UV-Vis-Spektralphotometer

Ein UV-Vis-Spektrophotometer ist ein Analysegerät zur Messung der Absorption oder Transmission von ultraviolettem (UV) und sichtbarem (Vis) Licht durch eine Probe. Es arbeitet im Wellenlängenbereich von etwa 200 bis 800 Nanometern und deckt sowohl UV- als auch sichtbares Licht ab.

So funktioniert es:

Das Gerät verwendet eine Lichtquelle, die sowohl UV- als auch sichtbares Licht emittiert. Das Licht wird durch einen Monochromator geleitet, der bestimmte Wellenlängen des Lichts isoliert. Die ausgewählte Wellenlänge des Lichts durchdringt die Probe. Das durch die Probe hindurchtretende Licht wird anschließend detektiert und gemessen. Das Gerät berechnet die Absorption oder Transmission des Lichts durch die Probe und zeigt die Ergebnisse an.

Die UV-Vis-Spektrophotometrie wird in verschiedenen Bereichen, darunter Chemie, Biologie und Umweltwissenschaften, häufig eingesetzt. Sie findet beispielsweise Anwendung in:

• Bestimmung der Konzentration einer Substanz in einer Lösung
• Charakterisierung der optischen Eigenschaften von Materialien
• Analyse der Kinetik chemischer Reaktionen
• Untersuchung der Absorptionsspektren von Verbindungen

Das Grundprinzip der UV-Vis-Spektrophotometrie ist das Lambert-Beersche Gesetz, das die Absorption von Licht mit der Konzentration der absorbierenden Spezies in der Probe in Beziehung setzt:

• A=ϵ⋅c⋅l
• Dabei gilt:
  • A ist die Absorption
  • ϵ ist der molare Absorptionskoeffizient
  • C ist die Konzentration der Probe
  • l ist die Weglänge der Probenzelle

Die UV-Vis-Spektroskopie liefert zahlreiche Informationen über eine Probe, darunter:

• Konzentration einer Substanz: Mithilfe des Lambert-Beerschen Gesetzes kann die UV-Vis-Spektroskopie die Konzentration einer absorbierenden Spezies in einer Lösung bestimmen. Dies ist besonders nützlich für die quantitative Analyse.
• Absorptionsspektrum: Das Absorptionsspektrum einer Substanz, die die Absorption über der Wellenlänge darstellt, kann anhand ihrer einzigartigen spektralen Merkmale identifiziert und charakterisiert werden.
• Chemische Zusammensetzung: Durch die Analyse der Absorptionspeaks lassen sich Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung und Struktur einer Verbindung ziehen. Verschiedene funktionelle Gruppen absorbieren Licht bei charakteristischen Wellenlängen.
• Reinheit einer Probe: Verunreinigungen lassen sich oft durch unerwartete Absorptionspeaks oder Abweichungen vom erwarteten Absorptionsspektrum erkennen.
• Reaktionskinetik: Mit der UV-Vis-Spektroskopie lässt sich die Kinetik chemischer Reaktionen untersuchen, indem Absorptionsänderungen im Zeitverlauf beobachtet werden. Dies hilft, Reaktionsgeschwindigkeiten und -mechanismen zu verstehen.
• Molekulare Wechselwirkungen: Sie können zur Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Molekülen eingesetzt werden, beispielsweise zur Bindung eines Liganden an ein Protein. Veränderungen im Absorptionsspektrum können auf Konformationsänderungen oder Komplexbildung hinweisen.
• Farbanalyse: Die Farbe einer Substanz, die mit ihrer Absorption im sichtbaren Bereich zusammenhängt, kann mittels UV-Vis-Spektroskopie quantitativ analysiert werden. Dies ist in Branchen wie der Lebensmittel-, Textil- und Farbenindustrie nützlich.
• Photostabilität und Abbau: UV-Vis kann zur Untersuchung der Stabilität von Verbindungen unter Lichteinwirkung eingesetzt werden, indem Veränderungen ihrer Absorptionsspektren im Zeitverlauf beobachtet werden.

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines UV-Vis-Spektralphotometers die folgenden fünf Schlüsselfaktoren, um sicherzustellen, dass es Ihren spezifischen Anforderungen entspricht:

• Wellenlängenbereich und Auflösung: Stellen Sie sicher, dass das Gerät den für Ihre Anwendungen erforderlichen Bereich abdeckt. Standard-UV-Vis-Spektralphotometer decken typischerweise einen Bereich von 200–800 nm ab, manche Anwendungen erfordern jedoch erweiterte Bereiche. Eine höhere Auflösung (kleinere Bandbreite) ermöglicht eine bessere Differenzierung zwischen eng beieinander liegenden spektralen Merkmalen. Stellen Sie sicher, dass die Auflösung den Anforderungen Ihrer Analysen entspricht.
• Genauigkeit und Präzision: Die photometrische Genauigkeit bezeichnet die Genauigkeit, mit der das Gerät Absorption oder Transmission misst. Eine hohe photometrische Genauigkeit ist entscheidend für eine zuverlässige quantitative Analyse. Reproduzierbarkeit bezeichnet die Fähigkeit des Geräts, über mehrere Messungen hinweg konsistente Ergebnisse zu liefern. Hohe Präzision ist wichtig für Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit.
• Empfindlichkeit und Nachweisgrenzen: Die Fähigkeit des Spektralphotometers, kleine Absorptionsänderungen zu erkennen, ist besonders bei Proben mit geringer Konzentration wichtig. Berücksichtigen Sie die Mindestkonzentration des Analyten, die vom Gerät präzise erfasst werden kann.
• Probenhandhabung und Durchsatz: Stellen Sie sicher, dass das Spektralphotometer mit den von Ihnen geplanten Küvettentypen und -größen kompatibel ist. Wenn Sie eine große Anzahl von Proben analysieren müssen, achten Sie auf Funktionen wie Autosampler oder Mehrzellenhalter, die den Prozess automatisieren und beschleunigen.
• Software und Datenanalyse: Die Software sollte benutzerfreundlich und intuitiv sein und eine einfache Bedienung und Datenanalyse ermöglichen. Stellen Sie sicher, dass die Software die notwendigen Werkzeuge für die Datenverarbeitung bietet, wie z. B. Peakidentifikation, Basislinienkorrektur und quantitative Analyse. Prüfen Sie, ob die Software einen einfachen Datenexport in Formate ermöglicht, die mit anderen von Ihnen verwendeten Analysewerkzeugen kompatibel sind.

Weitere Überlegungen können Größe und Stellfläche des Geräts, Wartungsfreundlichkeit sowie Herstellersupport und Garantieoptionen sein. Die Auswahl des richtigen UV-Vis-Spektralphotometers erfordert eine Abwägung dieser Faktoren basierend auf Ihren spezifischen Analyseanforderungen und Ihrem Budget.