Напредна постројења Ефикасна производњаSpektrofotometar je jedan od naučnih instrumenata koji se često nalaze u mnogim istraživačkim i industrijskim laboratorijama. Spektrofotometri se koriste za istraživanja u laboratorijama za fiziku, molekularnu biologiju, hemiju i biohemiju. Obično se naziv odnosi na ultraljubičasto-vidljivu (UV-vis) spektroskopiju.
Energija svetlosti zavisi od njene talasne dužine, obično se naziva lambda. Iako se elektromagnetski spektar proteže u ogromnom rasponu valnih duljina, većina laboratorija može mjeriti samo mali dio njih. UV-Vis spektroskopija mjeri između 200 i 400 nanometara (nm) za mjerenje UV svjetla i do oko 750 nm u vidljivom spektru.
Za UV-Vis spektroskopiju, uzorci se obično sadrže i mere se u malim posudama zvanim kivetama. To mogu biti plastični ako se koriste u vidljivom spektru, ali moraju biti kvarcni ili stopljeni silicijum dioksid ako se koriste za UV mjerenje. Postoje neke mašine koje mogu koristiti staklene epruvete.
Vidljiva spektroskopija se često industrijski koristi za kolorimetriju. Ovom metodom uzorci se mjere na više talasnih duljina od 400-700 nm, a njihovi se profili apsorpcije uspoređuju sa standardom. Ovu tehniku često koriste proizvođači tekstila i mastila. Ostali komercijalni korisnici UV-Vis spektroskopije uključuju forenzičke laboratorije i štampače.
U biološkim i hemijskim istraživanjima, rješenja se često kvantificiraju mjerenjem njihovog stupnja apsorpcije svjetlosti na određenoj talasnoj dužini. Vrijednost koja se zove koeficijent izumiranja koristi se za izračunavanje koncentracije spoja. Na primjer, laboratorije za molekularnu biologiju koriste spektrofotometre za mjerenje koncentracija uzoraka DNA ili RNA. Ponekad imaju napredni stroj zvan NanoDrop ™ spektrofotometar koji koristi djelić količine uzorka u odnosu na onu koju koriste tradicionalni spektrofotometri.
Da bi kvantifikacija bila valjana, uzorak se mora pridržavati Beer-Lambertovog zakona. Ovo zahtijeva da apsorbancija bude izravno proporcionalna dužini putanje kivete i apsorpciji spoja. Postoje tablice koeficijenata izumiranja za mnoge, ali ne za sve spojeve.
Mnoge hemijske i enzimske reakcije s vremenom mijenjaju boju, a spektrofotometri su vrlo korisni za mjerenje tih promjena. Na primjer, enzimi polifenol oksidaze koji uzrokuju da voće smeđe oksidira otopine fenolnih spojeva, mijenjajući bistre otopine u one koje su vidljivo obojene. Takve se reakcije mogu ispitati mjerenjem povećanja apsorbancije kako se boja mijenja. U idealnom slučaju, brzina promjene će biti linearna i iz tih podataka možete izračunati stope. Napredniji spektrofotometar će imati držač kivete sa kontroliranom temperaturom za provođenje reakcija na točno određenoj temperaturi idealnoj za enzim.
Mikrobiološke i molekularne biološke laboratorije često koriste spektrofotometar za mjerenje rasta kultura bakterija. Pokusi kloniranja DNK često se rade kod bakterija, a istraživači trebaju izmjeriti fazu rasta kulture da bi znali kada provesti određene postupke. Oni na spektrofotometru mjere apsorbanciju koja je poznata i kao optička gustina (OD). Iz OD-a se može utvrditi da li se bakterije aktivno dijele ili počinju umrijeti.
Spektrofotometri koriste izvor svjetlosti za osvjetljavanje niz talasnih duljina kroz monohromator. Ovaj uređaj tada prenosi usku traku svjetlosti, a spektrofotometar uspoređuje intenzitet svjetlosti koji prolazi kroz uzorak s onim koji prolazi kroz referentni spoj. Na primjer, ako je spoj otopljen u etanolu, referenca bi bila etanol. Rezultat se prikazuje kao stupanj apsorpcije razlike među njima. To ukazuje na apsorpciju uzorka spoja.
Razlog ove apsorpcije je taj što i ultraljubičasto i vidljivo svjetlo imaju dovoljno energije da kemikalije pobuđuju veće razine energije. Ovo pobuđenje rezultira većom talasnom dužinom, što je vidljivo kad se apsorbancija crti prema talasnoj dužini. Različiti molekuli ili anorganski spojevi apsorbiraju energiju na različitim valnim duljinama. Oni sa maksimalnom apsorpcijom u vidljivom rasponu vide se obojeni ljudskim okom.
Otopine spojeva mogu biti bistre, ali apsorbirati u UV rasponu. Takvi spojevi obično imaju dvostruke veze ili aromatične prstenove. Ponekad postoje jedan ili više vrhova koji se mogu otkriti kada se stupanj apsorpcije crta prema talasnoj dužini. Ako je to slučaj, ovo može pomoći u identifikaciji nekih spojeva usporedbom oblika crteža s onim poznatih referentnih parcela.
Postoje dve vrste UV-Vis spektrofotometrskih mašina, jednosmerne i dvostruke. Ove se razlike razlikuju u načinu mjerenja intenziteta svjetlosti između referentnog i ispitnog uzorka. Mašine s dvostrukim snopovima istovremeno mjere referentni i ispitni spoj, dok strojevi sa jednim snopom mjere prije i nakon dodavanja ispitnog spoja.