Grondige analyse is van essentieel belang voor het verifiëren van de zuiverheid, concentratie en identiteit van medicijnen. Het bewaken van de stabiliteit van medicijnen is ook essentieel om de werkzaamheid in de loop van de tijd onder wisselende omgevingsomstandigheden te garanderen.

Evaluatie van de veiligheid en effectiviteit van het product door de fotostabiliteit van UV-filters te analyseren, deeltjes te karakteriseren en kleurindices te meten. Het detecteert ook vervalsing en kwantificeert kleurstoffen en antioxidanten om aan de verwachtingen van de consument te voldoen.

Karakteriseert ruwe olie, berekent asfalteenfracties, formuleert indices voor aromaatgehalte, bepaalt het zwavelgehalte en berekent oplosbaarheidsfactoren.

Bepaalt chemische eigenschappen, beoordeelt de kwaliteit van het eindproduct, bestudeert de polymeersamenstelling, kwalificeert water, bepaalt de zuiverheid en verfefficiëntie, analyseert fotokatalytische degradatie en residuen van bestrijdingsmiddelen.

Bepaalt de concentratie en zuiverheid van nucleïnezuren en eiwitten, bewaakt microbiële celculturen, bestudeert eiwitdenaturatie en kinetiek en analyseert biologische monsters zoals bloedplasma en serum.

Om een UV/VIS spectrum af te lezen, analyseer je de plot van absorptie (of soms transmissie) versus golflengte. De belangrijkste punten om op te focussen zijn onder meer:

• Absorptiepieken: Identificeer de golflengten waar de absorptie het hoogst is; deze komen overeen met elektronische overgangen in de moleculen.
• Piekgolflengten (λmax): De golflengte(n) waarbij maximale absorptie optreedt, kenmerkend voor specifieke moleculaire structuren of functionele groepen.
• Piekintensiteit: De hoogte van de absorptiepieken geeft aan hoe sterk de stof absorbeert op die golflengte, gerelateerd aan concentratie en molaire absorptie.
• Basislijn: Controleer de basislijnabsorptie in gebieden zonder absorptie om problemen met instrumenten of monsters te beoordelen.
• Vorm van het spectrum: De vorm en het aantal pieken kunnen informatie geven over de soorten elektronische overgangen en de omgeving van de moleculen.

Door deze kenmerken te interpreteren, kunt u verbindingen identificeren, de concentratie bepalen en moleculaire eigenschappen bestuderen.

UV/VIS spectroscopie bestrijkt doorgaans het golflengtebereik van 190 nm tot 780 nm. 

Meer specifiek: 

• Het ultraviolette (UV) gebied varieert over het algemeen van 190 nm tot 390 nm.
• Het zichtbare (Vis) gebied varieert over het algemeen van 390 nm tot 780 nm.

De UV/VIS Excellence spectrofotometers van METTLER TOLEDO bieden een uitgebreid bereik tot in het nabij-infraroodgebied, met een maximale golflengte van 1100 nm.

UV/VIS spectroscopie is belangrijk, omdat het zowel kwalitatieve als kwantitatieve analyse van stoffen mogelijk maakt door hun absorptie van ultraviolet en zichtbaar licht te meten.

Deze methode helpt bij het bepalen van de concentratie van analyten, het bestuderen van chemische kinetiek, het beoordelen van de zuiverheid, het uitvoeren van objectieve kleurmetingen en het analyseren van moleculaire structuren. De toepassingen bestrijken een breed scala van gebieden, waaronder scheikunde, biologie, milieuwetenschappen en materiaalkunde, waardoor het een veelzijdig en essentieel hulpmiddel voor analyse is.

UV/VIS spectroscopie meet het licht dat door een monster wordt geabsorbeerd om de concentratie te bepalen en verbindingen te identificeren. Dit proces omvat het verwijderen van licht.

Fluorescentiespectroscopie daarentegen meet het licht dat door een monster wordt uitgezonden nadat het licht heeft geabsorbeerd, meestal op een langere golflengte. Deze techniek richt zich op de heremissie van licht, wat een veel hogere gevoeligheid oplevert voor specifieke fluorescerende moleculen.

Volg deze stappen om de concentratie van een onbekende oplossing te bepalen met behulp van UV/VIS spectroscopie:

1. Bereid een kalibratiecurve voor: Meet de extinctie van een reeks standaardoplossingen met bekende concentraties bij de golflengte van de maximale extinctie (λmax) voor de analyt.
2. Plot extinctie vs. concentratie: Maak een kalibratiecurve door de extinctiewaarden uit te zetten tegen de bekende concentraties. Volgens de wet van  Beer-Lambert is de absorptie recht evenredig met de concentratie.
3. Meet het onbekende monster: Noteer de absorptie van de onbekende oplossing bij dezelfde λmax.
4. Bepaal de concentratie: Gebruik de kalibratiecurve om de concentratie te vinden die overeenkomt met de gemeten extinctie van het onbekende monster.

Deze methode is gebaseerd op de wet van Beer-Lambert, die stelt dat absorptie A=εbc, waarbij ε de molaire absorptie is, b de weglengte en c de concentratie.

Neem een functionele groep die atomen bevat met één of meer eenzame elektronenparen die geen ultraviolette/zichtbare straling absorberen. Wanneer deze functionele groep echter aan een chromofoor wordt gekoppeld, verandert de intensiteit en golflengte van de absorptie. Dit fenomeen wordt een auxochroom of een kleurversterkende groep genoemd.

De aanwezigheid van een auxochroom veroorzaakt een positieverschuiving van een piek of signaal naar een langere golflengte, wat een bathochrome of roodverschuiving wordt genoemd. De functionele groepen die bijdragen aan bathochrome groepen zijn substituenten zoals methyl-, hydroxyl-, alkoxy-, halogeen- en aminogroepen.

Het auxochroom dat een positieverschuiving van een piek of signaal naar een kortere golflengte veroorzaakt, wordt hypsochroom of blauwverschuiving genoemd. Eigenlijk gedraagt de combinatie van chromofoor en auxochroom zich als een nieuwe chromofoor met een ander absorptiemaximum (λ_max). Benzeen vertoont bijvoorbeeld λ_max bij 256 nm, terwijl aniline λ_max vertoont bij 280 nm. De NH₂ groep werkt dus als een auxochroom en veroorzaakt de verschuiving van λ_max naar een grotere waarde.

Diffractieroosters zijn over het algemeen beter dan prisma's voor het splitsen van verschillende golflengten omdat:

Hogere spectrale resolutie: Roosters kunnen een veel hogere spectrale resolutie bieden vanwege hun vermogen om meerdere scherpe diffractieorden te produceren, waardoor een fijnere scheiding van dicht bij elkaar liggende golflengten mogelijk is.

Lineaire spreiding: De hoekscheiding tussen golflengten in een rooster is meer lineair gerelateerd aan de golflengte, waardoor het gemakkelijker is om spectra te analyseren en te kalibreren in vergelijking met de niet-lineaire dispersie van prisma's.

Geen beperkingen op het gebied van materiaalverspreiding: Prisma's zijn afhankelijk van materiaaldispersie (variatie van de brekingsindex met golflengte), die de prestaties kan beperken, vooral in bepaalde golflengtebereiken. Roosters maken gebruik van interferentie-effecten, die niet worden beperkt door materiaaleigenschappen.

Breed golflengtebereik: Roosters kunnen efficiënt werken over een breder scala aan golflengten, waaronder ultraviolet en infrarood, terwijl prisma's absorptie- en dispersiebeperkingen hebben.

Over het algemeen bieden diffractieroosters een nauwkeurigere en veelzijdigere golflengtescheiding dan prisma's, en daarom worden ze vaak gebruikt in spectrometers en optische instrumenten.

Moleculen kunnen worden geanalyseerd met behulp van UV/VIS spectroscopie als ze een functionele groep of conjugatie bezitten, of als ze een kleurencomplex produceren. Aangezien anorganische verbindingen geen functionele groep of conjugatie bevatten, is de gebruikelijke methode om ze te analyseren door reactie met een geschikte verbinding. Dit levert een kleurencomplex op waarvan de absorptie fotometrisch kan worden gemeten in het zichtbare gebied en kan worden gecorreleerd met de werkelijke concentratie. IJzer wordt bijvoorbeeld vaak geanalyseerd door een reactie met 1,10-fentroline om een rood kleurcomplex te produceren. De extinctie van het complex wordt gemeten bij 570 nm om de ijzerconcentratie te schatten.

Het belangrijkste verschil tussen een single beam en double beam spectrofotometer is als volgt.

• Singel beam spectrofotometer: Een enkele bundel van de lichtbron gaat door het monster
• Double beam spectrofotometer: De lichtstraal van de lichtbron wordt in twee delen gesplitst: het ene deel gaat door het monster en het andere deel gaat door de referentie

Bundelsplitsing in een spectrofotometer met dubbele bundel wordt op twee manieren bereikt:

1. Statisch, met gedeeltelijk doorlatende spiegels of een soortgelijk apparaat
2. Het verzwakken van de bundels gebruikend bewegend optisch en mechanisch apparaat

Temperatuur beïnvloedt de absorptiewaarden. Verschillende oplosmiddelen ondergaan verschillende interacties bij verschillende temperaturen. Oplossingsparameters die veranderen als gevolg van temperatuurveranderingen zijn:

• Reactiesnelheid. De snelheid verandert wanneer de temperatuur wordt verhoogd. Dit kan een verandering in de activiteit van het monster veroorzaken. Enzymatische/biomoleculaire reacties zijn erg gevoelig voor temperatuur.
  
• Oplosbaarheid van een opgeloste stof. De oplosbaarheid wordt beïnvloed door temperatuurschommelingen. Slechte oplosbaarheid kan leiden tot onnauwkeurige absorptie.
  
• Uitzetting of inkrimping van het oplosmiddel. Dit kan leiden tot een verandering in de concentratie van de oplossing en de extinctie beïnvloeden, aangezien de extinctie lineair gerelateerd is aan de concentratie.
  
• Schlieren-effect. Dit effect kan optreden bij temperatuurschommelingen, wat leidt tot een reeks convectieve stromen die de werkelijke absorptie kunnen veranderen.
  

Optische prestatieparameters zoals fotometrische resolutie, golflengtenauwkeurigheid/herhaalbaarheid, fotometrische herhaalbaarheid en strooilicht worden niet beïnvloed door temperaturen binnen een bereik van 10 – 40 °C.

Terwijl optische parameters zoals fotometrische resolutie (tolueen/hexaanverhouding) en fotometrische nauwkeurigheidsgolflengten (K₂Cr₂O₇ in HClO₄) een temperatuurafhankelijkheid vertonen van 0,014 tot -0,034/eenheid binnen 10 – 40 °C.

Het monstercompartiment in UV/VIS spectrofotometers is open omdat array-instrumenten gebruik maken van omgekeerde optica en de gelijktijdige detectie van alle golflengten van het spectrum.

• Omgekeerde optiek: Het licht wordt afgebogen nadat het door het monster is gegaan. Hierdoor draagt slechts een klein deel van het externe omgevingslicht bij aan het signaal in een bepaald golflengtegebied.
• Gelijktijdige detectie: Met behulp van een arraydetector die tegelijkertijd 2048 lichtintensiteitssignalen levert, wordt het volledige spectrum binnen één seconde opgenomen. Omdat de meting zeer snel is, wordt het effect van omgevingslicht aanzienlijk verminderd.