Redaktsioon: 29. november 2011, kell 12:21 redigeeri Iifar (arutelu \| kaastöö) Administraatorid 76 120 muudatust PResümee puudub ← Vanem muudatus		Redaktsioon: 21. detsember 2011, kell 15:23 redigeeri eemalda Smith~etwiki (arutelu \| kaastöö) 38 muudatust Resümee puudub Uuem muudatus →
1. rida: {{Koolitöö\|14. novembril 2011\|kool=TÜ loodus- ja tehnoloogiateaduskond}} [[Pilt:DU640 spectrophotometer.jpg\|pisi\|right\|250px\|Beckman DU640 UV/Vis spektromeeter.]] '''Ultravioletne-nähtav spektroskoopia''' ehk '''ultravioletne-nähtav spektrofotomeetria''' ('''UV/Vis''' ehk '''UV-Vis''') on absorptsiooni- või peegeldusspektroskoopia [[Ultravioletne valgus\|ultravioletses]] (190–400 nm) ja [[Nähtav valgus\|nähtavas]] (400–800 nm) spektrialas. See tähendab, et kasutatakse valgust nähtavas ja sellele ~~lähedalasuvas~~lähedal asuvas (lähis-UV ja lähisinfrapuna (NIR)) vahemikus. [[Absorptsioon]] või peegeldus nähtavas alas on otseselt seotud analüüsitava kemikaali värviga. Selles elektromagnetilise spektri regioonis toimub molekulides elektronergastus. See meetod on komplementaarne fluorestsentsspektroskoopiaga. [[Fluorestsents]] toimub relaksatsioonil ergastatud olekust põhiolekusse. Absorptsioon tekib ergastusel põhiolekust ergastatud olekusse.<ref>Skoog, et al. Principles of Instrumental Analysis. 6th ed. Thomson Brooks/Cole. 2007, 169–173.</ref> == Rakendused == 10. rida: * Elektrondoonor-aktseptor komplekside värvused on tihti liiga intensiivsed kvantitatiivsete mõõtmiste jaoks. [[Beeri seadus\|Lambert-Beeri seadus]] ütleb, et lahuse neelduvus on võrdeline absorbeeriva aine kontsentratsiooni ja lahusekihi paksusega. Fikseeritud lahusekihi paksuse korral on UV/Vis spektroskoopiaga võimalik määrata neelava aine kontsentratsioon lahuses. Selleks on vaja teada, kui kiiresti neelduvus muutub kontsentratsiooni suurenemisel. Seda on saab leida molaarsete neeldumiskoefitsientide tabelitest või määrata kalibreerimisgraafikult. UV/Vis spektromeetrit saab kasutada [[HPLC]](kõrgefektiivne vedelikkromatograafia) detektorina. Analüüdi olemasolu annab signaali, mis on proportsionaalne kontsentratsiooniga. Täpsete tulemuste saavutamiseks on vaja analüüdi signaali tundmatus lahuses võrrelda referentsaine signaaliga. See lähenemine sarnaneb kalibreerimisgraafiku meetodile. Absorptsiooni piikide lainepikkus korreleeruvad molekulis olevate [[Keemiline side\|keemiliste sidemetega]]. See aitab määrata, milliseid funktsionaalrühmi molekul sisaldab. Woodward-Fieser´i reeglid on kogum empiirilisi vaatlusi, mida kasutatakse λ<sub>max</sub> ennustamiseks. λ<sub>max</sub> on kõige intensiivsema neeldumise lainepikkus konjugeeritud orgaanilistes ühendites, nagu näiteks dieenides ja ketoonides. Ainult spektri järgi siiski ei saa teha lõplikke järeldusi mingi proovi kohta. Solvendi iseloom, lahuse pH, temperatuur, kõrge elektrolüüdi kontsentratsioon ja segavate ainete olemasolu võivad mõjutada neeldumisspektrit. Eksperimendi parameetrite (nt. spektromeetri pilulaius) varieerimine muudab samuti uuritava aine spektrit.<ref>"Ultraviolet Spectroscopy and UV Lasers", Prabhakar Misra and Mark Dubinskii, Editors, Marcel Dekker, New York, 2002 (ISBN 0-8247-0668-4).</ref> [[Pilt:Beer lambert.png\|pisi\|250px\|Lambert-Beeri seadus skemaatiliselt. ''I<sub>0</sub>'' tähistab valguskiirt, mis läbib proovi kontsentratsiooniga ''c'' ja neeldumiskoefitsiendiga ''α''. ''I<sub>1</sub>'' on lahust läbinud valguskiir ning ''l'' lahusekihi paksus. ]] == Lambert-Beeri seadus == UV/Vis ~~spektroskoopiat~~spektroskoopias kasutatakse enamasti lahuses ultravioletset või nähtavat kiirgust neelava aine kontsentratsiooni määramiseks Lambert-Beeri seadust: <big>A=log<sub>10</sub> (''I<sub>0</sub>/I'') = ''εcL''</big> Selles valemis on ''A'' neelduvus, ''I<sub>0</sub>'' esialgne valguse intensiivsus antud lainepikkusel, ''I'' proovi läbinud valguse intensiivsus, ''L'' optiline teepikkus ja c neelava aine [[kontsentratsioon]]. Igale ainele ja lainepikkusele on omane konstant ''ε''(kasutatakse ka tähistust a), mida kutsutakse molaarseks neeldumisteguriks või ekstinktsioonikoefitsiendiks. See konstant on molekulile omane fundamentaalne omadus antud solvendis kindlal temperatuuril ja rõhul. Ühikuteks on 1/''Mcm'' või ''AU/Mcm''. 26. rida: Neelduvust ja ekstinktsioonikoefitsienti defineeritakse mõningatel juhtudel naturaallogaritmiga kümnendlogaritmi asemel. Lambert-Beeri seadus on kasulik paljude ühendite karakteriseerimisel, aga samas ei ole universaalselt rakendatav kõikide ainete jaoks. Palju keerulisem kontsentratsiooni ja neeldumisteguri vaheline sõltuvus võib esineda näiteks väga suurte, keeruliste orgaaniliste molekulide (~~ksülenool oranž~~ksülenooloranž, ~~toluüleen punane~~toluüleenpunane jt.) korral. === Praktilised kaalutlused === 35. rida: Neelduvus (''A'') sõltub läbilaskvusest: <big>''A = −log (%T/100%)''</big> UV/Vis [[spektromeeter\|spektromeetrit]] on võimalik seadistada mõõtmaks peegeldust. Sellisel juhul ~~spektromeeter~~ mõõdab spektromeeter proovist peegeldunud valguse intensiivsust (''I'') ja võrdleb seda referentsmaterjalilt (nt. valge plaat) peegeldunud valguse intensiivsusega (''I<sub>0</sub>''). ''I / I<sub>o</sub>'' suhet nimetatakse peegeldusteguriks ja seda väljendatakse protsentuaalselt (%R). Spektromeetri põhilised osad on valgusallikas, proovikamber, [[monokromaator]], et eraldada erineva lainepikkusega valgus ja detektor. Kiirgusallikaks on tihti volfram hõõgniit (300–2500 nm), deuteeriumlamp, mis annab pidevat kiirgust ultravioletses alas (190–400 nm), [[ksenoonlamp]], mis on pidev [[lainepikkus]]tel 160–2000 nm, ja viimasel ajal ka [[LED\|valgusdioodid]] (LED)<ref>Skoog, et al. Principles of Instrumental Analysis. 6th ed. Thomson Brooks/Cole. 2007, 349–351.</ref> nähtava valguse jaoks. Detektoriks on tavaliselt [[fotoelektronkordisti]], [[fotodiood]] või fotodioodide rivi. Fotodioode ja fotoelektronkordistit kasutatakse skanneeriva monokromaatoritega, mis filtreerivad valgust nii, et ainult kindla lainepikkusega valgus jõuab detektorisse samal ajal. Skanneeriv monokromaator liigutab difraktsioonivõret läbi kõikide lainepikkuste nii, et intensiivsust on võimalik mõõta lainepikkuse funktsioonina. 43. rida: Spektrofotomeeter võib olla kas ühe- või kahekiireline. Ühekiirelises instrumendis läbib [[küvett\|prooviküvetti]] kogu pealelangev valgus. ''I<sub>o</sub>'' mõõdetakse proovi küvetikambrist eemaldades. See on kõige varajasem spektromeetri tüüp, mis sellegipoolest leiab laialdast kasutust õppe- ja tööstuslaborites. Kahekiirelises instrumendis ~~valguskiir~~ jagatakse valguskiir enne proovini jõudmist kaheks. Üht kiirt kasutatakse referentsiks ja teine läbib proovi. Referentskiire intensiivsus loetakse 100% läbitavuseks (neelduvus puudub) ja saadud mõõtetulemus on nende kahe kiire intensiivsuste suhe. Mõnedel kahekiirelistel instrumentidel on kaks detektorit (fotodioodi) ja referentskiire ning proovi läbiva kiire intensiivsus mõõdetakse samal ajal. Teist tüüpi instrumentides läbivad mõlemad kiired ~~läbivad~~ katkestit, mis laseb korraga läbi ainult ühe kiire. Detektor mõõdab kordamööda proovi läbiva kiire ja referentskiire intensiivsust. Katkesti tsüklis võib olla üks või mitu tumedat intervalli. Sellisel juhul on võimalik mõõdetud intensiivsusi korrigeerida eraldades nendest tumeda intervalli intensiivsuse. UV/Vis spektroskoopias on proovideks enamasti vedelikud, kuigi on võimalik mõõta gaaside ja isegi tahkiste neelduvusi. Proov asetatakse tavaliselt läbipaistvasse rakku, mida kutsutakse küvetiks. Küvetid on enamasti ristkülikukujulised, sisemise küljepikkusega 1 cm. (Sellest pikkusest saab Lambert-Beeri seaduses optiline teepikkus L.) Mõningates instrumentides on küvettide asemel võimalik kasutada katseklaase. Proovi sisaldav anum peab laskma läbi kiirgust vajalikus spektrialas. Kõige laialdasemalt kasutatavad küvetid on valmistatud kõrgkvaliteetsest [[Kvarts\|kvartsist]], sest see on läbipaistev UV, nähtavas ja lähisinfrapuna piirkonnas. Klaas- ja plastikküvetid on samuti levinud, aga klaas ja enamik plastikuid neelavad UV kiirgust, mistõttu on nende kasutusala piiratud nähtava valguse lainepikkustega.<ref>Skoog, et al. Principles of Instrumental Analysis. 6th ed. Thomson Brooks/Cole. 2007, 351.</ref> Valmistatud on ka spetsiifilisi instrumente. Nende hulka kuuluvad näiteks spektromeetrid, mis on ühendatud teleskoopidega, et mõõta astronoomilisi karakteristikuid. UV/Vis nanospektromeetritega saab ilma küvettideta mõõta väga väikeseid proovi koguseid (alates 0,3 µl). UV/Vis mikrospektromeeter koosneb UV/Vis mikroskoobiga ühendatud UV/Vis spektromeetrist.

UV/Vis-spektroskoopia: erinevus redaktsioonide vahel