12.5 : نظرة عامة على مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية

تعد مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية (UV-visible or UV-Vis) تقنية تحليلية تدرس التفاعل بين المادة والضوء فوق البنفسجي والمرئي ضمن الطيف الكهرومغناطيسي. تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع نظرًا لتعدد استخداماتها وبساطتها وسرعة الحصول على البيانات نسبيًا، مما يجعلها قيمة للتحليل النوعي والكمي. عندما يمر إشعاع الأشعة فوق البنفسجية والمرئية عبر مادة، تمتص الجزيئات الضوء بناءً على الطاقة المطلوبة للانتقالات الإلكترونية. ونتيجة لامتصاص الطاقة، تنتقل الذرات أو الجزيئات من الحالة الأساسية إلى الحالة المثارة أو حالة الطاقة الأعلى. إذا امتص الجزيء ضوء الأشعة فوق البنفسجية، يتم توليد طيف الأشعة فوق البنفسجية؛ وإذا امتص الضوء المرئي، يتم توليد طيف مرئي.

عندما يتم تمرير إشعاع مستمر عبر مادة، تمتص الجزيئات بعض الأطوال الموجية، مما يؤدي إلى انخفاض في شدة الضوء المنقول. يؤدي هذا الامتصاص الانتقائي إلى تكوين طيف امتصاص يعرض قممًا تتوافق مع أطوال موجية محددة يمتصها الجزيء. يتراوح نطاق الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية للضوء من 180 إلى 400 نانومتر، بينما يتراوح الطول الموجي للضوء المرئي من 400 إلى 780 نانومتر. يكشف هذا الطيف، الذي يعرض فجوات تتوافق مع الأطوال الموجية الممتصة، عن معلومات حول البنية الكيميائية للجزيء.

في التحليل النوعي، يمكن استخدام الأشعة فوق البنفسجية المرئية لتحديد المجموعات الوظيفية أو تأكيد هوية المركب من خلال مطابقة امتصاصه مع امتصاص مركب معروف. بالمقارنة مع تقنيات التحليل الطيفي الأخرى، مثل الفلورسنت، الذي يتمتع بحساسية أعلى، فإن الأشعة فوق البنفسجية المرئية حساسة بشكل معتدل ولكنها متاحة على نطاق واسع بسبب أجهزتها البسيطة وسهولة استخدامها. تتكون أجهزة الأشعة فوق البنفسجية المرئية عادةً من مكونات مثل مصدر الضوء وحامل العينة والمونوكروماتور أو المرشح لاختيار الطول الموجي وكاشف. يعد طول المسار، أو المسافة التي يقطعها الضوء عبر العينة، عاملاً مهمًا في قياسات الامتصاص، لأنه يؤثر على كمية الضوء الممتصة. ومع ذلك، فإن الأشعة فوق البنفسجية المرئية تتمتع بحساسية مماثلة لقياسات الامتصاص الأخرى، مثل مطيافية الأشعة تحت الحمراء.