarzalność fotometryczna i światło rozproszone w zakresie 10-40°C.
Natomiast parametry optyczne, takie jak rozdzielczość fotometryczna (stosunek toluen/heksan) i dokładność fotometryczna długości fali (K2Cr2O7 w HClO4) wykazują zależność od temperatury w zakresie od 0,014 do -0,034/jednostkę w zakresie 10-40 °C.
Kontrolę temperatury dla spektrofotometrii UV Vis można uzyskać za pomocą wysokowydajnych systemów termostatujących, takich jak CuveT i CuvetteChanger. Więcej informacji znajdą Państwo tutaj.
Co to jest Stray Light?
Światło rozproszone jest definiowane jako światło docierające do detektora, które nie pochodzi ze źródła światła urządzenia i nie podąża ścieżką optyczną, powodując odchylenie przy odpowiedniej długości fali. W związku z tym natężenie światła mierzone przez detektor jest wyższe niż powinno być. I odwrotnie, oznacza to również, że zmierzona absorbancja jest niższa niż rzeczywista absorbancja, ponieważ jest ona zmniejszona przez udział światła rozproszonego. Efekt ten jest bardziej widoczny przy wyższych wartościach absorbancji (wysokie stężenia próbki).
Aby dowiedzieć się więcej o pochodzeniu i dokładnym pomiarze światła rozproszonego, prosimy pobrać białą księgę:
Dlaczego komora próbki w spektrofotometrach UV Vis Array jest otwarta?
Komora próbki w spektrofotometrach matrycowych UV Vis jest otwarta ze względu na fakt, że instrumenty matrycowe wykorzystują odwróconą optykę i jednoczesne wykrywanie wszystkich długości fal widma.
Odwrócona optyka: Światło ulega dyfrakcji po przejściu przez próbkę. Z tego powodu tylko niewielka część zewnętrznego światła otoczenia przyczynia się do sygnału w danym obszarze długości fali.
Jednoczesna detekcja: Przy użyciu detektora matrycowego, który dostarcza 2048 sygnałów natężenia światła w tym samym czasie, pełne widmo jest rejestrowane w ciągu jednej sekundy. Ponieważ pomiar jest bardzo szybki, wpływ światła otoczenia jest znacznie ograniczony.
Aplikacje
Proszę pobrać poniżej instrukcje dotyczące aplikacji dla spektroskopii uv vis.
Spektrofotometr UV/VIS Excellence uwzględnia rozmaite zastosowania, od prostych kontroli jakości po badania regulowane surowymi przepisami dotyczącymi farmaceutyków.
Poproś o wycenę lub informacjeUzyskaj wycenęNatychmiastowa wycenaInformacje na temat rozwiązaniaRequest Online Demo
