اسپکتروفتومتر فرابنفش- مریی

اسپکتروفتومتر فرابنفش- مریی

طیف­ نورسنجی یا اسپکتروفتومتری فرابنفش- مریی در مجموعه طیف ­بینی جذبی یا طیف­ بینی انعکاسی، در ناحیه مریی و قسمتی از ناحیه فرابنفش طیف الکترومغناطیس، تعریف می­ شود. 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 می­ شوند. در ناحیه ­های مریی و فرابنفش، اتم­ها و مولکول­ها تحت انتقال الکترونی قرار دارند. طیف­ بینی جذبی مکمل طیف­ بینی 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

طیف­ نورسنجی فرابنفش- مریی جزء طیف­ بینی مولکولی است، که در آن جذب تابش الکترومغناطیس توسط مولکول­ها اتفاق می­ افتد. مولکول­ها دارای الکترون در اربیتال­های مولکولی پیوندی سیگما (σ) و پای (π) و غیرپیوندی (n) هستند، که می­ توانند 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 می شوند. 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 طیف­ نورسنجی فرابنفش- مریی در اندازه ­گیری آنالیت­های مختلف، قانون بیر- لامبرت حاکم است. طبق این قانون، جذب تابش توسط محلول مستقیماً با غلظت گونه­ های جذب­ کننده (آنالیت) در محلول و طول مسیر عبور تابش متناسب است. بنابراین، برای طول مسیر ثابت، می ­توان از طیف­ نورسنج فرابنفش- مریی برای تعیین غلظت آنالیت جاذب در محلول استفاده کرد. قانون بیر- لامبرت به صورت زیر نوشته می­ شود:

A = log (I0/I) = εbc

که در آن، A میزان جذب اندازه ­گیری شده، I0 شدت تابش ورودی به نمونه با طول­ موج 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 می­ شود، بستگی دارد و اغلب برحسب سانتی­متر است. استفاده از سلول­های ۱/۰ سانتی­متری در طیف ­نورسنجی رایج است، ولی سلول­هایی با طول کمتر یا بیشتر از ۱/۰ سانتی­متر نیز استفاده می ­شود. جنس این سلول­ها یا کووت­ها برای ناحیه مریی از شیشه یا پلاستیک­ شفاف است، ولی برای ناحیه فرابنفش باید حتماً کوارتز باشد.

 

کاربردهای طیف­ نورسنجی فرابنفش- مریی

طیف­ نورسنجی فرابنفش- مریی، روش بسیار دقیق و صحیحی برای شناسایی و اندازه ­گیری 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 اندازه­ گیری هستند. این روش، برای اندازه­ گیری یون­های فلزات واسطه در نمونه­ های 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 طیف­ نورسنجی قابل اندازه­ گیری هستند. بنابراین، رایج­ترین دستگاه تجزیه­ ای در هر آزمایشگاه پژوهشی و کنترل کیفی طیف­ نورسنج فرابنفش- مریی است.

 

اسپکترومتر فرابنفش- مریی

دستگاه مورد استفاده در ناحیه فرابنفش- مریی تابش الکترومغناطیس، اسپکتروفتومتر یا طیف­نورسنج UV-Vis نامیده می­ شود. 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 می ­شود به دست می­ دهد. عبور معمولاً با درصد (%T) بیان شده و جذب براساس عبور به صورت زیر برآورد می­ شود:

A = – log (%T / 100%)

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

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

منبع تابش اغلب لامپ رشته ­ای 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 لوله های فتومولتی­پلایر با تکفام­سازهای پویشی استفاده می­ شوند، که طول­ موج­های نور تفکیک کرده و در هر زمان نوری با طول­ موج منفرد به آشکارساز می­ رسد. تکفام­سازهای ثابت همراه با آشکارسازهای CCD و آرایه ­های فتودیودی استفاده می ­شوند.

اسپکتروفتومترها به صورت تک­ پرتوی یا دوپرتوی ساخته می­ شوند. در دستگاه اسپکتروفتومتر تک­ پرتوی، تمام نور از سلول نمونه عبور کرده و I0 باید با برداشتن نمونه اندازه­ گیری شود. اولین اسپکتروفتومترهای ساخته شده تک­ پرتوی بود که هنوز هم در آزمایشگاه­ها و کنترل کیفی استفاده می­ شوند. 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 می­ کند. 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 می­ شود. برخی از اسپکتروفتومترهای دوپرتوی، دو آشکارساز فتودیودی دارند و شدت باریکه عبور کرده از محلول نمونه و شاهد همزمان تعیین می­ شود. در برخی دیگر از اسپکتروفتومترها، باریکه­ های شاهد و نمونه به وسیله ­ای به نام خردکننده یا چاپر برخورد کرده و هربار یکی از این باریکه­ ها مسدود و دیگری به آشکارساز می ­رسد.

 

منبع: کتاب شیمی تجزیه ۳، تألیف دکتر محمود پایه قدردکتر سید احمد میرشکرایی

استفاده از مطالب با ذکر منبع بلامانع است

 

 

 

 

 

 

 

 

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.