تحلیل طیف‌سنجی فرابنفش-مرئی (UV-Vis)

طیف‌سنجی (ultraviolet-visible) UV-Vis یا اسپکتروفتومتری یک روش برای آنالیز کمی و کیفی ترکیبات آلی و غیرآلی می‌باشد. اسپکتروفتومتری با اندازه‌گیری میزان جذب نور توسط یک ماده شیمیایی انجام می‌شود که این تکنیک را می‌توان برای انواع مختلف نمونه‌ها از جمله مایعات، جامدات، لایه‌های نازک و شیشه استفاده کرد. از اسپکتروفومتری در زمینه‌های مختلفی از جمله تجزیه و تحلیل عناصر و ترکیبات شیمیایی، تجزیه و تحلیل کمی و کیفی ترکیبات آلی و معدنی، تعیین ترکیبات در مقادیر بسیارکم استفاده می‌شود.

1- مقدمه:
زمانی که نور به جسمی می‌تابد با آن برهم‌کنش کرده و طول‌موج‌های خاصی از نور، توسط جسم جذب می‌شود. در طیف‌سنجی UV-Vis، به بررسی جذب نمونه در ناحیه طول موجی مرئی و فرابنفش (معمولا بین 200 تا 110 نانومتر) پرداخته می‌شود. شکل1 شماتیک چیدمان طیف‌سنجی UV-Vis را نمایش می‌دهد. در این روش، ابتدا پرتو از منبع وارد تکفام‌ساز شده و سپس از عبور از تکفام‌ساز به نمونه تابیده می‌شود، بخشی از پرتو تابیده شده توسط نمونه جذب می‌شود، که این جذب باعث گذار الکترون‌ها از حالت پایه به حالت برانگیخته می‌گردد. برانگیختگی الکترون در طیف‌سنجی UV-Vis، به شکل طیف جذب به ازای هر طول موج ثبت می‌شود. هرچه الکترون راحت‌تر برانگیخته شود، طول موج جذب بلندتر و میزان جذب بیشتر می‌شود. طیف UV-Vis به شکل یک باند وسیع ناشی از انرژی‌های جذب شده است، که علاوه بر ایجاد انتقال الکترونیکی، ناشی از انتقال چرخشی و ارتعاشی الکترون پیوندی در مولکول‌ها نیز می‌باشد [1].

 

نمونه	جذب	غلظت (ppm)
1	10	1
2	100	2
3	200	3
4	300	4
5	400	5

1-طیف به صورت کلی مشاهده می‌شود

2-شناسایی تعداد و شدت نوارهای جذبی موجود در طیف

3-تعیین طول موج و میزان جذب برای هر پیک ظاهر شده

4-شناسایی کروموفورهای  ممکن با استفاده از باندهای جذبی موجود

– نوار جذبی با شدت کم تا شدت متوسط (مقدار ε از100 تا 10000) در طول موج‌های کمتر از 220 نانومتر، معمولاً گذار*n→σ  را نشان می‌دهد. بنابراین احتمال حضورگروه‌ آمین‌ها، الکل‌ها، اترها و تیول‌ها در نمونه وجود دارد، مشروط بر اینکه الکترون های بدون پیوند در سیستم مزدوج گنجانده نشده باشند. یک حالت خاص در این ناحیه طول موجی وجود دارد که نشان‌دهنده گذار*n→π گروه عاملی سیانو (-C≡N 🙂 است. این گذار با یک ε ضعیف (ε <100) اتفاق می‌افتد. حضور گروه عاملی سیانو به راحتی با استفاده از طیف‌سنجی مادون قرمز قابل تایید است.

– وجود یک باند جذب با شدت کم (مقدار ε از10 تا 100)  در ناحیه طول موجی 250 تا 360 نانومتر، بدون وجود باند جذبی بزرگ در طول موج‌های کوتاهتر(بین 200 تا 250)، معمولا تایید کنننده گذار*n→π می‌باشد و نمونه حاوی اتم‌های N،O یا S (ماننداOن= N،C=نN،Cا=Nو،NO2-،وCOOH، COOR– یا CONH2-) است.

– وجود دو باند با شدت متوسط (مقدار ε از1000 تا 10000) که بیشترین جذب آن در طول‌موج حدود 200 نانومتر رخ داده است، معمولا نشان‌دهنده حلقه‌های آروماتیک است.

– باندهایی با شدت بالا (مقدار ε از10000 تا 20000) که جذب آنها در طول‌موج بالای 210 نانومتر رخ می‌دهد، معمولا نشان‌دهنده وجود ترکیبات α، کتون‌های غیراشباع β می‌باشد.

– ترکیبات کتونها، اسیدها، استرها، آمیدها و سایر ترکیبات حاوی سیستم π، تنها دو باند جذبی را در طیف خود نشان می دهند که شامل: گذار*n→π در طول موج‌های بلند (> 300 نانومتر با شدت کم) و گذار*π →πدر طول موج های کوچک‌(<250 نانومتر با شدت بالا).

– برخی از گونه‌های معدنی، پرتو UV-Vis را جذب می‌کنند و می‌توان ترکیبات آن‌ها را با استفاده از داده‌های موجود تعیین کرد. در جدول 3 طول‌موج جذب‌ تعدادی از ترکیبات رایج آورده شده است. تعدادی از آنیون‌های معدنی قادر هستند نور UV را با تحریک الکترون‌های غیرپیوندی جذب کنند. به عنوان مثال، طول موج جذب یون نیترات (313 نانومتر)، کربنات‌ها (217 نانومتر)، نیتریت (360 و 280 نانومتر)، آزیدو (230 نانومتر) و تریتیوکربنات (500 نانومتر) می‌باشد.

نام ترکیب	طول موج جذب بیشینه(نانومتر)	مقدار بیشینه ε	نوع گذار
آلکن	177	13000	π →π*
آلکین	178-225	160-10000	π →π*
کربونیل	186-280	1000	n→ σ *
کربوکسیل	204	41	n→π*
آمیدو	214	60	n→π*
نیترو	280	22	n→π*
نیترات	270	12	n→π*
کتون‌ها	282	21000	n→π*
متانول	184	1480	n→ σ *
متیل کلرید	173	15	n→σ*
بنزن	204	900	π →π*
تولوئن	207	7000	π →π*
فنول	211	6200	π →π*

– جابجایی طول‌موج جذب به طول موج بلندتر یا انرژی کمتر(red shift)

– جابجایی طول‌موج جذب طول موج کوتاهتر یا انرژی بیشتر(blue shift)

– تغییر طول موج که به دلیل افزایش شدت جذب رخ می دهد

– تغییر طول موج که به دلیل کاهش شدت جذب رخ می دهد