در مطلب قبلی در مورد پراش اشعه پرتو ایکس (XRD) صحبت کردیم. در این مطلب از دایا اکسیر که فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی را انجام میدهد، می خواهیم در خصوص آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش ( uv-vis ) که برای بدست آوردن طیف جذبی یک ترکیب محلول یا جامد استفاده می‌شود، صحبت کنیم. چیزی که در واقع به صورت طیف‌سنجی مشاهده می‌شود، جذب انرژی نور یا تشعشعات الکترومغناطیسی است که الکترون‌ها را از حالت پایه تا اولین حالت برانگیخته شدن منفرد ترکیب یا ماده، تحریک می‌کند. در ادامه بیشتر درباره آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش (uv-vis) صحبت خواهیم کرد.

آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش (uv-vis) چیست؟

آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش، یک تکنیک تحلیلی است که میزان طول‌ موج‌ های مجزای نور مرئی را که توسط یک نمونه، جذب یا منتقل می‌ شود در مقایسه با نمونه مرجع اندازه‌ گیری می‌ کند. این ویژگی تحت تأثیر ترکیب نمونه قرار می گیرد و اطلاعاتی را در مورد غلظت و آنچه که درنمونه وجود دارد را بیان می کند. از آنجایی که این تکنیک طیف‌سنجی براستفاده از نور متکی است، اجازه دهید ابتدا ویژگی‌های نور را بررسی کنیم.

نور دارای مقدار معینی از انرژی است که با طول موج آن نسبت معکوس دارد؛ بنابراین طول موج‌ های کوتاه‌ تر نور، انرژی بیشتری و طول‌ موج های بلندتر، انرژی کمتری دارند. از طرفی مقدار خاصی از انرژی برای ارتقای الکترون‌ های موجود در یک ماده به یک سطح انرژی بالاتر نیاز است که به عنوان جذب تشخیص می دهیم. همچنین الکترون‌ ها در محیط‌ های پیوندی مختلف در یک ماده به مقدار خاصی از انرژی برای ارتقای الکترون‌ ها به حالت انرژی بالاتر نیاز دارند؛ به همین دلیل جذب نور با طول موج های مختلف در مواد مختلف اتفاق می افتد.

جالب است بدانید، انسان ها قادر به دیدن  طیفی از نور مرئی هستند یعنی تقریبا از ۳۸۰ نانومتر که ما آن را بنفش می بینیم تا حدود ۷۸۰ نانومتر که به رنگ قرمز دیده می شود. بنابراین، نور را می توان با طول موج آن توصیف کرد که می تواند در آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش برای تجزیه و تحلیل یا شناسایی مواد مختلف با تعیین طول موج های خاص مربوط به حداکثر جذب، مفید باشد.

 

آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش ( uv-vis ) چیست؟ | دایا اکسیر

سوالی مهم درخصوص آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش (uv-vis)

حال در اینجا یک سوال ایجاد می شود که به طور کلی نحوه کار آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش (uv-vis) چگونه است؟

پس از عبور یافتن نور از نمونه، یک آشکارساز برای تبدیل نور به سیگنال الکترونیکی قابل خواندن، استفاده می شود که این آشکارسازها براساس پوشش فوتوالکتریکی یا نیمه هادی هستند. پس زمانی که یک پوشش فوتوالکتریک در معرض نور قرار می گیرد، الکترون هایی که دارای بار منفی هستند را بیرون می ریزد و هنگامی که الکترون ها پرتاب می شوند، جریان الکتریکی متناسب با شدت نور ایجاد می گردد؛ photomultiplier tube (PMT) یکی از رایج‌ترین آشکارسازهای فوتوالکتریک در طیف‌سنجی UV-Vis  است.

از رایج‌ ترین آشکارسازهای مبتنی بر فناوری نیمه‌رسانا(نیمه هادی)، تودیودها و دستگاه‌های متصل به شارژ (CCD) را میتوان نام برد؛ زمانی که این آشکار سازهای نیمه هادی در معرض نور قرار می گیرند، جریان الکتریکی متناسب با شدت نور می تواند از آن عبور کند. درنهایت پس از تولید جریان الکتریکی از هر آشکارساز مورد استفاده، سیگنال شناسایی شده و به کامپیوتر یا صفحه نمایش ارسال می شود.  شکل‌ هایی که در ادامه می بینید، نمونه‌ هایی از نمودارهای شماتیک ساده شده از آرایش اسپکتروفتومتر UV-Vis  است.

نمودار شماتیک یک سیستم طیف سنجی UV-Vis مبتنی بر کووت

 

نمودار شماتیک یک سیستم طیف سنجی UV-Vis مبتنی بر کووت | دایا اکسیر

 

نمودار شماتیک یک سیستم طیف سنجی UV-Vis بدون کووت

 

نمودار شماتیک یک سیستم طیف سنجی UV-Vis بدون کووت | دایا اکسیر

 

نقاط قوت و محدودیت های آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش (uv-vis) چیست؟

از مهم ترین نقاط قوت آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

  • این تکنیک غیرمخرب است و به نمونه اجازه استفاده مجدد یا ادامه پردازش یا تجزیه و تحلیل بیشتر را می دهد.
  • اندازه گیری ها را می توان به سرعت انجام داد که امکان ادغام آسان در پروتکل های تجربی را فراهم می کند.
  • ابزارهای آن برای استفاده آسان است و نیاز به آموزش تخصصی نیست.
  • تجزیه و تحلیل داده ها به طور کلی به حداقل پردازش نیاز دارد.
  • دستیابی و استفاده از این دستگاه ارزان و برای بسیاری از آزمایشگاه ها قابل دسترسی است.

اگرچه نقاط قوت آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش بسیار زیاد به نظر می رسد، اما نقاط ضعف خاصی هم دارد که عبارت است از:

  • در یک ابزار واقعی، انتخابگرهای طول موج کامل نیست و ممکن است مقدار کمی نور از یک محدوده طول موج گسترده از منبع نور منتقل شود که باعث خطاهای اندازه گیری جدی می شود.
  • نقطه ضعف دیگر این روش، پراکندگی نور است که اغلب توسط مواد جامد معلق در نمونه های مایع، ایجاد می شود؛ وجود حباب در کووت یا نمونه، نور را پراکنده می کند که نتایج غیر قابل تکراری را به همراه خواهد داشت.
  • ممکن است تداخل گونه های جذب کننده متعدد را به همراه داشته باشد؛ مثلاً یک نمونه ممکن است دارای چندین نوع رنگدانه سبز کلروفیل باشد و همین کلروفیل های مختلف در صورت بررسی با هم در یک نمونه، دارای طیف های همپوشانی خواهند بود. به همین خاطر برای تجزیه و تحلیل کمی مناسب، هرگونه مواد شیمیایی باید از نمونه جدا شده و به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گیرد.
  • قرارگیری نامناسب هر یک از اجزای ابزار به ویژه کووتی که نمونه را نگه می دارد، ممکن است نتایج غیرقابل تکرار و نادرستی به همراه داشته باشد؛ به همین خاطر مهم است که هر جزء در ابزار در جهت یکسانی قرار گیرد که برای جلوگیری از استفاده نادرست، برخی از آموزش های اولیه توصیه می شود.

 

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (NMR) چیست؟ | دایا اکسیر

 

کاربردهای آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش (uv-vis)

  • تجزیه و تحلیل DNA و RNA

بررسی سریع خلوص و غلظت RNA و DNA یکی از کاربردهای گسترده این روش است. این نکته را باید هنگام تهیه نمونه های DNA یا RNA بدانید که به عنوان مثال برای کاربردهایی مانند توالی یابی، عاری بودن نمونه از هرگونه آلودگی بسیار مهم است

  • تجزیه و تحلیل دارویی

یکی دیگر از رایج ترین کاربردهای طیف سنجی UV-Vis در صنعت داروسازی است؛ پردازش طیف های  UV-Vis با استفاده از مشتقات ریاضی اجازه می دهد تا پیک های جذبی همپوشانی در طیف های اصلی برای شناسایی ترکیبات دارویی منفرد استفاده شود.

  • کشت باکتری

اغلب از آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش در کشت باکتری استفاده می شود.به عنوان مثال  اندازه گیری OD به طور روتین و سریع با استفاده از طول موج ۶۰۰ نانومتر برای تخمین غلظت سلول و پیگیری رشد انجام می شود.

  • تجزیه و تحلیل نوشیدنی

شناسایی ترکیبات خاص در نوشیدنی ها یکی دیگر از کاربردهای رایج طیف سنجی UV-Vis است. به طور مثال دسته خاصی از مواد رنگی مانند آنتوسیانین موجود در زغال اخته، تمشک، تمشک، و گیلاس، به راحتی با تطبیق طول موج اوج جذب شناخته شده آنها برای کنترل کیفیت با استفاده از جذب UV Vis شناسایی می شوند.

  • کاربردهای دیگر

این تکنیک در بسیاری از صنایع دیگر نیز مورد استفاده قرار گیرد که در ادامه نام خواهیم برد.

  • اندازه گیری شاخص رنگ برای نظارت بر روغن ترانسفورماتور به عنوان یک اقدام پیشگیرانه برای اطمینان از انتقال ایمن انرژی الکتریکی
  • اندازه گیری جذب هموگلوبین برای تعیین غلظت هموگلوبین در تحقیقات سرطان
  • ردیابی تغییرات در طول موج مربوط به حداکثر جذب در بررسی تغییرات پروتئین ساختاری خاص

سخن پایانی

پس اکنون دانستیم که آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش (uv-vis) چیست. با توجه به مطالب که گفته میتوان مهم ترین توانایی های آنالیز طیف سنجی مرئی-فرابنفش را اینگونه معرفی کرد:

  • اندازه گیری جذب نور و غلظت محلول
  • بررسی خواص جذبی و عبوری یک ماده در یک بازه طول موجی یا تغییرات جذب و عبور در یک طول موج مشخص در یک بازه زمانی و همچنین بررسی میزان جذب در چند طول موج مشخص
  • شناسایی کیفی و کمی یک یا چند گونه خاص در یک مخلوط

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.