12.8 : Widmo UV-Vis

Gdy światło przechodzi przez substancję, część światła jest pochłaniana, a pozostała część jest odbijana lub przepuszczana. Jeśli cząsteczka pochłania światło w zakresie długości fal 180–400 nm, uzyskuje się widmo UV, a jeśli pochłania światło w zakresie długości fal 400–780 nm, uzyskuje się widmo widzialne.

Widmo UV-Vis cząsteczki to wykres jej absorbancji w zależności od długości fali. Wykres jest rysowany przez wzięcie molowego współczynnika absorpcji (ɛ) lub log ɛ na osi y (rzędna) i długości fali na osi x (odcięta). Wartości absorbancji przedstawiają absorpcję światła przez cząsteczkę i nie mogą przekraczać 100 procent. Gdy absorbancja jest kreślona w zależności od długości fali, długość fali, przy której cząsteczka wykazuje maksymalną absorbancję, nazywa się λmax. Ponieważ absorpcja zachodzi przy szerokiej długości fali, często nazywa się ją pasmem absorpcji, a nie pojedynczym szczytem.

Wysokość i szerokość pików w widmie UV-Vis różni się w zależności od struktury cząsteczkowej, przejść elektronowych i oddziaływań rozpuszczalników.

• Struktura cząsteczkowa: Różne struktury, takie jak sprzężone wiązania podwójne (naprzemienne wiązania pojedyncze i podwójne), mają mniejsze przerwy energetyczne między orbitalami cząsteczkowymi. Oznacza to, że pochłaniają światło o dłuższych długościach fal, często w zakresie widzialnym. W rezultacie struktura cząsteczki może przesunąć pik do wyższych lub niższych długości fal i zmienić jego intensywność.
• Przejścia elektronowe: Różne przejścia elektronowe (np. π → π*, n → π*) pochłaniają światło w różny sposób, wpływając na siłę piku. Cząsteczki z wiązaniami π (pi) lub niewiążącymi parami elektronów (n) mogą wykazywać wiele typów przejść, co prowadzi do różnych pików lub pasm w widmie.
• Wpływ rozpuszczalnika: Rozpuszczalnik, w którym rozpuszczona jest cząsteczka, może również wpływać na widmo. Gdy cząsteczka wchodzi w interakcję z rozpuszczalnikiem, może zmienić środowisko elektroniczne cząsteczki, czasami stabilizując lub destabilizując pewne orbitale molekularne. Ten efekt rozpuszczalnika może powodować przesunięcia w położeniu piku i może zmieniać intensywność piku.

Czynniki te często powodują poszerzenie pasm zamiast pojedynczych pików, odzwierciedlając złożone zachowanie cząsteczki w różnych warunkach.