روش اسپکتروفتومتری یاطیف سنجی نوری-اساس کار و ساختار

اسپکتروفتومتری یا طیف سنجی نوری

اسپکتروفتومتری روشی برای اندازه گیری میزان جذب نور توسط یک ماده شیمیایی با اندازه گیری شدت نور هنگام عبور پرتوی نور از محلول نمونه است،بنابراین اصل اساسی این است که هر ترکیب نور را در محدوده مشخصی از طول موج جذب یا منتقل می کند. این اندازه گیری همچنین می تواند برای اندازه گیری مقدار یک ماده شیمیایی شناخته شده استفاده شود.

اسپکتروفتومتری یکی از مفیدترین روش‌های آنالیز کمی در زمینه‌های مختلف از جمله شیمی، فیزیک، بیوشیمی، مهندسی مواد و شیمی میباشد و دارای کاربردهای بسیاری است.

مقدمه

هر ترکیب شیمیایی نور (تابش الکترومغناطیسی) را در محدوده خاصی از طول موج جذب، انتقال یا منعکس می کند. اسپکتروفتومتری اندازه گیری میزان جذب یا انتقال یک ماده شیمیایی است.

اسپکتروفتومتری به طور گسترده برای تجزیه و تحلیل کمی در زمینه های مختلف (به عنوان مثال، شیمی، فیزیک، زیست شناسی، بیوشیمی، مهندسی مواد و شیمی، کاربردهای بالینی، کاربردهای صنعتی و غیره) استفاده می شود.

هر اپلیکیشنی که با مواد یا مواد شیمیایی سروکار دارد می تواند از این تکنیک استفاده کند. به عنوان مثال، در بیوشیمی، برای تعیین واکنش های کاتالیز شده توسط آنزیم استفاده می شود. در کاربردهای بالینی، برای بررسی خون یا بافت ها برای تشخیص بالینی استفاده می شود.

همچنین انواع مختلفی از اسپکتروفتومتری مانند اسپکتروفتومتری جذب اتمی و اسپکتروفتومتری گسیل اتمی وجود دارد.

اسپکتروفتومتر ابزاری است که مقدار فوتون (شدت نور) جذب شده را پس از عبور از محلول نمونه اندازه گیری می کند. با اسپکتروفتومتر، مقدار یک ماده شیمیایی شناخته شده (غلظت) را نیز می توان با اندازه گیری شدت نور شناسایی شده تعیین کرد.

بسته به محدوده طول موج منبع نور، می توان اسپکتروفتومتری را به دو نوع مختلف طبقه بندی کرد:

اسپکتروفتومتر مرئی UV: از نور در محدوده فرابنفش (185 – 400 نانومتر) و محدوده مرئی (400 – 700 نانومتر) طیف تابش الکترومغناطیسی استفاده می کند.

اسپکتروفتومتر IR: از نور در محدوده مادون قرمز (700 تا 15000 نانومتر) طیف تابش الکترومغناطیسی استفاده می کند.

در اسپکتروفتومتری مرئی، جذب یا انتقال یک ماده خاص را می توان با رنگ مشاهده شده تعیین کرد،به عنوان مثال، نمونه محلولی که نور را در تمام محدوده های مرئی جذب می کند (یعنی هیچ یک از طول موج های مرئی را منتقل نمی کند) در تئوری سیاه به نظر می رسد. از طرف دیگر، اگر تمام طول موج های مرئی منتقل شوند (یعنی چیزی جذب نشود)، نمونه محلول سفید به نظر می رسد.

اسپکتروفتومترهای مرئی، در عمل، از یک منشور برای محدود کردن محدوده مشخصی از طول موج (برای فیلتر کردن سایر طول موج‌ها) استفاده می‌کنند تا پرتو خاصی از نور از یک نمونه محلول عبور داده شود.

دستگاه ها و مکانیسم اسپکترومتری (طیف سنجی نوری)

شکل 1 ساختار اصلی اسپکتروفتومترها را نشان می دهد. این شامل یک منبع نور، یک کولیماتور، یک تک رنگ، یک انتخابگر طول موج، یک کووت برای محلول نمونه، یک آشکارساز فوتوالکتریک و یک نمایشگر دیجیتال یا یک متر است.

یک اسپکتروفتومتر، به طور کلی، از دو دستگاه تشکیل شده است. یک طیف سنج و یک نور سنج. طیف‌سنج دستگاهی است که نور را تولید، معمولاً پراکنده و اندازه‌گیری می‌کند.

طیف سنج : طیف مورد نظر از طول موج نور را تولید می کند. ابتدا یک کولیماتور (عدسی) یک پرتو مستقیم نور (فوتون) را ارسال می کند که از یک تک رنگ (منشور) عبور می کند تا آن را به چندین طول موج (طیف) تقسیم کند.

سپس یک انتخابگر طول موج (شکاف) فقط طول موج های مورد نظر را ارسال می کند، همانطور که در شکل نشان داده شده است.

فتومتر: پس از عبور محدوده طول موج مورد نظر نور از محلول نمونه در کووت، فتومتر مقدار فوتون های جذب شده را تشخیص می دهد و سپس سیگنالی را به یک گالوانومتر یا نمایشگر دیجیتال ارسال می کند، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

برای تولید انواع طول موج ها به یک طیف سنج نیاز دارید زیرا ترکیبات مختلف در طول موج های مختلف بهترین جذب را دارند. به عنوان مثال، p-nitrophenol (شکل اسیدی) حداکثر جذب را در حدود 320 نانومتر و p-nitrophenolate (شکل بازی) در 400 نانومتر بهترین جذب را دارد.