MOLEKULOVÁ ABSORPČNÍ SPEKTROFOTOMETRIE v UV a viditelné oblasti spektra 6 Instrumentace •Spektrofotometr je přístroj na měření transmitance nebo absorbance vzorku jako funkce vlnové délky elektromagnetického záření. Skládá se z: Øširokopásmového zdroje elektromagnetického záření; Ødispersního zařízení vymezujícího z širokého pásma spektra určitou vlnovou délku (přesněji úzké spektrální pásmo); Øprostoru s kyvetou na umístění vzorku; Øjednoho nebo několika detektorů záření. Spektrofotometr •Zdroj záření – požadavek, aby: 1.emitoval konstantní zářivý tok v celém rozsahu spektra; 2.vykazoval nízkou úroveň šumu 3.zachovával dlouhodobou stabilitu •Dva typické zdroje pro UV-Vis –deuteriová výbojka –wolframová halogenová lampa •Deuteriová výbojka: –poskytuje intenzivní záření zejména v UV oblasti –šum lampy představuje kritický faktor –emise klesá s časem, poločas cca 1000 h Zdroje záření •Wolframová halogenová lampa: –poskytuje intenzivní záření zejména ve viditelné oblasti; –nízká úroveň šumu; –minimální drift, životnost 10 000 h. •Oba zdroje se obvykle kombinují: –zdroje se přepínají podle okolností (vlnová délka); –záření z obou zdrojů se kombinuje Þ jediný širokopásmový zdroj •Xenonová výbojka – alternativní zdroj: –pokrývá UV i Vis oblast; –větší šum než D2 i W, proto vhodný jen pro velké zářivé toky Þ pro měření difusní reflektance Zdroje záření D2 lamp Wolframová halogenová lampa Zdroje záření záření Spektrum xenonové výbojky Disperze záření- spektrální přístroj •Spektrální přístroj se skládá z těchto součástí: –vstupní (primární) štěrbina, –optické členy pro vedení paprsku – kolimátor (čočky, konkávní zrcadla) –disperzní člen (hranol, mřížka) –optické členy pro vedení paprsku – kamera (čočky, konkávní zrcadla) –výstupní štěrbina – Disperze záření- spektrální přístroj basicSpectrograph Disperze záření- spektrální přístroj 1.Úhlová disperze mřížky, hranolu 2.Reciproká lineární disperze mřížky, hranolu 3.Rozlišovací schopnost mřížky, hranolu 4.Optická vodivost (propustnost) spektrálního přístroje •ad 1) Úhel mezi paprsky 2 vlnových délek, které se liší o Dl = 0,1 nm; dJ/dl •ad 2) Rozdíl 2 vlnových délek Dl, mezi nimiž je v ohniskové rovině vzdálenost 1 mm; dl/dl •ad 3) Dvě spektrální čáry jsou ještě rozlišeny, padne-li první maximum ohybového obrazce příslušné k jedné čáře na první minium příslušné ke druhé čáře; R =l/Dl •ad 4) Schopnost optického systému pojmout světelný tok G=πS·sin2Ω, kde S je plocha emitujícího zdroje a Ω je úhel mezi krajním paprskem vymezeným clonou a optickou osou. Disperze záření- spektrální přístroj d d - lámavý úhel hranolu úhlová disperze hranolu závisí na •materiálu »n •vlnové délce » dn/dl •lámavém úhlu d Charakteristická disperze materiálu •Hranol – refrakce –úhlová disperze Snellův zákon Dl Disperze záření- spektrální přístroj •Hyperbolická závislost charakteristické disperze materiálu •Index lomu n roste směrem ke kratším vlnovým délkámÞ •Paprsek s kratší vlnovou délkou se láme více než s delší Hranol – charakteristická disperze materiálu Disperze záření- spektrální přístroj α1 α2 β1 α2- β2 δ δ ½π ½π α1- β1 = deviace paprsků δ = lámavý úhel β2 Disperze záření- spektrální přístroj α α β α- β δ δ ½π ½π α- β = deviace paprsků δ = lámavý úhel β Významná citlivá OAR qCrown-ethery: •Na, K, Rb, Cs qDithizon a jeho analoga: •Zn, Cd, Cu(II), Pb(II), Hg(II), Co(II), Ni(II), Ag, Au(III), Bi(III), Se(IV), PGM q1,5-difenylkarboxyhydrazon (hydrazid): •Cr, Os, Re, Hg, Zn, Cd Zbarvení komplexů 1.Přechod nevazebných d-elektronů iontu kovu do protivazebného π-orbitalu ligandu: d®π* Ønízké valenční stavy iontů: Fe(II), Co(II), Cu(I) komplexy s 1,10 fenantrolinem, bathochromní posun úměrný stabilitě chemátu 2.Přechod protivazebných π-elektronů ligandu do vakantního d-orbitalu centrálního iontu: π*®d Øvyší valenční stavy iontů: Fe(III), Ti(IV), komplexy s polyfenoly, fenolkarboxylovými kyselinami, bathochromní posun úměrný stabilitě chelátu 3.Přechod elektronů v organickém činidle: konjugované systémy – chromofory spojené s funkčními skupinami, π®π*, n®π* Zbarvení komplexů ØN-heterocyklická o-substituovaná azobarviva, hydroxy-, karboxy- substiuovaná trifenylmethanová barviva: PAR = 4-(2-pyridylazorezorcin);( 2-hydroxy- 3,6-disulfo-1-naftyl-azo)benzenarsonová kyselina Ternární komplexy se smíšenými ligandy •Hydratační obal iontu je nahrazen hydrofobními ligandy •Koordinační číslo centrálního iontu vzorste •Změní se optické vlastnosti ve srovnání s binárním komplexem (posun bathochromní a hyperchromní) •Ternární komplexy se často extrahují do organických rozpouštědel •Roste selektivita