مشخصه های معرف اسپکتروفتومتری
از معرف اسپکتروفتومتری برای آماده سازی نمونه استفاده میشود. معرف اسپکتروفتومتری در انواع مختلفی وجود دارد که تحت تأثیر عوامل بسیاری قرار دارد.
نقش معرف اسپکتروفتومتری
در روش اسپکتروفتومتری، جهت آنالیز مواد یا محلول ها توسط سیستم اپتیکی، ابتدا باید مواد جهت قرار گرفتن در دستگاه اسپکتروفتومتر، توسط واکنشگر یا معرف اسپکتروفتومتری (reagent) آماده شوند.
در واکنش های آلی، انواع معرف اسپکتروفتومتری موادی هستند که در واکنش های شیمیایی برای ایجاد تغییرات یا تبدیلات مطلوب در مواد دیگر استفاده می شوند.
این واکنشگرها می توانند جامد، مایع یا گاز بوده و ممکن است شامل اسیدها، بازها، عوامل اکسید کننده، عوامل کاهنده، کاتالیزورها و حلال ها باشند.
در حوزه طیف سنجی نیز این معرف ها اغلب جهت ایجاد کمپلکس های فعال یا رنگی کردن ماده نمونه جهت آنالیز مورد استفاده قرار می گیرند.
از آنجایی که ساختار اتمی و مولکولی مواد متفاوت است، بسته به بازه طول موجی دستگاه و نوع ماده مورد آنالیز، معرف اسپکتروفتومتری نیز تغییر می کند.
به عبارت دیگر، برای آنالیز هر ماده خاص در طیف سنجی، باید از معرف ویژه همان ماده استفاده کرد.
حتی در در موارد سطوح غلظتی پایین و بالای یک ماده مشخص نیز ممکن است معرف اسپکتروفتومتری مورد نیاز فرق داشته باشد.
در هنگام انتخاب و یا کار با این واکنشگرهای شیمیایی، برای اطمینان از موفقیت آمیز بودن واکنش ها و ایمنی آنها، اطلاع از مشخصه های هر کدام ملاحظات مهمی هستند که باید در نظر گرفته شوند.
پیش از این، در مقاله ریجنت شیمیایی، انواع مختلف آنها را به طور کلی معرفی کرده ایم و در این مقاله، به مشخصه های کلی انواع معرف اسپکتروفتومتری می پردازیم.
با ما همراه باشید.
مشخصه های کلی معرف اسپکتروفتومتری
در مراحل آماده سازی نمونه های اسپکترومتری، برای شناسایی هر ماده، از معرف اسپکتروفتومتری مشخصی استفاده می شود که هرکدام ویژگی های منحصر به فردی دارند.
این واکنشگرهای شیمیایی بسته به ترکیب و هدف مورد استفاده، می توانند ویژگی های متفاوتی داشته باشند و تغییرات کم در معرف مورد استفاده، می تواند تغییرات بسیاری را در مراحل واکنش ایجاد کند.
بنابراین شناخت ویژگی های ساختاری و عملکردی انواع معرف اسپکتروفتومتری امری ضروری است. برخی از ویژگی های رایج آنها عبارت است از:
- خلوص
- پایداری
- واکنش پذیری
- حلالیت
- حساسیت
- ایمنی
- هزینه
هر کدام از این پارامترها نقش کلیدی در کیفیت یک معرف اسپکتروفتومتری دارند. در ادامه هر کدام از این مشخصه ها را به طور تفصیلی توضیح خواهیم داد.
1- خلوص
میزان خلوص مواد شیمیایی مورد استفاده، یک جنبه حیاتی در تجزیه و تحلیل شیمیایی، آزمایش های آزمایشگاهی و فرآیندهای صنعتی در حوزه طیف سنجی است.
انواع معرف اسپکتروفتومتری باید خالص باشند، به این معنی که نباید حاوی ناخالصی هایی باشند که می تواند بر واکنش تأثیر بگذارد یا واکنش های جانبی ناخواسته ایجاد کند.
در آماده سازی نمونه های اسپکتروفتومتری و واکنش های شیمیایی مربوطه، ریجنت های خلوص بالا نتایج دقیق و قابل اعتمادی را تضمین می کنند.
استانداردهای خلوص نیز برای انواع معرف اسپکتروفتومتری، بسته به نوع واکنشگر خاص و کاربرد مورد نظر می تواند متفاوت باشد. برخی از استانداردهای خلوص عبارت اند از:
خلوص شیمیایی
معرف های مورد استفاده در طیف سنجی، باید درجه خلوص شیمیایی بالایی داشته باشند، به این معنی که باید حاوی حداقل مقدار ناخالصی یا سایر مواد شیمیایی باشند که می تواند در آنالیز طیف تداخل ایجاد کند.
این ناخالصی ها می توانند سیگنال های پس زمینه ای را وارد کنند (افزایش نور سرگردان) یا طیف ها را تحریف کنند که منجر به اندازه گیری های نادرست می شود. سطح قابل قبول ناخالصی ها بسته به تکنیک خاص و الزامات آنالیز، متفاوت است.
خلوص حلال
اگر از یک معرف حلال استفاده می شود، باید خلوص بالایی داشته باشد تا از آلودگی یا تداخل با نمونه جلوگیری شود. حلال های طیف سنجی معمولاً از طریق تقطیر یا سایر روش ها خالص سازی می شوند.
خلوص آب
آب مورد استفاده در آماده سازی و ترکیبات طیف سنجی باید از درجه خلوص بالایی برخوردار باشد تا حضور ناخالصی های محلول یا آلاینده هایی که می توانند بر آنالیز تأثیر بگذارند، به حداقل برسد.
در آزمایشات طیف سنجی، معمولاً از آب مقطر یا آب دیونیزه با کیفیت بالا استفاده می شود تا از حداقل تأثیر ناخالصی ها بر نتایج اطمینان حاصل شود.
ناخالصی های فلزی
برخی از تکنیک های طیف سنجی، مانند طیف سنجی جذب اتمی یا پلاسمای جفت شده القایی، به ناخالصی های فلزی حساس هستند.
در چنین مواردی، الزامات خلوص برای معرف ها، باید به طور ویژه سخت گیرانه باشد و از سطوح پایین ناخالصی های فلزی که می تواند در تحلیل عنصری اختلال ایجاد کند، اطمینان حاصل شود.
2- پایداری
با توجه به بازه زمانی آنالیزهای اسپکتروفتومتری و یا تکرار آزمایش ها، معرف ها باید در شرایطی که در آن استفاده می شوند، پایدار باشند.
یک معرف اسپکتروفتومتری نباید زود تجزیه شده یا سریعاً با ماده واکنش داشته باشد، زیرا می تواند منجر به واکنش های نامطلوب یا تغییر در شرایط تجربی نمونه شود.
عواملی که می توانند بر پایداری انواع معرف اسپکتروفتومتری تأثیر بگذارند عبارت اند از:
دما
برخی از معرف ها ممکن است به دما حساس باشند و در صورت قرار گرفتن در معرض دماهای بالا یا پایین برای مدت زمان طولانی، ممکن است تخریب شوند یا کمتر پایدار شوند. از این رو، نگهداری آنها در دمای توصیه شده، برای حفظ پایداری آنها مهم است.
نور
برخی از معرف ها نیز ممکن است حساس به نور باشند که باید در ظروف تیره یا مات نگهداری شوند.
رطوبت
رطوبت می تواند بر پایداری برخی از انواع معرف اسپکتروفتومتری تأثیر بگذارد، به ویژه موارد پودری که تمایل بیشتری به جذب رطوبت از محیط دارند. این گونه معرف ها باید در ظروف دربسته نگهداری شوند.
مواد شیمیایی
برخی از معرف ها نیز ممکن است به مواد شیمیایی خاصی حساس باشند یا با ناخالصی های موجود در محیط اطراف خود واکنش نشان دهند.
بنابراین، باید دور از مواد ناسازگار نگهداری شوند تا از واکنش هایی که می تواند پایداری آنها را به خطر بیندازد، جلوگیری شود.
مدت زمان استفاده
پایداری یک معرف شیمیایی، می تواند به مدت زمان استفاده از آنها نیز بستگی داشته باشد. معرف هایی که باز شده اند و در معرض هوا و آلاینده ها قرار گرفته اند، ممکن است سریع تر تخریب شوند.
3- واکنش پذیری
معرف های مختص طیف سنجی به گونه ای طراحی شده اند که واکنش پذیر باشند و واکنش های شیمیایی یا تبدیل‌هایی را که برای آنالیز یا تشخیص مواد خاص ضروری هستند را ممکن سازند.
بسته به نیازهای واکنش خاص در اسپکتروفتومتری و طول موج های مورد استفاده، ممکن است به عنوان اسید، باز، عامل اکسید کننده، عامل کاهنده یا کاتالیزور عمل کنند.
4- حلالیت
معرف ها ممکن است نیاز به حل شدن در یک حلال خاص داشته باشند تا به خوبی با سایر واکنش دهنده ها مخلوط شوند. حلالیت می تواند بر سرعت واکنش و کارایی عملکرد معرف تأثیر بگذارد و بنابراین، بر دقت نتایج تأثیر مستقیمی دارند.
5- حساسیت
برخی از انواع ریجنت اسپکتروفتومتری ممکن است به نور، گرما، رطوبت یا هوا حساس باشند، به ویژه حساسیت به نور که عامل کلیدی استفاده از آنها در آنالیزهای اسپکتروفتومتری است.
این عوامل می توانند بر پایداری و واکنش پذیری آنها نیز تأثیر بگذارند. شرایط نگهداری مناسب، مانند مناطق تاریک، خنک و خشک، ممکن است ضروری باشد.
6- ایمنی
برخی از واکنشگرهای شیمیایی می توانند خطرناک یا سمی باشند و هنگام کار با آنها باید احتیاط کرد.
برگه داده ایمنی (SDS) همراه معرف اسپکتروفتومتری خریداری شده، اطلاعاتی را در مورد نحوه جابجایی، نگهداری و دفع مناسب آنها برای اطمینان از ایمنی افرادی که با آنها کار می کنند ارائه می دهد.
7- هزینه
هزینه معرف ها بسته به عواملی مانند در دسترس بودن، خلوص و پیچیدگی سنتز می تواند متفاوت باشد. بودجه و مقرون به صرفه بودن معرف ها ممکن است هنگام انتخاب آنها برای یک واکنش یا فرآیند خاص در نظر گرفته شود.
مشخصه های فنی معرف اسپکتروفتومتری
1- ویژگی های جذب یا انتشار
اصلی ترین مشخصه فنی انواع معرف اسکتروفتومتری، قابلیت آنها در جذب یا انتشار نور در طول موج های خاص مشخص می شود، زیرا به طور کلی اسپکتروفتومترها در سه گروه جذبی-عبوری، بازتابی یا نشری فعالیت دارند.
معرف شیمیایی جذب کننده نور
برخی از انواع معرف اسپکتروفتومتری برای جذب نور در طول موج های خاص طراحی شده اند تا برای اسپکتروفتومتری جذبی مورد استفاده قرار گیرند.
فرایند جذب و میزان آن، بر اساس ساختار شیمیایی و خواص الکترونی معرف شیمیایی است و با انتخاب یک معرف که در طول موج خاصی جذب نور دارد، ترکیبات خاصی را می توان برای تشخیص یا اندازه گیری هدف قرار داد.
برخی از انواع این گروه از معرف ها عبارت اند از:
- کروموفورها: ترکیباتی شیمیایی هستند که توانایی جذب نور در نواحی مرئی یا فرابنفش (UV) طیف الکترومغناطیسی را دارند (مانند یون های فلزی و کمپلکس های فلزات واسطه).
- رنگ های آلی: رنگ هایی مانند eosin، متیلن آبی یا فنول فتالئین، به دلیل خاصیت جذب قوی در ناحیه مرئی طیف، اغلب در آنالیزهای طیف سنجی یا رنگ سنجی استفاده می شوند.
- کمپلکس فلزات واسطه: مواردی که حاوی آهن (Fe)، مس (مس)، یا کبالت (Co) هستند، اغلب جذب قوی در نواحی مرئی یا UV دارند و می توانند ترکیبات رنگی ایجاد کنند یا تحت واکنش های تبادل لیگاند قرار گیرند.
- نقاط کوانتومی: نانوذرات نیمه هادی هستند که به دلیل ساختار الکترونی منحصر به فرد خود می توانند نور را در طیف وسیعی از طول موج ها جذب کنند و بیشتر در طیف سنجی فلورسانس یا تصویر برداری های زیستی استفاده می شوند.
معرف شیمیایی نشر کننده نور
برخی از معرف ها، پس از برانگیختگی توسط یک منبع انرژی خارجی مانند فوتون ها یا الکترون ها، قادر به انتشار نور هستند. این تابش می تواند در طول موج متفاوتی از نور جذب شده رخ دهد و اغلب در تکنیک هایی مانند فلورسانس و فسفرسانس مورد استفاده قرار می گیرند.
طول موج انتشار برای هر معرف اسپکتروفتومتری منحصر به فرد است و می تواند برای مقاصد تحلیلی یا به عنوان سیگنال تشخیص استفاده شود. در ادامه، چند نمونه از این معرف ها آورده شده است:
- فلوئوروفور: ترکیباتی هستند که پس از جذب فوتون ها می توانند نور ساطع کنند و معمولاً در طیف سنجی فلورسانس استفاده می شوند. این معرف ها نور را در رنگ های مختلف از سبز تا قرمز ساطع می کنند.
- فسفرها: ترکیبات دارای فسفر، پس از جذب فوتون ها و انجام گذار بین سطوح انرژی می توانند نور ساطع کنند. نمونه هایی از آنها عبارت اند از: لومینول، کمپلکس های یوروپیوم یا سولفید روی دوپ شده با مس.
- برخی از کروموفورها
- نقاط کوانتومی
- معرف های نورتابی شیمیایی: این گروه می توانند بدون منبع انرژی خارجی، نور منتشر نمایند و اغلب در تکنیک های تحلیلی مانند آنالیز DNA استفاده می شوند.
- بیولومینسانس: مواد طبیعی هستند که توسط موجودات زنده مانند کرم شب تاب یا برخی موجودات دریایی تولید می شوند و به طور گسترده در کاربردهای مختلف بیولوژیکی و زیست پزشکی استفاده می شود.
2- گزینش پذیری
گزینش پذیری یک ریجنت اسپکتروفتومتری، به قابلیت تسهیل برهمکنش یا واکنش خاص با یک مولکول هدف یا آنالیت مورد استفاده در یک نمونه اشاره دارد، به طوری که تداخل سایر مولکول های موجود در نمونه را به حداقل برساند یا از آن جلوگیری کند.
انواع ریجنت اسپکتروفتومتری گزینشی یا انتخابی، برای تولید سیگنال ها یا پاسخ های قابل اندازه گیری طراحی شده اند (تنها زمانی که آنالیت هدف وجود دارد) که امکان تجزیه و تحلیل صحیح و دقیق را فراهم می کند.
گزینش پذیری یک معرف اسپکتروفتومتری می تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار گیرد، از جمله:
ساختار شیمیایی
معرف اسپکتروفتومتری باید از نظر ترکیب شیمیایی یا برهمکنش خاصی که قرار است با آنالیت هدف داشته باشد، پیوستگی داشته باشد، برای مثال، بتواند پیوندهای خاص، کمپلکس ها یا سایر برهمکنش های مولکولی ویژه ای را تشکیل بدهد.
سازگاری ساختاری
ویژگی های ساختاری معرف باید برای برقراری پیوند یا تعامل یا تبادل مؤثر با آنالیت هدف، مناسب باشد که شامل تطبیق شکل، اندازه و گروه های عملکردی معرف و آنالیت می باشد.
محدوده غلظت آنالیت
یک معرف اسپکتروفتومتری، باید در محدوده غلظت مورد انتظار آنالیت هدف و دستگاه اسپکتروفتومتری، گزینش پذیری مناسبی داشته باشد. این امر آنالیز دقیق و قابل اعتمادی را تضمین می کند.
اجتناب از تداخل
معرف باید برهمکنش با سایر مواد موجود در نمونه را که می تواند در آنالیز تداخل ایجاد کند یا نتایج مثبت یا منفی کاذب ایجاد کند، به حداقل برساند یا از آن ممانعت کند.
پایداری و سینتیک
معرف باید پایدار باشد و با آنالیت مورد نظر به روشی نسبتاً سریع و کارآمد واکنش نشان دهد و امکان اندازه گیری به موقع و قابل اعتماد را فراهم نماید.
گزینش پذیری معرف اسپکتروفتومتری را می توان از طریق طراحی دقیق، بهینه سازی و اعتبار سنجی، با در نظر گرفتن الزامات و ویژگی های خاص آنالیت هدف و تکنیک تحلیلی مورد استفاده افزایش داد.
3- جهت گزینی
جهت گزینی معرف شیمیایی، مفهومی است که به ترجیح واکنش در یک مکان یا موقعیت خاص در یک مولکول، بر اساس عواملی مانند اثرات الکترونی و مانع فضایی اشاره دارد.
در واقع، اگر میزان تولید یکی از فرآورده ها نسبت به مابقی بیشتر باشد، گفته می شود که واکنش دارای جهت گزینی است.
البته در بیشتر انواع معرف اسپکتروفتومتری، این ویژگی مورد توجه نیست زیرا در طیف سنجی، هدف آنالیز ساختار اتمی یا مولکولی است تا اینکه جهت دادن به واکنش.
معمولاً برای برای کار طیف سنجی، برخی از خواص مولکول ها، از جمله گذارهای اتمی یا مولکولی (حالت های انرژی الکترونی، ارتعاشی یا چرخشی) مهم تر است.
سخن پایانی
در این مقاله، تلاش کردیم تا برخی از مشخصه های کلی و فنی مرتبط با معرف های شیمیایی مورد استفاده در اسپکتروفتومتری را شرح دهیم.
از آنجا که خلوص یک معرف اسپکتروفتومتری تأثیر بسیاری بالایی در نتایج خروجی دارد، لذا لازم است که در مورد شرایط نگهداری و استفاده از آنها اطلاع داشته باشیم.
در این مقاله پارامترهای کلیدی یک معرف اسپکتروفتومتری و عوامل تأثیر گذار بر آنها شرح داده شد. امیدواریم که مطالب ارائه شده مفید بوده است. منتظر نظرات، پیشنهادات و انتقادات شما عزیزان هستیم.
در آخر به شما کاربر عزیز پیشنهاد می کنیم که از بخش محصولات شرکت بلورآزما، به ویژه انواع معرف های شیمیایی که برای اولین بار در ایران، همراه با دستگاه های اسپکتروفتومتر عرضه می شوند، دیدن فرمایید.
