تجزیه نمونه آلودگی ها

تجزیه نمونه آلودگی ها

اسلاید 1: بنام خداعباس بهرامیعضو هیات علمی گروه بهداشت حرفه ایدانشکده بهداشتدانشگاه علوم پزشکی کاشانBahrami_a@kaums.ac.ir

اسلاید 2:

اسلاید 3: جلسه سوم تجزيه نمونه آلودگيها

اسلاید 4: 1- انواع اسپکتروفوتومتری را بیان کند.2- قانون بیرلامبرت را توضیح دهد.3- اجزاء دستگاه اسپکتروفوتومتر را بیان کند.4- انواع منبع نور را در اسپکتروفوتومتر نور مرئی- ماوراء بنفش بیان کند.5- دو نوع cell یا کووت را توضیح دهد.6- نحوۀ تهیۀ منحنی کالیبراسیون را شرح دهد.7- روش تهیۀ منحنی کالیبراسیون بطریق Standard addition را بیان کند.

اسلاید 5: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyWhat is Spectroscopy?The study of molecular structure and dynamics through the absorption, emission and scattering of light.

اسلاید 6: اسپكتروفتومتر يا طيف سنج يك دستگاه آزمايشگاهي اوليه است كه جهت خواندن نتايج آزمايش هاي كه واكنش آنها از نوع End point هستند بكارمي رود اين دستگاه ميزان جذب يا عبور طول موجهاي مشخصي از انرژي تابشي (نور) از يك محلول را اندازه گيري مينمايد بيشترين كاربرد آن در آزمايشگاه در بخش بيوشيمي است.اساس كار اسپكتروفتومتر همانند بسيار از دستگاههاي آزمايشگاهي، براندازه گيري ميزان نور جذب شده توسط يك محلول رنگي است كي طبق قانون بير-لامبرت (-Lambert Bear) ميزان جذب نور(OD) متناسب با غلظت ماده حل شده در محلول است. قانون بير-لامبرت زماني صادق است كه:1- نور منتشر شده بر روي ماده مورد نظر تك رنگ باشد2-غلظت ماده حل شده بايد در محدوده خطي باشداسپكتروفتومتر (Spectrophotometer)

اسلاید 7: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyThe Electromagnetic Spectrumn = c / lE = hn

اسلاید 8: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopySpectroscopySpectral Distribution of Radiant Energy Wave Number (cycles/cm)X-RayUVVisibleIRMicrowave200nm400nm800nmWAVELENGTH(nm)

اسلاید 9: قانون بير لامبرت: Beer-Lambert or Bouguer-Beerشدت نور (اشعه الكترومغناطيسي) جذب شده متناسب با غلظت ماده و طول سل (مسيري كه نور مي پيمايد) دارد.IoIb(%T)T: عبور(درصد عبور) : ضريب جذبي مولي L. mol-1 cm-1b: ضخامت سل (طول مسير عبور اشعه الكترو مغناطيس) cmC: غلظت mol.L-1جذب تابش

اسلاید 10: هر چقدر ضريب جذب مولي ماده بيشتر باشد روش حساس‌تر است (يعني به ازاء b, c ثابت داراي A بيشتري است)ـ ماده‌اي كه هيچ گونه جذب ندارد (يا محلولي كه در آن هيچ ماده جذب كننده‌ تابش وجود ندارد و هيچ كاهشي در شدت تابش ايجاد نمي کند) محلول بلانك يا سفيد ناميده مي شود.در اين مورد مقدار جذب صفر و يا عبور (T) و درصد عبور (%T) صددرصد است.

اسلاید 11:

اسلاید 12: طرز تعيين غلظت يك ماده توسط اسپكتروفتومتري1ـ تهيه محلول بلانك (يا محلولي كه داراي تمامي گونه‌ها بغير از گونه مورد نظراست) A=02ـ تهيه نمونه‌هاي استاندارد از گونه‌ موردنظر با غلظتهاي مشخصC1, C2, C3, C4, …3ـ قرائت جذب محلولهاي استانداردAs1, As2, As3, As4, … 4ـ رسم جذب برحسب غلظتهاي استاندارد و بدست آوردن نمودار كاليبراسيون

اسلاید 13: 5ـ اندازه‌گيري جذب محلول مجهول و بدست آوردن غلظت مجهول از روي نمودار كاليبراسيون Cx  Ax AC A= bcAxCx y = ax + bA = ac + b

اسلاید 14: - در عمل ابتدا محلول بلانك در سل قرار داده شده شكاف منبع تابش بسته شده 100% جذب يا صفر درصد عبور تنظيم مي‌شود - سپس شكاف منبع تابش باز شده 100% عبور يا صفر درصد جذب تنظيم مي‌شود - بعد از تنظيم صفر و 100جذب محلولهاي استاندارد و مجهول اندازه‌گيري مي‌شود.اين عمل در دستگاهها توسط Auto zero يا Baseline مي‌گردد.

اسلاید 15: عوامل انحراف از قانون Beer-Lambert (A = bC)1ـ انحرافهاي شيميايي تفكيك، پليمري شدن, تجمع، تشكيل كمپلكسهاي مختلف، حلال‌پوشي ترکيبات مورد اندازه گيري، تغييرpH محيط و...2ـ انحرافهاي فيزيكيتغيير رنگ برخي از مواد متناسب با تغيير غلظت، تفاوت ضريب شکست (n) در محلولهاي رقيق و غليظ

اسلاید 16: 3ـ انحرافهاي دستگاهي تكفام نبودن تابش، آلودگي سلها، خطي نبودن جريان حاصل در دتکتور(فتوسل) با شدت نورتابشي، تغيير در مقدار الكتريسيته و درجه حرارت.

اسلاید 17: شماي دستگاه اسپكتروفتومتر1- منبع تابش: نور سفيد Io2- محل نمونه: نمونۀ‌ گازي، جامد، مايع 3- تجزيه‌گر: منشور، يا شبكه 4- آشكارساز: PMT 5- ثبات: Chart Source Analyzer Cell Detector Recorder

اسلاید 18: قسمتهاي مختلف دستگاه اسپكتروفتومتر1- منابع تابش معمولي در اسپكتروفتومتري - لامپ تنگستن براي ناحيه مرئي 340-1000nm (Visible)- لامپ دتريوم براي ناحيه ماورا بنفش (Uv) 190-370nm2- منوكروماتور- منشور prism- شبكه grating3- سل يا محل نمونه- شيشه و پلاستيك براي ناحيه مرئي - كوارتز براي ناحيه ماورابنفش

اسلاید 19: 4- آشكارساز- فتوتيوب - فتومالتي پلاير (PMT)5- ثبات - نشانگرهاي عقربه دار- نشانگرهاي ديجيتالي ـ مانيتور

اسلاید 20:

اسلاید 21: اسپكتروفتومترهاي مرئي و فرابنفش رايجترين ، نوع آنها در مراكز تشخيصي و آزمايشگاهي است اسپكتروفتومترها بر اساس تعداد پرتوهاي نوري كه به آشكارساز دستگاه مي رسد به دو نوع تك پرتويي و دوپرتويي تقسيم ميشوند.در نوع تك پرتويي يك جايگاه براي محلول و بلانگ وجود دارد در دستگاههاي دو پرتويي دو جايگاه منظور شده است .پرتوتابش شده بطور خودكار مجزا شده و ازمحلول بلانك و نمونه همزمان عبور مي كند اين دستگاهها بسيار حساس مي باشند.

اسلاید 22: 1ـ منبع نور(Light Source)2ـ تك رنگ ساز(Monochromator)3ـ شكاف عبور يا متمركز كننده پرتو(Focusing Device) 4ـ كووت يا محل قرار دادن نمونه (Cuvet)5ـ دتكتور يا آشكار ساز (Detector)6ـ صفحه نمايشگر (Display device)قسمت هاي مختلف يك اسپكتروفتومتر شامل:

اسلاید 23:

اسلاید 24: معمولا“از لامپهاي تنگستني كه توليد نور با طول موج990-300 نانومتر مينمايند استفاده مي شود براي توليد پرتوهاي فرابنفش غالبا“ از از لامپ هاي هيدروژني يا دوتريومي (با طول موج 450-200نانومتر) استفاده مي شود لامپ هاي دوتريومي معمولا“ پايدارترند وطول عمر بيشتري دارند. منبع نور(Light Source)

اسلاید 25: اين قسمت دستگاه، نور مخلوط را به پرتوهاي تك رنگ تجزيه مي كند اين عمل در اسكپتوفتومتر معمولا“ توسط منشور يا سيستم گريتينگ(Grating) انجام مي گيرد تركيبي از عدسي ها،آئينه هاي كوچك مي باشد كه فقط به طيف رنگي با طول موج مورد نظر اجازه عبور مي دهند هر قدر عرض شكاف نور كمتر باشد كيفيت پرتوها بهتر خواهد بود. ميزان منوكروماتيك بودن نور تابيده شده به كووت بسيار مهم مي باشد كه با (Spectral Band Width) SBW پهناي باند طيف برحسب نانومتر مشخص مي شود هرچقدر عدد SBW كوچكتر باشد كيفيت دستگاه بهتر خواهد بود كه بستگي به نوع گريتينگ و پهناي شكاف عبور نور دارد. بهترين SBW براي اسپكتروفتومتر هاي آزمايشگاهي 8 نانومتر و براي دستگاههاي تحقيقاتي 4-8/1نانومتر مي باشدشكاف عبور يا متمركز كننده پرتو(Focusing Device)تك رنگ ساز(Monochromator)

اسلاید 26: كووت يا محل قرار دادن نمونه (Cuvet)كووتها محفظه هاي شفافي هستند كه محلول موردآزمايش در آن ريخته شده و در جايگاه خاص خود كه در مسير نور تكرنگ تعبيه شده است قرار مي گيرد. كووتها با توجه به نوع مصرف جنس ، شكل و حجم متفاوتي دارند. براي محلولهاي اسيدي و قليايي از كووتهاي مخصوص شيشه اي و براي طول موجهاي زير 320نانومتر از لوله كوارتز يا پلاستيك استفاده مي شود

اسلاید 27: دتكتور يا آشكار ساز (Detector)دتكتور يا آشكار ساز انرژي نوراني (عبور كرده از محلول را) به انرژي الكتريكي تبديل و آن را تقويت مي كند. آشكار سازها معمولا“ به سه گروه تقسيم مي شوند.1- فتوالكتريكي 2- فتوشيميايي 3- حرارتي در اسكتروفتومتر از آشكار سازهاي فتوالكتريكي استفاده مي شود . فتوسل و فتوتيوب از جمله انهاست

اسلاید 28: صفحه نمايشگر (Display device)داده هاي بدست آمده از يك آشكار ساز بوسيله يك دستگاه بازخواني مانند يك گالوانومتر يا اسلوسكپ نشان داده مي شود انواع مختلف نمايشگر در اشكال عقربه اي، ديجيتالي و كامپيوتري در اسپكتروفتومترها وجود دارد

اسلاید 29: كووت يا محل قرار دادن نمونه (Cuvet)كووتها محفظه هاي شفافي هستند كه محلول موردآزمايش در آن ريخته شده و در جايگاه خاص خود كه در مسير نور تكرنگ تعبيه شده است قرار مي گيرد. كووتها با توجه به نوع مصرف جنس ، شكل و حجم متفاوتي دارند. براي محلولهاي اسيدي و قليايي از كووتهاي مخصوص شيشه اي و براي طول موجهاي زير 320نانومتر از لوله كوارتز يا پلاستيك استفاده مي شود

اسلاید 30: دتكتور يا آشكار ساز (Detector)دتكتور يا آشكار ساز انرژي نوراني (عبور كرده از محلول را) به انرژي الكتريكي تبديل و آن را تقويت مي كند. آشكار سازها معمولا“ به سه گروه تقسيم مي شوند.1- فتوالكتريكي 2- فتوشيميايي 3- حرارتي در اسكتروفتومتر از آشكار سازهاي فتوالكتريكي استفاده مي شود . فتوسل و فتوتيوب از جمله انهاست

اسلاید 31: صفحه نمايشگر (Display device)داده هاي بدست آمده از يك آشكار ساز بوسيله يك دستگاه بازخواني مانند يك گالوانومتر يا اسلوسكپ نشان داده مي شود انواع مختلف نمايشگر در اشكال عقربه اي، ديجيتالي و كامپيوتري در اسپكتروفتومترها وجود دارد

اسلاید 32: كار با اسپكتروفتومتر1- پس اتصال به برق دستگاه را روشن مي كنيم حدود 10 دقيقه صبر مي كنيم تا به اصطلاح دستگاه گرم شود2- طول موج مورد نظر را انتخاب مي كنيم3- با استفاده بلانك دستگاه را صفر ميكنيم 4-استانداردآزمايش و نمونه به ترتيب به كووت منتقل نموده و OD آن را مي خوانيم 5- با يك محاسبه غلظت نمونه بدست مي آوريمA=ODt/ODs X S

اسلاید 33: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyDispersion of polychromatic light with a prism Prism - spray out the spectrum and choose the certain wavelength (l) that you want by moving the slit. Polychromatic RayInfraredRedOrangeYellowGreenBlueVioletUltravioletmonochromatic RaySLITPRISMPolychromatic RayMonochromatic Ray

اسلاید 34: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyPhotomultiplier Tube DetectorAnode High sensitivity at low light levels Cathode material determines spectral sensitivity Good signal/noise Shock sensitive

اسلاید 35: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyThe Photodiode Detector Wide dynamic range Very good signal/noise at high light levels Solid-state device

اسلاید 36: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyConventional SpectrophotometerSchematic of a conventional single-beam spectrophotometer

اسلاید 37: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyConventional SpectrophotometerOptical system of a double-beam spectrophotometer

اسلاید 38: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyConventional SpectrophotometerOptical system of a split-beam spectrophotometer

اسلاید 39: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyCells UV SpectrophotometerQuartz (crystalline silica) Visible SpectrophotometerGlass IR SpectrophotometerNaCl

اسلاید 40: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyOpen-topped rectangular standard cell (a) and apertured cell (b) for limited sample volumeCell Types I

اسلاید 41: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyCell Types IIMicro cell (a) for very small volumes and flow-through cell (b) for automated applications

اسلاید 42: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopySPECTROMETRIC ANALYSIS USING STANDARD CURVE Avoid very high or low absorbencies when drawing a standard curve. The best results are obtained with 0.1 < A < 1. Plot the Absorbance vs. Concentration to get a straight line

اسلاید 43: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyRelating Absorbance and TransmittanceAbsorbance rises linearly with concentration. Absorbance is measured in units.Transmittance decreases in a non-linear fashion. Transmittance is measured as a %.Absorbance = log10 (100/% transmittance)

اسلاید 44: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyPrecision and AccuracyPrecision –Precision +Precision –Precision +Accuracy –Accuracy –Accuracy +Accuracy +

اسلاید 45: Fundamentals of modern UV-visible spectroscopyThanks for your kind attentio