برای بسیاری از افراد این سوال پیش آمده که اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی چیست؟ و طرز عملکرد آن چگونه است. اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی دستگاهی که برای طیف سنجی از آن استفاده می‌شود. اسپکتروفتومتری یا طیف سنجی روشی است که با استفاده از نور عبوری از آنالیت در محلول شیمیایی و تعیین میزان جذب نور و عبور از آن، ویژگی‌های آن آنالیت و ماده شیمیایی را تعیین می‌کند.
نور مورد استفاده طیفی از انرژی الکترومغناطیسی است، هر طیف نوری دارای طول موج و فرکانس خاصی است. در این نوشته سعی دارم به این سوال که اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی چیست؟ و طرز عملکرد آن نکاتی را ارائه کنم. پس تا انتهای مطلب با من باشید.
فهرست
اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی
اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی یکی از دستگاه‌های مورد استفاده در طیف سنجی یا اسپکتروفتومتری است. یک اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی از یک منبع نور – یک تک رنگ – یک شکاف عبوری یا یک متمرکز کننده پرتو – یک کووت یا یک سلول (محل قرارگیری نمونه) – یک آشکارساز و یک صفحه نمایش تشکیل شده است.
برای اطلاع از مراحل تعمیر دستگاه اسپکتروفتومتر بر روی لینک کلیک کنید.
اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی چگونه کار می کند؟
اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی دو نوع منبع نور برای تولید نور دارند. که از لامپ تنگستن یا هالوژن برای تولید نور مرئی Vis و مادون قرمز با طول موج 320 تا 1100 نانومتر و از لامپ دوتریوم برای تولید امواج فرابنفش با طول موج 190 تا 320 نانومتر استفاده می‌کنند. نور تولید شده بیشتر با استفاده از تک رنگ یا تک رنگ فیلتر می‌شود. در طول مسیر، یک طول موج مشخص با استفاده از چندین منشور و توری پراش انتخاب می‌شود.
نور با طول موج انتخاب شده خاص از یک شکاف انتقال یا متمرکز کننده پرتو عبور می‌کند. سپس نور مذکور به کووت داخل نگهدارنده سلول می‌رسد و از نمونه عبور می‌کند. بخشی از نور مذکور در داخل نمونه جذب شده و بقیه از آن عبور می‌کند. نور عبوری به آشکارساز می‌رسد و پس از تعیین شدت نور و تبدیل آن به انرژی الکتریکی، روی صفحه نمایش داده می‌شود.
استفاده از اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی برای اندازه گیری طول موج ثابت
ساده‌ترین کاربرد اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی اندازه گیری طول موج ثابت (FW) است. طول موج ثابت به یک یا چند روش اندازه گیری می‌شود و نتیجه اندازه‌گیری مانند سایر انواع اندازه‌گیری به صورت ضریب جذب یا انتقال گزارش می‌شود. برای دستیابی به نتایج نهایی (مثلاً غلظت یک ماده)، محاسبات متعددی انجام می‌شود.
کاربرد اندازه گیری طول موج ثابت در صنایع غذایی و آشامیدنی
اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی UV/VIS در صنایع غذایی و آشامیدنی برای کنترل و بهبود کیفیت و قوام محصولات استفاده می‌شود. علاوه بر این، اثرات مواد بسته‌بندی و مواد‌نگهدارنده و همچنین فرآیندهای تخریب شیمیایی را می‌توان با اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی UV/VIS مشاهده کرد.
یکی از رایج‌ترین کاربردهای اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی، بررسی خلوص روغن زیتون است. با استفاده از این روش، روغن زیتون به سه قسمت «فرا بکر»، «بکر» و «معمولی» طبقه‌بندی می‌شود. برای ارزیابی روغن زیتون بر اساس ویژگی‌های جذب برخی از مولکول‌ها در طیف UV/VIS استانداردهایی در نظر گرفته شده است. روغن زیتون حاوی 98 درصد تری گلیسیرید است. اسیدهای چرب غیراشباع موجود در روغن مستعد تجزیه و اکسیده شدن هستند. اکسیداسیون اسیدهای چرب آزاد باعث تشکیل پراکسید می‌شود. با گذشت زمان، این فرآیند منجر به تخریب و فساد روغن زیتون می شود. علاوه بر سایر پارامترها، این اثر توسط دی‌ان‌های مزدوج و تری‌ان‌های اسیدهای چرب غیراشباع (پیوندهای دوگانه C=C) که در محدوده 230 تا 270 نانومتر جذب می‌شوند، ارزیابی می‌شود.
استانداردهای کمیته بین المللی زیتون (IOC) آستانه اندازه‌گیری روغن زیتون فوق بکر، فوق بکر و غیره را درجه‌بندی می‌کند. کیفیت روغن با مشاهده میزان جذب محلولی با غلظت 1% در ایزوپروپانول از 200 تا 400 نانومتر تعیین می‌شود. افزایش میزان جذب در محدوده طیفی 200 تا 400 نانومتر منجر به اکسیداسیون و در نتیجه کاهش کیفیت روغن می‌شود. تشخیص ترکیبات اکسید شده و همچنین اندازه‌گیری امکان ناخالصی در روغن‌های تصفیه شده نشان می‌دهد که جذب در نانومتر K232، K270 نانومتر و Δk با اکسیداسیون مرتبط است. در شکل زیر، روغن زیتون با کیفیت فوق بکر در طیف فرابنفش اوج ندارد. در حالی که روغن زیتون معمولی بی‌کیفیت که به عنوان روغن زیتون درجه 4 و 5 ارائه می‌شود، پیک خاصی دارد. با بررسی میزان جذب اشعه ماوراء بنفش در حالت اکسیداسیون اولیه و ثانویه، به این نتیجه می‌رسد که هر چه مقادیر جذب کمتر باشد، کیفیت روغن بالاتر است.
کاربرد اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی در صنایع شیمیایی
طیف سنجی جذب UV یکی از بهترین روش‌های مورد استفاده برای اندازه‌گیری محلول‌های آلی است. پیک‌های اضافی که در طول موج‌های مشخصی ظاهر می‌شوند نشان‌دهنده وجود ناخالصی در نمونه هدف است.
کنترل خلوص الکل بارزترین کاربرد اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی در صنایع شیمیایی است که از دیگر کاربردهای اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی می‌باشد. الکل خالص نور را در طول موج 210 نانومتر جذب می‌کند. اگر الکل توسط بنزن آلوده شود، نور را در طول موج 280 نانومتر جذب می‌کند. با اندازه‌گیری طیف UV/VIS به این نتیجه می‌رسد که اگر پیک اضافی در طول موج 280 نانومتر وجود داشته باشد، نمونه دارای ناخالصی است!
کاربرد اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی در تعیین غلظت با آنالیز کمی
استفاده از اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی نیز در تعیین غلظت یک ماده موثر است. تعیین غلظت یک ماده با استفاده از طیف سنجی UV/VIS بر اساس قانون بیر-لامبرت انجام می‌شود. این قانون بیان می‌کند که میزان جذب یک محلول با غلظت جاذب در طول مسیر کووت رابطه مستقیم دارد. بنابراین از طیف سنجی UV/VIS در یک مسیر ثابت برای تعیین غلظت جاذب در محلول استفاده می‌شود. با این حال، مهم است که بدانیم با تغییر غلظت، میزان جذب چقدر تغییر می‌کند. این مقادیر را می‌توان با مراجعه به جداول ضریب جذب یا منحنی های کالیبراسیون تعیین کرد.
اولین قدم در تحلیل کمی، انتخاب طول موج مناسب است. طول موج به طور تصادفی در حداکثر جذب انتخاب می‌شود، زیرا حداکثر مقدار تغییر در جذب در صورت تغییر خاصی در غلظت مشاهده می‌شود. این باعث افزایش حساسیت و دقت اندازه گیری می‌شود. بنابراین اثر نسبی سایر مواد و ناخالصی ها کمتر است. علاوه بر این، با تغییر طول موج، تغییر کمتری در جذب مشاهده می‌شود و مقادیر اندازه‌گیری شده تحت تأثیر خطاهای کوچکی که در تنظیم طول موج رخ می‌دهد، قرار نمی‌گیرد.
مرحله دوم در تجزیه و تحلیل کمی، اندازه‌گیری استانداردهای شناخته شده در طول موج انتخاب شده است. مقادیر جذب این داده‌ها برخلاف جهت افزایش غلظت است. منحنی کالیبراسیون مورد استفاده در آنالیزهای اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی، نمونه‌ای را با دقت بالا شناسایی می‌کند. غلظت مواد نیز در محدوده مناسبی قرار دارد. اگرچه از واحد غلظت نیز می‌توان برای اندازه‌گیری داده‌ها استفاده کرد. اما در حالت ایده‌آل، سه غلظت مختلف از نمونه برای اندازه‌گیری دقیق مورد نیاز است. در واقع با استفاده از پنج غلظت مختلف، منحنی کالیبراسیون دقیق تری ایجاد می‌شود.
یک رابطه خطی بین سرعت جذب و غلظت ارائه شده است. همچنین می‌توان منحنی رگرسیون مرتبه اول را روی نقاط داده رسم کرد. در نتیجه، نمونه‌ای با غلظت نامعلوم را می‌توان با استفاده از منحنی کالیبراسیون شناسایی کرد.
نحوه عملکرد اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی
میزان جذب هر ماده شیمیایی در طول موج‌های مختلف انرژی الکترومغناطیسی متفاوت است. بر این اساس هر ماده شیمیایی حداکثر جذب و حداقل انتقال را در طول موج خاصی از انرژی الکترومغناطیسی خواهد داشت که از این فرآیند برای تعیین خاصیت آن ماده شیمیایی استفاده می‌شود. همچنین غلظت هر ماده شیمیایی بر میزان جذب طول موج خاصی از امواج الکترومغناطیسی تأثیر دارد. با افزایش غلظت ماده، میزان جذب در طول موج مشخص افزایش می‌یابد و با کاهش غلظت، میزان جذب کاهش می‌یابد و مقدار نور عبوری افزایش می‌یابد که به قانون بیر معروف است.
در این روش اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی با استفاده از تأثیر متقابل غلظت ماده و میزان جذب نور عبوری از آن ماده، معادله غلظت – جذب هر ماده شیمیایی را تعیین می‌کنند که کاربردهای فراوانی در شیمی و آنالیز شیمیایی دارد.
جمع بندی
در این نوشته به این سوال که اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی چیست و طرز عملکرد آن پرداختم. اسپکتروفتومتر آزمایشگاهی یا طیف سنج یکی از تجهیزات مهم آزمایشگاه است که با استفاده از نور عبوری از آنالیت در محلول شیمیایی و تعیین کردن میزان جذب نور و عبور از آن، قابلیت‌های ماده شیمیایی را مشخص می‌کند. نور مورد استفاده طیفی از انرژی الکترومغناطیسی می‌باشد. هر طیف نوری دارای طول موج و فرکانس معینی است.
موقع کار با این دستگاه باید بسیار مراقب باشید و به نکات مربوط به نحوه نگهداری و مراقبت از آن توجه کنید. اما اگر دستگاه اسپکتروفتومتر شما دچار نقص در عملکرد شده است و مثل روز اول کار نمی‌کند، پیشنهاد می‌کنم به نمایندگی تعمیر تجهیزات پزشکی مراجعه کنید. تعمیرکاران این مرکز با داشتن دانش فنی بالا و تجهیزات مدرن دستگاه شما را در کوتاه ترین زمان و با قیمت مناسب بررسی و تعمیر می‌کنند.
مطلب خیلی خوبی بود. ممنون