تعریف ریجنت شیمیایی

انواع ریجنت شیمیایی (معرف ها)، ترکیبات شیمیایی هستند که برای آزمایش­ های تحلیلی کمی و کیفی در نظر گرفته شده ­اند. آنها باید با بالاترین استانداردهای بین المللی مطابقت داشته باشند و حداکثر خلوص و حداقل ناخالصی را نشان دهند.

مکانیزم عملکرد یک ریجنت شیمیایی، بسته به نوع ریجنت و واکنشی که در آن استفاده می شود، می تواند بسیار متفاوت باشد.

به طور کلی معرف های شیمیایی با تعامل با یک یا چند واکنش دهنده حاضر در یک واکنش شیمیایی، به منظور تسهیل تبدیل آن واکنش دهنده ها به محصولات جدید عمل می کنند.

به عنوان مثال، برخی از انواع ریجنت شیمیایی ممکن است به عنوان کاتالیزور عمل کنند و بدون اینکه خودشان مصرف شوند، واکنش را سرعت ببخشند.

سایر انواع ریجنت شیمیایی ممکن است به عنوان عوامل اکسید کننده یا کاهنده عمل کنند و در یک واکنش Redox، الکترون را اهدا یا پذیرش کنند. در این صورت، می توانند حالت اکسیداسیون یک یا چند واکنش دهنده را تغییر دهند و این امکان را نیز برای آنها فراهم می کنند که در واکنش های شیمیایی جدید شرکت کنند.

علاوه بر این دسته بندی های گسترده، مکانیزم های بسیاری وجود دارد که معرف های شیمیایی می توانند واکنش های شیمیایی را تسهیل کنند.

برخی از این ریجنت ها ممکن است با تثبیت مواد واسطه پرانرژی کار کنند، در حالی که برخی دیگر ممکن است با تشکیل کمپلکس‌ هایی با گونه‌ های فعال برای محافظت از آنها در برابر واکنش‌ های جانبی ناخواسته عمل کنند.

مکانیزم عملکردی ریجنت شیمیایی

انواع مختلفی از ریجنت شیمیایی تحلیلی مورد استفاده در آنالیزهای آزمایشگاهی وجود دارد. چند گروه اصلی این ریجنت ها موارد زیر هستند:

• شناساگرهای اسید-باز: این گروه از ریجنت شیمیایی، برای نشان دادن اسیدیته یا بازی بودن محلول (پی اچ سنجی) و اغلب در تیتراسیون استفاده می شوند.
• حلال ها: این گروه، برای حل کردن مواد برای تجزیه و تحلیل و شامل حلال هایی مانند آب، اتانول و استون هستند.
• محلول های بافر: این محلول ها برای حفظ pH ثابت در محلول استفاده می شوند و اغلب در آزمایش های بیوشیمیایی به کار می روند.
• شاخص های Redox: برای نشان دادن وجود یک عامل کاهنده یا یک عامل اکسید کننده در محلول استفاده می شوند.
• عوامل کیلیت: این عوامل برای اتصال یون های فلزی استفاده می شوند و اغلب در تیتراسیون های کمپلکس سنجی و طیف سنجی کاربرد دارند.
• سوبستراهای آنزیمی: برای تشخیص وجود آنزیم های خاص در نمونه استفاده می شود.
• معرف های کروماتوگرافی: این گروه از ریجنت ها، برای جداسازی و شناسایی اجزای مختلف یک مخلوط مانند سیلیکاژل و آلومینا استفاده می شود.
• عوامل کمپلکس کننده: این مواد برای تشکیل کمپلکس با یون های فلزی استفاده می شوند و می توان از آنها در شیمی تجزیه و نظارت بر محیط استفاده کرد.

شناساگرهای اسید-باز

ریجنت شیمیایی اسید-باز یا شناساگرها، موادی هستند که بسته به اینکه در محلول اسیدی یا بازی باشند، تغییر رنگ به خصوصی می دهند.

عملکرد آنها به گونه ای است که با انجام یک واکنش شیمیایی، ساختار مولکولی ترکیب شیمایی را تغییر می دهند و در نتیجه خواص نوری متفاوتی مانند تغییر رنگ ایجاد می کنند.

برخی از نمونه های رایج شناساگرهای اسید-باز عبارتند از:

• تورنسل: یک شاخص طبیعی است که از گیاهان گلسنگ استخراج می شود و در محلول های اسیدی قرمز و در محلول های بازی به رنگ آبی در می آید.
• فنول فتالئین: یک شاخص مصنوعی است که در محلول های اسیدی بی رنگ و در محلول های بازی صورتی است.
• متیل نارنجی: یک نشانگر مصنوعی است که در محلول های اسیدی قرمز و در محلول های بازی زرد است.
• بروموتیمول آبی: یک نشانگر مصنوعی است که در محلول های اسیدی زرد، در محلول های خنثی سبز و در محلول های بازی آبی است.
• شناساگر Universal: ترکیبی از چندین شاخص است که طیف کاملی از رنگ ها را برای نشان دادن مقدار pH یک محلول ارائه می دهد.

ریجنت شیمیایی نوع حلال

معرف های نوع حلال، مواد شیمیایی هستند که به منظور حل کردن یا رقیق نمودن سایر مواد در یک واکنش شیمیایی استفاده می شوند. آنها معمولاً بر اساس خواص قطبی یا غیرقطبی شان طبقه بندی می شوند که توانایی آنها را در حل نمودن انواع مختلف مواد تعیین می کند.

نمونه‌ هایی از حلال‌ های قطبی آب، اتانول و استون هستند و نمونه های غیرقطبی شامل هگزان، بنزن و کلروفرم می باشند.

ریجنت های نوع حلال قطبی معمولاً برای حل کردن ترکیبات قطبی مانند نمک‌ها، اسیدها و الکل‌ ها استفاده می‌شوند، در حالی که انواع غیرقطبی برای حل کردن ترکیبات غیرقطبی مانند روغن‌، چربی‌ و موم‌ ها به کار می روند.

برخی از انواع رایج ریجنت شیمیایی نوع حلال مورد استفاده در شیمی عبارت اند از:

• استون: یک حلال قطبی است که معمولاً برای تمیز کردن و به عنوان حلال در واکنش های آلی استفاده می شود.
• اتانول: یک حلال قطبی است که اغلب به عنوان سوخت، حلال یا ضدعفونی کننده استفاده می شود.
• هگزان: یک حلال غیرقطبی است که معمولاً برای استخراج روغن های گیاهی و سایر ترکیبات غیرقطبی استفاده می شود.
• کلروفرم: یک حلال غیرقطبی است که معمولاً برای استخراج استفاده می شود.
• آب: یک حلال قطبی است که در بسیاری از واکنش های شیمیایی کاربرد دارد.

ریجنت شیمیایی نوع Redox

گروه ریجنت شیمیایی نوع Redox مواد شیمیایی هستند که در واکنش‌ های اکسایش-کاهش که شامل انتقال الکترون بین واکنش‌دهنده‌ ها است، استفاده می‌شوند.

این واکنش ها در بسیاری از فرآیندهای شیمیایی از جمله خوردگی، احتراق و متابولیسم مهم هستند. برخی از انواع ریجنت شیمیایی نوع Redox رایج عبارتند از:

عوامل اکسید کننده: این معرف ها الکترون های سایر مواد را می پذیرند و باعث اکسید شدن آنها می شوند. برخی از عوامل اکسید کننده رایج عبارت اند از:

• Potassium permanganate (KMnO4)
• Hydrogen peroxide (H2O2)
• Sodium chlorate (NaClO3)
• Chromium trioxide (CrO3)
• Nitric acid (HNO3)
• Potassium dichromate (K2Cr2O7)

برای مثال، ریجنت KMnO4 می تواند برای اکسید کردن طیف وسیعی از مولکول های آلی استفاده شود. محصولاتی که به دست می آیند بسته به شرایط می توانند متفاوت باشند، اما از آنجایی که KMnO4 یک عامل اکسید کننده قوی است، محصولات نهایی اغلب اسیدهای کربوکسیلیک هستند.

عوامل کاهنده: این گروه از ریجنت شیمیایی، موادی هستند که می توانند الکترون را به مولکول ها یا اتم های دیگر اهدا کنند و منجر به کاهش حالت اکسیداسیون آنها شوند. این فرآیند در بسیاری از واکنش های شیمیایی از جمله سنتز ترکیبات آلی، متالورژی و الکتروشیمی اهمیت دارد.

برای مثال هیدریدهای فلزی مانند بوروهیدرید سدیم (NaBH4) و هیدرید آلومینیوم لیتیوم (LiAlH4)، از ریجنت های پرکاربرد در اسپکتروفوتومتری هستند که با انواع گروه های عاملی واکنش نشان داده و آنها را به الکل های مربوطه کاهش می دهند.

الکترولیت ها: اینها ترکیبات یونی هستند که در آب حل می شوند و جریان الکتریکی را هدایت می کنند. آنها اغلب در واکنش های Redox درگیر هستند، زیرا حاوی یون هایی هستند که می توانند الکترون به دست آورند یا از دست بدهند. به عنوان مثال، می توان به کلرید سدیم، سولفات مس و نیترات پتاسیم اشاره کرد.

کاتالیزورها: اینها موادی هستند که بدون مصرف در فرآیند، یک واکنش شیمیایی را سرعت می بخشند. برای مثال، در واکنش‌های Redox، کاتالیزورها می‌توانند به انتقال الکترون‌ها بین واکنش‌دهنده‌ ها کمک کنند، مانند آنزیم ها، کمپلکس های فلزی و اکسیدهای فلزات واسطه.

کاتالیزورها معمولاً با ارائه یک مسیر جایگزین برای واکنش عمل می کنند که انرژی فعال سازی کمتری نسبت به مسیر غیرکاتالیز شده دارد و واکنش را مطلوب تر و سریع تر می کند.

ریجنت شیمیایی نوع محلول بافر

معرف‌ های بافر محلول‌ هایی هستند که در بسیاری از آزمایش‌ های بیوشیمیایی و زیست‌ شناسی مولکولی برای حفظ pH پایدار استفاده می‌ شوند.

آنها به حداقل رساندن تغییرات pH مخلوط واکنش، در هنگام افزودن مقادیر کمی از اسیدها یا بازها کمک می کنند، که می تواند بر فعالیت آنزیم، حلالیت پروتئین و پایداری اسیدهای نوکلئیک تأثیر بگذارد.

انواع مختلفی از ریجنت های بافر موجود است که هر کدام دارای محدوده خاصی از pH بهینه و ظرفیت بافری هستند و انتخاب آنها به شرایط آزمایشی مانند دما، قدرت یونی و ماهیت واکنش دهنده ها بستگی دارد.

ریجنت های بافر رایج عبارتند از:

• Tris-HCl
• بافرهای فسفات
• HEPES
• MES
• MOPS

علاوه بر حفظ pH، از این گروه از ریجنت شیمیایی می‌توان برای تنظیم قدرت یونی محلول، تنظیم فعالیت آنزیم‌ ها و افزایش حلالیت پروتئین استفاده کرد.

بافرها جزء ضروری بسیاری از روش های آزمایشگاهی هستند و به طور گسترده در استخراج DNA، PCR، وسترن بلات و خالص سازی پروتئین استفاده می شوند.

ریجنت شیمیایی نوع کیلیت

معرف‌ های کیلیتی موادی هستند که با اتصال به یونهای فلزی از طریق پیوندهای کوئوردیناسیونی متعدد، کمپلکس‌ های هماهنگی را تشکیل می‌ دهند و و آنها را از سیستم خارج می کنند.

در ترکیبات آنها حداقل دو اتم دهنده وجود دارد که قادر به تشکیل پیوند مختصات با یون فلز هستند و کمپلکس کیلیت حاصل معمولاً پایدارتر و محلول‌ تر از یون فلزی ساده است.

همین امر باعث می‌ شود که ریجنت های نوع کیلیت در کاربردهای مختلفی از جمله شیمی تجزیه، بیوشیمی، اسپکتروفوتومتری و بسیاری از فرآیندهای صنعتی مفید باشند.

همچنین، ریجنت های کیلیت به عنوان تثبیت کننده یون های فلزی در فرآیندهای صنعتی مانند آبکاری الکتریکی و به عنوان افزودنی در محصولات غذایی و دارویی برای جلوگیری از اکسیداسیون یا تخریب استفاده می شوند.

نمونه‌ های رایج معرف‌ های کیلیت عبارتند از:

• اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA)
• دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA)
• تری اتیلن تترامین هگزاستیک اسید (TTHA)
• اسید نیتریلوتری استیک (NTA)

آنزیم ها

آنزیم ها پروتئین هایی هستند که با اتصال به مولکول های واکنش دهنده خاص به نام سوبسترا (پیش ماده)، واکنش های بیوشیمیایی را کاتالیز می کنند.

سوبسترا مولکولی است که آنزیم بر روی آن اثر می کند. واکنش های آنزیم- سوبسترا به معرف های خاصی نیاز دارد که بسته به آنزیم و سوبسترا می تواند متفاوت باشد.

برخی از ریجنت های رایج مورد استفاده در واکنش های سوبسترای آنزیمی عبارتند از:

• محلول های بافر: این محلول ها برای حفظ pH پایدار برای وقوع واکنش استفاده می شوند.
• کوفاکتورها: برخی از آنزیم ها برای عملکرد مناسب به مولکول های غیر پروتئینی معروف به کوفاکتور نیاز دارند. برای مثال، آنزیم لاکتاز به کوفاکتور روی برای کاتالیز کردن تجزیه لاکتوز نیاز دارد.
• بازدارنده ها: مولکول هایی هستند که می توانند به یک آنزیم متصل شوند و فعالیت آن را کاهش دهند.
• سوبستراها: مولکول هایی هستند که آنزیم به آنها متصل شده و بر روی آنها اثر می گذارد. سوبسترا باید در محل فعال آنزیم قرار گیرد تا واکنش رخ دهد.
• فعال کننده ها: مولکول هایی هستند که می توانند فعالیت یک آنزیم را افزایش دهند. به عنوان مثال، آنزیم پیروات کیناز توسط فروکتوز 1،6-بیس فسفات در طی گلیکولیز فعال می شود.
• معرف‌هایی برای اندازه‌گیری فعالیت آنزیم: این معرف‌ها می‌توانند سنجش ‌های رنگ ‌سنجی، پروب‌های فلورسنت یا ایزوتوپ‌های رادیویی باشند که امکان تشخیص و تعیین کمیت فعالیت آنزیمی را فراهم می‌کنند.

ریجنت شیمیایی نوع کمپلکس کننده

معرف های کمپلکس کننده ترکیباتی هستند که با یون های فلزی، معمولاً یون های فلزات واسطه، کمپلکس های پایداری را تشکیل می دهند که می توانند کاربردهای متنوعی داشته باشند.

ریجنت های کمپلکس را می توان برای حذف یون های فلزی از فاضلاب، استخراج انتخابی یون های فلزی خاص از مخلوط ها و آنالیز مقادیر کمی از فلزات در نمونه های محیطی استفاده کرد.

یکی از معرف های کمپلکس کننده پرکاربرد اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) است که کمپلکس های پایداری را با طیف وسیعی از یون های فلزی از جمله کلسیم، منیزیم و آهن تشکیل می دهد.

EDTA اغلب به عنوان یک ضد انعقاد در لوله های جمع آوری خون برای جلوگیری از لخته شدن با اتصال به یون های کلسیم استفاده می شود.

یکی دیگر از معرف های کمپلکس کننده مهم دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA) است که با بسیاری از یون های فلزات سنگین مانند سرب، کادمیوم و مس کمپلکس هایی را تشکیل می دهد.

ریجنت شیمیایی مختص کروماتوگرافی

بسته به کاربرد خاص و نوع کروماتوگرافی که انجام می شود، انواع مختلفی از معرف ها وجود دارند که می توانند استفاده شوند. در اینجا چند نمونه رایج آورده شده است:

• حلال ها: معمولاً به عنوان فازهای متحرک در کروماتوگرافی مایع استفاده می شوند.
• بافرها: برای حفظ pH پایدار در فاز متحرک کروماتوگرافی مایع استفاده می شود.
• نمک ها: این نمک ها ممکن است به فاز متحرک کروماتوگرافی تبادل یونی اضافه شوند تا جداسازی مولکول های باردار را تسهیل کنند.
• لیگاندها: اینها به فاز ثابت کروماتوگرافی میل ترکیبی اضافه می شوند تا به طور انتخابی به مولکول های هدف متصل شوند.
• عوامل کیلیت: اینها به فاز متحرک کروماتوگرافی میل ترکیبی فلز اضافه می شوند تا به طور انتخابی به یون های فلزی متصل شوند.
• دترجنت ها: این مواد ممکن است به فاز متحرک کروماتوگرافی فاز معکوس اضافه شوند تا جداسازی مولکول های آبگریز را بهبود بخشند. به عنوان مثال می توان به Triton X-100 و سدیم دودسیل سولفات (SDS) اشاره کرد.
• عوامل کاهنده: ممکن است برای جلوگیری از تشکیل پیوند دی سولفیدی در پروتئین ها به فاز متحرک کروماتوگرافی حذف اندازه اضافه شوند. به عنوان مثال می توان به دی تیوتریتول (DTT) و بتا مرکاپتواتانول اشاره کرد.

ریجنت شیمیایی اسپکتروفوتومتری

اسپکتروفوتومتری تکنیکی است که برای اندازه گیری مقدار نور جذب شده یا انتقال یافته توسط یک ماده استفاده می شود و ریجنت شیمیایی اسپکتروفوتومتری، مواد شیمیایی هستند که برای ایجاد واکنش شیمیایی و تشخیص راحت تر، به نمونه مورد آنالیز اضافه می شوند.

بسته به نوع آنالیز انجام شده و خواص نمونه مورد آزمایش، ریجنت های مختلفی وجود دارند که می توانند در اسپکتروفوتومتری استفاده شوند. برخی از معرف های رایج عبارتند از:

• محلول های بافر: این محلول ها برای حفظ سطح pH در محلول نمونه و جلوگیری از هرگونه تداخل مواد اسیدی یا بازی استفاده می شوند.
• عوامل کروموژنیک: مواد شیمیایی هستند که با نمونه واکنش می دهند و ترکیب رنگی تولید می کنند که در روش اسپکتروفوتومتری قابل اندازه گیری است. به عنوان مثال می توان به p-nitrophenol، phenolphthalein و معرف Bradford اشاره کرد.
• عوامل کاهنده: اینها مواد شیمیایی هستند که به کاهش مواد خاصی در نمونه کمک می کنند، که ممکن است در تجزیه و تحلیل اختلال ایجاد کند. به عنوان مثال می توان به اسید اسکوربیک و بوروهیدرید سدیم اشاره کرد.
• عوامل اکسید کننده: اینها مواد شیمیایی هستند که به اکسید شدن مواد خاصی در نمونه کمک می کنند، که ممکن است در تجزیه و تحلیل اختلال ایجاد کند. به عنوان مثال می توان به پرمنگنات پتاسیم و پراکسید هیدروژن اشاره کرد.
• کیلیت های فلزی: اینها مواد شیمیایی هستند که به یونهای فلزی موجود در نمونه متصل می شوند و از تداخل آنها در تجزیه و تحلیل جلوگیری می کنند. به عنوان مثال می توان به اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA) و دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA) اشاره کرد.

در آماده‌سازی‌ های تجاری یا آزمایشگاهی یک ریجنت شیمیایی، آنها مطابق با استانداردهای خلوص مشخص می‌ شوند که دقت علمی و قابلیت اطمینان آنالیز شیمیایی، واکنش‌ های شیمیایی یا آزمایش‌ های فیزیکی را تضمین می‌کند.

استانداردهای خلوص برای انواع ریجنت شیمیایی توسط سازمان هایی مانند ASTM یا انجمن شیمی آمریکا تعیین می شود. در ایران نیز سازمان استاندارد، استانداردهای لازم برای خلوص انواع ریجنت شیمیایی را تعیین و نظارت می کند.

به عنوان مثال، آب با کیفیت ریجنت سیمیایی باید دارای سطوح بسیار کم ناخالصی مانند یون های سدیم و کلرید، سیلیس و باکتری ها و همچنین مقاومت الکتریکی بسیار بالایی باشد.

امیداوریم که این مطلب برای شما مفیده بوده 😍

به شما کاربر عزیز پیشنهاد می کنیم که محصولات شرکت دانش بنیان بلورآزما را نیز مشاهده کنید و در صورت نیاز، می توانید کاتالوگ هر محصول را به صورت جداگانه دانلود نمایید.💐

پیشنهاد می کنیم مقاله اسپکتروفتومتر را برسی کنید

منابع و مراجع

A Simple and Rapid Spectrophotometric Method for Nitrite Detection in Small Sample Volumes

Wikipedia