اسپکتروفتومتر UV/VIS در شیمی تجزیه چیست
اسپکتروفتومتر UV/VIS در شیمی تجزیه
چرا طیف‌های UV/VIS اندازه گیری می‌شوند؟
پنج دلیل عمده برای اندازه گیری طیف UV/VIS وجود دارد:
- دلیل اول) اجزاء مختلف محلول نمونه با استفاده از طیف UV/VIS شناسایی می‌شوند. سکوبندی آزمایشگاهی به بیان دقیق‌تر، موقعیت و شکل پیک جذب برای شناسایی ترکیبات ویژه بکار می‌روند؛ به‌عنوان مثال، ترکیبات آلی توسط طیف‌ها شناسایی شده و درصد خلوص حلال نیز به روش اسپکتروفتومتر UV/VIS مورد محاسبه قرار می‌گیرد.
- از مقادیر پیک‌های جذب می‌توان برای تعیین کمیت نمونه مورد آزمایش استفاده کرد؛ به‌عنوان مثال غلظت نمونه با استفاده از عدد جذب پیک محاسبه می‌گردد:
- دلیل دوم) براساس رابطه جذب و غلظت نمونه، اسپکتروفتومتر UV/VIS به‌عنوان یک روش تحلیلی در بخش‌های مختلف مارکتینگ مانند آزمایش آب، صنایع غذایی و آشامیدنی، صنعت دارو، شیمی و بیوتکنولوژی کاربرد دارد.
- دلیل سوم) موقعیت پیک‌ها در طیف، ساختار مولکولی نمونه را آشکار می‌سازد؛ برای مثال گروه‌های یک ساختار مولکولیِ خاص مانند کربن – اکسیژن (C=O)، یا پیوندهای دو گانه ی کربن – کربن (C=C) در طول موج‌های مشخص جذب می‌شوند.
- دلیل چهارم) طیف، خصوصیات فیزیکی مولکول‌های نمونه را نمایان می‌سازد؛ برای مثال ضریب جذب نمونه و نقطه ذوب پروتئین‌ها و نوکلئیک اسیدها با استفاده از طیف‌های UV/VIS محاسبه میشود. با کنترل طیف جذبی به‌عنوان تابعی از زمان، سرعت وقوع واکنش‌ها نیز تعیین میشود. (اندازه گیری انرژی جنبشی)
- دلیل پنجم) سرانجام با توجه به موقعیت و شکل منحنی پیک‌ها در طیف، اطلاعات بسیاری راجع به محیط میکروسکوپی مولکول‌های نمونه به‌دست می‌آید؛ برای مثال وجود ناخالصی‌ها یا حضور سایر حلال‌ها در محلول نمونه، بر موقعیت و شکل منحنی پیک‌ها تأثیر می‌گذارند. به عبارت دیگر، پیک‌ها ممکن است به دلیل وجود ناخالصی، عریض‌تر شده یا تغییر موقعیت دهند.
کاربرد اسپکتروفتومتر UV/VIS در شیمی تجزیه عمدتاً بر بررسی‌های کمی و کیفی متمرکز شده است.
آنالیز کیفی: شناسایی
در آنالیز کمی درصورتی که آنالیت (Analyte) خالص و تجزیه نشده باشد، می‌توان از اسپکتروفتومتر UV/VIS در شیمی تجزیه برای شناسایی استفاده کرد. این روش برای کنترل کیفیت مواد اولیه و بررسی میزان خلوص ترکیبات بیولوژیکی مانند اسیدهای نوکلئیک، DNA و RNA به کار می‌رود.
علاوه بر این، نقطه ذوب DNA را می‌توان با ثبت طیف‌های UV/VIS در دماهای مختلف تعیین کرد. اسپکتروسکوپی UV/VIS برای تفکیک اسیدهای چرب اشباع شده و اشباع نشده در روغن زیتون بکار می‌رود. در نتیجه این روش در کنترل کیفیت روغن زیتون نقش بسزایی دارد.
آنالیز کیفی براساس ویژگی‌های اسپکتروفتومتر UV/VIS انجام می‌پذیرد. در اصل نمونه‌ها نور چند طول موج مشخص را با حداکثر میزان جذب، جذب می‌نمایند. هر نمونه دارای طیف UV/VIS مشخص و منحصر به فردی است به همین دلیل از این طیف‌ها می‌توان برای شناسایی نمونه استفاده کرد. به طور اختصاصی، شناسایی نمونه از طریق مقایسه طیف نمونه با طیف ترکیبات خالص و مشخص انجام می‌پذیرد.
نمونه‌ای از طیف UV/VIS کلروفیل a را در شکل زیر می‌بینید. این مولکول، مسئول رنگ سبز برگ‌ها و چمن‌ها است. این مولکول‌ها دارای نوارهای جذب قوی در ناحیه بنفش، آبی و قرمزِ طیف UV/VIS خود می‌باشند.
تابعی از طول موج طیف جذبی بتاکاروتن (β-Carotene) نیز به عنوان مثال دوم اسپکتروفتومتر UV/VIS در شیمی تجزیه ارائه شده است. بتاکاروتن یک رنگدانه طبیعی به رنگ نارنجی مایل به قرمز است که در گیاهان و میوه هایی مانند هویج، کدو تنبل و سیب زمینی شیرین به وفور یافت می شود و با یک نوار جذب قوی در ناحیه آبی-بنفش طیف مشخص می گردد. طبق USP، محلول نمونه اولین پیک جذب را در طول موج 427nm، ماکزیمم جذب در طول موج 455nm و آخرین پیک جذب را در محدوده طول موج 483nm نشان می دهد. نسبت جذب 455 و 483 (یعنی A(483)/A(455)nm) ، در محدوده 1.18 و 1.14 قرار دارد. نوارهای جذب و نسبت A(483)/A(455) امکان شناسایی دقیق بتاکاروتن موجود در محلول نمونه را فراهم می کند. جذب در این طول موج ها باعث میشود نمونه حاوی بتاکاروتن به رنگ نارنجی مایل به قرمز دیده شود.
طیف UV/VIS سه ترکیب مختلف در شکل زیر آورده شده است. هر سه ترکیب به دلیل ساختارهای شیمیایی متفاوت، دارای طیف های منحصر به فردی می‌باشند که این امر، اساس تشخیص و شناسایی نمونه در روش اسپکتروفتومتر UV/VIS در شیمی تجزیه است!
https://hakimazma.com/%d8%af%d8%b3%d8%aa%da%af%d8%a7%d9%87/%d8%a2%d9%88%d9%86/
آنالیز کمی: تعیین غلظت
بر اساس قانون بیر لمبرت (Beer Lambert law: A=ƐbC) ، غلظت کمی یک ترکیب در محلول را می‌توان از طریق اسپکتروفتومتر UV/VIS در شیمی تجزیه تعیین کرد. برای انجام این کار ابتدا یک خط کالیبراسیون با اندازه‌گیری میزان جذب چندین محلول استاندارد با غلظت مشخص، تعیین میشود. به این ترتیب غلظت نمونه‌هایی مانند DNA ،RNA، پروتئین ها، کربوهیدرات‌ها یا ترکیبات آلی اندازه گیری میشود.