Производная спектрофотометрия

Производная спектрофотометрия состоит в том, что регистрируются не только собственно спектр поглощения (D=f(l)), но также его первая и вторая производные по длине волны ( и соответственно).

Регистрация первой производной спектра поглощения позволяет точно определить спектральное положение максимумов исходного спектра поглощения, поскольку на этой производной данные максимумы будут нулями функции. Вместе с тем, внешний вид первой производной спектра поглощения не похож на вид исходного спектра. Для получения дополнительных качественных признаков необходимо получить вторую производную этого спектра. На этой производной минимумы будут соответствовать максимумам исходного спектра (поэтому ее обычно анализируют с измененным знаком), однако, полуширина этих полос оказывается значительно ниже, чем на исходном спектре поглощения. В среднем, величина Dl_1/2 на второй производной спектра поглощения (Dl_1/2”) оказывается в 2-4 раза меньше, чем на исходном спектре. Обычно Dl_1/2”= (0,5¸0,7)´ Dl_1/2 (где Dl_1/2 – полуширина полос поглощения на исходном спектре). В результате разрешение спектра оказывается существенно лучше, и оказывается возможным определение соотношения амплитуд максимумов и их полуширины, которые невозможно было измерить на исходном спектре поглощения. Естественно, эти величины при решении качественных задач с помощью производной спектрофотометрии следует сопоставлять с соответствующими показателями второй производной стандартного спектра поглощения выявляемого хромофора.

Таким образом, регистрация производных спектров поглощения исследуемого объекта часто позволяет получить все требуемые для решения качественной спектрофотометрической задачи признаки – точное спектральное положение максимумов, их полуширины и отношение амплитуд.

Для регистрации производных спектров поглощения применяются 2 основных приема.

Прямой метод регистрации заключается в том, что прибор регистрирует разность в оптической плотности объекта (DD=D_l1-D_l2) при небольшом смещении по длине волны (Dl=l1 -l2). Если Dl достаточно мало и постоянно по всей области измерения (а спектр регистрируется за счет синхронного изменения l1 и l2), то вид зависимости DD=f(l) будет близок к виду производной спектра поглощения (тем ближе, чем меньше Dl). Следует заметить, что при применении подобного приёма следует учитывать возможные различия в интенсивности излучения источника при l1 и l2, а также возможные различия в чувствительности примененного фотодетектора к квантам излучения с l1 и l2.

При непрямом методе регистрации производных спектра тем или иным образом получают электрический сигнал U, величина которого прямо пропорциональна величине D образца. Иными словами, требуется, чтобы выполнялось соотношение U=kD, где k – коэффициент пропорциональности между D и U. Требуется также, чтобы скорость развертки спектра во времени была постоянно, т.е. чтобы было справедливо выражение t=hl, где h - коэффициент пропорциональности между t и l. Далее регистрируется производная сигнала U по времени (). Указанные выше условия пропорциональности позволяют сделать следующие преобразования:

,

где R - коэффициент пропорциональности между и (он будет равен k/h).

Таким образом, при регистрации производной спектра непрямым способом регистрируется не собственно величина производной , а прямо пропорциональная ей величина . Однако производная спектрофотометрия обычно применяется для решения качественных задач, где важен качественный вид спектра, а не амплитуды полос поглощения. Кроме того, при необходимости значение R может быть достаточно просто определено. Заметим в заключение, что дифференцирование спектров поглощения с помощью компьютерных программ является разновидностью непрямого метода получения производных спектров.

Дата добавления: 2015-07-25