Τι είναι η Απορρόφηση Φασματοφωτόμετρου;

Η απορρόφηση του φασματοφωτόμετρου αναφέρεται στην ποσότητα φωτός που απορροφάται από ένα διάλυμα, όπως μετράται από ένα εργαστηριακό όργανο που ονομάζεται φασματοφωτόμετρο απορρόφησης. Στη χημεία και τη βιολογία, τα φασματοφωτόμετρα χρησιμοποιούνται για διάφορους σκοπούς. Μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό ενώσεων, στον προσδιορισμό των συγκεντρώσεων των διαλυμάτων ή στην εκτίμηση του αριθμού των κυττάρων που αιωρούνται σε ένα υγρό. Τα φασματοφωτόμετρα λειτουργούν κατευθύνοντας ένα φιλτραρισμένο σύνολο ορισμένων μηκών κύματος φωτός μέσα από ένα διάλυμα δείγματος και σε ένα φωτόμετρο. Η ποσότητα του φωτός που μεταδίδεται ή απορροφάται από το δείγμα, καθώς και τα μήκη κύματος που απορροφούνται, αποκαλύπτουν ορισμένες από τις ιδιότητες του δείγματος.

Το φως που αντιλαμβάνονται τα ανθρώπινα όντα οπτικά είναι μια μορφή ενέργειας, ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και περιλαμβάνει μια σειρά από μήκη κύματος σε ένα μικρό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Οι ακτίνες γάμμα, οι ακτίνες Χ και άλλα μικρά μήκη κύματος κάτω από 400 νανόμετρα (nm) δεν είναι ορατά στο ανθρώπινο μάτι, ούτε και τα μήκη κύματος μεγαλύτερα από 700 nm, όπως το υπέρυθρο φως ή τα ραδιοκύματα. Τα χρώματα που αντιλαμβάνονται οι άνθρωποι κυμαίνονται από μικρότερα μπλε και ιώδη κύματα περίπου 400 nm μέσω του ουράνιου τόξου έως το κόκκινο, που είναι πιο κοντά στα 700 nm. Τα φασματοφωτόμετρα μετρούν στο ορατό εύρος με κάποια επικάλυψη στο υπεριώδες και το υπέρυθρο τμήμα του φάσματος.

Όταν βλέπουμε ένα χρώμα, για παράδειγμα ένα πράσινο φύλλο, βλέπουμε τα μήκη κύματος φωτός που μεταδίδονται από αυτό το αντικείμενο. Στην περίπτωση του πράσινου φύλλου, μια ένωση στα κύτταρα του φυτού που ονομάζεται χλωροφύλλη απορροφά μπλε και κόκκινα μήκη κύματος από το λευκό φως του ήλιου, αλλά δεν απορροφά έντονα το πράσινο. Αντίθετα, τα πράσινα και σχεδόν πράσινα μήκη κύματος μεταδίδονται και το φυτό εμφανίζεται πράσινο.

Σε οποιοδήποτε δεδομένο υγρό διάλυμα, ορισμένα μήκη κύματος φωτός θα απορροφηθούν σε μεγαλύτερες ποσότητες από άλλα. Τα φασματοφωτόμετρα κατευθύνουν μια δέσμη λευκού φωτός μέσω του διαλύματος δείγματος που μελετάται. Η απορρόφηση του φασματοφωτόμετρου είναι η ποσότητα φωτός που απορροφάται από την υπό μελέτη ένωση. Αυτό το φως απορροφάται σε ποικίλες ποσότητες σε ένα εύρος μηκών κύματος γνωστό ως φάσμα απορρόφησης.

Το φάσμα απορρόφησης μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό της ένωσης του δείγματος. Για παράδειγμα, ορισμένες φυτικές χρωστικές απορροφούν διαφορετικά μήκη κύματος από τη χλωροφύλλη και μπορούν να διαφοροποιηθούν μεταξύ τους από τα διαγράμματα απορρόφησής τους – γραφήματα όπου η απορρόφηση του φασματοφωτόμετρου εμφανίζεται ως συνάρτηση του μήκους κύματος. Τα μήκη κύματος που απορροφώνται στη μεγαλύτερη ποσότητα θα εμφανίζονται ως αιχμές στο γράφημα, δίνοντας στο γράφημα κάθε ένωσης ένα χαρακτηριστικό σχήμα.

Η συγκέντρωση ενός διαλύματος μπορεί επίσης να συναχθεί από την απορρόφηση του φασματοφωτόμετρου. Αυτό γίνεται μέσω του νόμου Lambert-Beer, γνωστός και ως νόμος του Beer, ο οποίος είναι μια εξίσωση που συσχετίζει το επίπεδο απορρόφησης του φασματοφωτόμετρου με τη συγκέντρωση μέσω δύο άλλων παραγόντων: του συντελεστή απόσβεσης και του μήκους διαδρομής ή του πλάτους του σωλήνα δείγματος. Ο συντελεστής απόσβεσης είναι ένας χημικός παράγοντας που είναι διαφορετικός για κάθε ένωση, αλλά μπορεί να προσδιοριστεί δοκιμάζοντας ένα δείγμα γνωστής συγκέντρωσης στο φασματοφωτόμετρο. Ο νόμος της μπύρας μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την επίλυση άγνωστων συγκεντρώσεων της ίδιας ένωσης.