اسپکتروفتومتر فرابنفش- مریی

اسپکتروفتومتر فرابنفش- مریی

طیف­نورسنجی یا اسپکتروفتومتری فرابنفش- مریی در مجموعه طیف­بینی جذبی یا طیف­بینی انعکاسی، در ناحیه مریی و قسمتی از ناحیه فرابنفش طیف الکترومغناطیس، تعریف می­شود. جذب تابش یا انعکاس در ناحیه مریی مستقیماً به رنگ مواد شیمیایی بستگی دارد و لذا، دستگاه­هایی که فقط در این ناحیه کاربرد دارند، رنگ­سنج نیز نامیده می­شوند. در ناحیه­های مریی و فرابنفش، اتم­ها و مولکول­ها تحت انتقال الکترونی قرار دارند. طیف­بینی جذبی مکمل طیف­بینی فلورسانس است، زیرا فلورسانس با انتقال ماده از حالت برانگیخته به حالت پایه سروکار دارد، درحالیکه جذب انتقال از حالت پایه به حالت برانگیخته است.

اصول جذب فرابنفش- مریی

طیف­نورسنجی فرابنفش- مریی جزء طیف­بینی مولکولی است، که در آن جذب تابش الکترومغناطیس توسط مولکول­ها اتفاق می­افتد. مولکول­ها دارای الکترون در اربیتال­های مولکولی پیوندی سیگما (σ) و پای (π) و غیرپیوندی (n) هستند، که می­توانند از تابش مریی یا فرابنفش انرژی جذب کرده و به اربیتال­های مولکولی ضدپیوندی، یا حالت برانگیخته بروند. اربیتال­های ضدپیوندی که در ترازهای الکترونی بیشتر قرار دارند با علامت σ* و π* نشان داده می­شوند. بنابراین، در مولکول­ها چهار انتقال الکترونی π → π*، n → π*، σ → σ* و n → σ* وجود دارد، که انرژی این انتقالات به ترتیب زیر است:

σ → σ*> n → σ*> π → π*> n → π*

برای استفاده از طیف­نورسنجی فرابنفش- مریی در اندازه­گیری آنالیت­های مختلف، قانون بیر- لامبرت حاکم است. طبق این قانون، جذب تابش توسط محلول مستقیماً با غلظت گونه­های جذب­کننده (آنالیت) در محلول و طول مسیر عبور تابش متناسب است. بنابراین، برای طول مسیر ثابت، می­توان از طیف­نورسنج فرابنفش- مریی برای تعیین غلظت آنالیت جاذب در محلول استفاده کرد. قانون بیر- لامبرت به صورت زیر نوشته می­شود:

A = log (I₀/I) = εbc

که در آن، A میزان جذب اندازه­گیری شده، I₀ شدت تابش ورودی به نمونه با طول­موج مورد نظر، I شدت تابش عبور کرده از نمونه، b طول مسیر عبور تابش از نمونه، c غلظت مولار آنالیت در محلول و ε عدد ثابتی معروف به ضریب جذب مولی با واحد L.mol^-1.cm^-1 است. مقدار b به طول سلول یا کووت که محلول نمونه در آن قرار داده می­شود، بستگی دارد و اغلب برحسب سانتی­متر است. استفاده از سلول­های ۰/۱ سانتی­متری در طیف­نورسنجی رایج است، ولی سلول­هایی با طول کمتر یا بیشتر از ۰/۱ سانتی­متر نیز استفاده می­شود. جنس این سلول­ها یا کووت­ها برای ناحیه مریی از شیشه یا پلاستیک­های شفاف است، ولی برای ناحیه فرابنفش باید حتماً کوارتز باشد.

کاربردهای طیف­نورسنجی فرابنفش- مریی

طیف­نورسنجی فرابنفش- مریی، روش بسیار دقیق و صحیحی برای شناسایی و اندازه­گیری گستره وسیعی از آنالیت­های مختلف است. تقریباً تمام عناصر جدول تناوبی به هر شکلی که در طبیعت موجود باشند با این روش قابل شناسایی و اندازه­گیری هستند. این روش، برای اندازه­گیری یون­های فلزات واسطه در نمونه­های مختلف بسیار رایج است. همچنین، ترکیبات آلی دارای پیوندهای دوگانه مزدوج، ترکیبات زیستی مانند قندها، ویتامین­ها، پروتئین­ها و مانند آن­ها و سایر درشت مولکول­ها با طیف­نورسنجی قابل اندازه­گیری هستند. بنابراین، رایج­ترین دستگاه تجزیه­ای در هر آزمایشگاه پژوهشی و کنترل کیفی طیف­نورسنج فرابنفش- مریی است.

اسپکترومتر فرابنفش- مریی

دستگاه مورد استفاده در ناحیه فرابنفش- مریی تابش الکترومغناطیس، اسپکتروفتومتر یا طیف­نورسنج UV-Vis نامیده می­شود. این دستگاه شدت نور عبور کرده از نمونه (I) با شدت نور قبل از عبور از نمونه (I₀) را مقایسه کرده و نسبت I/I₀ را که عبور نامیده می­شود به دست می­دهد. عبور معمولاً با درصد (%T) بیان شده و جذب براساس عبور به صورت زیر برآورد می­شود:

A = – log (%T / 100%)

اسپکترومتر فرابنفش- مریی می­تواند براساس اندازه­گیری انعکاس نیز تنظیم شود. در این حالت، اسپکتروفتومتر شدت نور منعکس شده از نمونه (I) را اندازه­گیری کرده و آن را با شدت نور منعکس شده از ماده مرجع (I₀) (محلول سفید یا بلانک) مقایسه می­کند. نسبت I / I₀ میزان انعکاس نامیده شده و معمولاً به صورت درصد (%R) بیان می­شود.

قسمت­های اصلی یک دستگاه اسپکتروفتومتر فرابنفش- مریی شامل: منبع تابش، جایگاه قراردادن نمونه، شبکه پراش، یا منشور در یک تکفام­ساز برای تفکیک طول­موج­ها و یک آشکارساز است.

منبع تابش اغلب لامپ رشته­ای تنگستن برای ناحیه مریی (۳۰۰ الی ۲۵۰۰ نانومتر)، لامپ قوس دوتریوم برای ناحیه فرابنفش (۱۹۰ الی ۴۰۰ نانومتر)، لامپ قوس زنون برای کل ناحیه فرابنفش- مریی (۱۶۰ الی ۲۰۰۰ نانومتر) و اخیراً دیودهای نشرکننده نور (LED) برای ناحیه مرئی هستند.

آشکارساز مورد استفاده در اسپکتروفتومترهای فرابنفش- مریی معمولاً لوله فتومولتی­پلایر، فتودیود، آرایه فتودیود، یا وسیله تزویج بار (CCD) هستند. آشکارسازهای فتودیودی ساده و لوله­های فتومولتی­پلایر با تکفام­سازهای پویشی استفاده می­شوند، که طول­موج­های نور تفکیک کرده و در هر زمان نوری با طول­موج منفرد به آشکارساز می­رسد. تکفام­سازهای ثابت همراه با آشکارسازهای CCD و آرایه­های فتودیودی استفاده می­شوند.

اسپکتروفتومترها به صورت تک­پرتوی یا دوپرتوی ساخته می­شوند. در دستگاه اسپکتروفتومتر تک­پرتوی، تمام نور از سلول نمونه عبور کرده و I₀ باید با برداشتن نمونه اندازه­گیری شود. اولین اسپکتروفتومترهای ساخته شده تک­پرتوی بود که هنوز هم در آزمایشگاه­ها و کنترل کیفی استفاده می­شوند. در اسپکتروفتومترهای دوپرتوی، نور قبل از رسیدن به نمونه به دو باریکه مشابه تقسیم شده و یک باریکه از درون محلول شاهد و دیگری از درون محلول نمونه عبور می­کند. شدت باریکه عبور کرده از محلول شاهد با عبور ۱۰۰% یا میزان جذب صفر در نظر گرفته شده و نسبت شدت دوباریکه تعیین و نمایش داده می­شود. برخی از اسپکتروفتومترهای دوپرتوی، دو آشکارساز فتودیودی دارند و شدت باریکه عبور کرده از محلول نمونه و شاهد همزمان تعیین می­شود. در برخی دیگر از اسپکتروفتومترها، باریکه­های شاهد و نمونه به وسیله­ای به نام خردکننده یا چاپر برخورد کرده و هربار یکی از این باریکه­ها مسدود و دیگری به آشکارساز می­رسد.

اسپکتروفتومتر تک­پرتوی ساخت شدکت یونیکو و کووت­های شیشه­ای و کوارتزی منطبق شده.

اسپکتروفتومتر تک­پرتوی ساخت شرکت جنوی انگلستان.

اسپکتروفتومتر تک­پرتوی ساخت شرکت بکو آلمان در دو مدل S-200 مریی و S-220 فرابنفش- مریی.

اسپکتروفتومتر دوپرتوی ساخت شرکت جنوی انگلستان.

اسپکتروفتومتر دو پرتوی ساخت شرکت آجیلنت.

اسپکتروفتومتر فرابنفش- مریی دوپرتوی مدل لامبدا ۳۵ ساخت شرکت پرکین- المر