Spektrofotometria jest techniką analityczną wykorzystywaną w chemii, fizyce, biologii, biochemii i inżynierii materiałowej do pomiaru ilościowego absorpcji światła przez substancję chemiczną. Światło o określonej długości fali przechodzi przez próbkę, a spektrofotometr mierzy ilość światła, która jest pochłaniana przez próbkę. Ta metoda pozwala na określenie stężenia substancji w roztworze, bazując na zależności między absorpcją światła a koncentracją.
Zasada działania
Podstawową zasadą spektrofotometrii jest Prawo Lamberta-Beera, które mówi, że absorpcja światła przez roztwór jest proporcjonalna do stężenia absorbującej substancji i długości drogi optycznej, którą światło przebywa przez próbkę. Wzór matematyczny opisujący to prawo to A = εlc, gdzie A to absorbancja (bezwymiarowa), ε to współczynnik absorpcji molowej (zależny od substancji i długości fali światła), l to długość drogi optycznej (zazwyczaj w centymetrach), a c to stężenie substancji (zazwyczaj w molach na litr).
Budowa spektrofotometru
Typowy spektrofotometr składa się z kilku kluczowych komponentów:
- Źródło światła – emituje światło, które następnie jest kierowane na próbkę.
- Monochromator – urządzenie, które izoluje pojedyncze długości fal ze światła emitowanego przez źródło światła, co pozwala na precyzyjne pomiary przy określonej długości fali.
- Komora próbkowa – miejsce, gdzie umieszcza się kuvetę zawierającą badaną próbkę.
- Detektor – rejestruje ilość światła, które przeszło przez próbkę, i przekształca je na sygnał elektryczny.
- System wyjściowy – często komputer lub cyfrowy wyświetlacz, który prezentuje wyniki pomiarów.
Zastosowania
Spektrofotometria znajduje szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach nauki i techniki. Jest wykorzystywana do:
- Określania stężeń substancji w roztworach.
- Badania kinetyki reakcji chemicznych.
- Analizy jakościowej i ilościowej składników złożonych mieszanin.
- Pomiarów stałych równowagi chemicznej.
- Kontroli jakości w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym i chemicznym.
- Badania właściwości światłochłonnych materiałów w inżynierii materiałowej.
Metody spektrofotometryczne
W spektrofotometrii wykorzystuje się różne metody pomiarowe, w zależności od rodzaju analizy i charakterystyki próbki. Do najważniejszych metod należą:
- Spektrofotometria UV-VIS – wykorzystuje zakres ultrafioletowy i widzialny spektrum światła.
- Spektrofotometria IR – opiera się na absorpcji promieniowania podczerwonego.
- Spektrofotometria atomowa – służy do analizy składu pierwiastkowego próbek.
Spektrofotometria jest niezwykle ważną techniką analityczną, która pozwala na precyzyjne i szybkie określanie właściwości chemicznych i fizycznych substancji. Dzięki swojej uniwersalności i dokładności, spektrofotometria jest nieodzownym narzędziem w laboratoriach badawczych i kontrolnych na całym świecie.
