خلية ذات مسار ضوئي متغير

الموسوعة الحرة

خلية ذات مسار ضوئي متغير هي حامل عينة يُستخدم في مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية أو مطيافية الأشعة تحت الحمراء ، حيث يمكن تغيير طول مسارها الضوئي لتغيير الامتصاصية دون تغيير تركيز العينة. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

المعادلات

ينص قانون بير -لامبرت على وجود علاقة لوغاريتمية بين نفاذية الضوء (أو معامل انتقاله)، T، عبر مادة ما، وحاصل ضرب معامل امتصاص تلك المادة، α، والمسافة التي يقطعها الضوء عبر المادة (أي طول المسار)، ℓ. ويمكن كتابة معامل الامتصاص ، بدوره، كحاصل ضرب إما معامل الامتصاص المولي للمادة الماصة، ε، وتركيز المادة الماصة c فيها، أو مقطع الامتصاص العرضي ، σ، وكثافة المادة الماصة N. (انظر رابط قانون بير-لامبرت للاطلاع على الاشتقاق الكامل).

خطية BSA
أ=εℓج{\displaystyle A=\varepsilon \ell c}

تعتمد تقنية التحليل الطيفي باستخدام خلية ذات مسار ضوئي متغير على قانون بير-لامبرت لتحديد تركيزات المحاليل المختلفة . بمعرفة معامل الامتصاص المولي للمادة وتغيير طول المسار الضوئي، يمكن رسم منحنى الامتصاص كدالة لطول المسار. انظر الرسم البياني النموذجي على اليمين.

من خلال إجراء الانحدار الخطي للرسم البياني الخطي أعلاه، يمكن اشتقاق تعبير يربط بين الامتصاصية، A، والميل، m، وطول المسار والتركيز.

يمكن اشتقاق معادلة خطية لمتغيرين،

y=مx+ب{\displaystyle y=mx+b}

وبمساواة القيم من حيث الوحدات نحصل على،

أ=مℓ+ب{\displaystyle A=m\ell +b}

بما أن ميل الخط بوحدات القيمة المطلقة لكل وحدة طول المسار، فيمكن التعبير عن الميل على النحو التالي:

م=أℓ{\displaystyle m={A \over \ell }}

بإدخالها في قانون بير نحصل على،

م=εج{\displaystyle m=\varepsilon c}

هذه هي معادلة مطيافية الميل.

التطبيقات

يمكن تطبيق تقنيات المسار المتغير في أي حالة ينطبق عليها قانون بير. فهي توفر طريقة تحليلية تُقلل من تأثير الاختلافات الطفيفة في اتساق تحضير العينات. كما أنها تُتيح حساب التركيزات دون الحاجة إلى منحنيات معايرة أو تخفيف متسلسل للعينات.

تُستخدم مطيافية الامتصاص ذات المسار المتغير عادةً عندما تكون البيانات القابلة للتكرار بدرجة عالية ضرورية. ويشمل ذلك مجالات الطب ، والتكنولوجيا الحيوية ، وعلم الأدوية ، واكتشاف الأدوية . وهي مفيدة بشكل خاص في مرحلة تنقية البروتينات في التكنولوجيا الحيوية، حيث يلزم تحديد تركيزات دقيقة لمختلف البروتينات، أو في علم البلورات .

يُعدّ تحديد النسبة النسبية للبروتين إلى الحمض النووي ممارسة شائعة، ويمكن حسابها بإيجاد ميل المنحنى عند قمم الامتصاص المتناظرة وحساب نسبتها. تُستخدم هذه الطريقة لتحديد نقاء عينة تحتوي على هذين النوعين من الجزيئات.

الأساليب التجريبية

في مطيافية الأشعة فوق البنفسجية والمرئية، أو المطيافية عمومًا، تُستخدم خلية قياس  ذات مسار ضوئي بطول 1 سم لقياس العينات. تُملأ الخلية بالعينة، ويُمرر الضوء عبرها، ثم تُسجل قراءات شدة الضوء. يمكن تطبيق تقنية مطيافية الميل باستخدام نفس أساليب مطيافية الامتصاص . ومع ظهور المراحل الخطية الدقيقة ، أصبح من السهل تطبيق مطيافية الامتصاص ذات المسار الضوئي المتغير عمليًا.

تشمل الطرق التجريبية الأخرى استخدام نسب المنحدرات لبناء أطياف معامل الامتصاص. وهذا ممكن لأن تطبيق مطيافية المنحدرات يسمح للباحث بالحفاظ على مستويات التركيز ثابتة وتغيير أطوال المسار.

طرح الخلفية

خط الأساس لا يوجد خط أساس

تستخدم مطيافية الامتصاص ذات المسار المتغير ميلًا محددًا لحساب التركيز. وكما ذُكر سابقًا، فإن هذا الميل هو ناتج ضرب معامل الامتصاص المولي في التركيز. ولأن قيمة الامتصاص الفعلية تُقاس عند نقاط بيانات متعددة على فترات متساوية، فإن طرح الخلفية غير ضروري عمومًا. الصورة على اليمين عبارة عن رسم بياني خطي يوضح البيانات المصححة للخلفية والبيانات الأصلية.

يُظهر هذا أن قيم الامتصاص على الرسم البياني متساوية في المقدار، وأن ميل الرسمين متساوٍ. وبالتالي، فإن التركيز المحسوب من الرسمين متساوٍ. كما يتم استبعاد المكونات العددية الأخرى التي تُساهم في امتصاص عينة معينة، مثل الملوثات الموجودة على الكوفيت أو اختلاف مادة الكوفيت، أثناء قياس الميل.

كما أن هذه التقنية قابلة للتطبيق أيضًا على القياسات المباشرة لتطبيقات TFF والكروماتوغرافيا .

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تيريزا نوفيكا-يانكوفسكا (ديسمبر 1986). التحليل الطيفي المرئي وفوق البنفسجي . إلسيفير . ص  124. ISBN 978-0-444-42371-9.
  2. ↑ دوسين، ر. لو؛ هودو، ج. ب.؛ كوزين، س.؛ مينو، ف. (1985). "خلايا ذات مسار ضوئي متغير ودرجة حرارة منخفضة لتحليل طيف الامتصاص". مجلة الفيزياء هـ: الأدوات العلمية . 18 (3): 199-200 . رمز Bibcode : 1985JPhE...18..199L . doi : 10.1088/0022-3735/18/3/007 . ISSN 0022-3735 . 
  3. ↑ ستيوارت، سارة أ.؛ سومر، أندريه ج. (1999). "خلايا ذات طول مسار متغير للتحقيق القائم على الاكتشاف لقانون بير-لامبرت". مجلة التعليم الكيميائي . 76 (3): 399. Bibcode : 1999JChEd..76..399S . doi : 10.1021/ed076p399 . ISSN 0021-9584 . 
  4. ↑ فلاورز، بول أ.؛ كاليندر، شيري-آن (1996). "خلية نفاذية ذات طول مسار متغير لتحليل الطيف فوق البنفسجي والمرئي وتحت الأحمر والكيمياء الطيفية الكهربائية". الكيمياء التحليلية . 68 (1): 199-202 . Bibcode : 1996AnaCh..68..199F . doi : 10.1021/ac950580w . ISSN 0003-2700 . PMID 21619236 .  

للمزيد من القراءة