معیارهای انتخاب معرف (ریجنت) اسپکتروفتومتری|بلورآزما
از معرف اسپکتروفتومتری برای آماده سازی مواد جهت آنالیز با اسپکتروفتومتر استفاده میشود. ریجنت اسپکتروفتومتری در انواع مختلفی وجود دارد.
در هنگام آنالیز مواد به روش اسپکتروفتومتری، پیش از اندازه گیری با دستگاه اسپکتروفومتر، ابتدا باید توسط ریجنت یا معرف اسپکتروفتومتری ویژه (Reagent) آماده سازی شوند و به همین منظور، انواع ریجنت اسپکتروفتومتری وجود دارند که از طریق واکنش شیمیایی با نمونه ها، با ایجاد تغییراتی باعث شناسایی و اندازه گیری دقیق تر 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. این معرف های شیمیایی 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 با هم متفاوت است، بسته به نوع ماده مورد آنالیز و به بازه طول موجی قابل اندازه گیری دستگاه اسپکتروفتومتر، ریجنت مورد استفاده نیز تغییر می کند. به عبارت دیگر، برای آنالیز هر ماده خاص از طریق طیف سنجی نوری، باید از معرف شیمیایی ویژه همان ماده استفاده کرد. حتی در سطوح غلظتی پایین و بالای یک ماده مشخص نیز ممکن است معرف اسپکتروفتومتری همان ماده فرق داشته باشند.
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.
معیارهای کلی انتخاب یک معرف اسپکتروفتومتری
برای شناسایی هر ماده، از معرف اسپکتروفتومتری مشخصی استفاده می شود که هرکدام ویژگی های منحصر به فردی دارند. این ریجنت های شیمیایی بسته به ماده و هدف مورد استفاده، می توانند ویژگی های متفاوتی داشته باشند و تغییرات کم در میزان معرف شیمیایی مورد استفاده، می تواند تغییرات بسیاری را در مراحل واکنش ایجاد کند. بنابراین شناخت ویژگی های ساختاری و عملکردی انواع ریجنت اسپکتروفتومتری امری ضروری است. برخی از ویژگی های رایج آنها عبارت اند از:
- خلوص
- پایداری
- واکنش پذیری
- حلالیت
- حساسیت
- ایمنی
- هزینه
هر کدام از این پارامترها نقش کلیدی در کیفیت یک ریجنت شیمیایی مورد استفاده در آنالیز اسپکتروفتومتری دارند. در ادامه هر کدام از این مشخصه ها را به طور تفصیلی توضیح خواهیم داد.
1- خلوص ریجنت شیمیایی اسپکتروفتومتر
میزان خلوص معرف شیمیایی مورد استفاده، یک جنبه حیاتی در تجزیه و تحلیل شیمیایی، آزمایش های آزمایشگاهی و فرآیندهای صنعتی در حوزه طیف سنجی است. یک 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 اندازه گیری اسپکتروفتومتر و واکنش های شیمیایی مربوطه، ریجنت های خلوص بالا نتایج دقیق و قابل اعتمادی را تضمین می کنند.
استانداردهای خلوص نیز بسته به نوع ریجنت خاص، حالت فیزیکی (پودر، محلول) و کاربرد مورد نظر می تواند متفاوت باشد. برخی از استانداردهای خلوص عبارت اند از:
خلوص شیمیایی
یک معرف شیمیایی مورد استفاده در طیف سنجی نوری، باید درجه خلوص شیمیایی بالایی داشته باشند، به این معنی که باید حاوی حداقل مقدار ناخالصی یا سایر مواد شیمیایی باشد که می تواند در آنالیز طیف تداخل ایجاد کند. این ناخالصی ها می توانند در هنگام اندازه گیری، سیگنال های پس زمینه ای را وارد دستگاه اسپکتروفتومتر 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 نوری معمولاً از طریق تقطیر یا سایر روش ها خالص سازی می شوند.
خلوص آب
آب مورد استفاده در آماده سازی مواد برای 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 اسپکتروفتومتری، 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 یک معرف اسپکتروفتومتری
با توجه به بازه زمانی آنالیزهای اسپکتروفتومتری و یا تکرار آزمایش ها، معرف های شیمیاییی باید تحت 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 ریجنت اسپکتروفتومتری تأثیر بگذارند عبارت اند از:
دمای محیط معرف شیمیایی
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 یا تجزیه شوند یا کمتر پایدار باشند. از این رو، نگهداری آنها در دمای توصیه شده، برای حفظ پایداری آنها بسیار مهم و ضروری است.
نور
برخی از ریجنت های مورد استفاده در اسپکتروفتومتری نیز ممکن است حساس به نور باشند و قرار گرفتن در معرض نور مستقیم کیفیت آنها را کاهش دهد. از این رو باید در ظروف تیره یا مات نگهداری شوند.
رطوبت محیط
رطوبت بالا نیز 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 ریجنت ها باید در ظروف دربسته و یا فویل های آلومینیومی ویژه نگهداری شوند.
مواد شیمیایی موجود در محیط
برخی از معرف های شیمیایی نیز ممکن است به مواد شیمیایی خاصی حساس باشند یا با ناخالصی های موجود در محیط اطراف خود واکنش انجام 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 ریجنت
پایداری یک معرف شیمیایی، به مدت زمان استفاده از آنها نیز بستگی دارد. معرف هایی که باز شده اند و در معرض هوا و آلاینده ها قرار گرفته اند، ممکن است سریع تر تخریب یا تجزیه شوند.
3- واکنش پذیری ریجنت اسپکتروفتومتری
معرف های مختص اسپکتروفتومتری به گونه ای تولید می شوند 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 قابل اندازه گیری دستگاه، ممکن است به عنوان اسید، باز، عامل اکسید کننده، عامل کاهنده یا کاتالیزور عمل کنند.
4- حلالیت ریجنت شیمیایی
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 معرف شیمیایی
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 ریجنت های 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 های شیمیایی بسته به عواملی مانند میزان 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 کلی یک معرف اسپکتروفتومتری
1- ویژگی های جذب یا انتشار معرف
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 تولید شده اند تا برای آماده سازی مواد و آنالیز آنها توسط دستگاه اسپکتروفتومتر جذبی-عبوری 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 قابلیت جذب نور در نواحی طول موجی مرئی و 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 الکترومغناطیسی، 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 گسیل کننده نور
برخی از معرف ها، پس از برانگیختگی توسط یک منبع انرژی خارجی مانند فوتون ها یا الکترون ها، قادر به انتشار یا گسیل نور هستند. این تابش می تواند در طول موج متفاوتی از نور جذب شده رخ دهد و اغلب در تکنیک هایی مانند طیف سنجی فلورسانس و فسفرسانس مورد استفاده قرار می گیرند.
طول موج انتشار برای هر معرف اسپکتروفتومتری نشری 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 شیمیایی نورتاب: 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 معرف شیمیایی
گزینش پذیری یک ریجنت اسپکتروفتومتری، به قابلیت تسهیل برهمکنش یا واکنش خاص با 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 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 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.
گزینش پذیری یک ریجنت 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 یک معرف شیمیایی باید برای برقراری پیوند یا تعامل یا تبادل مؤثر با آنالیت هدف، مناسب باشد و این تناسب 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 اسپکتروفتومتر، گزینش پذیری مناسبی داشته باشد. این امر آنالیز دقیق و قابل اعتماد دستگاه را تضمین می کند.
اجتناب از تداخل
معرف شیمیایی باید برهمکنش با سایر مواد موجود در نمونه را که می توانند در آنالیز تداخل ایجاد کنند یا نتایج مثبت یا منفی کاذب ایجاد نمایند، 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.
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 ویژگی های کلی و مشخصه های فنی مرتبط با معرف های شیمیایی مورد استفاده در اسپکتروفتومتری را شرح دهیم. 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.
