यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी, जिसे अल्ट्रावायलेट-दृश्य स्पेक्ट्रोस्कोपी कहा जाता है, ऑर्गेनिक केमिस्ट्री में रासायनिक यौगिकों और उनकी संरचनाओं का अध्ययन करने के लिए एक शक्तिशाली विश्लेषणात्मक तकनीक है। इस पद्धति का उपयोग मुख्य रूप से किसी रासायनिक पदार्थ द्वारा अल्ट्रावायलेट या दृश्यमान प्रकाश के अवशोषण को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जिससे नमूने की आणविक संरचना और सांद्रता के बारे में जानकारी प्रकट हो सकती है।

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी के सिद्धांत

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रकाश और पदार्थ के बीच अंतःक्रिया पर आधारित है। जब अल्ट्रावायलेट या दृश्य श्रेणी का प्रकाश एक नमूने के माध्यम से गुजरता है, तो नमूने के अणुओं में उपस्थित इलेक्ट्रॉनों द्वारा कुछ तरंग दैर्ध्य अवशोषित किए जाते हैं। यह अवशोषण इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों के कारण होता है, जहाँ इलेक्ट्रॉन निचले ऊर्जा स्तर (आमतौर पर ग्राउंड स्टेट) से उच्च ऊर्जा स्तर तक उत्साहित होते हैं।

प्रकाश के अवशोषण को बीयर-लैंबर्ट के नियम द्वारा मात्रात्मक रूप से वर्णित किया जा सकता है, जो अवशोषण (A) को अवशोषक प्रजातियों की सांद्रता (c), नमूने के यात्रा पथ की लंबाई (l) और मोलर अभिशोषण क्षमता (ε), जो नमूने और प्रकाश की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती है, से संबंधित करता है:

A = εlc
    

इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण

कार्बनिक यौगिक जिनमें संयुग्मित प्रणालियाँ होती हैं, जैसे π- बांड और क्रोमोफोर्स, यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी द्वारा पता लगाए जा सकने वाले इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों से गुजर सकते हैं। सामान्य इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों में शुमार हैं:

• σ से σ*: सिग्मा बांड के इलेक्ट्रॉनों की संचारण, जिसमें उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इसलिए नीचले तरंग दैर्ध्य यूवी क्षेत्र में होते हैं।
• n से σ*: गैर-बॉन्डिंग इलेक्ट्रॉनों (लोन पेयर से बॉन्डिंग सिग्मा ऑर्बिटल) की संचारण सामान्यतः संतृप्त यौगिकों में घटित होते हैं जिनमें हेटेरोएटम होते हैं।
• π से π*: जिसमें π बांड में इलेक्ट्रॉन प्रतिबंधात्मक π ऑर्बिटल्स में गति करते हैं; ये असंतृप्त यौगिकों जैसे अल्केन्स में सामान्य हैं और यूवी-विश रेंज में आते हैं।
• n से π*: गैर-बॉन्डिंग इलेक्ट्रॉनों का विलोमित π ऑर्बिटल्स में संक्रमण, जो कार्बोनिल यौगिकों में सामान्य होता है।

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी के अनुप्रयोग

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी के ऑर्गेनिक केमिस्ट्री और संबंधित क्षेत्रों में विविध अनुप्रयोग हैं। इसके कुछ प्राथमिक उपयोग हैं:

सांद्रता का निर्धारण

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी का सबसे सामान्य उपयोग समाधानों की सांद्रता का निर्धारण करना है। अवशोषण के विरुद्ध सांद्रता का कैलिब्रेशन कर्व तैयार करके अज्ञात नमूनों की सांद्रता निर्धारित की जा सकती है। यह फार्मास्यूटिकल्स, पर्यावरण निगरानी, और जैव रसायन अनुसंधान सहित विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण है।

आर्गेनिक यौगिकों का विशेषता निर्धारण

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑर्गेनिक यौगिकों की विशेषता निर्धारित करने में मूल्यवान है क्योंकि विभिन्न कार्यात्मक समूह अलग-अलग तरंग दैर्ध्यों पर प्रकाश अवशोषित करते हैं। यूवी-विश स्पेक्ट्रम में विशेष तरंग दैर्ध्यों पर उपस्थित पीक किसी अणु में विशेष कार्यात्मक समूहों या संयुग्मित प्रणालियों की पहचान करने में मदद कर सकते हैं।

प्रतिक्रिया गतिकी का अध्ययन

यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी को अवशोषण में समय के साथ होने वाले परिवर्तनों की निगरानी करके प्रतिक्रिया गतिकी का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। यह रसायनज्ञों को प्रतिक्रिया दरों और यांत्रिकी को निर्धारित करने की अनुमति देता है, जो प्रतिक्रिया मिश्रण में किसी प्रजाति के निर्माण या खपत को ट्रैक करते हैं।

सामान्य यूवी-विश स्पेक्ट्रोफोटोमीटर की संरचना

एक सामान्य यूवी-विश स्पेक्ट्रोफोटोमीटर में निम्नलिखित मुख्य घटक होते हैं:

• प्रकाश स्रोत: यह माप के लिए आवश्यक अल्ट्रावायलेट और दृश्य प्रकाश प्रदान करता है। सामान्य प्रकाश स्रोतों में ड्यूटेरियम लैंप (यूवी के लिए) और टंगस्टन लैंप (दृश्य प्रकाश के लिए) शामिल हैं।
• मोनोक्रोमेटर: यह घटक माप के लिए विशिष्ट तरंग दैर्ध्यों का चयन करता है। यह विभिन्न तरंग दैर्ध्यों को अलग करने के लिए प्रिज्म या विवर्तन ग्रेटिंग का उपयोग करता है।
• नमूना सेल या क्यूवेट: वह कंटेनर जिसमें तरल नमूना डाला जाता है। यह आमतौर पर क्वार्ट्ज या ग्लास से बना होता है, क्योंकि दोनों जीवाणुरहित यूवी और दृश्य प्रकाश के प्रति पारदर्शी होते हैं।
• डेटेक्टर: यह नमूने के माध्यम से गुजरने वाले प्रकाश की तीव्रता को मापता है। सामान्य डेटेक्टर्स में फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब्स और फोटोडायोड्स शामिल हैं।

यूवी-विश स्पेक्ट्रम की व्याख्या

यूवी-विश स्पेक्ट्रम प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के मुकाबले अवशोषण (या प्रसारण) को दर्शाता है। यूवी-विश स्पेक्ट्रम में पीक के आकार और स्थिति का विश्लेषण किए जाने वाले अणु के बारे में मूल्यवान जानकारी प्रदान करता है।

यूवी-विश स्पेक्ट्रम की व्याख्या का उदाहरण

जैसे एक साधारण अणु 1,3-ब्यूटाडायीन को देखें। इसमें एक संयुग्मित डायीन प्रणाली होती है, जो π से π* संक्रमण की अनुमति देती है।

1,3-ब्यूटाडायीन के लिए तरंग दैर्ध्य के मुकाबले अवशोषण:

| तरंग दैर्ध्य (nm) | अवशोषण |

| 240 | 0.8 |
| 260 | 1.2 |
| 280 | 0.6 |

260 nm के आसपास देखे जाने वाले पीक को इसके संयुग्मित प्रणाली के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है।
    

यूवी-विश अवशोषण को प्रभावित करने वाले कारक

कई कारक किसी यौगिक के अवशोषण विशेषताओं को प्रभावित करते हैं। कुछ उल्लेखनीय हैं:

• सॉल्वेंट प्रभाव: विभिन्न सॉल्वेंट अवशोषण अधिकतम को शिफ्ट कर सकते हैं। ध्रुवीय सॉल्वेंट आमतौर पर उत्तेजित अवस्था को ग्राउंड राज्य की तुलना में अधिक स्थिर करते हैं, जिससे एक बाथोक्रोमिक शिफ्ट होता है (रेड शिफ्ट)।
• pH प्रभाव: फेनॉल्स और एमाइन्स जैसे यौगिकों की आयनीकरण अवस्था उनके यूवी-विश स्पेक्ट्रा को प्रभावित कर सकती है। pH में परिवर्तन विभिन्न प्रोटॉनएशन अवस्थाएँ उत्पन्न कर सकता है, जो अवशोषण में परिवर्तन कर सकते हैं।
• सांद्रता: बहुत उच्च सांद्रता पर, बीयर के नियम से विचलन हो सकते हैं जो अंतराआणविक अंतर्क्रियाओं के कारण होते हैं।

निष्कर्ष में, यूवी-विश स्पेक्ट्रोस्कोपी ऑर्गेनिक केमिस्ट्री में आणविक संरचनाओं को समझने, प्रतिक्रिया प्रगति का आकलन करने, और सांद्रता स्तरों को निर्धारित करने के लिए एक महत्वपूर्ण तकनीक है। इसके सीधे अनुप्रयोग और जो जानकारी यह प्रदान करता है, यह केमिस्ट और शोधकर्ताओं के लिए एक अनिवार्य उपकरण बनाता है।

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