Spectrofotometrie

1.1 Prezentare generală a metodei de analiză chimică prin spectrofotometrie

Spectrofotometria este o metodă optică de determinarea a concentraţiilor constituenţilor existenţi într-o probă dată.

Spectrofotometria reprezintă măsurarea cantitativă a spectrelor de absorbţie / emisie ale unei substanţe. 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.

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.

Spectroscopia este o denumire generică dată unei clase de procedee şi tehnici experimentale prin care se urmăreşte şi se cuantifică efectul absorbţiei sau emisiei de energie de către o probă supusă analizei chimice calitative şi/sau cantitative. La folosirea spectroscopiei în analiza chimică calitativă scopul spectroscopiei este acela ca dintr-un spectru să se obţină informaţii despre proba analizată precum: structura internă, compoziţie, dinamică.

Spectrofotometria este o ramură a spectroscopiei moleculare ce se ocupă cu analiza calitativă şi cantitativă a spectrelor de absorbţie în domeniul UV-VIS a substanţelor organice sau anorganice în stare lichidă. Din cauză că în domeniul UV-VIS nu toate substanţele sau elementele chimice au spectre de absorbţie cu maxime clare analiza calitativă nu este atât de reprezentativă ca cea cantitativă. Un spectrofotometru sau un colorimetru utilizează transmiterea luminii printr-o soluţie pentru determinarea concentraţiei unui solut în soluţia respectivă. Radiaţia ectromagnetică emisă într-un spectru electromagnetic este desfăcută prin refracţie pe o prismă sau pe o reţea de difracţie Tn în scopul evidenţierii precise a lungimilor de undă specifice diferitelor elemente, ioni, radicali sau molecule. La folosirea spectroscopiei în analiza chimică calitativă se realizează corelarea lungimilor de undă a spectrelor obţinute cu spectre etalon. La analiza chimică cantitativă se foloseşte dependenţa dintre intensitatea emisiilor spectrale specifice şi concentraţia elementelor sau substanţelor din compuşi sau amestecuri de compuşi.

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.

Metoda de analiză chimică a alimentelor prin spectrofotometrie este o metodă care are la bază legea LAMBERT-BEER.

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 - exprimă legătura între intensitatea luminii care traversează o soluţie şi concentraţia soluţiei respective.

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

T - este transmisia; E - este extincţia .

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

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

Absorbţia 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 diferenţa de energie dintre cele două stări. Aceste tranziţii, legate de interacţiunea foton-microparticulă urmează anumite reguli de selecţie care determină ce fel de salturi de la un nivel la altul sunt permise. Pe de altă parte, o tranziţie are loc numai dacă sunt îndeplinite anumite condiţii de interacţiune 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.