curs 7 color
DESCRIPTION
Analiza instrumentalaTRANSCRIPT
11
ELEMENTE DE ANALIZĂ INSTRUMENTALĂCURSUL 7
PROF. DR. SILVIA IMRE
UNIVERSITATEA DE MEDICINĂ ŞI FARMACIE DIN TÂRGU-MUREŞSPECIALIZAREA NUTRIŢIE ŞI
DIETETICĂ
1
2
III.4. Spectrometria UV-VIS
III.5. Spectrofluorimetria. Chemiluminiscenţa
III.6. Spectrometria de absorbţie şi emisie atomică
33
III.4. Spectrometria de absorbţie UV-VIS
Domeniul ultraviolet - UV: 200-400 nm
Domeniul vizibil – VIS: 400-800 nm
4
� Radiaţiile UV-VIS:
� Acţionează asupra electronilor de legătură
� Electronii implicaţi în legături chimice trec în stare
superioară de energie (stare excitată)
SPECTROMETRIA UV-VIS = SPECTROMETRIA ELECTRONICĂ
Spectrometria UV-VIS → tehnică de măsurare a spectrelor
de absorbţie a radiaţiilor UV-VIS de către materie
5
� Cromofori:
� Grupe de atomi la nivelul cărora se
produce absorbţia radiaţiilor UV-VIS
Compus Cromofor λλλλmax [nm]
Etenă C=C 185
Butadienă C=C-C=C 217
Crotonaldehida C=C-C=O 217
Sulfanilamida în
soluţie alcalinăHN-O2S-C6H4-NH2 251
Sulfanilamida în
soluţie de HClH2NO2S-C6H4-N
+H3
218
265
66
E0
E*
hν
Absorbţie
Grad de
absorbţie
Natura radiaţiei
(λ sau ν)
Spectru de absorbţie
În figură este un spectru cu 2 maxime de absorbţie, deci
sunt absorbite cu intensitate mare 2 tipuri de radiaţiiRadiaţie
incidentă
Probă Radiaţie
transmisă
Obţinerea unui spectru de
absorbţie
�� � ��� ��
Sunt absorbite acele radiaţii a căror energie este
egală cu diferenţa de energie dintre două stări
energetice ale moleculei:
7
Exemplu de spectru de absorbţie
Maxime de
absorbţie
8
Semnal măsurat / intensitatea de absorbţie
Lungime de undă, nmλmax
Semnal
la λmax
Elementele unei benzi de absorbţie
9
Ambianţa atomică
(efecte electronice)
Interacţiunea cu
solventul
Deplasarea
echilibrelor de
ionizare etc.
← λmax →
Semnal
măsurat
la λmax
Factori care influenţează poziţia şi intensitatea maximelor de absorbţie
↑ ↓
10
Abs.
Lungime de undă
Efect
batocrom
Abs.
Lungime de undă
Efect
hipsocrom
Abs.
Lungime de undă
Efect
hipercrom
Abs
Lungime de undă
Efect
hipocrom
Tipuri de deplasări ale unei benzi de absorbţie
(Abs – grad de absorbţie, ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅ stare iniţială, stare
finală)
11
Cuvă cu soluţia
probă
I0 IT
l
c
lcaI
IA
T
λλλλλλλλ ======== 0log
Legea Lambert-Beer
unde:
A - absorbanţă
a - absorbtivitate sau coeficient de
absorbţie care este o constantă
pentru o substanţă dizolvată într-un
solvent dat
l - lungimea cuvei în care se află
soluţia
c - concentraţia substanţei în soluţie
I0 – intensitatea radiaţiei incidente
IT – intensitatea radiaţiei transmise
12
TI
IA 0log====λλλλ
100
λλλλ
λλλλ
λλλλ
λλλλ
====
====
o
T
o
T
I
IT
I
IT %;
A - Absorbanţa
T – Transmitanţa
T% - Transmitanţa procentuală
13
� a → ε coeficient de absorbţie molar sau absorbtivitate molară, atunci când concentraţia c se exprimă molar
� a → A1cm1% absorbanţa specifică atunci când
concentraţia c se exprimă în g la 100 ml soluţie, simbolizată %(m/V)
� a – caracterizează natura substanţei de determinat şi ambianţa (matricea) în care aceasta se află în probă (natura solventului, pH etc.)
14
A
Lungime de
undă, nm
Importanţa analitică a unui spectru UV-VIS
Informaţii
cantitative
Informaţii calitative
(natura substanţei de analizat / puritatea acesteia)
15
� Informaţii calitative:� Stabilirea prezenţei unui cromofor (grupare de
atomi care absoarbe în UV-VIS) prin
compararea λmax din spectrul obţinut cu valoarea
λmax din tabele de specialitate
� Un spectru UV-VIS nu permite determinarea
structurii complete a substanţei de analizat!!!
16
� Informaţii cantitative:� Pornind de la legea Lambert-Beer
� Metode:
� Pe baza coeficientului de absorbţie
� Metoda standardului extern
� Metoda curbei de calibrare etc.
17
Soluţia
probă
Tabele de
specialitate
Absorbanţa, A
la lungimea de
undă λ, cuva de
l cm
Coeficientul de
absorbţie, εsau A1cm
1%, la
lungimea de
undă λ şi în
cuva de l cm
cx
fA
,%(m/V)cx ⋅⋅⋅⋅====εεεε
! F =Factor numeric –
se ţine cont de diluţiile
efectuate, modul de
exprimare a
concentraţiei, corecţia
datorată lungimii
cuvei – dacă este
cazul etc.
Principiul determinării cantitative pe baza absorbtivităţii
18
Cuva cu
probă
Cuva cu
soluţia
standard
Absorbanţa
Ap la
lungimea de
undă λ, în
cuva de l cm
Absorbanţa
AS la
lungimea de
undă λ, în
cuva de l cm
fs
spx A
cAc ====
Principiul determinării cantitative pe baza standardului extern
Unde cx şi cs sunt
concentraţia probei şi,
respectiv, a soluţiei
standard
19
Probă
Serie de
soluţii
standard
Ai
ci
F
A
c
Ax
cx
xx
x
x
x
A1
c1
A2
c2
A3
c3
Ax
cx
Principiul determinării cantitative prin metoda standardelor externe
(metoda curbei de calibrare)
20
Tipuri de probe şi principii practice de lucru
� Tipuri de probe:� Lichide -Soluţii lichide
� Gazoase – mai rar
� Concentraţiile soluţiilor analizate – astfel alese încât valoarea absorbanţei A să fie cuprinsă între 0,2 şi 0,9 (legea Lambert-Beer se respectă doar dacă absorbanţa se încadrează între aceste valori); la spectrometrele vechi A trebuie să fie între 0,3 şi 0,7
� Solvenţii probelor lichide se aleg a.î. aceştia să nu absoarbă semnificativ la lungimea de undă maximă la care se fac măsurătorile.
� Măsurarea probelor se face faţă de un martor – o soluţie preparată în acelaşi solvent ca proba şi care conţine aproape toţi compuşii probei, cu excepţia substanţei de analizat. Prin folosirea martorului, se scade din absorbţia probei, absorbţia datorată celorlalţi compuşi prezenţi în probă.
21
Tipuri de probe şi principii practice de lucru (continuare I)
� Cuvele în care se introduc probele:� Sunt confecţionate din materiale care nu absorb în UV-
VIS. Ex.:� Sticla – domeniul VIS
� Cuarţ sau materiale plastice – domeniul UV-VIS
� Mărimea (lăţimea) cuvelor – de regulă, 1 cm, dar se pot folosi cuve mai mici, dacă proba este într-un volum mic sau este prea concentrată, sau mai mari, dacă probele sunt prea diluate. !!! Nu toate spectrometrele sunt dotate cu suporturi pentru cuve cu dimensiuni variate. !!! Nu întotdeauna există volum suficient de probă şi atunci se folosesc cuve de lăţimi mici (5 mm, 2 mm, 1 mm)
22
� Etape în analiza cantitativă spectrometrică UV-VIS:� Se înregistrează spectrul de absorbţie pe domeniul UV-
VIS
� Dacă în spectru sunt mai multe benzi de absorbţie, se alege ca lungime de undă de lucru λmax cea mai mare, cu condiţia ca banda corespunzătoare să fie intensă
� Se evită să se lucreze la λ situate în jurul valorii de 200 nm deoarece în această zonă absorb aproape toate substanţele (determinările în această zonă sunt total nespecifice); dacă substanţa are un singur maxim de absorbţie situat în acest domeniu, martorul trebuie pregătit extrem de riguros şi pentru aceasta trebuie să se cunoască cu precizie natura tuturor compuşilor posibili în probă
� Se procedează apoi conform metodelor cantitative descrise anterior.
Tipuri de probe şi principii practice de lucru (continuare II)
23
Aparatură
Principiul spectrometrului UV-VIS
monofascicul clasic
24http://www.wooster.edu/chemistry/is/brubaker/uv/uv_works_modern.html
Schema unui spectrometru UV-VIS cu
fascicul dublu
25
Schema unui spectrometru UV-VIS
cu şir de diode
26
Spectrometru UV-VIS cu
calculator încorporat
27
Spectrometru UV-VIS legat de un
computer de tip PC
28
Cuve de diferite tipuri folosite în
spectrometria UV-VIS