کاربرد های دستگاه اسپکتروفتومتر و معرفی اینکه اسپکتروفتومتری چیست موضوع مقاله امروز آذین تجهیز است. اسپکتروفتومتر کاربردهای بسیاری در بیوشیمی، پزشکی و صنعت (مخصوصاً صنایع غذایی) دارد. مطالعه این مقاله حدود 7 دقیقه از شما زمان میبرد و در انتهای آن، شما با اسپکتروفتومتری بطور کامل آشنا خواهید شد.
اسپکتروفتومتری چیست؟
اسپکتروفتومتری یا طیف سنجی روشی است که با استفاده از عبور نور از یک آنالیت در یک محلول شیمیایی و تعیین میزان جذب و عبور نور از آن به تعیین خصوصیات آن آنالیت و ماده شیمیایی میپردازد. نور مورد استفاده طیفی از انرژی الکترومغناطیس میباشد که هر طیف نوری دارای طول موج و فرکانس مشخصی است.
کاربردهای اسپکتروفتومتر UV/VIS
استفاده از اسپکتروفتومتر برای اندازه طول موج های ثابت
ساده ترین کاربرد یک دستگاه اسپکتروفتومتر، اندازه گیری طول موج ثابت (FW) است. طول موج ثابت بصورت یک یا چندگانه اندازه گیری شده و نتیجه اندازه گیری مانند سایر انواع اندازه گیری ها، در قالب ضریب جذب یا عبور گزارش داده میشود. برای دستیابی به نتایج نهایی (برای مثال غلظت یک ماده) محاسبات متعددی انجام میپذیرد.
کاربرد اندازه گیری طول موج ثابت در صنایع غذایی و آشامیدنی
دستگاه اسپکتروفتومتر UV/VIS در صنایع غذایی و آشامیدنی برای کنترل و بهبود کیفیت و قوام محصولات بکار میرود. علاوه براین، اثرات مواد بسته بندی و نگهدارنده ها و همچنین فرایندهای تخریب شیمیایی را میتوان با بوسیله اسپکتروفتومتری UV/VIS مشاهده نمود.
یکی از رایج ترین کاربردهای اسپکتروفتومتری بررسی خلوص روغن زیتون است. با استفاده از این روش روغن زیتون به سه بخش “فرابکر”، “بکر” و “معمولی” طبقه بندی میشود. برای ارزیابی روغن زیتون بر اساس ویژگی های جذب برخی مولکولها در طیف UV/VIS، استانداردهایی در نظر گرفته شده است. روغن زیتون حاوی 98% تری گلیسیرید است. اسیدهای چرب اشباع نشده در روغن، مستعد تجزیه و اکسیداسیون هستند. اکسیداسیون اسیدهای چرب آزاد باعث تشکیل پراکسید میشود. این فرآیند با گذشت زمان منجر به تخریب و فاسد شدن روغن زیتون میشود. علاوه بر پارامترهای دیگر، این اثر توسط دی ان ها و تری ان های مزدوج اسیدهای چرب اشباع نشده (پیوندهای دوگانه C=C) که در محدوده 230 تا 270 nm جذب میشوند، ارزیابی میگردد.
استانداردهای کمیته بین المللی زیتون (IOC) آستانه اندازه گیری روغن زیتون فوق بکر، بکر و غیره را درجهبندی میکند. کیفیت روغن با مشاهده میزان جذب محلولی با غلظت 1% در ایزوپروپانول 200 تا 400 nm، تعیین میگردد. افزایش میزان جذب در محدوده طیفی 200 تا 400 nm منجر به اکسایش و در نتیجه افت کیفیت روغن میشود. تشخیص ترکیبات اکسید شده و همچنین اندازه گیری احتمال وجود ناخالصی در روغن های تصفیه شده نشان میدهد که میزان جذب در K232 nm، K270 nm و Δk با اکسیداسیون مرتبط است. در شکل زیر، روغن زیتون با کیفیت فرابکر در طیف فرابنفش هیچ پیکی ندارد؛ در حالیکه روغن زیتون های بیکیفیت معمولی که بعنوان روغن زیتون درجه 4 و 5 ارائه شدهاند، دارای پیک مشخصی میباشند.
شکل 1: اندازه گیری میزان جذب روغن زیتون فرابکر (منحنی آبی) و روغن زیتون بکر (منحنی سبز) با غلظت 1%
شکل 2: روغن زیتون
با بررسی میزان جذب UV در حالت های اولیه و ثانویه اکسیداسیون، نتیجهگیری میشود که هر چه مقادیر جذب پایینتر باشد، روغن باکیفیتتر است. این قانون که طبق مقررات EEC (جامعه اقتصادی اروپا، شورای جوامع اروپایی) تنظیم شده است، در جدول زیر ارائه شده میشود:
کاربرد FW در صنعت شیمیایی
اسپکتروسکوپی جذب UV یکی از بهترین روشهایی است که برای اندازه گیری محلول های آلی کاربرد دارد. قلههای اضافی که در طول موج های خاصی ظاهر میشوند حاکی از وجود ناخالصی در نمونه موردنظر است.
کنترل خلوص الکل، بارزترین کاربرد FW در صنعت شیمی است که از دیگر کاربرد های اسپکتروفتومتر به حساب میآید. الکل خالص، نور را در طول موج 210 nm جذب مینماید. اگر الکل توسط بنزن آلوده شود، نور را در طول موج 280 nm جذب خواهد کرد. با اندازه گیری طیف UV/VIS نتیجه گیری میشود که در صورت وجود پیک اضافی در طول موج 280nm، نمونه دارای ناخالصی است!
کاربرد اسپکتروفتومتری در تعیین غلظت بوسیله آنالیز کمی
کاربرد اسپکتروفتومتر در تعیین غلظت ماده نیز موثر است. مشخص کردن غلظت یک ماده با استفاده از اسپکتروسکوپی UV/VIS بر اساس قانون بیر لمبرت انجام میپذیرد. این قانون بیان میکند که میزان جذب یک محلول با غلظت ماده جاذب در طول مسیر کووت، رابطه مستقیم دارد. بنابراین، اسپکتروسکوپی UV/VIS در یک مسیر ثابت برای تعیین غلظت ماده جاذب در محلول به کار میرود. با این وجود، لازم است بدانیم که با تغییر غلظت، میزان جذب چه مقدار تغییر میکند. این مقادیر را میتوان با مراجعه به جدول های ضریب جذب یا منحنی کالیبراسیون تعیین کرد.
اولین مرحله در آنالیز کمی، انتخاب طول موج مناسب است. طول موج بطور رندوم در پیک ماکزیمم جذب انتخاب میشود، زیرا حداکثر میزان تغییر در جذب درصورت تغییر معین غلظت مشاهده میشود. این امر میزان حساسیت و دقت اندازه گیری را افزایش میدهد. بنابراین، اثر نسبی سایر مواد و ناخالصیها کمتر است. علاوه بر این، با تغییر طول موج، تغییر کمتری در میزان جذب مشاهده میشود و مقادیر اندازه گیری شده تحت تاثیر خطاهای کوچکی که در تنظیم طول موج رخ میدهد، قرار نمیگیرند.
دومین مرحله در آنالیز کمی، اندازه گیری استانداردهای شناخته شده در طول موج انتخابی است. مقادیر جذب این دادهها در خلاف جهت افزایش غلظت است. منحنی کالیبراسیون مورد استفاده در آنالیزهای اسپکتروفتومتر، یک نمونه را با دقت بالایی تشخیص میدهد. غلظت مواد نیز در محدوده مناسبی قرار دارد. اگرچه میتوان برای اندازه گیری داده ها از یک واحد غلظت نیز استفاده کرد؛ اما در ایده آل ترین حالت، سه غلظت مختلف از نمونه برای اندازه گیری دقیق مورد نیاز است. در واقع با استفاده از پنج غلظت مختلف، منحنی کالیبراسیون دقیق تری ایجاد میشود.
بین میزان جذب و غلظت یک رابطه خطی ارائه شده است. همچنین منحنی رگرسیون مرتبه اول را میتوان بر روی نقاط داده ترسیم نمود. در نتیجه نمونه ای با غلظت نامعلوم را میتوان با استفاده از منحنی کالیبراسیون شناسایی کرد.
- بخوانید: نحوه کار دستگاه اسپکتروفتومتر
نحوه کار دستگاه طیف سنج نوری
میزان جذب هر ماده شیمیایی در طول موج های مختلف انرژی الکترومغناطیس متفاوت میباشد. با توجه به این امر، هر ماده شیمیایی در طول موج خاصی از انرژی الکترومغناطیس حداکثر جذب و حداقل عبور را خواهد داشت که این فرآیند در جهت تعیین خاصیت آن ماده شیمیایی استفاده میشود. همچنین غلظت هر ماده شیمیایی نیز در میزان جذب طول موج خاصی از امواج الکترومغناطیس تاثیر دارد؛ به طوریکه با افزایش غلظت ماده، میزان جذب در طول موج مشخص افزایش و با کاهش غلظت، میزان جذب کاهش و مقدار نور عبوری افزایش مییابد که به نام قانون بیر شناخته میشود.
در این روش اسپکتروفتومتری، با استفاده از تاثیر متقابل غلظت ماده و میزان جذب نور عبوری از آن ماده، به تعیین رابطه و معادله غلظت – جذب هر ماده شیمیایی میپردازند که کاربردهای زیادی در شیمی و تجزیه تحلیل مواد شیمیایی دارد.
دستگاه طیف سنج نوری
قانون بیر: با افزایش غلظت ماده، میزان جذب در طول موج مشخص افزایش و با کاهش غلظت، میزان جذب کاهش و مقدار نور عبوری افزایش مییابد که به نام قانون بیر شناخته میشود.
دستگاه اسپکتروفتومتر چیست
دستگاه اسپکتروفتومتر یکی از دستگاه های مورد استفاده در روش طیف سنجی یا اسپکتروفتومتری میباشد. یک دستگاه اسپکتروفتومتر از منبع نور – تک فام ساز (مونوکروماتور) – شکاف عبور یا متمرکز کننده پرتو – کووت یا سل (محل قرار دادن نمونه) – دتکتور یا آشکارساز و صفحه نمایشگر تشکیل شده است.
نحوه عملکرد دستگاه اسپکتروفتومتر چیست
اسپکتروفتومترها دارای دو نوع منبع نور جهت تولید نور میباشند. که از لامپ تنگستن یا هالوژن برای تولید نور مرئی Vis و مادون قرمز با طول موج 320 تا 1100 نانومتر و از لامپ دوترییوم برای تولید امواج ماوراء بنفش UV با طول موج 190 تا 320 نانومتر استفاده میکنند. نور تولید شده در ادامه مسیر با استفاده از مونوکروماتور یا تک رنگ ساز فیلتر شده. در طول مسیر با استفاده از چند منشور و توری پراش، طول موج خاصی انتخاب میشود.
نور با طول موج خاص انتخاب شده از شکاف عبور یا متمرکز کننده پرتو عبور میکند. سپس نور مذکور در داخل سل هولدر به کووت رسیده و از نمونه عبور میکند. قسمتی از نور مذکور در داخل نمونه جذب و مابقی عبور میکند. نور عبوری به دتکتور یا آشکارساز رسیده و پس از تعیین شدت نور و تبدیل آن به انرژی الکتریکی توسط صفحه نمایشگر نشان داده میشود.
در هنگام استفاده از اسپکتروتومتر نکات ذیل را باید رعایت کنیم:
- دستگاه اسپکتروفتومتر باید روی یک سکو با سطح صاف و بدون شیب و بالاتر از سطح زمین قرار گیرد.
- دستگاه اسپکتروفتومتر نباید در نزدیکی دستگاه هایی که امواج الکترومغناطیس و امواج الکتریکی شدید تولید میکنند قرار گیرد.
- در هنگام راه اندازی دستگاه اسپکتروفتومتر و وصل آن به برق باید از UPS یا ثابتکننده جریان و محافظ برق استفاده نمود.
- بعد از روشن شدن دستگاه، حداقل زمان لازم برای پایداری دستگاه 15 دقیقه میباشد. پس از این مدت دستگاه گرم شده و به پایداری حرارتی و الکترونیکی میرسد و برای استفاده آماده میباشد.
- از ریختن نمونه در داخل سل هولدر و روی دستگاه خودداری نمایید. همچنین پس از استفاده از دستگاه، باید دستگاه و سلهای مربوطه را تمیز و روی دستگاه کاور کشید.
***
در این مقاله به شما این را که اسپکتروفتومتری چیست را آموزش دادیم به همراه شرح کاربرد آن؛ امیدواریم که برای شما مفید بوده باشد. شرکت آذین نمایندگی فروش اسپکتروفتومترهای یونیکو (UNICO) آمریکا، Thermo ،JENWAY ،Hach و PG را بر عهده دارد. فروش مدلهای مختلف تکپرتویی، دو پرتویی، فروش کوت (سل) شیشهای و سل کوارتز در ابعاد و حجمهای مختلف، فروش سل هولدر، لامپ تنگستن و لامپ UV اسپکتروفتومتر بخشی از فعالیتهای این شرکت را شامل میشود. جهت سفارش و خرید اسپکتروفتومتر با شمارههای 02166578892 و 02166572995 تماس بگیرید.