Máy quang phổ UV-Visible là một dụng cụ khoa học phân tích thành phần và nồng độ của vật chất dựa trên đặc tính hấp thụ ánh sáng UV-Visible, nguyên tắc cốt lõi và logic hoạt động của nó có thể được chia thành các liên kết chính sau:
I. Tương tác của ánh sáng với vật chất: tạo ra quang phổ hấp thụ
Khi một bước sóng ánh sáng cụ thể chiếu vào vật chất, các electron trong phân tử hấp thụ năng lượng photon và chuyển từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích. Các chất khác nhau có bước sóng hấp thụ ánh sáng (đỉnh hấp thụ) và cường độ (độ hấp thụ) khác nhau do sự khác biệt về cấu trúc phân tử. Ví dụ, các cấu trúc liên kết đôi liên hợp như vitamin A tạo ra sự hấp thụ mạnh ở dải 280-320nm, trong khi các phức hợp của các ion kim loại như Fe³ có thể có đỉnh đặc trưng ở 500-600nm. Thiết bị phân hủy ánh sáng hợp chất thành ánh sáng đơn sắc thông qua bộ đơn sắc, quét phạm vi bước sóng 200-800nm, ghi lại mức độ hấp thụ của vật chất đối với từng bước sóng ánh sáng, tạo ra một đường cong phổ hấp thụ độc đáo, trở thành "dấu vân tay phân tử" của vật chất.
Nền tảng của phân tích định lượng: Định luật Lambert-Bill
Mối quan hệ định lượng giữa nồng độ vật chất và độ hấp thụ được mô tả bởi định luật Lambert-Beer (A=εbc): độ hấp thụ (A) tỷ lệ thuận với nồng độ của dung dịch (c), chiều dài phạm vi (b, thường là đĩa đo 1cm) và hệ số hấp thụ mol (ε, thuộc tính vốn có của vật chất). Ví dụ, nếu giá trị ε của một chất ở 510 nm là 1,2 × 10 ⁴ L/(mol · cm), độ hấp thụ A=1,2 × 10 ⁴ mol/L=0,12 khi độ sáng là 1 cm và nồng độ dung dịch là 1 × 10 ⁴ mol/L. Bằng cách đo độ hấp thụ của dung dịch tiêu chuẩn và vẽ các đường cong tiêu chuẩn, nồng độ của nó có thể bị đảo ngược dựa trên độ hấp thụ của một mẫu chưa biết.
B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)
Phân tích định tính: Xác định vị trí và hình dạng của đỉnh hấp thụ đặc trưng bằng cách so sánh quang phổ của mẫu chưa biết với vật chất đã biết và xác định loại vật chất. Ví dụ, khi phát hiện phenol trong nước, đỉnh hấp thụ 270nm của nó có thể được sử dụng làm cơ sở định tính.
Phân tích định lượng: Trong giám sát môi trường, nồng độ chất gây ô nhiễm được tính toán bằng cách đo độ hấp thụ của mẫu nước ở các bước sóng cụ thể, kết hợp với các đường cong tiêu chuẩn; Trong lĩnh vực y sinh học, xác định độ hấp thụ của protein ở 280nm (do các axit amin thơm như tyrosine, tryptophan) có thể nhanh chóng ước tính hàm lượng của nó.
Máy quang phổ UV có thể nhìn thấy bằng cách nắm bắt "tín hiệu hấp thụ" của vật chất đối với ánh sáng, liên kết cấu trúc phân tử vi mô với nồng độ vĩ mô và trở thành công cụ phân tích trong các lĩnh vực hóa học, môi trường, sinh học, v.v.