Espectrofotômetro

Definição

Instrumento usado para medir a intensidade dos comprimentos de onda em um espectro de luz em comparação com a intensidade da luz de uma fonte padrão.

Dispositivo para medir o brilho das várias porções de espectros.

O que é um Espectrofotômetro?

Um espectrofotômetro é um dos instrumentos científicos comumente encontrados em muitos laboratórios de pesquisa e industriais.

Espectrofotômetros são usados para pesquisa em física, biologia molecular, química e laboratórios de bioquímica. Normalmente, o nome refere-se à Espectroscopia Visível por Ultravioleta.

A energia da luz depende do seu comprimento de onda, geralmente designado por lambda (a décima primeira letra do alfabeto grego). Embora o espectro eletromagnético se estenda ao longo de uma enorme variedade de comprimentos de onda, a maioria dos laboratórios só pode medir uma pequena fração deles.

A espectroscopia visível por ultravioleta mede entre 200 e 400 nanômetros (nm) para medições de luz UV e até aproximadamente 750 nm no espectro visível.

Para a espectroscopia visível por ultravioleta, as amostras são geralmente contidas e medidas em pequenos recipientes chamados cubetas. Estes podem ser de plástico se usados no espectro visível, mas precisam ser de quartzo ou sílica fundida se usados para medições de UV. Existem algumas máquinas que podem utilizar tubos de ensaio de vidro.

Espectroscopia Visível é frequentemente utilizada industrialmente para colorimetria. Usando este método, as amostras são medidas em múltiplos comprimentos de onda de 400-700 nm, e seus perfis de absorbância são comparados a um padrão. Essa técnica é freqüentemente usada por fabricantes de têxteis e de tinta.

Outros usuários comerciais da espectroscopia visível por ultravioleta incluem laboratórios e impressoras forenses.

Na pesquisa biológica e química, as soluções são frequentemente quantificadas medindo seu grau de absorção de luz em um determinado comprimento de onda.

Um valor chamado coeficiente de extinção é usado para calcular a concentração do composto. Por exemplo, os laboratórios de biologia molecular usam espectrofotômetros para medir as concentrações de amostras de DNA ou RNA. Eles às vezes têm uma máquina avançada chamada espectrofotômetro NanoDrop ™ que usa uma fração da quantidade de amostra comparada àquela usada pelos espectrofotômetros tradicionais.

Para que a quantificação seja válida, a amostra deve obedecer à Lei de Beer-Lambert. Isso requer que a absorbância seja diretamente proporcional ao comprimento do caminho da cubeta e à absorção do composto. Existem tabelas de coeficientes de extinção disponíveis para muitos, mas não todos, compostos.

Muitas reações químicas e enzimáticas mudam de cor ao longo do tempo, e os espectrofotômetros são muito úteis para medir essas mudanças.

Por exemplo, as enzimas polifenol oxidase que causam frutos a marrom oxidam soluções de compostos fenólicos, alterando soluções claras para aquelas que são visivelmente coloridas. Tais reações podem ser avaliadas medindo-se o aumento da absorbância à medida que a cor muda. Idealmente, a taxa de mudança será linear e é possível calcular as taxas a partir desses dados.

Um espectrofotômetro mais avançado terá um suporte de cubeta com temperatura controlada para realizar as reações em uma temperatura precisa ideal para a enzima.

Laboratórios de microbiologia e biologia molecular freqüentemente usam um espectrofotômetro para medir o crescimento de culturas de bactérias.

Os experimentos de clonagem de DNA são freqüentemente feitos em bactérias, e os pesquisadores precisam medir o estágio de crescimento da cultura para saber quando realizar certos procedimentos. Eles medem a absorbância, que é conhecida como densidade óptica, em um espectrofotômetro. Pode-se dizer a partir da densidade óptica se as bactérias estão se dividindo ativamente ou se estão começando a morrer.

Espectrofotômetros usam uma fonte de luz para brilhar uma matriz de comprimentos de onda através de um monocromador. Este dispositivo, então, transmite uma faixa estreita de luz, e o espectrofotômetro compara a intensidade da luz que passa pela amostra até a passagem por um composto de referência.

Por exemplo, se um composto é dissolvido em etanol, a referência seria o etanol. O resultado é exibido como o grau de absorção da diferença entre eles. Isto indica a absorvência do composto da amostra.

A razão para essa absorção é que tanto a luz ultravioleta quanto a visível têm energia suficiente para excitar as substâncias químicas para níveis de energia maiores. Esta excitação resulta em um maior comprimento de onda, que é visível quando a absorbância é plotada contra o comprimento de onda.

Moléculas diferentes ou compostos inorgânicos absorvem energia em diferentes comprimentos de onda. Aqueles com absorção máxima na faixa visível são vistos como coloridos pelo olho humano.

As soluções dos compostos podem ser claras, mas absorver na faixa UV. Tais compostos geralmente possuem ligações duplas ou anéis aromáticos. Às vezes, há um ou mais picos detectáveis quando o grau de absorção é plotado em relação ao comprimento de onda. Em caso afirmativo, isso pode ajudar na identificação de alguns compostos, comparando a forma da parcela com a de gráficos de referência conhecidos.

Existem dois tipos de máquinas espectrofotômetro visível por ultravioleta, feixe único e feixe duplo. Estes diferem em como eles medem a intensidade da luz entre a amostra de referência e teste. As máquinas de feixe duplo medem a referência e o composto de teste simultaneamente, enquanto as máquinas de feixe único medem antes e depois da adição do composto de teste.

O que é um espectrofotômetro UV?

Espectrofotômetro UV

Um espectrofotômetro UV é um dispositivo usado para estudar a interação entre radiação e matéria em relação ao comprimento de onda dos fótons.

Especificamente, mede a luz visível e a faixa próxima ao visível das faixas de espectro ultravioleta e infravermelho. O dispositivo permite que um usuário identifique transições eletrônicas dentro das várias regiões do espectro eletromagnético.

A luz UV pode ser medida por um espectrofotômetro mais prontamente quando estiver na região de 400 a 700 nanômetros (nm) para quantificar e determinar as características da percepção de cores. Essencialmente, o dispositivo permite que os cientistas tomem medidas sobre a capacidade do olho e da mente humana de isolar comprimentos de onda específicos que definem as cores. O estudo das cores dentro da faixa perceptiva humana é conhecido como colorimetria.

Tradicionalmente, um espectrofotômetro não consegue detectar fluorescência. Isso requer um componente adicional conhecido como mecanismo fluorescente bi- espectral. Sem essa habilidade, é difícil gerenciar corretamente as imagens coloridas, especificamente se a cor contém algum tipo de fluorescência.

Um espectrofotômetro UV é configurado em dois formatos diferentes, conhecidos como d / 8, uma análise esférica e 0/45, uma análise de linha reta. Ambas as designações são voltadas para identificar o padrão geométrico específico da fonte de luz, bem como o ambiente do objeto. Além disso, leva em conta o que um observador veria naturalmente ao observar a colorização.

Uma vantagem para este dispositivo é o fato de que ele pode identificar os níveis exatos de compostos dentro de uma determinada amostra de espectro. Por exemplo, se analisa uma fotografia, deve ser capaz de identificar os diferentes componentes de cor de cada seção da imagem. Cada cor e saturação da cor é identificável.

A lei de Beer-Lambert afirma que cores diferentes também são afetadas pelos materiais pelos quais a luz viaja. Isso terá profunda influência nos dados analíticos do espectrofotômetro. Devido a este fato, a absorção de luz em materiais específicos pode ter resultados divergentes.

A indústria de impressão usa extensivamente espectrofotômetros UV para garantir que a cor correta seja colocada em um produto. A fabricação de tinta depende da tecnologia para garantir que a composição de tinta de base produza a cor correta quando colocada em papel ou caixas. O dispositivo também continua monitorando os resultados quando ocorre a impressão real. Tomando leituras ao longo do espectro de 10 a 20 nm em luz visível, o espectrofotômetro pode identificar a produção da curva de refletância espectral, radiação refletida da superfície de um objeto.

Quais são os usos para um espectrofotômetro?

Um espectrofotômetro é usado em química para determinar a quantidade de um analito presente em uma amostra, medindo o grau de absorção e / ou emissão de radiação em um espectro pré-selecionado.

Basicamente, você tem o seguinte processo:

Uma fonte de radiação emite e direciona as ondas eletromagnéticas em direção a um dispositivo que seleciona uma faixa de freqüência e somente distribuirá ondas dentro da faixa requerida.
Este dispositivo, conhecido como dispositivo de seleção espectral, direciona a radiação adequada para a amostra.
A amostra absorve a radiação.
Dependendo do tipo de espectrofotômetro, o grau de absorção e / ou emissão de radiação é medido por um detector, que emite um pulso elétrico correspondente.
Um dispositivo de leitura interpreta o pulso do detector e envia os resultados usando o display analógico ou digital.

Quais são os diferentes tipos de espectrofotômetros?

Existem duas classificações principais de espectrofotômetro.

Eles são: feixe único e feixe duplo.

Um espectrofotômetro de feixe duplo compara a intensidade da luz entre 2 trajetos de luz, um caminho contendo a amostra de referência e o outro a amostra de teste.

Um espectrofotômetro de feixe único mede a intensidade de luz relativa do feixe antes e depois da introdução da amostra de teste.

Mesmo assim, os instrumentos de feixe duplo são mais fáceis e mais estáveis para medições de comparação, os instrumentos de feixe único podem ter uma grande faixa dinâmica e também são simples de manusear e mais compactos.

Resumo

Um arco-íris é a coisa mais linda de se ver, mas se não fosse pela luz e como ela se comporta, nós não poderíamos ver isso. Pingos de chuva funcionam como um prisma, dividindo a luz branca combinada do sol em todas as cores visíveis do espectro de luz.

Mas mesmo as cores de coisas simples, como uma folha, por exemplo, têm a ver com comprimentos de onda de luz. Cada cor na luz tem um comprimento de onda diferente, então quando a luz atinge um objeto, alguns comprimentos de onda são absorvidos, e outros são refletidos de volta. Nós só vemos as cores refletidas. Uma folha verde só aparece verde porque todas as outras cores foram absorvidas.

É esse mesmo princípio de cor e comprimento de onda que um espectrofotômetro é baseado.

Um espectrofotômetro é um instrumento especial que mede a quantidade de luz que uma substância absorve. Toda substância irá transmitir (refletir de volta) e absorver a luz de maneira ligeiramente diferente. Assim como a impressão digital identifica cada ser humano individualmente, saber exatamente quanto vermelho (ou verde, ou azul, etc.) é absorvido nos permite identificar e quantificar diferentes materiais.

Então, como funciona um espectrofotômetro?

Uma solução de amostra é colocada dentro do espectrofotômetro.
Uma fonte de luz ilumina a amostra.
Um dispositivo chamado monocromador divide a luz em cada cor, ou melhor, comprimentos de onda individuais (assim como uma gota de chuva faz um arco-íris). Uma fenda ajustável permite apenas um comprimento de onda específico através da solução da amostra.
O comprimento de onda da luz atinge a amostra, que é mantida em um pequeno recipiente chamado cuvete. Precisamos ter cuidado ao manusear as cuvetes; até mesmo uma pequena impressão digital pode interferir nos resultados.
Seja qual for a luz que passa pela amostra, ela é lida e exibida na tela de saída.

Fonte: www.spectrophotometer.com/www.wisegeek.org/study.com/www.quora.com/www.innovateus.net