Une analyse rigoureuse est essentielle pour vérifier la pureté, la concentration et l’identité des médicaments. La surveillance de la stabilité des médicaments est également essentielle pour assurer leur efficacité dans le temps dans des conditions environnementales variables.

Évalue la sécurité et l’efficacité du produit en analysant la photostabilité des filtres UV, en caractérisant les particules et en mesurant les indices de couleur. Il détecte également l’adultération et quantifie les colorants et les antioxydants pour répondre aux attentes des consommateurs.

Caractérise le pétrole brut, calcule les fractions d’asphaltène, formule des indices de teneur en aromatiques, détermine la teneur en soufre et calcule les facteurs de solubilité.

Détermine les propriétés chimiques, évalue la qualité du produit final, étudie la composition des polymères, qualifie l’eau, détermine la pureté et l’efficacité de la teinture, analyse la dégradation photocatalytique et les résidus de pesticides.

Détermine la concentration et la pureté des acides nucléiques et des protéines, surveille les cultures de cellules microbiennes, étudie la dénaturation et la cinétique des protéines et analyse des échantillons biologiques comme le plasma sanguin et le sérum.

Pour lire un spectre UV/Vis, vous devez analyser le tracé de l’absorbance (ou parfois de la transmittance) en fonction de la longueur d’onde. Les points clés sur lesquels se concentrer sont les suivants :

• Pics d’absorption : Identifiez les longueurs d’onde où l’absorbance est la plus élevée ; Celles-ci correspondent à des transitions électroniques dans les molécules.
• Longueurs d’onde maximales (λmax) : Longueur(s) d’onde(s) au(x)au(x) au(x)quel(s) l’absorbance maximale se produit, caractéristique de structures moléculaires spécifiques ou de groupes fonctionnels.
• Intensité maximale : La hauteur des pics d’absorption indique la force d’absorption de la substance à cette longueur d’onde, liée à la concentration et à l’absorption molaire.
• Ligne de base : Vérifiez l’absorbance de base dans les régions sans absorption pour évaluer les problèmes liés à l’instrument ou à l’échantillon.
• Forme du spectre : La forme et le nombre de pics peuvent fournir des informations sur les types de transitions électroniques et l’environnement des molécules.

En interprétant ces caractéristiques, vous pouvez identifier des composés, déterminer leur concentration et étudier les propriétés moléculaires.

La spectroscopie UV/Vis couvre généralement la gamme de longueurs d’onde de 190 nm à 780 nm. 

Plus précisément : 

• La région ultraviolette (UV) varie généralement de 190 nm à 390 nm.
• La région visible (Vis) varie généralement de 390 nm à 780 nm.

Les spectrophotomètres UV/VIS Excellence de METTLER TOLEDO s'étendent plus loin dans le proche infrarouge, atteignant 1100 nm.

La spectroscopie UV/Vis est importante car elle permet d’analyser à la fois qualitativement et quantitativement des substances en mesurant leur absorption de la lumière ultraviolette et visible.

Cette méthode permet de déterminer la concentration des analytes, d’étudier la cinétique chimique, d’évaluer la pureté, d’effectuer des mesures objectives de couleur et d’analyser les structures moléculaires. Ses applications couvrent un large éventail de domaines, notamment la chimie, la biologie, les sciences de l’environnement et la science des matériaux, ce qui en fait un outil d’analyse polyvalent et essentiel.

La spectroscopie UV/Vis mesure la lumière absorbée par un échantillon pour déterminer sa concentration et identifier les composés. Ce processus implique l’élimination de la lumière.

En revanche, la spectroscopie de fluorescence mesure la lumière émise par un échantillon après qu’il ait absorbé la lumière, généralement à une longueur d’onde plus longue. Cette technique se concentre sur la réémission de la lumière, offrant une sensibilité beaucoup plus élevée pour des molécules fluorescentes spécifiques.

Pour déterminer la concentration d’une solution inconnue à l’aide de la spectroscopie UV/Vis, procédez comme suit :

1. Préparer une courbe d’étalonnage : Mesurez l’absorbance d’une série de solutions étalons dont les concentrations sont connues à la longueur d’onde de l’absorbance maximale (λmax) de l’analyte.
2. Tracer l’absorbance en fonction de la concentration : créez une courbe d’étalonnage en traçant les valeurs d’absorbance par rapport aux concentrations connues. Selon la loi de Beer, l’absorbance est directement proportionnelle à la concentration.
3. Mesurer l’échantillon inconnu : Notez l’absorbance de la solution inconnue au même λmax.
4. Déterminer la concentration : Utilisez la courbe d’étalonnage pour trouver la concentration correspondant à l’absorbance mesurée de l’échantillon inconnu.

Cette méthode repose sur la loi de Beer-Lambert, qui stipule que l’absorbance A=εbc, où ε est l’absorptivité molaire, b est la longueur du trajet et c est la concentration.

Considérons un groupe fonctionnel contenant des atomes avec un ou plusieurs doublets non liants d’électrons qui n’absorbent pas le rayonnement ultraviolet/visible. Cependant, lorsque ce groupe fonctionnel est attaché à un chromophore, il modifie l’intensité et la longueur d’onde de l’absorption. Ce phénomène est appelé un auxochrome ou un groupe rehaussant la couleur.

La présence d’un auxochrome provoque le décalage de position d’un pic ou d’un signal vers une longueur d’onde plus longue, ce qu’on appelle un décalage bathochrome ou rouge. Les groupes fonctionnels contribuant aux groupes bathochromes sont des substituants tels que les groupes méthyle, hydroxyle, alcoxy, halogène et amino.

L’auxochrome qui provoque le décalage de position d’un pic ou d’un signal vers une longueur d’onde plus courte est appelé décalage hypsochrome ou décalage vers le bleu. En fait, la combinaison du chromophore et de l’auxochrome se comporte comme un nouveau chromophore ayant un maximum d’absorption différent (λ_max). Par exemple, le benzène affiche λ_max à 256 nm, tandis que l’aniline montre λ_max à 280 nm. Par conséquent, le groupe NH₂ agit comme un auxochrome et provoque le décalage de λ_max vers une valeur plus grande.

Les réseaux de diffraction sont généralement meilleurs que les prismes pour diviser différentes longueurs d’onde car :

Résolution spectrale plus élevée : Les réseaux peuvent fournir une résolution spectrale beaucoup plus élevée en raison de leur capacité à produire plusieurs ordres de diffraction nets, permettant une séparation plus fine des longueurs d’onde rapprochées.

Dispersion linéaire : La séparation angulaire entre les longueurs d’onde dans un réseau est plus linéairement liée à la longueur d’onde, ce qui facilite l’analyse et l’étalonnage des spectres par rapport à la dispersion non linéaire des prismes.

Aucune limitation de dispersion des matériaux : Les prismes reposent sur la dispersion du matériau (variation de l’indice de réfraction avec la longueur d’onde), ce qui peut limiter les performances, en particulier dans certaines gammes de longueurs d’onde. Les réseaux utilisent des effets d’interférence, qui ne sont pas limités par les propriétés du matériau.

Large gamme de longueurs d’onde : Les réseaux peuvent fonctionner efficacement sur une gamme plus large de longueurs d’onde, y compris l’ultraviolet et l’infrarouge, tandis que les prismes ont des limites d’absorption et de dispersion.

Dans l’ensemble, les réseaux de diffraction offrent une séparation de longueur d’onde plus précise et plus polyvalente que les prismes, c’est pourquoi ils sont couramment utilisés dans les spectromètres et les instruments optiques.

Les molécules peuvent être analysées à l’aide de la spectroscopie UV/Vis si elles possèdent un groupe fonctionnel ou une conjugaison, ou si elles produisent un complexe de couleurs. Comme les composés inorganiques ne contiennent pas de groupe fonctionnel ou de conjugaison, la méthode courante pour les analyser est la réaction avec un composé approprié. Cela produit un complexe de couleurs dont l’absorbance peut être mesurée photométriquement dans la région visible et corrélée à sa concentration réelle. Par exemple, le fer est couramment analysé par une réaction avec la 1,10-phénthroline pour produire un complexe de couleur rouge. L’absorbance du complexe est mesurée à 570 nm pour estimer la concentration en fer.

La principale différence entre un spectrophotomètre à faisceau unique et à double faisceau est la suivante.

• Spectrophotomètre à faisceau unique : un seul faisceau de la source lumineuse traverse l’échantillon
• Spectrophotomètre à double faisceau : Le faisceau lumineux de la source lumineuse est divisé en deux parties : une partie traverse l’échantillon et l’autre partie passe à travers la référence

La division du faisceau dans un spectrophotomètre à double faisceau est réalisée de deux manières :

1. Statiquement, avec des miroirs à transmission partielle ou un dispositif similaire
2. Atténuation des faisceaux à l’aide de dispositifs optiques et mécaniques mobiles

La température affecte les valeurs d’absorbance. Différents solvants subissent différentes interactions à différentes températures. Les paramètres de solution qui changent en raison des changements de température sont les suivants :

• Vitesse de réaction. La vitesse change lorsque la température est élevée. Cela peut provoquer une modification de l’activité de l’échantillon. Les réactions enzymatiques/biomoléculaires sont très sensibles à la température.
  
• La solubilité d’un soluté est affectée par les variations de température. Une faible solubilité peut entraîner une absorption imprécise.
  
• Dilatation ou contraction du solvant, ce qui peut entraîner une modification de la concentration de la solution et affecter l’absorbance, car l’absorbance est linéairement liée à la concentration.
  
• Cet effet peut se produire avec des changements de température, conduisant à une série de courants convectifs qui peuvent modifier l’absorbance réelle. 
  

Les paramètres de performance optique tels que le bruit photométrique, la précision/répétabilité de la longueur d’onde, la répétabilité photométrique et la lumière parasite ne sont pas influencés par la température dans une plage de 10 à 40 °C.

Alors que les paramètres optiques tels que la résolution photométrique (rapport toluène/hexane) et la précision photométrique des longueurs d’onde (K₂Cr₂O₇ dans HClO₄) montrent une dépendance de la température allant de 0,014 à -0,034/unité dans un rayon de 10 à 40 °C.

Le compartiment d’échantillonnage des spectrophotomètres à réseau UV/Vis est ouvert en raison du fait que les instruments à réseau utilisent l’optique inverse et la détection simultanée de toutes les longueurs d’onde du spectre.

• Optique inversée : La lumière est diffractée après avoir traversé l’échantillon. Pour cette raison, seule une petite fraction de la lumière ambiante externe contribue au signal dans une région de longueur d’onde donnée.
• Détection simultanée : À l’aide d’un détecteur à réseau qui fournit 2048 signaux d’intensité lumineuse en même temps, le spectre complet est enregistré en une seconde. Comme la mesure est très rapide, l’effet de la lumière ambiante est considérablement réduit.