UV-sichtbares Spektrophotometer ist ein wissenschaftliches Instrument zur Analyse der Zusammensetzung und Konzentration von Substanzen auf der Grundlage von Substanzen für UV-sichtbares Licht Absorptionseigenschaften, dessen Kernprinzip und Betriebslogik in die folgenden Schlüsselknüpfe zerlegt werden können:
Wechselwirkung von Licht und Materie: Erzeugung des Absorptionsspektrums
Wenn Licht mit einer bestimmten Wellenlänge Material beleuchtet, absorbieren die Elektronen im Molekül die Photonenergie und springen vom Grundzustand in den angeregten Zustand. Verschiedene Substanzen unterscheiden sich aufgrund ihrer molekularen Struktur in der Wellenlänge (Absorptionsspitze) und Intensität (Absorptionsgrad) des Lichts. Beispielsweise erzeugen konjugierte Doppelbindungsstrukturen wie Vitamin A eine starke Absorption im 280-320 nm-Band, während Komplexe von Metallionen wie Fe³+ bei 500-600 nm charakteristische Spitzen aufweisen können. Das Instrument zerlegt das zusammengesetzte Licht in monochromes Licht, scannt den Wellenlängenbereich von 200-800 nm, erfasst den Grad der Absorption von Licht durch die einzelnen Wellenlängen und erzeugt eine einzigartige Absorptionsspektrumkurve, die zum "molekularen Fingerabdruck" der Substanz wird.
Grundstein der quantitativen Analyse: Lambert-Bill-Gesetz
Die quantitative Beziehung zwischen der Stoffkonzentration und der Absorption wird durch das Lambert-Beer-Gesetz (A = εbc) beschrieben: Die Absorption (A) ist proportional zu der Lösungskonzentration (c), der Lichtlänge (b, in der Regel 1 cm für die Farbplatte) und dem Moor-Absorptionskoeffizienten (ε, die Eigenschaften der Substanz). Wenn beispielsweise ein Stoff bei 510 nm einen ε-Wert von 1,2 x 104 L/(mol·cm) hat, ist die Absorption A = 1,2 x 104 x 1 x 1 x 10-5 = 0,12, wenn der Lichtbereich 1 cm beträgt und die Lösungskonzentration 1 x 10-5 mol/L beträgt. Durch Messung der Absorption einer Standardlösung und Zeichnung einer Standardkurve kann die Konzentration einer unbekannten Probe auf die Absorption zurückgedrückt werden.
Vom Spektrum zur Natur: Anwendung der qualitativen und quantitativen Analyse
Qualitative Analyse: Durch den Vergleich von Spektrogrammen unbekannter Proben mit bekannten Substanzen, um die Position und Form der Charakteristik Absorptionsspitze zu identifizieren und die Substanztypen zu beurteilen. Beispielsweise kann bei der Detektion von Phenolen in Wasserkörpern ein Absorptionsspitze von 270 nm als qualitative Grundlage verwendet werden.
Quantitative Analyse: Bei der Umweltüberwachung werden die Schadstoffkonzentrationen in Kombination mit Standardkurven berechnet, indem die Absorptionsgrad einer Wasserprobe unter einer bestimmten Wellenlänge gemessen wird; In der Biomedizin kann die Messung der Absorption eines Proteins bei 280 nm (aufgrund des Gehaltes aromatischer Aminosäuren wie Tyrosin, Tricin) seinen Gehalt schnell abschätzen.
Das UV-sichtbare Spektrophotometer verbindet die Mikromolekularstruktur mit der Makrokonzentration durch die Erfassung des "Absorptionssignals" von Substanzen auf Licht und wird zu einem Analysewerkzeug in den Bereichen Chemie, Umwelt und Biologie.