Ultraviyole ve Görünür Bölge Moleküler Spektrofotometresi (UV-Visible)

 

Ultraviyole ve görünür bölge spektrofotometresinin çalışma prensiplerini ele almadan önce spektrofotometre çeşitlerini tanıyalım. Bunlar sırası ile;

• Emisyon spektrofotometre
• Absorpsiyon spektrofotometre
• NMR spektrofotometresi
• Kütle spektrofotometresi
• X- ışını spektrofotometresi

Absorpsiyon Spektrofotometresi Nedir?

Absorpsiyon spektrofotometresi, maddenin ışığı absorplamasını incelemek için kullanılan düzeneğin adıdır.  Aşağıdaki düzenekte görüldüğü gibi, bir absorpsiyon spektrofotometresi en basit haliyle görsellenmiştir.

Basit bir spektrofotometre sırası ile bir ışık kaynağı, dalga boyu seçicisi ve dedektörden meydana gelir ve son olarak dedektörde elektronik sinyallere çevrilen optik galvanometre ile bize sunulur.

Peki bu temel bileşenlerin kullanım amaçları nelerdir? Şimdi bu görseli biraz ayrıntılarıyla anlatalım.

• Işık Kaynağı: Yeterli miktarda ışın demetleri oluşturmalı ve yaydığı ışın şiddeti belli bir süre sabit kalmalı ancak bunu sağlamak zor olduğundan, çift yollu (double beam) cihazlar tercih edilir. En önemli özelliklerinden biri de istenilen dalga boyunda ışın yayabilmesidir. Bahsettiğimiz bütün özellikler tek bir ışık kaynağı tarafından karşılanamayacağından, ışık kaynaklarını yaydıkları ışına göre; sürekli ve çizgisel ışık kaynağı olarak ikiye ayırabiliriz.

Sürekli spektrum kaynakları; belirli bir dalga boyu aralığında tüm dalga boylarında ki ışınları yayarken, çizgisel spektrum kaynakları ise sadece belirli dalga boylarında ışın yayarlar. UV ve görünür bölgede D_2,W,H₂ ve Xe lambaları tercih edilmektedir.

• Numune Kapları: Numune kaplarına bütün spektroskopik yöntemlerde ihtiyaç duyulur. Bunlar hücre veya küvetlerdir. İstenilen ya da çalışılan dalga boyları için geçirgen olmalıdırlar. Örnek olarak, UV bölgesi için cam küvetler daha iyi sonuçlar verirken; IR bölgesi için potasyum bromür ya da sodyum klorür kristalleri hücre penceresi olarak kullanılır ve daha iyi sonuçlar elde etmeyi sağlarlar.

• Dalga Boyu Seçiciler(Monokromatörler):

Kullanım amacı çoklu(polikromatik) ışınlardan tekli(monokromatik) ışın elde etmek için dalga boyu seçicilerine ihtiyacımız vardır. Prizmalar ve optik ağlar monokromatörlere verilebilecek örneklerdendir.

 

• Dedektörler: Herhangi bir fiziksel olgunun varlığı gösteren cihazlar olarak kısaca tanımlanabilir. Fotoğraf filmleri, terazi ibresi ya da termometrelerdeki civa seviyesi dedektörlere günlük yaşantımızdan örnek olarak verilebilir. Mesela gözlerimiz görünür bölge için birer dedektör işlevi görür.

Dedektörler hangi özelliklere sahip olmalı?     

1-Yüksek duyarlılık,

2-Sinyal/Gürültü oranları(S/N ratio) yüksek olmalı,

3- Hızlı cevap verebilmeli,

4-Herhangi bir ışın dedektöre gelmediğinde çıkış sinyali 0 olmalı.

Dedektörler fotonlara ya da ısıya duyarlılığı açısından ikiye ayrılır.

 

Yukarıdaki görsel foton çoğaltıcı tüp(PMT), foton dedektörlerine verilebilecek en yaygın dedektördür.

Bu görsel ise ısı duyarlılığını esas alan ve yaygın olarak kullanılan basit bir dedektördür.

Moleküler Absorpsiyon Spektrofotometresinin Kullanım Alanları Nelerdir?

Üzerinde çalıştığımız molekül ya da bileşik hakkında bilgi edinebiliriz. Mesela;

• Aromatik bir bileşiği moleküler absorpsiyon spektrofotometresinin tanımlanması,
• Çözünen bir maddenin molar konsantrasyonunu belirlemek,
• En önemlisi ise bir organik çözücüdeki kirliliği (saf olmayan madde) tespit etmek,
• Eğer varsa, izomerleri tespit etmek,

Başlıca kullanım amaçlarındandır.

Örnek Deney:

İlk olarak stok çözelti hazırlanır. Biz permanganat çözeltisi kullandık ve bu çözeltiyi belli oranda seyrelttik.

Daha sonra, her bir örneği sırasıyla cam küvetlere koyduk ve bu küvetleri çift yollu spektrofotometrenin ilgili kısmına yerleştirdik.

Çift yollu spektrofotometre örnek küveti ve referans küveti olmak üzere ikiye ayrılır. Işın örnek üzerinden geçmeye başlayınca makine bize örnek hakkında ki istenilen bilgileri vermeye başlar.

Biz bu bilgilere bu pikler aracılığı ile ulaşırız. Peki bu pikler bize neyi anlatmak istiyorlar? Bu pikler sayesinde molar absorptivite oranını bulabiliriz. Elde ettiğimiz dalga boylarını kolaylıkla yorumlayabiliriz veya Beer Kuralı ile örneğin konsantrasyonunu elde edebiliriz.

 

 

Edanur YILDIZLI

 

Kaynaklar;

1-sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/uv-visible-spectroscopy

2-ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK92014/figure/assayequip.F15/

3-en.wikipedia.org/wiki/Ultraviolet%E2%80%93visible_spectroscopy