Πώς χρησιμοποιείται η φασματοσκοπία στον ποσοτικό προσδιορισμό;
1. Ο νόμος περί μπύρας-Lambert:
* Ίδρυμα: Ο ακρογωνιαίος λίθος της ποσοτικής φασματοσκοπίας είναι ο νόμος περί μπύρας-Lambert, ο οποίος δηλώνει ότι η απορρόφηση ενός διαλύματος είναι άμεσα ανάλογη προς τη συγκέντρωση του αναλύτη και το μήκος διαδρομής της δέσμης φωτός μέσω του διαλύματος.
* Μαθηματική έκφραση: A =εBC, πού:
* A =απορρόφηση
* ε =μοριακή απορροφητικότητα (μια σταθερά ειδική για το μήκος αναλύτη και μήκος κύματος)
* B =Μήκος διαδρομής
* c =συγκέντρωση
2. Η φασματοσκοπική διαδικασία:
* Πηγή φωτός: Ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος του φωτός επιλέγεται με βάση τα χαρακτηριστικά απορρόφησης του αναλύτη.
* αλληλεπίδραση δείγματος: Η ακτίνα φωτός περνάει μέσα από το δείγμα και μερικά από αυτά απορροφάται από την αναλύτη.
* Ανίχνευση: Η ποσότητα φωτός που διέρχεται από το δείγμα μετράται από έναν ανιχνευτή.
* Ανάλυση δεδομένων: Στη συνέχεια, η τιμή απορρόφησης χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της συγκέντρωσης χρησιμοποιώντας τον νόμο περί μπύρας-Lambert.
3. Τύποι φασματοσκοπίας:
* φασματοσκοπία UV-vis: Χρησιμοποιεί υπεριώδη και ορατό φως για να αναλύσει οργανικές και ανόργανες ενώσεις.
* φασματοσκοπία υπερύθρων (IR): Αναλύει τις δονήσεις των μορίων για τον εντοπισμό λειτουργικών ομάδων και τον προσδιορισμό της παρουσίας συγκεκριμένων ενώσεων.
* φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης (AAS): Μετρά την απορρόφηση του φωτός από τα άτομα σε μια αέρια κατάσταση, που χρησιμοποιείται συνήθως για στοιχειώδη ανάλυση.
* Φασματοσκοπία φθορισμού: Μετράει την εκπομπή φωτός με μόρια που διεγείρονται από ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος φωτός.
* φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR): Παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη δομή και τη δυναμική των μορίων με την ανάλυση της αλληλεπίδρασης των πυρήνων τους με ένα μαγνητικό πεδίο.
4. Εφαρμογές ποσοτικής φασματοσκοπίας:
* Φαρμακευτική ανάλυση: Προσδιορισμός της συγκέντρωσης δραστικών συστατικών στα φάρμακα.
* Περιβαλλοντική παρακολούθηση: Ανάλυση ρύπων στον αέρα, το νερό και το έδαφος.
* Ασφάλεια τροφίμων: Δοκιμές για μολυσματικές ουσίες και εξασφάλιση της ποιότητας των τροφίμων.
* Κλινική χημεία: ΔΙΑΓΝΩΣΗ ΑΣΘΕΝΕΩΝ Μετρώντας τις συγκεντρώσεις συγκεκριμένων αναλυτών σε αίμα, ούρα ή άλλα βιολογικά δείγματα.
* Βιομηχανικές διαδικασίες: Παρακολούθηση και έλεγχος χημικών αντιδράσεων και διαδικασιών.
Πλεονεκτήματα της ποσοτικής φασματοσκοπίας:
* υψηλή ευαισθησία: Μπορεί να ανιχνεύσει πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις αναλυτών.
* Ειδικότητα: Μπορεί να στοχεύσει επιλεκτικά συγκεκριμένους αναλυτές σε ένα σύνθετο μείγμα.
* Μη καταστροφική: Συνήθως δεν βλάπτει το δείγμα.
* Γρήγορα και αποτελεσματικά: Παρέχει ταχεία αποτελέσματα.
* Αυτοματισμός: Πολλές φασματοσκοπικές τεχνικές μπορούν να αυτοματοποιηθούν για ανάλυση υψηλής απόδοσης.
Προκλήσεις της ποσοτικής φασματοσκοπίας:
* Επιδράσεις μήτρας: Άλλα συστατικά του δείγματος μπορούν να παρεμβαίνουν στην απορρόφηση του αναλύτη.
* Βαθμονόμηση: Η ακριβής βαθμονόμηση είναι απαραίτητη για την απόκτηση αξιόπιστων αποτελεσμάτων.
* Ακρίβεια οργάνων: Τα φασματοσκοπικά όργανα πρέπει να διατηρούνται προσεκτικά και να βαθμονομούνται για ακριβείς μετρήσεις.
Συμπερασματικά, η ποσοτική φασματοσκοπία είναι ένα απαραίτητο εργαλείο για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης διαφόρων ουσιών σε ένα ευρύ φάσμα κλάδων. Η ευελιξία, η ευαισθησία και η ταχύτητά του καθιστούν μια πολύτιμη τεχνική για την αναλυτική χημεία, τον ποιοτικό έλεγχο και την επιστημονική έρευνα.
