Abszorpciós spektroszkópia Abszorpciós spektrofotometria 29.2.2. Az abszorpciós spektroszkópia a fényabszorpció jelenségét használja fel híg oldatok minőségi és mennyiségi vizsgálatára. Abszorpció Az elektromágneses hullám energiája (foton energiája) más energia formává alakul a mintában (pl. hő formájában elnyelődik vagy kisugárzódik; vibrációs, rotációs energia). Abszorpció E (total) = E (translational) + E (rotation) + E (vibration) + E (electronic) + E (electronic orientation of the spin) + E (nuclear orientation of the spin) E (electronic) ~ 1.* E (vibrational) ~ 1..* E (rotational) Spektrofotométer Spektrofotométer: Mérőberendezés, mely valamely anyagra jellemző fényelnyelés hullámhossz szerinti, spektrális eloszlásának mérésére szolgál. Fő komponensek: 1. Fényforrás UV fényforrás (~18-35nm): Deutérium lámpa Látható fény forrása (~35-8nm): Wolfram-izzó 2. Monokromátor: egyedi hullámhosszok kiválasztása. 3. Mintatartó: a minta és a referencia behelyezése a fényforrás és a detektor közé (küvetta: kisméretű, fényáteresztő mintatároló egység) 4. fotodetektor: PMT, dióda 5. Egyebek: lencsék, szűrők, rések. Fényforrás Deutérium lámpa Alacsony nyomású gázkisülési lámpa Hullámhossz tartomány: 112nm-9nm 18-37nm: folyamatos! (UV) Wolfram izzó Fénykibocsátás hő hatására Just Sándor & Hanaman Ferenc 194 Dec. 13-án elfogadott szabadalma. A Tungsram cég dobta piacra először 195-ben Látható fény + hő (közeli R)
Monokromátor Monokromatikus (egyszínű) fény előállítására alkalmas eszköz. A törésmutató hullámhosszfüggése n Típusai: Prizmás Rácsos (optikai rács) λ λ A törésmutató hullámhosszfüggése Optikai rács Monokromatikus fény fehér piros sárga lila Párhuzamosan, egymáshoz közel kialakított igen vékony rések (vályuk) vagy visszaverő felületek sorozata. diffrakció: a fény elhajlása az útjába eső kisméretű tárgy körül. Típusai Transzmissziós Refleiós (osztott v. holografikus) Diffrakció (elhajlás) Optikai rács β d sin d sin β β Felbontóképesség (λ/ λ) = m N látható fény tartományában ~ 6vonal/mm d a) b) d (sin + sin β ) = mλ Kollimátor: A széttartó fénysugarakat párhuzamossá tevő optikai berendezés.
Mintatartó Küvetta: az anyagok optikai tulajdonságának meghatározásához használt üvegedény. Anyaga: Műanyag: olcsó, nem túl pontos, UV+VS. Üveg: Látható fény tartományában használható. Kvarc: UV tartományban is használható. Fotodetektor Fény és egyéb elektromágneses hullám érzékelésére alkalmas eszköz. Típusok: Fotodiódák: fényérzékeny félvezetők. Fotoelektron-sokszorozó: a fotokatód fény hatására elektront bocsájt ki, melyek száma dinódák sorozatán felerősödik. Johann Heinrich Lambert (1728 1777) Lambert törvény Német matematikus, fizikus. 176 Photometria / () 1 Lambert törvénye = e k k : abszorpciós együttható 1/2 1/4 1/8-2 -1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 August Beer (1825 1863) Német fizikus, matematikus. 1854 Einleitung in die höhere Optik. Lambert-Beer törvény = 1 k k = εc k : abszorpciós együttható ε(λ): moláris abszorpciós együttható (egységnyi koncentráció fényelnyelése egységnyi úthosszon) c : koncentráció (mól/liter) k = εc = 1 εc
A fényelnyelés mértéke Transzmittancia fényáteresztő képesség (%) A fényelnyelés mértéke Abszorpció (abszorbancia, etinkció, optikai sűrűség(od) Fényelnyelés (mértékegység nélküli) / *1 o ε c A = εc = lg o ε c Abszorbancia mérésének előnyei a koncentrációval egyenesen arányos csak híg oldatokban! additív Gyakorlati problémák Kifehéredés (indukált emisszió) stray light effect Az abszorbancia és a koncentráció közötti egyenesen arányosság csak híg oldatokban igaz A monokromátorból felharmonikusok is távoznak Mivel a felharmonikusok nem nyelődnek el ezért arányuk magas OD esetén zavaró lehet.! Alkalmazások Kémiai analízis: ph, K D Fehérjék mennyiségi és minőségi meghatározása Részecskeméret meghatározása Kinetikai mérések
Példa: oldatban lévő fehérjék Példa: oldatban lévő fehérjék Példa: oldatban lévő fehérjék OD 28nm =.34 ε (28nm) = 1.1 (mg/ml) -1 cm -1 koncentráció?? cc.= OD/ ε (28nm) Cc.=.34/1.1=.3 mg/ml