Spektrofotometer adalah instrumen analitik penting yang ditemukan di banyak laboratorium kimia dan biologi. Alat serbaguna ini mengukur interaksi antara cahaya dan materi, Memberikan informasi kuantitatif yang berharga tentang sampel. Tapi apa sebenarnya yang dilakukan spektrofotometer? bagaimana cara kerjanya? Dan untuk apa Anda menggunakannya? Panduan ini akan menjelaskan prinsip -prinsip utama di balik spektrofotometri dan cara menggunakan perangkat ini dengan benar.
Apa itu Spektrofotometer?
Spektrofotometer adalah instrumen optik yang dirancang untuk mengukur transmisi atau penyerapan cahaya yang melewati sampel. Ini dapat menentukan berapa banyak cahaya yang diserap oleh larutan kimia pada rentang panjang gelombang yang berbeda.
Komponen utama dari spektrofotometer dasar:
- Sumber cahaya: Menghasilkan sinar cahaya yang diterapkan pada sampel. Sumber umum termasuk tungsten-halogen, deuterium, Lampu Xenon, dan LED.
- Monokromator: Mengandung prisma atau kisi difraksi yang memisahkan cahaya polikromatik menjadi panjang gelombang yang berbeda.
- Pemilih panjang gelombang: Menyaring cahaya untuk mengirimkan hanya pita panjang gelombang yang sempit.
- Kompartemen sampel: Menampung cuvette yang berisi cairan sampel.
- Detektor: Mengukur intensitas cahaya yang melewati sampel. Photodiodes, tabung photomultiplier, dan fotoresistor adalah detektor tipikal.
- Menampilkan: Menunjukkan data penyerapan, seringkali dalam persentase transmitansi atau unit absorbansi.
Spektrofotometer memungkinkan analisis kuantitatif sampel berdasarkan interaksinya dengan cahaya. Mereka dapat mengidentifikasi zat, Tentukan konsentrasi, dan mengevaluasi sifat sampel.
Apa yang diukur spektrofotometer?
Spektrofotometer memberikan dua pengukuran utama:
Transmitansi
Ini adalah jumlah cahaya yang melewati sampel, dinyatakan sebagai persentase. Jika sampel mentransmisikan 80% cahaya, itu memiliki transmitansi 80%. Transmitansi tergantung pada panjang gelombang.
Transmisi yang lebih tinggi berarti lebih banyak cahaya melewati. Solusi transparan cenderung memiliki transmitansi tinggi. Sampel penyerap buram mentransmisikan lebih sedikit cahaya dan memiliki transmitansi yang lebih rendah.
Absorbansi
Absorbansi mengukur berapa banyak cahaya yang diserap oleh sampel. Itu didasarkan pada transmitansi menggunakan persamaan:
A = -log t
Di mana A adalah absorbansi dan T adalah transmitansi. Absorbansi tidak memiliki unit. Cairan yang menyerap cahaya sangat memiliki nilai absorbansi yang tinggi. Sampel penyerap lemah memberikan bacaan absorbansi yang rendah.
Dengan mengukur bagaimana transmitansi dan absorbansi bervariasi dengan panjang gelombang yang berbeda, Spektrofotometer menghasilkan spektrum serapan untuk sampel. Spektrum ini bertindak seperti sidik jari molekuler untuk mengidentifikasi analit.
Bagaimana cara kerja spektrofotometer?
Spektrofotometer beroperasi pada prinsip bahwa zat yang berbeda menyerap dan mentransmisikan cahaya secara berbeda pada berbagai panjang gelombang. Berikut adalah gambaran tentang proses pengukuran:
1. Menghasilkan cahaya
Sumber cahaya memancarkan spektrum cahaya yang luas. Sumber optik yang umum termasuk lampu pijar untuk lampu yang terlihat dan inframerah dekat atau lampu busur deuterium untuk panjang gelombang ultraviolet.
2. Pilih panjang gelombang
Monokromator memilih pita sempit panjang gelombang untuk dilewati. Monokromator umum memiliki prisma atau kisi difraksi untuk membubarkan cahaya.
3. Meneruskan cahaya melalui sampel
Balok cahaya monokromatik ditransmisikan melalui sampel yang terkandung dalam kuvette kuarsa yang jelas. Beberapa energi diserap oleh sampel.
4. Mendeteksi cahaya yang ditransmisikan
Fotodetector mengukur berapa banyak cahaya yang melewati sampel. Photodiode dan tabung photomultiplier adalah detektor tipikal.
5. Ukur absorbansi
Rasio yang ditransmisikan ke intensitas cahaya insiden memberikan persentase transmitansi. Ini diubah menjadi nilai absorbansi dan ditampilkan.
6. Pindai panjang gelombang
Langkah 2-5 diulang secara otomatis di berbagai panjang gelombang untuk menghasilkan spektrum penyerapan.
Dengan mengukur absorbansi pada panjang gelombang yang berbeda, komposisi, konsentrasi, dan sifat sampel dapat ditentukan.
Untuk apa spektrofotometri digunakan?
Spektrofotometri telah menjadi teknik analitik penting yang digunakan di banyak bidang:
- Kimia: Mengidentifikasi senyawa, mengukur analit, mengevaluasi reaksi
- Biokimia: Protein, enzim, dan tes dan analisis DNA
- Mikrobiologi: Pengukuran kepadatan sel, Studi Pertumbuhan
- Industri: Kontrol kualitas, Pemantauan proses pembuatan
- Obat: Kimia Klinis, tes diagnostik
Beberapa aplikasi umum spektrofotometer termasuk:
- Mengukur konsentrasi solusi menggunakan hukum bir
- Mengevaluasi kemurnian obat -obatan
- Menganalisis makanan dan minuman
- Memantau proses industri
- Menentukan Kinetika Kimia
- Mengukur DNA dan protein
- Mengidentifikasi patogen dan racun
- Tes diagnosis klinis
Spektrofotometri menyediakan cepat, terjangkau, dan analisis kuantitatif sensitif sampel di berbagai bidang.
Cara menggunakan spektrofotometer
Menggunakan spektrofotometer dengan benar sangat penting untuk hasil yang akurat. Berikut adalah beberapa pedoman utama untuk menggunakan spektrofotometer:
Siapkan sampel
- Pastikan sampel benar -benar larut dan homogen solusi. Filter atau centrifuge untuk menghilangkan partikulat.
- Gunakan kuarsa cuvettes, cocok dengan panjang jalur cahaya yang ditentukan. Bersihkan dengan seksama dan menangani dengan hati -hati.
- Siapkan kosong yang berisi hanya pelarut untuk referensi. Nol atau baseline benar menggunakan kosong.
Pilih panjang gelombang
- Pilih panjang gelombang di mana sampel menyerap cahaya untuk dideteksi. Pindai di seluruh rentang untuk mengidentifikasi puncak penyerapan maksimum.
- Hindari daerah di mana sampel tidak menyerap untuk pengukuran. Ini membuang energi cahaya.
Ikuti prosedur
- Baca dan Ikuti Semua Instruksi Instrumen. Spektrofotometer memiliki merek yang berbeda, model, perangkat lunak, dan aksesori.
- Kembangkan dan validasi prosedur operasi standar terperinci untuk hasil yang dapat diulangi.
Menganalisis data
- Pastikan kalibrasi yang tepat menggunakan standar referensi. Buat kurva kalibrasi jika diperlukan.
- Rata -rata beberapa pengukuran untuk akurasi. Gunakan analisis statistik untuk menentukan presisi.
- Benar untuk gangguan latar belakang dari pelarut atau cuvette.
Dengan pelatihan dan pengalaman, Peneliti dapat sepenuhnya memanfaatkan spektrofotometer untuk analisis sampel kuantitatif yang andal.
Jenis spektrofotometer
Ada beberapa jenis spektrofotometer yang digunakan di laboratorium:
Spektrofotometer UV-terlihat
- Ukur penyerapan cahaya dalam rentang ultraviolet dan terlihat (~ 200-800 nm)
- Gunakan lampu tungsten-halogen, lampu deuterium, atau LED sebagai sumber cahaya
- Menganalisis kompleks logam transisi, Sampel biologis, dan pewarna yang terlihat
Spektrofotometer inframerah
- Beroperasi di daerah panjang gelombang inframerah (~ 750 nm – 300 m)
- Memanfaatkan sumber pemancaran inframerah seperti nernst glower
- Identifikasi kelompok fungsional dan analisis struktur senyawa
Spektrofotometer penyerapan atom
- Ukur penyerapan cahaya oleh elemen yang diuapkan
- Membutuhkan api atau penyemprot tungku grafit
- Tentukan logam dan logam dalam sampel
Spektrofotometer fluoresensi
- Ukur intensitas cahaya neon yang dipancarkan dari sampel
- Gunakan lampu xenon atau LED untuk memberikan lampu eksitasi
- Menganalisis sampel dengan fluoresensi alami atau terinduksi
Spektrofotometer Raman
- Mendeteksi cahaya yang tersebar dari Raman dari eksitasi laser
- Berikan mode molekul getaran dan rotasi
- Mengidentifikasi sampel dan mengukur analit
Memilih spektrofotometer kanan tergantung pada wilayah panjang gelombang Anda yang menarik dan jenis sampel yang akan diukur.
Kesimpulan
Spektrofotometer telah menjadi instrumen analitik yang sangat diperlukan di banyak bidang. Dengan mengukur interaksi cahaya dengan sampel, Mereka memberikan komposisi dan data properti yang sangat berharga dengan cepat dan sensitif.
Memahami apa yang diukur spektrofotometer, bagaimana mereka bekerja, dan teknik penggunaan yang tepat memungkinkan para peneliti untuk memanfaatkan potensi penuh mereka. Dengan kemajuan berkelanjutan dalam teknologi detektor, Sumber Cahaya, dan analisis data, Spektrofotometer akan terus mendorong penemuan ilmiah ke masa depan.
