12.4 : Спектрофотометрия: Введение

Спектрофотометрия — это количественное измерение поглощения, отражения, дифракции или пропускания электромагнитного излучения через материал в зависимости от интенсивности и длины волны излучения. Спектрофотометр — это устройство, используемое для измерения изменения интенсивности излучения, вызванного его взаимодействием с материалом.

Основные компоненты спектрофотометра включают источник электромагнитного излучения, слот для размещения анализируемого материала и детектор для измерения интенсивности излучения, падающего от источника, и излучения, выходящего из материала (прошедшее, отраженное или дифрагированное излучение). Разница между интенсивностями падающего излучения и прошедшего излучения, достигающего детектора, используется для расчета интенсивности поглощаемого материалом излучения. Образец подвергается воздействию излучения с разными длинами волн, часто по одной за раз. Спектрометр предоставляет ряд данных с подробностями поглощения при каждой попытке, процесс, известный как сканирование. Поскольку уровни энергии материала конечны, поглощение происходит только на определенных длинах волн.

График поглощенного излучения в зависимости от длины волны известен как спектр поглощения. Аналогично, графики отраженного, дифрагированного и прошедшего излучения в зависимости от длины волны являются спектрами отражения, дифракции и пропускания соответственно. Эти спектры предоставляют информацию о конкретной длине волны, на которой происходит взаимодействие между материалом и излучением.

Диапазон длин волн излучения определяет тип перехода, который происходит в материале. Например, спектры УФ-видимого излучения показывают поглощение УФ-видимого излучения материалом. Поглощенное излучение вызывает электронное возбуждение в материале. Напротив, инфракрасные спектры показывают возбуждение уровней колебаний определенной связи в материале. Конкретная длина волны поглощения детализирует химическую структуру молекулы в диапазоне длин волн. Например, конкретная длина волны инфракрасного излучения, поглощаемого гидроксильной связью в молекуле, отличается от длины волны излучения, поглощаемого карбонильной связью. Таким образом, инфракрасные спектры можно использовать для идентификации функциональных групп в материале.

В отличие от других методов химической характеризации, таких как титрование, спектроскопия является неразрушающим методом характеризации, и материал образца может быть извлечен после анализа.