آموزش طیف سنجی جذب اتمی

طیف ‌سنجی، به روش مطالعه برهم‌کنش بین نور و ماده گفته می‌شود. از دیدگاه تاریخی نیز طیف‌سنجی به شاخه‌ای از آموزش طیف سنجی جذب اتمی علم برمی‌گردد که امواج برای مطالعات نظری در ساختار ماده و آنالیزهای کیفی و کمی استفاده می‌شوند. در این میان طیف‌ سنجی جذب اتمی یا به اختصار آنالیز AAS، یک روش اسپکتروسکوپی برای اندازه‌گیری کمی عناصر شیمیایی با استفاده از جذب اشعه نوری توسط اتم در حالت گازی است. در شیمی تجزیه و مهندسی مواد این تکنیک برای تعیین غلظت یک عنصر خاص در یک نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در آموزش طیف سنجی جذب اتمی این مقاله آموزش طیف سنجی جذب اتمی قصد داریم با این روش آنالیز بیشتر آشنا شویم.

منظور از طیف جذب اتمی چیست؟

طیف جذبی یک عنصر در شکل گازی و اتمی آن یک سری خطوط باریک آموزش طیف سنجی جذب اتمی کاملا مشخص است که از جهش های الکترونی خارجی ترین الکترون ها به وجود می آیند. الکترون های لایه ظرفیت اتم، تابش الکترومغناطیس در گستره فرابنفش و مرئی را جذب یا منتشر می کنند.

در اتم های آزاد، بر خلاف مولکول ها که دارای ترازهای انرژی ارتعاشی و چرخشی هستند، فقط جهش های الکترونی صورت می گیرد. به همین دلیل وقتی که انرژی توسط اتم ها جذب یا نشر می شود، خطوط طیفی مجزا مشاهده می گردد. همین پدیده، پایه روش های طیف بینی اتمی است.

پیک های جذبی یا نشری باریک که هنگام طیف آموزش طیف سنجی جذب اتمی بینی جذب یا نشر اتمی مشاهده می شوند، طیف خطی نامیده می شوند. مولکول ها و یون های چند اتمی دارای نوارهای جذبی پهن هستند؛ درحالی که اتم ها دارای خطوط جذبی باریک (معمولاً با پهنای ۰٫۰۰۱ الی۰٫۰۱ نانومتر) هستند.

برای آشنایی بیشتر با اساس این روش، بهتر است ابتدا مروری بر تئوری آموزش طیف سنجی جذب اتمی اولیه آنالیز AAS داشته باشیم. این تئوری بیان می کند که:

• همه اتم ها بلا استثنا می توانند نور جذب کنند.«به‌طور خلاصه الکترون ‌های اتم‌ها با جذب طول موج مشخصی (انرژی) می‌توانند به سطوح بالاتر انرژی بروند و برای مدت آموزش طیف سنجی جذب اتمی کوتاهی به حالت برانگیخته در بیایند. می‌دانیم که این مقدار انرژی جذب شده برای هر اتم با اتم دیگر متفاوت است.به زبان دیگر هر عنصری فقط به یک طول موج مشخص پاسخ می‌دهد. باریک بودن پرتو نور در این روش موجب می‌شود تا انرژی خاصی تولید شود و این روش بسیار دقیق و انتخاب پذیر باشد. هنگامی که اتم برانگیخته به حالت پایه برمی‌گردد، طول موج مشخصی از خود ساطع می‌کند. با اندازه‌گیری میزان جذب نمونه و رسم منحنی کالیبراسیون و قانون بیر لامبرت پی به میزان مجهول در نمونه می‌بریم.در طیف سنجی جذب اتمی ، ماده مورد مطالعه باید به حالت عنصری کاهش یابد، تبخیر شود و سر راه شعاع تابش منبع، قرار گیرد. لازم است بدانیم که در این فرایند، نمونه ها حتما باید به صورت محلول باشند.در اولین قدم آزمایش، محلول حاوی عنصر مورد نظر، به وسیله یک شعله که به عنوان مثال با هوا و استلین می سوزد، در دمایی پایین از طیف تابش عنصر بخار می گردد. در اثر تبخیر، قسمت اعظم عناصر موجود در محلول به حالت خنثی در می آیند و پرتوی تابش شده از لامپ های کاتدی (لامپ مخصوص برای هر عنصر) توسط اتم های خنثی شده، جذب می شود.

  در این حالت شدت اشعه تابشی اولیه کمتر می شود. تفاوت شدت دو پرتوی تابشی و خروجی، معیار غلظت عناصر آموزش طیف سنجی جذب اتمی موجود در محلول است.

  یک ایراد اصلی این تکنیک، نیاز به وجود یک آموزش طیف سنجی جذب اتمی لامپ منبع جداگانه برای هر عنصر مورد تجزیه است. برای رفع این نقیصه تلاش هایی به عمل آمده است تا یک منبع پیوسته به همراه یک تک فام ساز با قدرت جداکنندگی بسیار بالا به کارگرفته شود. تک فام ساز، جلوی منبع نور قرار می گیرد و طول موج مورد نظر را عبور می دهد. البته این تکنیک، به اندازه به کارگیری یک لامپ مخصوص برای هر عنصر رضایت بخش نیست. شکل زیر نمودار طیف جذبی اتمی کلروفیل حاصل از آنالیز AAS را نشان می دهد.

• طول موج نوری که جذب می شود، برای هر عنصر متفاوت بوده و مختص همان عنصر است. بنابراین هیچ گاه طول موج جذبی دو عنصر مشابه هم نیست.
• میزان نور جذب شده توسط عناصر، مستقیما به غلظت اتم های جذب کننده نور یا به عبارتی به غلظت عنصر مورد نظر در نمونه محلول بستگی دارد.

اساس آنالیز AAS ، استفاده از دستگاه جذب برای ارزیابی غلظت آنالیت در نمونه است؛ از این رو نیازمند رابطه‌ای میان میزان نور جذب شده توسط نمونه و غلظت نمونه هستیم که همان «قانون بیر لامبرت» است. این قانون تجربی، ارتباط شدت نور جذب شده در اثر عبور از ماده همگن بدون پراکندگی را با خصوصیات مواد بیان می‌کند. این قانون به صورت زیر بیان می‌شود:

به زبان ساده، طیف‌سنجی یا اسپکتروسکوپی بررسی مواد و خواص آن با مطالعه نور، صوت و ذرات گسیل شده، جذب شده یا پراکنده شده از نمونه مورد آزمایش است. به عبارت دیگر، طیف‌ سنجی به عنوان مطالعه بر هم کنش بین نور و ماده نیز تعریف می‌شود.

طیف سنجی جذب اتمی یکی از روش های طیف سنجی است که به وسیله آن می توان با دقت بالایی غلظت عناصر فلزی موجود در یک نمونه را تعیین نمود. اسپکتروسکوپی جذب اتمی تکنیکی برای شناسایی و اندازه گیری ترکیبات عنصری یک نمونه از طریق مطالعه انرژی تابشی به وسیله اتم هاست. پایه و اساس این روش بر این اصل استوار است که میزان پرتوی جذب شده هنگام عبور از نمونه، متناسب با غلظت عنصر مورد نظر است.

این روش توانایی آنالیز حدود ۷۵ عنصر فلزی و شبه فلزی را دارد؛ ولی توانایی آنالیز مواد غیر فلزی را به صورت مناسب ندارد. در شکل زیر نمای بیرونی دستگاه آنالیز AAS را مشاهده می کنیم.

نکته ای که لازم است در طیف سنجی مواد بدانیم، اثرات پهن کننده خطوط جذبی اند. دو اثر زیر تمایل دارند که خطوط جذبی اتم ها را تا ۰٫۰۲ تا ۰٫۰۵ آنگستروم پهن کنند:

• تعریض داپلر: از حرکت سریع ذرات جذب کننده،آموزش طیف سنجی جذب اتمی  نسبت به منبع نشر ناشی می شود. برای اتم هایی که به طرف منبع حرکت می کنند، طول موج تابش به طور موثری توسط اثر داپلر کم می شود. بنابراین، طول موج های کمی بلندتر جذب می شوند. عکس این مسئله، درباره اتم هایی که از منبع دور می شوند، نیز حاکم است. به زبان ساده، اثر داپلر بیان می کند که با توجه به اینکه ناظر به سمت چشمه حرکت می کند یا از آن دور می شود، فرکانسی (یا به عبارتی دیگر طول موجی) که از منبع ساطع می شود را بیشتر یا کمتر دریافت می کند.
• تعریض فشاری: برخوردهای بین اتم ها سبب تغییرات کوچکی در ترازهای انرژی حالت عادی می شوند و در نتیجه پیک ها پهن می شوند.

• دانشجویان علوم پایه
• طیف‌ سنجی در تعریف ساده آن عبارت است آموزش طیف سنجی جذب اتمی از ثبت و سنجش نور و در معنای تخصصی آن به مجموعه ای از روش‌ها آموزش طیف سنجی جذب اتمی و فرآیندهایی گفته می‌شود که در آن برهمکنش نور با ماده مورد مطالعه قرار بگیرند.دانلود فیلم آموزشی طیف سنجی جذب اتمی پزشک آموز

  دانلود ویدیو آموزشی طیف سنجی جذب اتمی پزشک آموز

  آموزش طیف سنجی جذب اتمی

  دانلود ویدئو آموزشی طیف سنجی جذب اتمی پزشک آموز

   

  دوره طیف سنجی جذب اتمی به مسائل مختلف در این حوزه می‌پردازد. امید است کاربران پزشک آموز پس از گذراندن این دوره، بتوانند بخش اعظمی از نیازهای خود را برآورد نمایند.

  دوره طیف سنجی جذب اتمی پزشک آموز

  این دوره برای چه کسانی مفید است:

   

  طیف ‌سنجی، به روش مطالعه برهم‌کنش بین نور و ماده گفته می‌شود. از دیدگاه تاریخی نیز آموزش طیف سنجی جذب اتمی طیف‌سنجی به شاخه‌ای از علم برمی‌گردد که امواج برای مطالعات نظری در ساختار ماده و آنالیزهای کیفی و کمی استفاده می‌شوند. در این میان طیف‌ سنجی جذب اتمی یا به اختصار آنالیز AAS، یک روش اسپکتروسکوپی برای اندازه‌گیری کمی عناصر شیمیایی با استفاده از جذب اشعه نوری توسط اتم در حالت گازی است. در شیمی تجزیه و مهندسی مواد این تکنیک برای تعیین غلظت یک عنصر خاص در یک نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله قصد داریم با این روش آنالیز بیشتر آشنا شویم.

  منظور از طیف جذب اتمی چیست؟

  طیف جذبی یک عنصر در شکل گازی آموزش طیف سنجی جذب اتمی آموزش طیف سنجی جذب اتمی و اتمی آن یک سری خطوط باریک کاملا مشخص است که از جهش های الکترونی خارجی ترین الکترون ها به وجود می آیند. الکترون های لایه ظرفیت اتم، تابش الکترومغناطیس در گستره فرابنفش و مرئی را جذب یا منتشر می کنند.

  در اتم های آزاد، بر خلاف مولکول ها که دارای ترازهای انرژی ارتعاشی و چرخشی هستند، فقط جهش های الکترونی صورت می گیرد. به همین دلیل وقتی که انرژی توسط اتم ها جذب یا نشر می شود، خطوط طیفی مجزا مشاهده می گردد. همین پدیده، پایه روش های طیف بینی اتمی است.

  پیک های جذبی یا نشری باریک که هنگام طیف بینی جذب یا نشر اتمی مشاهده می شوند، طیف خطی نامیده آموزش طیف سنجی جذب اتمی می شوند. مولکول ها و یون های چند اتمی دارای نوارهای جذبی پهن هستند؛ درحالی که اتم ها دارای خطوط جذبی باریک (معمولاً با پهنای ۰٫۰۰۱ الی۰٫۰۱ نانومتر) هستند.

  برای آشنایی بیشتر با اساس این روش، بهتر است ابتدا مروری آموزش طیف سنجی جذب اتمی بر تئوری اولیه آنالیز AAS داشته باشیم. این تئوری بیان می کند که:

  • همه اتم ها بلا استثنا می توانند نور جذب کنند.«به‌طور خلاصه الکترون ‌های اتم‌ها با جذب طول موج مشخصی (انرژی) می‌توانند به سطوح بالاتر انرژی بروند و برای مدت کوتاهی به حالت برانگیخته در بیایند. می‌دانیم که این مقدار انرژی جذب شده برای هر اتم با اتم دیگر متفاوت است.به زبان دیگر هر عنصری فقط به یک طول موج مشخص پاسخ می‌دهد. باریک بودن پرتو نور در این روش موجب می‌شود تا انرژی خاصی تولید شود و این روش بسیار دقیق و انتخاب پذیر باشد. هنگامی که اتم برانگیخته به حالت پایه برمی‌گردد، طول موج مشخصی از خود ساطع می‌کند. با اندازه‌گیری میزان جذب نمونه و رسم منحنی کالیبراسیون و قانون بیر لامبرت پی به میزان مجهول در نمونه می‌بریم.در طیف سنجی جذب اتمی ، ماده مورد مطالعه باید آموزش طیف آموزش طیف سنجی جذب اتمی سنجی جذب اتمی به حالت عنصری کاهش یابد، تبخیر شود و سر راه شعاع تابش منبع، قرار گیرد. لازم است بدانیم که در این فرایند، نمونه ها حتما باید به صورت محلول باشند.در اولین قدم آزمایش، محلول حاوی عنصر مورد نظر، به وسیله یک شعله که به عنوان مثال با هوا و استلین می سوزد، در دمایی پایین از طیف تابش عنصر بخار می گردد. در اثر تبخیر، قسمت اعظم عناصر موجود در محلول به حالت خنثی در می آیند و پرتوی تابش شده از لامپ های کاتدی (لامپ مخصوص برای هر عنصر) توسط اتم های خنثی شده، جذب می شود.

    در این حالت شدت اشعه تابشی اولیه کمتر می شود. تفاوت شدت دو پرتوی تابشی و خروجی، معیار غلظت عناصر موجود در محلول است.

    یک ایراد اصلی این تکنیک، نیاز به وجود یک لامپ منبع جداگانه برای هر عنصر مورد تجزیه است. برای رفع این نقیصه تلاش هایی به عمل آمده است تا یک منبع پیوسته به همراه یک تک فام ساز با قدرت جداکنندگی بسیار بالا به کارگرفته شود. تک فام ساز، جلوی منبع نور قرار می گیرد و طول موج مورد نظر آموزش طیف سنجی جذب اتمی را عبور می دهد. البته این تکنیک، به اندازه به کارگیری یک لامپ مخصوص برای هر عنصر رضایت بخش نیست. شکل زیر نمودار طیف جذبی اتمی کلروفیل حاصل از آنالیز AAS را نشان می دهد.

  • طول موج نوری که جذب می شود، برای هر عنصر آموزش طیف سنجی جذب اتمی متفاوت بوده و مختص همان عنصر است. بنابراین هیچ گاه طول موج جذبی دو عنصر مشابه هم نیست.
  • میزان نور جذب شده توسط عناصر، مستقیما به غلظت اتم های جذب کننده نور یا به عبارتی به غلظت عنصر مورد نظر در نمونه محلول بستگی دارد.

  اساس آنالیز AAS ، استفاده از دستگاه جذب برای ارزیابی غلظت آنالیت در نمونه است؛ از این رو نیازمند رابطه‌ای میان میزان نور جذب شده توسط نمونه و غلظت نمونه هستیم که همان «قانون بیر لامبرت» است. این قانون تجربی، ارتباط شدت نور جذب شده در اثر عبور از ماده همگن بدون پراکندگی را با خصوصیات مواد بیان می‌کند. این قانون به صورت زیر بیان می‌شود:

  به زبان ساده، طیف‌سنجی یا اسپکتروسکوپی بررسی مواد و خواص آن با مطالعه نور، صوت و ذرات گسیل شده، جذب شده یا پراکنده شده از نمونه مورد آزمایش است. به عبارت دیگر، طیف‌ سنجی به عنوان مطالعه بر هم کنش بین نور و ماده نیز تعریف می‌شود.

  طیف سنجی جذب اتمی یکی از روش های طیف سنجی است که به وسیله آن می توان با دقت بالایی غلظت عناصر فلزی موجود در یک نمونه را تعیین نمود. اسپکتروسکوپی جذب اتمی تکنیکی برای شناسایی و اندازه گیری ترکیبات عنصری یک نمونه از طریق مطالعه انرژی تابشی به وسیله اتم هاست. پایه و اساس این روش بر این اصل استوار است که میزان پرتوی جذب شده هنگام عبور از نمونه، متناسب با غلظت عنصر مورد نظر است.

  این روش توانایی آنالیز حدود ۷۵ عنصر فلزی و شبه فلزی را دارد؛ ولی توانایی آنالیز مواد غیر فلزی را به صورت مناسب ندارد. در شکل زیر نمای بیرونی دستگاه آنالیز AAS را مشاهده می کنیم.

  نکته ای که لازم است در طیف سنجی مواد بدانیم، اثرات پهن کننده خطوط جذبی اند. دو اثر زیر تمایل دارند که خطوط جذبی اتم ها را تا ۰٫۰۲ تا ۰٫۰۵ آنگستروم پهن کنند:

  • تعریض داپلر: از حرکت سریع ذرات جذب کننده، نسبت به منبع نشر آموزش طیف سنجی جذب اتمی ناشی می شود. برای اتم هایی که به طرف منبع حرکت می کنند، طول موج تابش به طور موثری توسط اثر داپلر کم می شود. بنابراین، طول موج های کمی بلندتر جذب می شوند. عکس این مسئله، درباره اتم هایی که از منبع دور می آموزش طیف سنجی جذب اتمی شوند، نیز حاکم است. به زبان ساده، اثر داپلر بیان می کند که با توجه به اینکه ناظر به سمت چشمه حرکت می کند یا از آن دور می شود، فرکانسی (یا به عبارتی دیگر طول موجی) که از منبع ساطع می شود را بیشتر یا کمتر دریافت می کند.
  • تعریض فشاری: برخوردهای بین اتم ها سبب تغییرات کوچکی در ترازهای انرژی حالت عادی می شوند و در نتیجه پیک ها پهن می شوند.
  • دانشجویان علوم پایه