Hvað er litrófsmælir?

Litrófsmælir er eitt af þeim vísindatækjum sem oft finnast í mörgum rannsóknarstofum og iðnaðarstofum. Litrófsmælar eru notaðir til rannsókna í eðlisfræði, sameindalíffræði, efnafræði og lífefnafræði rannsóknarstofum. Venjulega vísar nafnið til útfjólublátt sýnilegs (UV-Vis) litrófsgreiningar.

Orka ljóssins er háð bylgjulengd þess, venjulega tilnefnd sem lambda. Þrátt fyrir að rafsegulrófið nái yfir gríðarlegt svið bylgjulengda, geta flestar rannsóknarstofur aðeins mælt lítið brot af þeim. UV-Vis Litrannsóknir mæla milli 200 og 400 nanómetra (nm) fyrir mælingar á UV ljósi og allt að um það bil 750 nm í sýnilegu litrófinu.

Fyrir UV-Vis litrófsgreining eru sýni venjulega að geyma og mæld í litlum ílátum sem kallast kúvettur. Þetta getur verið plast ef það er notað í sýnilegu litrófinu, en þarf að vera kvars eða blandað kísil ef það er notað til UV mælinga. Það eru nokkrar vélar sem geta notað glersprufur.

Sýnileg litrófsgreining er oft notuð til iðnaðar við litarafritun. Með því að nota þessa aðferð eru sýni mæld á mörgum bylgjulengdum frá 400-700 nm og frásogssnið þeirra er borið saman við staðal. Þessi tækni er oft notuð af framleiðendum textíl og bleks. Aðrir viðskipta notendur UV-Vis litrófsgreiningar eru réttarannsóknarstofur og prentarar.

Í líffræðilegum og efnafræðilegum rannsóknum eru lausnir oft magngreindar með því að mæla stig ljósupptöku þeirra á tiltekinni bylgjulengd. Gildi sem kallast útrýmingarstuðull er notað til að reikna styrk efnasambandsins. Til dæmis nota rannsóknarstofur í sameindalíffræði litrófsmæla til að mæla styrk DNA eða RNA sýna. Þeir hafa stundum háþróaða vél sem kallast NanoDrop ™ litrófsmælir sem notar brot af magni sýnisins samanborið við það sem hefðbundin litrófsmælar nota.

Til að magn sé fullgilt verður sýnið að fylgja Beer-Lambert lögunum. Þetta krefst þess að frásogið sé í réttu hlutfalli við slóðlengd kúvettunnar og frásog efnasambandsins. Það eru töflur um útrýmingarstuðla í boði fyrir mörg en ekki öll efnasambönd.

Mörg efna- og ensímviðbrögð breyta um lit með tímanum og litrófsmælar eru mjög gagnlegir til að mæla þessar breytingar. Sem dæmi má nefna pólýfenóloxíðasa ensímin sem valda því að ávextir brúna oxandi lausnir af fenólasamböndum og breyta skýrum lausnum í þau sem eru sýnilega lituð. Hægt er að greina slík viðbrögð með því að mæla aukningu á frásogi þegar liturinn breytist. Helst er breytingahraði línulegur og hægt er að reikna út tíðni út frá þessum gögnum. Ítarlegri litrófsmæill er með hitastýrð kúvettuhafa til að framkvæma viðbrögðin við nákvæm hitastig sem er ákjósanlegt fyrir ensímið.

Örveru- og sameindalíffræði rannsóknarstofur nota oft litrófsmæli til að mæla vöxt bakteríuræktar. DNA klónunartilraunir eru oft gerðar í bakteríum og vísindamenn þurfa að mæla vaxtarstig menningarinnar til að vita hvenær á að framkvæma ákveðnar aðferðir. Þeir mæla frásogið, sem er þekkt sem ljósþéttni (OD), á litrófsmæli. Maður getur sagt frá OD hvort bakteríurnar séu að skipta sér virklega eða hvort þær séu farnar að deyja.

Litrófsmælar nota ljósgjafa til að láta ljós bylgjulengda skína í gegnum einlita. Þetta tæki sendir síðan þröngt ljósband og litrófsmælirinn ber saman ljósstyrkinn sem fer í gegnum sýnið og það sem liggur í gegnum viðmiðunarefnasamband. Til dæmis, ef efnasamband er uppleyst í etanóli, þá er tilvísunin etanól. Niðurstaðan er sýnd sem frásog stigs mismunur á milli þeirra. Þetta gefur til kynna frásog sýnasambandsins.

Ástæðan fyrir þessu frásogi er að bæði útfjólublátt og sýnilegt ljós hafa næga orku til að vekja efnin upp í meira orkumagn. Þessi örvun hefur í för með sér hærri bylgjulengd, sem er sýnileg þegar frásogið er samsæri gegn bylgjulengdinni. Mismunandi sameindir eða ólífræn efnasambönd taka upp orku á mismunandi bylgjulengdum. Þeir sem eru með hámarks frásog á sýnilegu sviðinu eru litnir af auga manna.

Lausnir efnasambanda geta verið tærar, en frásogast á UV sviðinu. Slík efnasambönd hafa venjulega tvítengi eða arómatíska hringi. Stundum eru það einn eða fleiri greinanlegir tindar þegar frásog er samsvarað bylgjulengd. Ef svo er, getur þetta hjálpað til við að bera kennsl á einhver efnasambönd með því að bera saman lögun lóðsins og þekktra viðmiðunarlóða.

Það eru tvenns konar UV-Vis litrófsmælavélar, eingeisla og tvöfaldur geisli. Þetta er mismunandi hvernig þeir mæla ljósstyrk milli viðmiðunar- og prófunarsýnis. Tvígeislavélar mæla viðmiðunar- og prófunarefnasambandið samtímis en eingeislavélar mæla fyrir og eftir að prófefnasambandinu er bætt við.