Ultraviolett-synlig absorption

Energiupptagning

Olika molekyler absorberar olika våglängder av ljus. Ljusets våglängder för UV-absorption är från cirka 200 nanometer till 800 nanometer. Detta är en del av det avbildade elektromagnetiska spektrumet.

Absorption av ljus börjar med att energi av en viss våglängd i det UV-visuella området exponeras för en molekyl. Ljuset/energin exciterar sedan grundtillståndet (icke exciterade) yttre eller valenselektroner till ett exciterat tillstånd (hög energi). Resultatet av detta kan mätas med hjälp av en UV-siktlig spektrofotometer. Uppgifterna visas som ett spektrum med absorptionen mot våglängden. Detta mönster kan användas för att lära sig molekylens egenskaper. Endast vissa molekyler kan absorbera ljus i detta område.

 

Kromoforer

Molekyler som absorberar ljus vid dessa våglängder kallas kromoforer. Kromoforer är funktionella grupper i en molekyl som absorberar ljus i detta UV-visibla område. De kännetecknas oftast av delokaliserade pi-elektroner. Pi-elektroner hänvisar till en typ av bindning som uppstår mellan elektronorbitaler som kallas pi-orbitaler. När många av dessa pi-bindningar finns i en molekyl gör detta att elektroner kan vara delokaliserade eller spridda över en molekyl. Ett exempel på denna typ av molekyl visas på bilden nedan. Många färgämnen (färgade molekyler) kännetecknas av dessa delokaliserade pi-elektroner och deras färg. Dessa molekyler kan användas som pH-indikatorer för att avgöra om en lösning är sur eller basisk. Tillsats av syra eller bas stör de delokaliserade pi-elektronerna. Denna störning orsakar en färgförändring.

 

Lackmuspulver  


Kemisk struktur för 7-hydroxifenoxazon, kromoforen i litmuskomponenter.  

Beer's Law

Absorptionen av en molekyl kan användas för att bestämma koncentrationen av molekylen i lösningen. För att bestämma koncentrationen används Beers lag. Detta är ett matematiskt förhållande som visas av ekvationen nedan.

A = a b c {\displaystyle A=abc}

A= absorption, a=absorptionskoefficient, b=patlängd, c=koncentration.

Komponenterna i Beer's Law kan bestämmas genom tester. De kan också refereras i litteraturen. Om absorptionen mäts med en UV-visible spektrofotometer (instrument för att mäta absorption och våglängd hos molekyler) är pathlängden (b) relaterad till den provbehållare som används i testet. Provbehållaren (kallad kuvett) är tillverkad av ett material som inte absorberar ljus i detta område. Tjockleken på denna kuvett är ett känt värde. Detta är den väglängd som ljuset kommer att färdas genom för att nå provet. Den molära absorptivitetskoefficienten kan beräknas genom att mäta absorptionen av ett prov med en känd koncentration och en känd pathlängd. Enheterna för absorptivitetskoefficienten är beroende av pathlängden och koncentrationsenheterna. Enheterna för molär absorptivitet är L mol-1 cm-1 när koncentrationsenheterna är molaritet. Absorptiviteten är ett mått på hur starkt en molekyl absorberar ljus vid en viss våglängd. När denna konstant har bestämts kan okända koncentrationer bestämmas utifrån detta förhållande.

 

Beckman DU640 UV/Vis-spektrofotometer.