12.4 : ספקטרופוטומטריה: מבוא

ספקטרופוטומטריה היא מדידה כמותית של בליעה, החזרה, עקיפה או העברה של קרינה אלקטרומגנטית דרך חומר, כפונקציה של עוצמת הקרינה ואורכה הגל. ספקטרופוטומטר הוא מכשיר המשמש למדידת השינוי בעוצמת הקרינה הנגרם כתוצאה מאינטראקציה שלה עם החומר.

המרכיבים החיוניים של ספקטרופוטומטר כוללים מקור קרינה אלקטרומגנטית, חריץ להנחת החומר הנבדק וגלאי למדידת עוצמת הקרינה הפוגעת מהמקור והקרינה היוצאת מהחומר (קרינה מועברת, מוחזרת או מועקפת). ההפרש בין עוצמת הקרינה הפוגעת לעוצמת הקרינה המועברת המגיעה לגלאי משמש לחישוב עוצמת הקרינה הנבלעת על ידי החומר. הדגימה נחשפת לקרינה באורכי גל שונים, לעיתים קרובות אחד בכל פעם. הספקטרומטר מספק סדרת נתונים עם פרטי בליעה בכל ניסיון, תהליך המכונה סריקה. מכיוון שרמות האנרגיה של החומר סופיות, הבליעה מתרחשת רק באורכי גל מסוימים.

הגרף של הקרינה הנבלעת כנגד אורכי הגל המתאימים נקרא ספקטרום בליעה. באופן דומה, הגרפים של הקרינה המוחזרת, המועקפת והמועברת כפונקציה של אורך גל נקראים ספקטרום החזרה, ספקטרום עקיפה וספקטרום העברה, בהתאמה. ספקטרומים אלה מספקים מידע על אורך הגל הספציפי שבו מתרחשת האינטראקציה בין החומר לקרינה.

טווח אורכי הגל של הקרינה קובע את סוג המעבר המתרחש בחומר. לדוגמה, ספקטרום UV-Vis מציג את הבליעה של קרינת UV-Vis על ידי החומר. הקרינה הנבלעת גורמת לעירור אלקטרוני בחומר. לעומת זאת, ספקטרום אינפרא אדום מציג את עירור רמות הרטט של קשרים ספציפיים בחומר. אורכי גל הבליעה הספציפיים מספקים פרטים על המבנה הכימי של המולקולה בטווח אורכי הגל. לדוגמה, אורך הגל הספציפי של קרינה אינפרא אדומה הנבלעת על ידי קשר הידרוקסיל במולקולה שונה מזה של קרינה הנבלעת על ידי קשר קרבוניל. לפיכך, ספקטרום אינפרא אדום יכול לשמש לזיהוי קבוצות פונקציונליות בחומר.

בניגוד לשיטות אפיון כימי אחרות כמו טיטרציה, ספקטרוסקופיה היא שיטה לא הרסנית לאפיון, והחומר הנבדק ניתן לשחזור לאחר הניתוח.