Ultraviolett-Spektroskopie, oft kombiniert mit Spektroskopie im sichtbaren Bereich, ist eine Technik, die in wissenschaftlichen und industriellen Labors verwendet wird, um zu bestimmen, welche Wellenlängen des Lichts eine chemische Lösung absorbiert. Diese Informationen ermöglichen es dem Forscher, den Inhalt der Probenlösung zu analysieren. Die Ultraviolett-Spektroskopie wird mit einem speziellen Gerät durchgeführt, das als Ultraviolett-Vis-Spektrophotometer bekannt ist.
Licht ist eine Form elektromagnetischer Strahlung – Energie, die sich in Wellen ausbreitet. Diese Art von Strahlung kann anhand ihrer Wellenlänge charakterisiert werden. Der Gesamtbereich dieser Wellenlängen bildet eine Skala, die als elektromagnetisches Spektrum bekannt ist.
Die Wellenlängen des sichtbaren Lichts reichen von etwa 400-750 Nanometern. Die kürzeren, energiereicheren Wellenlängen, die knapp außerhalb des sichtbaren Spektrums liegen, von etwa 10-400 Nanometern, werden als ultraviolett klassifiziert. Die Ultraviolett-Spektroskopie bestimmt die Absorption einer Chemikalie speziell im ultravioletten Teil des Spektrums.
Wenn Licht eine chemische Lösung durchdringt, wird eine bestimmte Menge Licht absorbiert und eine bestimmte Menge wird durchgelassen – es geht durch, ohne absorbiert zu werden. Die von der Verbindung absorbierte Lichtmenge kann mit einem Spektrophotometer gemessen und zur Konzentrationsbestimmung der Lösung verwendet werden. Höhere Absorptionswerte weisen auf eine konzentriertere Lösung hin.
Chemische Verbindungen absorbieren nicht nur Licht, sie absorbieren auch Licht bei bestimmten Wellenlängen. Eine grün erscheinende Lösung überträgt beispielsweise grüne sichtbare Wellenlängen und absorbiert Rot und Blau. Ultraviolett-Spektroskopie kann Absorption und Transmission jenseits des sichtbaren Spektrums im ultravioletten Bereich messen.
Ein Spektrophotometer funktioniert, indem ein Lichtstrahl durch eine Küvette oder ein klares Röhrchen geleitet wird, das die Probenlösung enthält. Bei der UV-Spektroskopie muss die Küvette eher aus Quarzglas als aus Kunststoff bestehen, da Kunststoffe dazu neigen, ultraviolettes Licht zu absorbieren. Ein Detektor auf der anderen Seite der Küvette wandelt das einfallende Licht in elektrischen Strom um, der von der Elektronik im Gerät ausgelesen werden kann.
Zweistrahl-Ultraviolett-Vis-Spektrophotometer messen sowohl im ultravioletten als auch im sichtbaren Spektrum unter Verwendung von zwei Küvetten, von denen eine die Probe und die andere eine Referenzlösung enthält. Es gibt auch zwei Lichtquellen: Eine Lichtquelle erzeugt sichtbares Licht und die andere erzeugt ultraviolettes Licht. Eine Prismenkomponente teilt das einfallende Licht in zwei Strahlen. Durch jede Küvette wird ein Strahl geleitet und ein Detektor liest die Ergebnisse aus.
Die Informationen vom Detektor werden verwendet, um ein Diagramm zu erstellen, das die Wellenlänge gegen die Extinktion aufträgt. Peaks im Diagramm zeigen Wellenlängen an, die von der Verbindung stark absorbiert wurden. Sie zeigen auch quantitativ die Gesamtabsorption der Lösung.