طیف سنجی آزمایشگاهی چیست؟ | راهنمای اسپکتروفتومتری، FTIR و اتم سنجی برای کار در آزمایشگاه

طیف سنجی آزمایشگاهی را می توانیم به عنوان یکی از ارکان اصلی علم شیمی تجزیه معرفی نماییم. طیف شناسی به متخصصان کمک می نماید تا با بررسی دقیق عناصر ساختار مولکولی، غلظت مواد و خواص فیزیکی نمونه ها را تعیین کنند. در این مقاله ما در تلاش هستیم تا با بهره مندی از تکنیک های پیشرفته مانند FTIR و اتم سنجی کاربران را با مفهوم طیف سنجی آزمایشگاهی آشنا نماییم. همچنین به بررسی انواع خطاهای رایج و نقش یادگیری در افزایش مهارت تخصصی کاربران بپردازیم.

طیف سنجی آزمایشگاهی چیست و چه جایگاهی در آنالیز نمونه‌ها دارد؟

طیف سنجی آزمایشگاهی شاخه ای از دانش می باشد که در آن به بررسی بر هم کنش انرژی در قالب امواج الکترومغناطیسی با ماده می پردازند. بررسی های صورت گرفته نشان می دهد که مواد در جریان هر تعاملی مقداری انرژی را جذب، منعکس و یا منتشر می نمایند. این جریان عموما به شکل یک طیف از طریق دستگاه های پیشرفته قابل ثبت می باشد. این اطلاعات را می توان مانند اثر انگشت هر فرد دانست که دارای ساختاری اختصاصی می باشد.

متخصصان به کمک بررسی طیف های حاصل از طیف سنجی آزمایشگاهی می توانند هویت و کمیت اجزای تشکیل دهنده نمونه را بررسی کنند. از این روش در شرایط متعددی استفاده می شود. از جمله می توان به آزمایشگاه های کنترل کیفیت مواد اولیه صنایع غذایی و دارویی و همچنین آزمایشگاه های پزشکی و بیوشیمیایی اشاره نمود. در نهایت می توان گفت که طیف سنجی آزمایشگاهی ابزاری کاربردی برای بررسی ناشناخته ها و تعیین غلظت مواد در محیط های کنترل شده آزمایشگاهی می باشد.

بخوانید: تکنیک FISH چیست؟

اصول اسپکتروفتومتری در طیف سنجی آزمایشگاهی

در بحث طیف سنجی آزمایشگاهی کاربران با مفاهیم جدیدی مانند اسپکتروفتومتری آشنا می شوند. اسپکتروفتومتری را می توان به عنوان یک شاخه کاربردی در بحث طیف سنجی معرفی نمود که در آن به بررسی میزان جذب و یا عبور نور از نمونه ها در طول موج های مختلف پرداخته می شود. در آزمایشگاه ها اصولا از این روش برای تعیین غلظت ترکیبات مختلف در محلول ها استفاده می گردد. در نتیجه می توان آن را به عنوان پرکاربردترین روش کمی سازی معرفی نمود.

آموزش اسپکتروفتومتری و FTIR

نکات کلیدی کار با دستگاه اسپکتروفتومتر در طیف سنجی آزمایشگاهی

در زمان کار با دستگاه های اسپکتروفتومتری باید از پروتکل های مشخص برای امر طیف سنجی آزمایشگاهی پیروی نماییم. در نهایت شاید بتوان مهمترین نکته قید شده در این پروتکل ها را کالیبراسیون دستگاه معرفی نمود. در این روش نیاز است تا دستگاه را به کمک حلال خالص کالیبره نماییم. در مرحله بعد باید میزان طول موج مناسب برای نمونه را مشخص کنیم. طول موج مناسب میزان طول موجی است که در آن نمونه بیشترین جذب را از خود نشان می دهد. در درجه بعد نیاز است تا کاربر از تمیز بودن کووت ها اطمینان کسب نماید. به خاطر داشته باشید

در این شرایط بر سطح کووت ها نباید هیچگونه ناخالصی، خراش و حتی اثر انگشتی باقی مانده باشد. در مرحله بعد به خاطر داشته باشید که برخی از نمونه ها ممکن است به تغییرات دمایی حساس باشند. در نتیجه در حین اجرای فرایند طیف سنجی آزمایشگاهی از ثابت بودن دما اطمینان حاصل نمایید. مدیریت نویز و تداخل های نوری نیز به کمک جاگذاری صحیح کووت ها می تواند زمینه تاثیرگذاری فرایند فوق را برای شما مهیا نماید. در پایان به این موضوع توجه کنید که با استفاده از استانداردهای متعدد می توانید از صحت نتایج اندازه گیری مطمئن شوید.

آشنایی با FTIR و نقش آن در طیف سنجی آزمایشگاهی

در شاخه طیف سنجی آزمایشگاهی از روش های متعددی بهره برده می شود. FTIR یکی از این شاخه ها می باشد، که در آن از روش تبدیل سریع مادون قرمز در تعیین ساختار شیمیایی نمونه ها استفاده می گردد. در واقع عملکرد دستگاه FTIR با سایر دستگاه های طیف سنج، کمی متفاوت است. در این دستگاه ها طیف در ابتدا به صورت یک سیگنال تداخل سنج تولید می شود. در نهایت طیف تولید شده به سرعت به یک طیف فرکانسی تبدیل می گردد.

نقش اصلی طیف سنجی آزمایشگاهی در این روش شناسایی گروه های عاملی موجود در ترکیبات آلی و معدنی بر اساس ارتعاشات حاصل از پیوندهای شیمیایی است. این روش از سرعت بسیار بالایی برخوردار می باشد. همچنین کاربران می توانند از آن برای بررسی انواع نمونه های مایع، جامد و گاز بهره ببرند. همچنین از روش طیف سنجی برای شناسایی داروها، پلیمرها، ترکیبات ارگانو کیمیایی، سینتیک های واکنش و ترکیبات آلی و معدنی بهره می برند.

مبانی اتم سنجی و کاربرد آن در سنجش‌های بالینی

اتم سنجی نیز یکی از شاخه های کاربردی طیف سنجی آزمایشگاهی است. در بحث اتم سنجی تمرکز اصلی بر روی بررسی ویژگی های ساختاری اتم ها است. در این تکنیک نمونه ها بعد از تجزیه شدن بررسی می گردند. بررسی اتم های آزاد در حالت پایه و یا برانگیخته مهمترین عنصر این روش به شمار می رود. روش اصلی اجرای آزمایش اتم سنجی شامل جذب اتمی و نشر اتمی است. از روش اتم سنجی در آزمایشگاه های بالینی به کرات استفاده می نمایند و یکی از روش های مهم تشخیص به شمار می رود. مهمترین کاربرد ذکر شده برای این روش بررسی و کنترل عناصر فلزی و شبه فلزی در نمونه های آزمایشگاهی است.

در این روش میزان تجمع عناصری مانند فلزات سنگین را در نمونه های خون، ادرار و بافت های بدن بررسی می نمایند. نتایج حاصل از این روش دقیق و به شکلی بسیار محدود مشخص می گردد. از روش طیف سنجی آزمایشگاهی در آزمایشگاه های بالینی برای بررسی حضور عناصر و فلزات سنگین مانند سرب بهره می برند. در نتیجه کاربران می توانند در آزمایشگاه های بیولوژیکی با استفاده از این روش به صورت کاملا دقیق به بررسی نمونه ها بپردازند.

مقایسه اسپکتروفتومتری، FTIR و اتم سنجی در طیف سنجی آزمایشگاهی

در ابتدا و پیش از بررسی انواع روش های طیف سنجی آزمایشگاهی نیاز است به این موضوع اشاره نمود که در روش FTIR هدف اصلی بررسی و شناسایی گروه های عاملی و ساختار مولکولی است. این در حالی است که در اتم سنجی هدف تعیین غلظت عناصر سنگین فلزی و غیر فلزی در نمونه های بیولوژیکی می باشد. همچنین سازوکار اجرای روش FTIR مبتنی بر ایجاد ارتعاشات در پیوندهای شیمیایی است.

در حالیکه در روش اتم سنجی جذب و یا نشر فوتون ها توسط اتم های آزاد عامل ایجاد نتایج حاصل از طیف سنجی آزمایشگاهی به شمار می رود. در روش FTIR نتایج حاصل قابل بسط در شاخص های مولکولی است. در صورتی که در روش اتم سنجی نتایج حاصل در واحدهای کوچکتر یعنی اتم ها بررسی می شود.

در نهایت باید به این نکته اشاره نمود که هر دو روش قید شده در فرایند طیف سنجی آزمایشگاهی، مکمل یکدیگر هستند. در واقع آزمایش FTIR برای کاربر، ساختار نمونه را تعیین می نماید و اتم سنجی نیز غلظت عناصر را مشخص می کند.

بخوانید: شناسایی گروه‌ های خونی در آزمایشگاه

خطاهای رایج در طیف سنجی آزمایشگاهی و روش‌های کنترل کیفیت

خطاهای رایج در طیف سنجی آزمایشگاهی عموما شامل نویز الکترونیکی، خطاهای سیستمیک حاصل از عدم اجرای فرایند کالیبراسیون و خطاهای نمونه برداری می باشد. همچنین در زمان اجرای آزمایش FTIR عدم تراز بودن دستگاه اینترفرومتر و یا آلودگی کووت ها می تواند سبب بروز خطا در نتایج حاصل شود. بنابراین با شناخت دلایل بروز خطا در روش طیف سنجی آزمایشگاهی می توان از بروز چنین خطاهایی اجتناب نمود.

خطاهای رایج در طیف سنجی آزمایشگاهی

چرا یادگیری طیف سنجی آزمایشگاهی برای دانشجویان و کارآموزان ضروری است؟

آشنایی عمیق با روش های طیف سنجی آزمایشگاهی از جمله آموزش اسپکتروفتومتری و FTIR و همچنین درک اصول کاربرد اتم سنجی در آزمایشگاه را می توان به عنوان یک اصل برای ورود به مشاغل شاخص در نظر گرفت. امروزه از این روش ها در بسیاری از صنایع مانند صنعت نفت، صنایع غذایی، دارویی و بیوتکنولوژی بهره می برند. در نتیجه توانمندی درک این روش ها و تحلیل داده ها می تواند شما را به فردی ماهر و حرفه ای در این زمینه تبدیل نماید.

جمع‌بندی

طیف سنجی آزمایشگاهی حوزه ای پویا است که در آن از روش ها و ابزارهای تخصصی برای بررسی نمونه ها استفاده می نمایند. هدف از این روش بررسی و تحلیل دقیق غلظت و ساختار مواد تشکیل دهنده نمونه های آزمایشگاهی است. دانش طیف سنجی آزمایشگاهی را می توانیم به عنوان پایه اصلی تشخیص های پزشکی و همچنین بررسی های علمی در سایر دانش ها در نظر بگیریم.