تشخیص اجزای یک ماده

[Syed]

سلام
اگر در یک نمونه آب ماده‌ای باشید میتوان با استفاده از دستگاه طیف سنج نوری و با طیف نشری خطی آن ماده تشخیص داد که چه ماده ای درون آب است .
خب حالا فرض میکنیم آبی شامل مقداری ماده آلی هست در اینجا برای تشخیص این مواد آلی دستگاه طیف سنج نوری بکار نمیاد ، خب برای تشخیص این مواد از چه روشی باید استفاده کرد؟

[ghm]

یکی از روش های اندازه گیری، اعمال طول موج نزدیک به IR هست که از طریق فرکانسهایی که ماده جذب میکنه، فرکانسهای طبیعی ارتعاش مولکولها به اندازه های مختلف میتونه خروجی منحصر به فرد مولکولها رو ارائه بده که قابل تشخیص هستند.

روشهای دیگه اسپکتروسکوپی مثل طیف سنجی رامان مجددا برای هر ماده دارای خروجی منحصر به فرد خودشون هستند که با مقایسه دیتابیس موجود میشه از مواد تشکیل دهنده اطلاعات به دست آورد.

مولکولها هم باند های انرژی خودشون رو دارند که از طیف جذبی و تابش اونها اطلاعات میشه به دست آورد.

[rohamavation]

از دستگاهی به نام اسپکتروفتومتری یک سیستم نوری مبتنی بر اسپکتروفتومتری UV برای تشخیص ترکیبات آلی در آبااستتفاده میشه. سیستم نوری که قادر به تخمین محتوای کربن آلی در آب بر حسب TOC با استفاده از جذب UV مواد آلیه.سه روش اصلی مورد استفاده BOD، COD و TOC هستن. نیاز بیولوژیکی اکسیژن (BOD) مقدار اکسیژن مصرفی میکروارگانیسم ها در 1 لیتر آب در مدت پنج روز (BOD5) است. این اندازه گیری در یک سیستم بسته انجام می شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ تأثیر خارجی بر غلظت اکسیژن تأثیر نمی گذارد.اسپکتروفتومتر UV/VIS روشی است که براساس جذب نور توسط یک ماده یا نمونه ناشناخته انجام می‌پذیرد. از این رو، نمونه توسط اشعه‌های الکترومغناطیسی با طول موج‌های مختلف در ناحیه مرئی (رنگ‌های مختلف VIS)، فرابنفش (UV) و بخش پایین‌تر ناحیه فروسرخ (نزدیک IR) طیف، روشن می‌گردد. با توجه به نوع ماده، نور بطور کامل جذب نمی‌شود.
اسپکتروفتومترها از یک تک رنگ حاوی یک توری پراش برای تولید طیف تحلیلی استفاده می کنن. توری می تواند متحرک یا ثابت باشد. اگر از یک آشکارساز منفرد، مانند لوله فتو ضربی یا فوتودیود استفاده شود، گریتینگ را می توان به صورت مرحله ای اسکن کرد (اسکن اسپکتروفتومتر) تا آشکارساز بتواند شدت نور را در هر طول موج اندازه گیری کند (که با هر "گام" مطابقت دارد). آرایه‌های آشکارساز (طیف‌فتومتر آرایه‌ای)، مانند دستگاه‌های کوپل شده شارژ (CCD) یا آرایه‌های فوتودیود (PDA) نیز می‌توانند استفاده شوند. در چنین سیستم هایی، گریتینگ ثابت است و شدت هر طول موج نور توسط یک آشکارساز متفاوت در آرایه اندازه گیری می شود. علاوه بر این، اکثر طیف‌سنج‌های مدرن مادون قرمز میانی از تکنیک تبدیل فوریه برای به دست آوردن اطلاعات طیفی استفاده می‌کنند. این تکنیک طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه نامیده می‌شود.
هنگام انجام اندازه‌گیری‌های انتقال، اسپکتروفتومتر کسر نوری را که از یک محلول مرجع و یک محلول آزمایشی عبور می‌کند به صورت کمی مقایسه می‌کند، سپس به صورت الکترونیکی شدت دو سیگنال را مقایسه می‌کند و درصد انتقال نمونه را در مقایسه با استاندارد مرجع محاسبه می‌کند. برای اندازه گیری بازتاب، اسپکتروفتومتر به طور کمی کسر نوری را که از نمونه های مرجع و آزمایش منعکس می شود، مقایسه می کند. نور لامپ منبع از طریق یک تک رنگ عبور می کند، که نور را به یک "رنگین کمان" از طول موج ها از طریق یک منشور دوار پراکنده می کند و از طریق یک شکاف مکانیکی در سمت خروجی تک رنگ، پهنای باند باریکی از این طیف پراکنده را خروجی می دهد. این پهنای باند از طریق نمونه آزمایشی منتقل می شود. سپس چگالی شار فوتون (معمولاً وات بر متر مربع) نور ارسالی یا بازتاب شده با یک فتودیود، دستگاه جفت شارژ یا سنسور نور دیگر اندازه گیری می شود. سپس مقدار گذر یا بازتاب برای هر طول موج نمونه آزمایشی با مقادیر انتقال یا بازتاب از نمونه مرجع مقایسه می شود. اکثر ابزارها برای محاسبه «جذب» نمونه، یک تابع لگاریتمی را به نسبت عبور خطی اعمال می کنند، مقداری که متناسب با «غلظت» ماده شیمیایی اندازه گیری شده است.
به طور خلاصه، توالی رویدادها در یک اسپکتروفتومتر روبشی به شرح زیر است:
منبع نور به یک تک رنگ تابیده می شود، به رنگین کمان پراکنده می شود و به دو پرتو تقسیم می شود. سپس از طریق نمونه و محلول های مرجع اسکن می شود.
کسری از طول موج های فرودی از طریق نمونه و مرجع منتقل می شود یا از آن منعکس می شود.
نور حاصل به دستگاه ردیاب نوری برخورد می کند که شدت نسبی دو پرتو را با هم مقایسه می کند.
مدارهای الکترونیکی جریان های نسبی را به درصدهای انتقال خطی و/یا مقادیر جذب/غلظت تبدیل می کنند.
در یک طیف‌سنج آرایه‌ای، توالی به صورت زیر است
منبع نور به نمونه تابیده می شود و در یک شکاف متمرکز می شود
نور عبوری با توری بازتابی به رنگین کمان تبدیل می شود
نور حاصل به دستگاه ردیاب نوری برخورد می کند که شدت پرتو را مقایسه می کند
مدارهای الکترونیکی جریان های نسبی را به درصدهای انتقال خطی و/یا مقادیر جذب/غلظت تبدیل می کنند.
بسیاری از اسپکتروفتومترهای قدیمی باید با روشی به نام "صفر کردن" کالیبره شوند تا خروجی جریان صفر دو پرتو در آشکارساز متعادل شود. انتقال یک ماده مرجع به عنوان یک مقدار پایه (مقطع) تنظیم می شود، بنابراین انتقال همه مواد دیگر نسبت به ماده اولیه "صفر" ثبت می شود. سپس اسپکتروفتومتر نسبت انتقال را به «جذب» یعنی غلظت اجزای خاص نمونه آزمایشی نسبت به ماده اولیه تبدیل می‌کند.