آماده سازی نمونه برای طیف سنجی UV-Vis

آزمون اسپکتروسکوپی UV-Vis و آماده سازی نمونه برای طیف سنجی UV-Vis

در آزمایشگاه ها عموما با توجه به محصولات تهیه شده، روش های آزمون مختلفی برای بررسی خواص فیزیکی، مکانیکی و یا شیمیایی مواد شیمیایی در نظر گرفته می شود. خرید کوره ازمایشگاهی اسپکتروسکوپی مرئی- فرابنفش با نام اختصاری UV-Vis از ساده ترین روش ها با کاربرد های متعدد است. پاسخ دهی سریع، دقیق و ارزان تر بودن نیز  از مزایای طیف سنجی UV-Vis هستند که منجر می شود محققان در اولین آنالیز ها به سراغ این تکنیک بروند. از آن جایی که این نواع طیف سنجی فقط به صورت محلول انجام می شود، آماده سازی نمونه برای طیف سنجی UV-Vis بسیار مهم است. زیرا نتایج به دست آمده از این آنالیز مستقیما از غلظت محلول نمونه تاثیر می پذیرد. در صورتی که محلول سازی به دقت انجام نشود، در نتیجه آزمایش با خطا مواجه خواهید شد.

در این مقاله به زبان ساده نحوه آماده سازی نمونه برای طیف سنجی UV-Vis و نکات مهم آن گردآوری شده است. ادامه این مقاله را به هیچ عنوان از دست ندهید.

اسپکتروسکوپی UV-Vis به زبان ساده

هدف از این مقاله ارائه کامل تئوری طیف سنجی فرابنفش – مرئی نیست. اما با توجه به این که بسیاری از کاربران این روش آنالیز ممکن است با علم شیمی آشنایی نداشته باشند، به توضیح مختصری درباره اساس این روش آنالیز می پردازیم.

 مواد شیمیایی مختلف وقتی مقابل تابش نور با طول موج مشخص قرار می گیرند، مقداری انرژی جذب می کنند. طول موجی از نور که بیشترین جذب در آن اتفاق می افتد برای هر ماده شیمیایی منحصر به فرد است. λmax که علامت اختصاری بیشترین طول موج است، از اسپکتروسکوپی UV-Vis به دست می آید. با استفاده از این پارامتر و قرار دادن آن در فرمول های ویژه سایر پارامتر ها مانند غلظت ماده شیمیایی مجهول را به دست آورید.

اساس طیف سنجی فرابنفش – مرئی

امواج فرابنفش تا مرئی با طول موج حدودی 190 تا 900 نانومتر دارای انرژی هستند. وقتی نمونه ای قصد آنالیز آن را دارید، مقابل این تابش قرار می گیرد، الکترون های آن تهییج می شوند. به بیان ساده تر الکترون ها انرژی حاصل از این تابش را دریافت می کنند و با رفتن به مدار الکترونی بالاتر،  انرژی آن های بیشتر می شود. اما الکترون ها طاقت تحمل این ارتعاش بالاتر را ندارند و با از دست دادن انرژی دوباره به مدار پایین باز می گردند.

حال ممکن است این سوال پیش آید که اگر الکترون های تحریک شده، انرژی خود را از دست می دهند، پس چگونه می توان مقدار اختلاف انرژی تابیده شده و خارج شده را محاسبه کرد و به طول موج جذب شده رسید؟ پاسخ به این سوال ساده است الکترون ها می توانند بیشتر از یک سطح انرژی تحریک شوند. در مقابل این امکان وجود دارد که با از دست دادن انرژی دقیقا به سطح انرژی  اولیه باز نگردند. در این حالت است که مقداری از انرژی تابیده شده جذب می شود. بنابراین اختلاف طول موج نور تابیده شده و خروجی صفر نخواهد بود.

نتیجه ای که دستگاه طیف سنج UV-Vis به شما می دهد معمولا به صورت نموداری بر اساس طول موج بر حسب جذب است. اما شما می توانید با تفسیر این نمودار داده های مورد نیاز خود را به دست آورید.  

طیف سنجی UV-Vis در چه مواردی استفاده می شود؟

• شناسایی مواد شیمیایی مجهول
• اندازه گیری غلظت محلول

محلول سازی برای طیف سنجی UV-Vis

 آماده سازی نمونه برای طیف سنجی UV-Vis در دقت نتایجی که به دست می آورید کاملا تاثیرگذار است. اگر محلول سازی به دقت انجام شود، در صورت مواجه با خطا، می توانید اطمینان داشته باشید که خطاهای دستگاهی باعث کاهش دقت آزمایش شده اند.

در ادامه نکات مهم آماده سازی نمونه برای UV-Vis بررسی می شوند:

• برای استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر نمونه شما حتما باید به صورت محلول باشد.
• نمونه های جامد باید در بهترین حلال، کاملا حل شود.
• در صورتی که نمونه در هیچ حلالی انحلال پذیری کامل نداشت، مانند پلیمرها، حداکثر دیسپرس شدگی وجود داشته باشد.
• برای تهیه نمودار کالیبراسیون حتما حداقل 3 نقطه کالیبراسیون با غلظت کمتر و 3 نقطه کالیبراسیون با غلظت بیشتر در نظر بگیرید.
• λmax حلالی که استفاده می کنید مشخص است. حتما منابع را جست و جو کنید و عدد دقیق را یادداشت کنید.
• دمای محلول و دمای محیط اطراف روی نتیجه آزمایش شما تاثیر می گذارد. بنابراین دما را بهینه و تمام اندازه گیری ها را در یک دمای مشخص انجام دهید.

محلول Blank  یا صفر

قبل از شروع آزمون حتما با استفاده از محلول بلنک (blank)، اصطلاحا دستگاه را صفر کنید. محلول بلنک محلولی است که هیچ گونه ماده شیمیایی جاذبی ندارد بنابراین دستگاه باید جذب صفر را نشان دهد. انحراف از صفر نشان دهنده عوامل زمینه ای است که با فشردن دکمه بلنک از نتایج شما حذف می شود تا فقط جذب نمونه را بخوانید. برای این کار معمولا از آب مقطر یا دو بار تقطیر شده استفاده می کنند.

آماده سازی محلول برای گرفتن خط مبنا یا Baseline در دستگاه طیف سنجی UV-Vis

خط مبنا یا baseline در این آزمون بسیار مهم است. در اندازه گیری بیس لاین تمام پارامتر های فیزیکی و شیمیایی از جمله حلال و سایر مواد شیمیایی در محلول و کووت یکسان است و فقط نمونه مجهول یا مورد آزمایش حذف می شود. با این کار انحرافات ناشی از کووت، حلال، دستگاه و .. از نتیجه نهایی حذف خواهد شد.

رقیق سازی و آماده سازی نمونه برای طیف سنجی UV-Vis

اگر نمونه اصلی محلولی با غلظت بالا است، حتما با استفاده از فرمول C₁V₁ = C₂V₂ محلول را طی چند مرحله رقیق سازی کنید. در این فرمول C₁ غلظت محلول اصلی (mol/L or mmol/mL or mol/ mL   )، C₂ غلظت محلول رقیق شده، V₂ حجمی از محلول رقیق شده که می خواهید بسازید (برحسب  لیتر، میلی لیتر یا میکرولیتر) و V₁ حجمی  از محلول غلیظ که باید بردارید تا رقیق سازی کنید.

در این فرمول توجه داشته باشید که V₁ مجهول است. حتما واحدهای پارامترها در دو طرف معادله یکسان باشند. پاسخ این معادله حجم مور نیاز از محلول غلیظ است. این حجم را با استفاده از میکروپیپت کالیبره شده اندزه گیری کنید و در بالن حجمی با استفاده از آب مقطر به حجم برسانید. پس از تکان دادن محلول و یکنواخت کردن آن می توانید از محلول استفاده کنید.

با توجه به این که دقیق ترین روش اندازه گیری حجم مایعات در آزمایشگاه استفاده از سمپلر است، اگر در فرمول از واحد لیتر استفاده می کنید، عدد به دست آمده را ضرب در 10^-6 کنید تا حجم بر حسب میکرولیتر به دست آید.