Struktura

UV záření a jeho využití v chemické laboratoři

Ultrafialové záření a jeho využití v chemické laboratoři

Ultrafialové záření (zkratka UV, z anglického „ultra-violet“) je elektromagnetické vlnění s vlnovými délkami v rozsahu 10nm - 400nm.

Využití ultrafialového záření je velice široké a zasahuje do mnoha oblastí lidské činnosti: od svítidel pro kontrolu cenných papírů, přes hubení mikroorganismů až po laboratorní spektrometrické techniky.

Rozlišujeme několik typů UV záření: UV- A, UV-B a UV-C. Platí, že čím více je vlnová délka záření vzdálena od viditelné části elektromagnetického spektra, tím více energie záření nese a tím je nebezpečnější.

Obr. 1: Vzájemná poloha UV, VIS a IR elektromagnetického záření ve spektru

UV lampy

V chemických laboratořích se běžně můžeme setkat s UV lampami produkujícími záření o vlnových délkách 366nm a 254nm. Záření o těchto vlnových délkách lze využít při detekci (zviditelňování) látek, které jsou na denním světle bezbarvé – především u chromatografie na tenké vrstvě.

obrazek

Obr. 2: Jeden z modelů laboratorní UV lampy

Chromatografie na tenké vrstvě je jednoduchá analytická metoda, umožňující jednak dělení složek vzorku a jednak jejich identifikaci. Více o metodě se můžete dozvědět v kapitole Separační metody.

Pokud zkoumaný vzorek obsahuje barevné složky, na chromatogramech zřetelně uvidíme ohraničené barevné skvrny. Bezbarvé látky je možné uvidět po osvícení ultrafialovým zářením - barevně fluoreskují nebo záření pohlcují, pak se jeví jako tmavě zbarvené. V současnosti se využívají desky, na nichž je od výrobce nanesen fluorescenční indikátor – látka, jejíž molekula díky osvitu UV zářením excituje a při následné deexcitaci produkuje viditelné záření (běžně se jedná o zelenou barvu). Na pozadí této fluoreskující plochy lze rozpoznat skvrny látek, které UV záření buď absorbují, pak se jeví jako tmavé, nebo skvrny fluoreskují jinou barvou, například modrou.

obrazek

Obr. 3: TLC deska musí obsahovat fluorescenční indikátor, abychom mohli využít UV záření pro detekci skvrn

obrazek

Obr. 4: Fluoreskující nebo tmavé skvrny je třeba pro další vyhodnocení obtáhnout tužkou, protože v denním světle se opět stanou neviditelnými

UV spektrometrie

UV spektrometrie je analytická metoda, která na základě ozařování vzorku UV zářením o různých vlnových délkách a sledování míry absorpce tohoto záření pomáhá určovat strukturu sloučenin - především organických a s konjugovaným systémem vazeb. Spektrometrie v UV oblasti je velice podobná spektrometrii ve VIS oblasti, které je věnována kapitola Spektrometrie ve viditelné oblasti záření.

obrazek

Obr. 5: UV spektrum vzorku je grafické vyjádření závislosti míry absorpce záření na vlnové délce záření. Každá látka má své charakteristické spektrum, svůj „otisk prstu“

Zdroje

  • BLEŠOVÁ, Marie a Milan ŽEMLIČKA. Analýza léčiv, Zkoušky totožnosti.1. vydání. Brno: Veterinární a farmaceutická univerzita Brno, 2000.
  • McMURRY, John. Organická chemie. 1. vydání. Brno, Praha: VUT v Brně, Nakladatelství VUTIUM, VŠCHT v Praze, 2007. ISBN978-80-214-3291-8
  • ŠTULÍK, Karel a kol. Analytické separační metody. 1. vydání. Praha: Nakladatelství Karolinum, 2005. ISBN 80-246-0852-9

Obrázky

Víte, že ...

...před umělým UV zářením si musíte chránit oči?

Pokud v laboratoři pracujeme s UV lampou, musíme si chránit oči speciálními brýlemi s UV filtrem. Obyčejné plastové brýle, které se v laboratoři používají jako ochrana očí při práci s chemikáliemi, tímto UV filtrem běžně opatřeny nejsou, proto je třeba dbát na použití správného typu brýlí.

Pokud je zdroj UV záření součástí měřícího přístroje - spektrometru, pak je nutné zajistit pouze to, aby při měření byla měřící komora předepsaným způsobem uzavřena. 

 

Víte, že ...

...bankovky mají speciální ochranné prvky?

Každá bankovka má mnoho ochranných prvků – od vodoznaku, barevných vláken, přes skrytý obrazec, až po okénkový proužek s mikrotextem. Jedním z ochranných prvků, který není na běžném denním světle pozorovatelný, jsou fluoreskující oblasti. Fluorescence je viditelná pouze při osvitu UV zářením. UV lampy se ke kontrole bankovek používají v  bankách a některých obchodních domech.

 

Obrázek

Content bankovka s uv prvky

Obr. 6: Bankovka - ve výřezech jsou zachyceny ochranné prvky při osvitu UV zářením

Zamysli se

Solárium ano či ne?

V minulosti byla opálená kůže spojována s robotou, prací na poli. Bohatí lidé pracovat venku na poli nemuseli, proto se ženy z vyšší společnosti pyšnily sněhobílou pletí. V současné době je trend být opálený – pro mnoho lidí je opálená kůže symbolem zdravého životního stylu a dostatku peněz, které můžeme investovat do sportu, wellnes a souvisejících aktivit. Protože se však již ví, že opalování zdravé není, někteří lidé volí jako alternativu opalování v soláriu. Jedná se však o zdravější alternativu?  Opalujeme se díky UV-A záření, ať už pochází z přirozeného zdroje (slunce) nebo umělého zdroje. Vznik opálení je obranná reakce organismu, která má zabránit dalšímu poškození UV zářením. V soláriu se sice nemůžeme spálit, protože za spálení je zodpovědné UV-B záření, ale v důsledku intenzivní expozice UV-A záření kůže výrazně rychleji stárne a vzniká vyšší riziko onemocnění kožními karcinomy.

Obr. 7: Jeden z běžných typů solárií

Zamysli se

Jak ověřit, že ochrana před UV zářením je účinna?

Při práci s umělým zdrojem UV záření (UV lampa) používáme ochranné brýle. Navrhněte experiment, jímž byste ověřili, že komerčně dodávané UV ochranné brýle skutečně nepropouští UV záření. Jaké další pomůcky budete potřebovat?

Zamysli se

Ochrana před přirozeným UV zářením

Kvalitní sluneční brýle a opalovací krémy poskytují větší či menší míru ochrany před UV zářením. Zamyslete se, kde se přirozené UV záření kolem nás bere? Jaká jsou pravidla a možnosti pro ochranu před UV zářením kolem nás? Z internetových zdrojů zjistěte, jak funguje systém označování UV ochranného faktoru na opalovacích krémech. Je tento systém jednotný? Udělejte si soukromý průzkum: Kolik různých druhů opalovacích krémů nabízí běžná drogerie nebo lékárna? Kolik korun stojí nejlevnější a kolik nejdražší přípravek?

Laboratorní cvičení

Chromatografie na tenké vrstvě s UV detekcí skvrn

Většina léčivých látek jsou organické látky, které v UV záření fluoreskují nebo UV záření pohlcují. Platí to i pro analgetika – látky, které potlačují bolest. Jejich separaci a identifikaci lze úspěšně provést chromatografií na tenké vrstvě - pracovní list k experimentu najdete v příloze.

Laboratorní příprava

Syntetizujte fluorescein

Fluorescein je látka, která v alkalickém roztoku zeleně fluoreskuje. Připravit jej lze reakcí anhydridu kyseliny ftalové s resorcinolem. Postup na jeho přípravu najdete v příloze.

Logolink