12.7 : Spectromètres UV-Visible

L'absorption des rayonnements UV et visibles (UV-visible) est mesurée à l'aide d'un spectrophotomètre UV-visible. Les lampes au deutérium, qui émettent des rayons UV, et les lampes au tungstène, qui produisent des rayons dans la région visible, sont utilisées comme sources lumineuses dans les spectrophotomètres UV-visible. Un monochromateur ou un prisme est utilisé pour le réseau de diffraction, c'est-à-dire pour diviser le rayonnement entrant en différentes longueurs d'onde. Un système de fentes est utilisé pour focaliser la longueur d'onde souhaitée sur la cellule d'échantillon. Les échantillons pour spectrophotomètre UV-visible doivent être en phase liquide. Par conséquent, les composés organiques solides doivent être dissous dans un solvant approprié avant l'analyse. L'échantillon est ensuite placé dans un porte-échantillon appelé cuvette. Selon l'échantillon et le rayonnement utilisé, la cuvette peut être en cristal de quartz, en verre ou en plastique. Les cellules d'échantillon en verre ou en plastique sont utilisées en spectroscopie visible car leurs coupures spectrales sont d'environ 350 nm, ce qui signifie qu'elles transmettent efficacement la lumière visible mais absorbent les UV. La spectroscopie UV utilise des cellules en quartz avec une coupure inférieure d'environ 200 nm pour permettre la transmission de la lumière UV.

Étant donné que le solvant absorbe également la lumière, un échantillon vierge du solvant seul est utilisé avant d'analyser l'échantillon réel. Le choix d'un solvant approprié pour la spectroscopie ultraviolette est essentiel pour des mesures d'absorption précises. L'eau, l'éthanol à 95 % et l'hexane sont les solvants les plus couramment utilisés en spectroscopie UV-visible. Un solvant approprié permet également d'obtenir la structure fine d'une bande d'absorption. Les solvants non polaires ne forment pas de liaisons hydrogène avec le soluté. Par conséquent, le spectre final du soluté sera similaire au spectre observé en phase gazeuse, où une structure fine est souvent présente. En revanche, les solvants polaires forment des liaisons hydrogène avec les solutés, ce qui signifie que la structure fine d'une bande d'absorption ne sera pas présente.

Un tube photomultiplicateur, des dispositifs à couplage de charge et une photodiode ou un réseau de photodiodes sont généralement utilisés comme détecteurs. L'intensité de la lumière qui traverse la cellule d'échantillon est appelée I. Dans un instrument à faisceau unique, toute la lumière traverse la cellule d'échantillon. Dans un instrument à double faisceau, la lumière est divisée en deux faisceaux ; l'un sert de référence et l'autre traverse l'échantillon. Dans les spectrophotomètres à barrette de diodes modernes, des détecteurs à photodiodes sont utilisés pour enregistrer l'intégralité du spectre en une seule fois.