Metode Spectrofotometrice de Analiza a Produselor Alimentare

Tema: Metode spectrofotometrice de analiza a produselor alimentare Principii de analiza spectroscopie 1.1 Notiuni spectroscopie………………………………………………………….. 1.2 Metode optice de analiza………………………………………………………. 1.3 Spectroscopie de absorbtie molecular………………………………………….. 1.4 Analiza spectrofotometrica calitativa si cantitativa.............................................

Tehnica, instalatie de laborator 2.1 Schema de principiu a unui fotometru................................................................... 2.2 Surse de lumina...................................................................................................... 2.3 Tipuri de fotometrie............................................................................................... 2.4 Metode,indici tehnici de exploatare......................................................................

Metode de analiza 3.1 Metoda de determinare a zaharului cu acid picric................................................. 3.2 Metoda de determinare a ferului in albus de ou.................................................... 3.3 Metoda de determinare a fosfstilor in albus de ou................................................

Proiect de an Mod. Coala

N.Document

A efectuat

Rata Ion

A verificat

Mija Nina.

Semnat

Data

Metode spectrofotometrice de analiza a produselor alimentare

Litera

Coala

Consultant Contr.norm. Aprobat

UTM FTMIA Gr. TAP-063

Coli

Principii de analiza spectroscopie 1.1 Notiuni spectroscopie Spectroscopia este o denumire generica data unei clase de procedee si tehnici experimentale prin care urmareste si se cuantifica efectul absorbtiei sau emisiei de energie de catre o proba supusa analizei chimice calitative si/sau cantitative. La folosirea spectroscopiei in analiza chimica calitativa. Scopul spectroscopiei este acela ca dintr-un spectru sa se obtina informatii despre proba analizata precum: structura interna, compozitie, dinamica. Spectrofotometria este o ramura a spectroscopiei molecular ce se ocupa cu analiza calitativa si cantitativa a spectrelor de absorbtie in domeniul UV-VIS a substantelor organice sau anorganice in stare lichida.din cauza ca in domeniul UV-VIS nu toate substantele sau elementele chimice au spectre de absorbtie cu maxime clare analiza calitativa nu este atit de reprezentativa ca cea cantitativa. Un spectrofotometru sau un colorimetru utilizeaza transmiterea luminii printr-o solutie pentru determinarea concentratiei unui solut in solutia respectiva. Radiatia ectromagnetica emisa intr-un spectru electromagnetic este desfacuta prin refractie pe o prisma sau pe o retea de difractie Tn scopul evidentierii precise a lungimilor de unda specifice diferitelor elemente, ioni, radicali sau molecule. La folosirea spectroscopiei in analiza chimica calitativa se realizeaza corelarea lungimilor de unda a spectrelor obtinute cu spectre etalon. La analiza chimica cantitativa se foloseste dependenta dintre intensitatea emisiilor spectrale specifice si concentratia elementelor sau substantelor din compusi sau amestecuri de compusi. Clasificarea metodelor spectroscopice: 1. Spectroscopie atomică 

Spectroscopie atomică de absorbţie (AAS/OAS)



Spectroscopie de atomică de emisie (AES/OES)



Spectroscopie de atomică de fluorescentă (AFS)



Spectroscopie electronică



Spectroscopie Rontgen (XRS)

2. Spectroscopie moleculară Spectroscopie în e masă (MS) 4. Spectroultraviolet-vizibil (UV/Vis) 3. Spectroscopie dscopie de timp ultrascurt 5. Spectroscopie Laser 6. Spectroelectrochimie 7. Astrospectroscopie

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

1.2 Metode optice de analiza Lumina reprezintă partea vizibilă a spectrului de radiaţie electromagnetică. La iradierea unui corp soluţie sau gaz cu radiaţie luminoasă aceasta suferă o serie de fenomene specifice de reflexie, absorbţie, difuzie, refracţie, etc., Intensităţile radiaţiilor ce rezultă ca urmare a acestor fenomene sînt legate prin relaţia: Lo=Lr+Labs+L+Ld unde: Io- radiaţia incidenţă labs-radiaţia absorbită Ir- radiaţia reflectată Ld- radiaţia difuzată l-radiaţia transmisă. Radiaţia transmisă include şi radiaţia refractată , radiaţie care are un unghi mai mare decît unghiul dintre radiaţia incidenţă şi radiaţia transmisă nerefractată dar mai mic decît unghiul dintre radiaţia incidenţă şi radiaţia difuzată. Reflexia poate fi totală , parţială sau inexistentă. Un corp care reflectă total lumina albă apare opac şi de culoare albă. Dacă un corp reflectă parţial lumina albă acesta apare colorat în culoarea complementară culorii absorbite. Dacă un corp nu reflectă lumina (aceasta este total absorbită) corpul apare de culoare neagră şi este opac. O soluţie are o anumită culoare pentru că lasă să treacă (transmite) această culoare şi absoarbe în schimb culoarea complementară . De exemplu percepem o soluţie de culoare roşie deoarece soluţia absoarbe culoarea verde şi transmite culoarea complementară (cea roşie) . Pentru a măsura absorbţia unei soluţii roşii în vederea determinării concentraţiei , cuva cu soluţie trebuie iradiată cu culoare verde cu lungimea de undă de 490 şi 580 nm. în tabelul de mai jos sînt prezentate culorile spectrale ale luminii albe şi culorile complementare corespunzătoare.

Tabel .1. Culori spectrale corespunzatoare lungimilor de unda

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Tabel.2. clasificarea metode de analiza optica

1.3 Spectroscopia de absorbtie moleculara Spectrometria de absorbţie moleculara are aplicaţii atit în analiza calitativa şi în cea cantitativa. Se iradiază proba de analizat cu radiaţii de lungimi de unda dorite de exemplu în domenul UVVIS) şi se înregistrează spectrul de absorbţie ( intensitatea radiaţiei în funcţie de lungimea de unda , (în infraroşu în funcţie de numărul de undă sau frecvenţă ). Cu spectrul înregistrat şi cu ajutorul unor atlase spectrale se identifică specile moleculare care se regăsesc în dreptul unei anumte lungimi de undă specifice. La aparatele moderne echipate cu tehnică de calcul şi soft specific identificarea se face automat. Spectrometria în infrarosu foloseşte la ora actuală pe larg identficarea automată a specilor chimice. La analiza cantitatvă se determină concentraţia unei anumite specii chimice pe baza corespondenţei acesteia cu intensitatea radiatei absorbite din radiaţia incidentă cu lungimea de undă specifică acelei specii moleculare. Spectrometria moleculară se poate aplica speciilor chimice în stare de agregare lichidă gazoasă sau solida. La analiza în stare lichidă pe fotodetector cade o cantitate de radiaţie monocromatice specifică ce reprezintă diferenţa dintre cantitatea iniţială a radiaţiei şi cantitatea radiaţiei absorbite de probă, cea din urmă fiind proporţională cu concentraţia. Analiza gazelor presupune închidere unui volum constant de gaz într-o celulă specială şi fotometrarea acesteia. Spre deosebire de lichide concentratia stabilită la analiza cantitativă a gazelor este puternic dependenta de presiune şi de temperatură , de asemenea dată fiind distanta mare intre molecule pentru ca metoda să prezinte sensibilitate suficient de buna, cuvele au lungimi mari care pot ajunge la valori de ordinul zecilor de centimetrii. Din motivele enumerate mai sus analiza spectrofotometrică a gazelor se efectuează de regulă numai sub forma analizei calitative. Atunci cînd şi analiza cantitativă este totusi strict necesara se poate alege soluţia barbotării gazelor printr-un mediu chimic lichid a cărui compoziţie este astfel stiblită încît specie sale chmice să dea reacţii de culoare cu gazele barbotate. La spectrofotometria solidelor este analizată cantitatea de radiaţie reflectată de proba solidă supusă

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

analizei din cantitatea radiaţiei policromatice incidente va lipsi o cantitatea proporţională cu concentratiile speciilor chimice prezente în materialu solid , iar in cazul iradierii acestuia cu radiaţie monocrom at că va lipsi din cantitatea iniţială a radiaţiei o cantitate proporţională cu concentraţia speciei ohm te căreia îi este specifică radiaţia. La spectrometria de absorbţie moleculară a corpurilor soide trebuie avut în vedere că dată find abaterea macro şi microgeometrică a suprafeţei examinate de la o suprafaţa perfect plană reflexia se realizează şi pe alte direcţii decît directa radiaţiei incidente ca urmare cantitatea de radiaţie ce cade pe detector nu reflectă numai radiaţia absorbită de probă ci si cantitatea reflectată pe alte direcţii afectînd sensibilitatea si precizia determinării. in principiu, reflexia poate fi totala . parţială sau inexistenta. Un corp care reflectă total lumina albă apare opac şi de culoare albă. dacă un corp nu reflectă lumina (aceasta este total absorbita) corpul apare de culoare neagră şi este opac. dar dacă un corp reflectă parţial lumina albă (aceasta este partal absorbită] acesta apare colorat în culoarea complementară culorii absorbite. In cazul soluţiilor acestea au o anumită culoare pentru că lasă să treacă (transmit) această culoare şj absorbe în schimb culoarea complementară . De exemplu o soluţie este percepută de culoare roşie deoarece soluţia absoarbe culoarea verde şi trânsmf e culoarea complementară (cea roşie). tot în acest sens pentru a măsură absorbţia fotometrică a unei soluţii roşii cuva cu soluţie trebuie iradiată cu culoare verde cu lungimea de undă de 490 şi 580 nm.

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

1.4 Analiza spectrofotometrica calitativa si cantitativa Spectrometria de absorbţie moleculară are aplicaţii atît în analiza cantitativă cît şi în cea calitativă. Spectrometria de absorbţie moleculară efectuate în cele trei domenii spectrale UV-VISIR nu dă aceleaşi rezultate în ce priveşte analiza calitativă şi cantitativă. Astfel datorită unor maxime de absorţie limitate în domeniul UV-VIS acest domeniu este folosit preponderent în analiza cantitativă. Datorită .........domeniul IR este folosit preponderent în domeniul analizei calitative.

Tab.3. Lungimi de unda si pozitii ale benzii de absorbtie specifice de absorbtie pentru legaturi cromofore si grupari functionale in domeniul spectral ultraviolet si infrarosu

In tabelul 3 sînt date lungimi de undă specifice pentru maxime de absorbţie a unor grupări cromofore şi grupări funcţionale pentru domeniul ultraviolet şi infraroşu. Prezenţa unor absorbţii la aceste lungimi de undă reprezintă indiciul prezenţei respectivelor grupări în substanţa de analizat Analiza spectrofotometrică cantitativă . Intensitatea unui fascicul de radiaţii luminoase ce cade de o substanţă lichidă gazoasă sau solidă suferă absorbţii, reflecţii, refracţii sau provoacă fluorescentă figura 7. în fotometria moleculară cantitativă se determină cantitatea de radiaţie :

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

- absorbită de probă la traversarea acesteiea de o radiaţie electromagnetică , Fig.4.Fenomene optice ce au loc la trecerea unui fascicule de radiatie printr-un mediu transparent lichid

- absorbită de probă la reflexia radiaţiei de pe probă. fig. 7b, (fotometrie la corpuri solide netransparente) - emisă de probă pe o lungime de undă superioară lungimii de undă a radiaţiei incidente , fig. 7c. (fotometrie de fluorescentă şi fosforescenţă) - cantitatea de radiaţie absorbită de probă dintr-o emisie pe aceeaşi lungime de undă ca cea specifică specieiei chimice analizate . fig. 7d, (spectrofotometrie de absorbţie atomică ).

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Tehnica, instalatie de laborator 2.1 Schema de principiu a unui fotometru Un spectrofotometru este format principial dintr-o sursă de lumină (1), un sistem optic pentru producerea luminii monocromatice, compus din lentile (2), un sistem de fante (3). un sistem

Fig.5. Schema de principiu a unui fotometru. 1- sursa de lumina\ 2- lentile colmatoare, 3-sistem de fante, 4- sistem monocromator cu prisma 5-spatiu pentru cuvele cu solu(ie de analizat 6detector de radiafie luminoasa, 7- amplificator 8- sistem de afisare

monocromator (4) cu reţea de difracţie sau cu prismă, spaţiu pentru cuve cu soluţie de referinţă şi cuve pentru soluţie de analizat (5), un detector de radiaţie luminoasă (6). un amplificator (7) şi un sistem de afişare (8).

Fig. 6. Schema de principiu a unei masurari spectro fotometrice efectuate cu sonda de masurare conectata prin fibra optica la un spectroscop clasic folosind о celula echivalenta. 1.2prisme de sticla optica, 3,4 - ogliizi cu reflexie totala, 7,8- fibre optice, 9- sonda de inersie, 10 oglinda cu reflexie totala, 11- solutie de analizat, 12- sursa de radiatie, 13-grup de leniile colinatoare, 14-diatragma, 15-locasul spectrofotometrului pentru fixarea cuvei clasice, 16retea de difractie fixa, 17-detector Diode- Array, 18-amplificator electronic , 19- sistem de achizitie ti prelucrare date

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Modul de lucru este următorul : se fixează celula spectrofotometnca echivalenta in locaşul paralele piped ic (15) destinat in mod obişnuit cuvei clasice din sticlă ce conţine soluţia de analizat. Radiaţia luminoasă emisă de sursa (12) este reflectată de oginda (3) a celulei echivalente , trece prin prisma (1). fibra optica (7) spre sondă speciala (9), traversează fereastra (f) inundată cu soluţia de analizat se reflectă pe oginda (10) traversează din nou fereastra (f) şi ajunge prin fibra optică (8) prisma (2) pe oginda (4) de unde este reflectată pe reţeaua de difracţie (16) care o descompune dispersiv după lungimea de unda şi o reflectă în continuare spre detectorul CCD (17) semalele electrice al acestuia fiind amplificate în amplificatorul (18) şi preluate de sistemul de achiziţie prelucrare şi afişare a datelor (19). La determinări cantitative de concentraţie trebuie avut în vedere faptul că în sonda specială (9) radiaţia luminoasă trece de două on prin fereastra (f) cu soluţie de analizat ca atare valoarea grosimii ţb) (egala cu deschiderea ferestrei ţf ) a stratului) din legea Lambert-Beer este dublă. Pentru a corespunde criteriului de liniaritate a legii Lambert - Beer care limitează utilizarea măsurătorile fotometrice la concentarţii relativ mici situate la max 0,05M şi pentru a putea fotometra cu erori mici si soluţii mai concentrate sondele fotometrice de de măsurare se execută de regulă din două părţi prima parte conţine fibra optică cu sistemul de prindere prin filet şi partea a doua conţine capul de lucru detaşabil cu o fereastra de o anumită dimensiune prin care intră soluţia de analizat, fiecare cap de lucru reprezintă echivalentul unei cuve clasice din cuarţ de o anumută grosime. Pentru fiecare lungime de undă individuală dorită există ca detector al intensităţii luminoase absorbite o fotodiodă individuală. A doua constatare este faptul că intregul spectru dat de reţeua de difracţie (5) cade în acelaţi timp pe detectorul şir de fotodiode (6). Numărul de fotodiode/detector este la ora actuală de 512, 1024, 2048 după tipul constructiv al acestuia, cu rezoluţii ale lungimii

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

de undă mult sub un nanometru. Asemenea rezoluţii sînt practic de neatins cu monocromatoare de scanare în timp. Detectorul şir de fotodiode a deschis calea şi spre sondele

Fig.7. Schema optica a unui spectrofotometru UV-VIS cu detectorsir de fotodiode. a)- schema optica 1- sursa de radiatie policromatica, 2,4,-grupuri de lentile, 3- cuva cu solutie de analizat, 5 - retea de difractie, 6- detector sir de fotodiode. b)-detector Diode Array

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

2.2 Surse de lumina Surse de lumină. La fotometre se folosesc fie surse de radiaţie cu spectru |arg ( metale înroşite) fie surse de radiaţie cu bandă spectrală îngustă. Sursele de radiaţie cu spectru larg emit în mod continuu lumină într-un domeniu întins de lungimi de undă. astfel: - Lampa cu filament de Wolfram ( engl. Tungsten) emite lumină în domeniul lungimilor de undă cuprinse între 300 - 1000 nm. Lampa radiază cu intensitate crescîndă începînd cu 300 nm. Intensitatea de radiaţie creşte progresiv, figura . Randamentul acestei lămpi este slab în domeniul ultraviolet. La lămpile obişnuite de wolfram la temperaturile filamentului de cea 3000 K se evaporă atomi de wolfram şi se condensează pe sticla lămpii. Aceste precipitate nu duc numai la modificarea intensităţii luminoase ci şi la modificarea spectrului. Din acest motiv aceste lămpi se schimbă la intervale de timp bine determinate fără a se aştepta arderea filamentului. La lămpile mai moderne cu filament de wolfram şi mediu gazos halogen . cel din urmă absoarbe în prima fază aceşti atomi , la răcirea lămpii atomii se condensează din nou pe filament în felul acesta ese evitată formarea unui depozit metalic pe partea interioară a sticlei lămpii. Lampa cu halogen ( lampa din sticlă de cuarţ şi vapori de iod) emite în domeniul 300 - 1000 nm. Această lampă prezintă o intensitate de radiaţie mai mare decît lampa cu filament de wolfram. - Lampa cu deuteriu emite în ulrtraviolet în domeniul lungimilor de undă 180 - 360 nm - Lampa cu xenon emite fulgere de lumină de mare intensitate în domeniul lungimilor de undă 200 - 1000 nm Surse de radiaţie cu bandă spectrală îngustă. Lămpile din această categorie emit lumina pe un domeniu îngust de lungimi de unda . Dacă se încălzeşte mercur sau cadmiu pană la evaporare ele emit un spectru de linii pe lungimi de undă bine definite. Lampa cu vapori de mercur emite pe lungimile de undă : 254, 265, 280, 302, 313, 334, 365, 405, 436, 492, 546, 578, 623, 691. figura. Sursele de radiaţie cu bandă spectrală îngustă prezintă, faţă de sursele cu bandă largă, avantajul unei inintensităţi mai ridicate precum ţi avantajul unui domeniu spectral îngust din care se poate izola fătră eforturi mari un domeniu spectral şi mkai îngust. Dezavantajul principal este acela că domeniul spectral îngust emis de aceste surse nu se suprapune totdeauna cu absorbţia optimă a substanţei analizate

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Fig. 8. Distributia spectrala a unei lampi cu incadescenta (a) a unei lampi de fluorescenta (b) si distributia grafica a spectrului pentru cele doua lampi (c)

Obţinerea radiaţiei monocromatice. Pentru asigurarea lungimilor de undă specifice absorbţiei maxime ( absorbţia optimă) este necesară separarea ei din spectrul larg al aluminii vizibile . Această separare se poate face cu filtre de absorbţie, filtre de interferenţă prisme sau reţele de difracţie, vezi şi cap. Deoarece la ora actuală sînt construite aproape în exclusivitate spectrofotometre şi mai puţin fotometre filtrele sînt tot mai puţin folosite, locul lor fiind luate de monocromatoare. Date fiind posibilităţile tehnice a obţinerii unor reţele de difracţie performante la preţuri mici acestea iau încet locul prismelor în monocromatoare. În figura este prezentată schema de principiu a obţinerii luminii monocromatice pentru un spectrofotometru cu monocromator cu reţea de difracţie

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Fig.9. Schema de principiu a monocromatografului cu retea de difractie folosit in fotometrie

Lăţimea benzii spectrale. Segmentul de spectru ( puritatea spectrală) care este trimisă prin cuvă cu substanţa de analizat depinde în parte de gradul de dispersie al luminii (calitatea monocromatorului} şi in parte de dechiderea fantei din obturatorul de lumină, figura.

Fig. 10.Influenta micsorarii fantei (A,B) si a rezolutiei retelei de difractie (B;C) asupra puritatii speclrale a luminii ce trece prin proba de analizat

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Cuve pentru soluţie. Există următoarele tipuri de cuve pentru soluţia de analzat cuvă normală Cuvă cu absorbţe umplere ca la cuva normală, gol re prin absorbţie cu o pompă şi o caplarâ Cuva cu circularea în flux continuu a soluţiei de analizat Prin diverse norme s-a ajuns la cu vele uzuale de formă pararetepîpedică cu grosimea stratului analizat de 1 cm. dar sînt folosite şi cuve cu grosimea stratului de 0.5 şi 0.6 cm (pentru determinarea soluţiilor de concentraţii mari) precum şi cuve cu grosmi ale stratului de 2 cm (pentru determinarea soluţiilor de concentraţi mici). Volumul de umplere pentru cuve normale este situat în următoarele limite: • cuve macro :> 1000 ml > cuve mii: > 500 ni • cuve micro: 50 -200 ml Materiale uzuale pentru cuvă pot fi sticlă de cuarţ natural, stelă optică normali. polimetracrilat de meri . poistren. La lungimi de undă mai mici de 310 nm se folosec în exclusivitate cuve de cuart. O atente deosebită trebuie acordată cuvelor sintetice. Materialele acestora find foarte bune izolatoare termice, preîncălzirea trebuie realizată la un timp cel puţin dublu faţă de cuvele din sticlă. Pereţii cuvei de soluţie produc o împrăştiere totală de cea 4% din radiaţia luminoasă incidenţa. Extincţia unei cuve goale are o valoare a extincţiei de cea. 0,080, dacă cuva este umplută cu apă distilată pierderile prin reflecţie se reduc la extincţii situate în jurul valorii de 0.040.

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

2.3 Tipuri de fotometre Fotometre cu un singur fascicul . Aceste fotometre au un singur fascicul luminos care trece pe rînd prin cuva cu soluţia de referină şi prin cuva cu soluţia de analizat, figura . Din punct de vedere constructiv aceste fotometre pot avea unul două sau mai multe locaşe pentru probă. La aparatele cu un singur locaş după fotometrarea soluţiei de rerferinţă se scoate cuva din locaş şi se introduce cuva cu soluţia de analizat în locul ei. La aparatele cu mai multe locaşe primul locaş este ocupat de cuva cu soluţia de rerferinţă iar următoarele locaşuri cu cuvele soluţiilor de analizat. Aducerea probelor pe rînd în dreptul fascicului luminos se relizează cu ajutorul unui ghidaj paralel pe care este prins sistemul de sprijin al cuvelor în felul acesta creşte productivitatea la determinare. Avantajul acestui tip de fotometru constă în simpliatatea constructivă, preţul de cost scăzut şi fiabilitatea ridicată- Avînd în vedere că măsurarea se realizează decalat în timp se reclamă o mare stabilitate a sursei de lumină. De asemenea modul de lucru cu mai multe locaşe presupune cuve cu proprietăţi optice asolut identice pentru pereţii transparenţi prin care trece radiaţia.

Fig.11.Schema de principiu a unui Fotometru cu un singur fascicul

Fotometrul cu două fascicule. La acest tip de aparate cuva cu soluţia de referinţă şi cuva cu soluţia de analizat sînt iradiate paralel.în acest scop fasciculul iniţial de lumină este divizat de un sistem de oglinzi în două fascicule paralele care iradiază în acelaşi timp sau alternativ la intervale de timpi foarte mici cuva cu soluţia de referinţă şi cuva cu soluţia de analizat. Soluţia aceasta este evident mai scumpă decît cea folosită la fotometrele cu unsingur fascicul uminos prezintă în schimb avatajul că fluctuaţii ale sursei de lumină pot fi compensate şi eliminate uşor. Din punct de vedere constructiv există fotometre cu două fascicule decalate spaţial, figura şl fotometre cu două fascicule decalate în timp, figura .La fotometrul cu două fascicule decalate spaţial lumina provenită de la sursă este este divizată de o oglindă semitransparentă în două fascicule identice ce traversează cuva cu soluţia de referinţă şi cuva cu soluţia etalon în acelaşi timp. Intensitatea luminoasă absorbită este măsurată de două detectoare identice separate între ele.

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Fig.12. Schema de principiu a fotometrului cu doua fascicule decalate spatial

Fig.13. Schema de principiu a fotometrului cu doua fascicule decalate In timp

Cu două fascicule este mai ales atunci cînd se înregistrează spectre fiind posibuilă corecţia continuă a măsurătorii prin intermediul soluţiei de referinţă. Spectrofotometrul cu şir de fotodiode. Una din realizările cele mai importantă în domeniul spectrofotometriei o reprezintă folosirea detectoarelor şir de fotodiode în locul detectoarelor clasice . Acest tip de detector permite preluarea spectrului UV-VIS-NIR în acelaşi timp nefiind necesară scanarea secvenţială în timp a tuturor lungimilor de undă. Avantajele sînt legate de citirea şi transmiterea în timp real a datelor Ia sisteme de urmărire şi reglare automată a concentraţiilor şi parametrilor cu aplicaţii deosebită în procese alimentare. Cea mai importantă aplicaţie în chimia analitică alimentară o reprezintă folosirea spectroscopului UV-VIS-NIR cu detector şir de fotodiode ca analizor în cromatografia HPLC. La concentraţii mici din domeniul urmelor, adesea componenta urmărită iese din coloana capilară într-un interval de timp în care scanarea ciclică a spectrului în cazul spectroscoapelor clasice se găseşte într-un domeniu de lungimi de undă în care

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

specia respectivă nu prezintă absorbţie. în această situaţie, analizorul spectroscopie nu sesizează prezenţa speciei respective în amestec. De asemenea, există şi probabilitatea ca specia respectivă să fie surprinsă la începutul sau la sfîrşitul ieşirii din coloana cromatografică de către lungimile de undă unde specia prezintă absorbţie maximă. în acest caz indicaţia concentraţiei este mai mică decît cea reală. Trebuie arătat că una din aplicaţiile de bază pentru acest tip de analizor spectrofotometric îl reprezintă analiza micotoxinelor din materii prime şi produse alimentare. In figura este prezentată schema optică a unui spectrofotometru UV-VIS cu şir de fotodiode. Se remarcă în principal faptul că acest spectroscop nu are nici un element mecanic sau electromecanic în mişcare aşa cum au spectroscoapele clasice cu scanare . La acest tip de fotometru lumina se desparte îmn lungimile de undă individuale abia după ce trece prin cuvă .

2.4 Metode, indici tehnici de exploatare

Tab.14 Tipuri spectrofotometre caracteristici tehnice

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Parametri tehnici

Spectrofotometru

Spectrofotometru

Spectrofotometru 23RS

UV,VIS. AquaMate

UV,VIS. S22

Lungime de unda

190-1100 nm

198-1000nm

320-1100nm

Precizie lungimii

+/- 1nm

+/-2nm

+/-nm

Rezolutie

1nm

2nm

1nm

Largimea benzii

2nm

6nm

6nm

Monocromator

1200 linii/nm

1900linii/nm

1500linii/nm

Absorbanta

0,005A

0,300-1.999 A

0.5-0.004A

Zgomot

0.0001A

0.1

0.005

Interfata

RS232C

printer si calculator

printer si calculator

Alimentare

220/50 Hz

220/50 Hz

220/50 Hz

Banda spectrala

6nm

2nm

6nm

de unda

fotometric

Spectrofotometru UV,VIS. AquaMate

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Spectrofotometru UV,VIS. S22

Spectrofotometru 23RS

Metode de analiza

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

3.1 Determinarea zaharurilor simple cu acid picric În scopul studierii produsului care absoarbe lumina restabilită de acidul picric a fost pregătit un amestec-model din zaharuri, care imită conţinutul de zaharuri în fructe. A fost pregătită o soluţie din zaharuri simple cu concentraţia de 10 %, unde zaharoza, fructoza şi glucoza se află în proporţia de 1:1:1. Soluţia a fost expusă metodei de determinare a zaharurilor cu acid picric. Complexul de culoare portocalie obţinut a fost calorimetrat în diapazonul lungimii de undă 315980 nm. Tabelul .15.Valoarea densităţii optice a soluţiei din zaharuri cu concentraţia de 10 % în reacţia cu acid picric Lungimea de undă λ, nm

Densitatea optică D

315

0

340

0

400

0,01

440

0,053

490

0,185

540

0,492

590

0,048

670

0

750

0

870

0

980

0

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Densitatea optică D

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

Lungimea de undă, nm

0 315 340 400 440 490 540 590 670 750 870 980 Figura.16 Diapazonul valorilor densităţii optice a soluţiei-model în reacţia cu acid picric Din figura dată se vede clar vîrful absorbţiei de lumină de către amestec la lungimea de ubdă de 540 nm. Pentru diferite diluări ale soluţiei-model, atunci cînd concentraţia zaharurilor simple variază între 0,27-6,4 g/100 ml soluţie au fost determinate valorile densităţii optice (D) şi a coeficientului de trecere (T). Tabelul .17. Valorile densităţii optice şi a coeficientului de trecere a soluţiei-model la diferite concentraţii de zaharuri Concetraţia zaharurilor în

Lungimea de undă, λ=540 nm

probă, g/100 ml soluţie

T

D

0,277

56,26

2,5

0,138

75,34

0,124

0,093

87,3

0,059

1,6

0,854

2,076

1,6

0,424

2,407

2,24

4,572

1,34

6,4

1,298

1,892

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

În urma calculelor a fost construit graficul de calibrare pentru determinarea zaharidelor în reacţia cu acid picric. 3

Densitatea optică D

2.5

2

1.5

1

0.5

0 0

1 2 3 4 5 6 Concentraţia de zaharide în probă, g/100 ml soluţie

7

Figura .18. Graficul de calibrare pentru determinarea zaharidelor în reacţia cu acid picric Datele obţinute: Tabelul .19. Datele experimentale obţinute pentru 5 zile de determinări Densitatea optică D, λ=540 nm

Proba Prune+apă

Ziua 1

Ziua 2

Ziua 3

Ziua 4

Ziua 5

Proba I

0,48

0,58

0,68

0,48

0,69

Proba II

0,504

0,52

0,736

0,424

0,648

0,816

0,717

0,75

0,671

0,782

Prune+alcool

În probele de prune extrase cu alcool etilic densitatea optică are valori mai mari decît în cele extrase cu apă, ceea ce denotă că extracţia zaharidelor cu alcool este mai completă.

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Tabelul .20. Prelucrarea datelor experimentale (model)

Proba

Densitatea

Concentraţia

Pierdereri la

Cantitatea de

Date de

optică,

de zaharuri,

filtrare (0,8)

zaharuri

referinţă din

λ=540 nm

g/100 ml

10 g

100 g

soluţie

[26]

Prune

Proba I

0,48

0,97

1,164

1,164

11,64

+apă

Proba II

0,504

0,94

1,128

1,128

11,28

0,816

1,27

1,524

1,524

15,24

Prune+alcool

literatură

9,5

Concluzie. În urma efectuării experimentului am avut ca scop determinarea conţinutului de zaharuri simple în prune. Soluţia de cercetat a fost studiată la cromotgraf la două lungimi de undă: λ =490 nm; λ =540 nm. În rezultatul efectuării calculelor s-a calculat valoarea densităţii optice (λ =540 nm) pentru 5 zile de măsurări.

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data

Introducere Spectrofotometria este o ramura a spectroscopiei molecular ce se ocupa cu analiza calitativa si cantitativa a spectrelor de absorbtie in domeniul UV-VIS a substantelor organice sau anorganice in stare lichida.din cauza ca in domeniul UV-VIS nu toate substantele sau elementele chimice au spectre de absorbtie cu maxime clare analiza calitativa nu este atit de reprezentativa ca cea cantitativa. Un spectrofotometru sau un colorimetru utilizeaza transmiterea luminii printr-o solutie pentru determinarea concentratiei unui solut in solutia respectiva. Spectrofotometrul difera de colorimetru prin modul in care lumina este separata in lungimile de unda componente. Spectrofotometrul utilizeaza o prisma pentru separarea luminii, iar colorimetrul utilizeaza filtre. Ambele se bazeaza pe un model simplu de trecere a luminii de lungime de unda cunoscuta printr-o proba si masurarea cantitatii de energie luminoasa care este transmisa. Aceasta se realizeaza prin plasarea unei fotocelule in partea opusa a probei respective. O raza de lumina este formata din fotoni; cand un foton intalneste o molecula de analit, exista sanse ca analitul sa absoarba fotonul. Aceasta absorbtie reduce numarul de fotoni din raza de lumina, astfel reducand intensitatea luminoasa.Toate moleculele absorb energie radianta la anumite lungimi de unda. Cele care absorb energie in spectrul vizibil sunt cunoscute ca pigmenti. Proteinele si acizii nucleici absorb lumina in domeniul ultraviolet. Un spectrofotometru implica o sursa de lumina, o prisma, un suport pentru probe si o fotocelula. Acestea sunt conectate la un sistem electric sau mecanic care controleaza intensitatea luminii, lungimea de unda si conversia energiei primite la nivelul fotocelulei in fluctuatii voltmetrice. Fluctuatiile voltmetrice sunt apoi proiectate pe o scala metrica/digitala si valorile sunt inregistrate intr-un computer. Intensitatea culorii dintr-o proba depinde de cantitatea de solut din proba respectiva. Transmisia luminii nu este o functie liniara, ci mai degraba exponentiala. Transmitanta este procentul relativ de lumina care a trecut prin proba. Transmitanta procentuala este transformata intr-o functie logaritmica inversa cunoscuta ca absorbanta (sau densitate optica).

Pag.

Proiect de an Mod Coala

N. Document

Semnat

Data