Što je apsorpcijski spektrofotometar?

Apsorpcijski spektrofotometar je analitički instrument koji se koristi za određivanje količine elementa prisutnog u uzorku. Oslanja se na činjenicu da će elementi apsorbirati svjetlost na određenoj frekvenciji unutar svjetlosnog spektra. Kada je atom u svom najnižem energetskom – ili osnovnom – stanju, može apsorbirati foton svjetlosti određene frekvencije i skočiti u stanje više energije koristeći energiju fotona. Stoga je moguće detektirati element u uzorku i odrediti prisutnu količinu mjerenjem količine svjetlosti relevantne frekvencije koju uzorak apsorbira. Ova tehnika se široko koristi u kemiji za elementarnu analizu.

Tipične komponente apsorpcijskog spektrofotometra uključuju izvor svjetlosti; komora ili ćelija u kojoj je uzorak izložen svjetlu; monokromator, koji je uređaj koji omogućuje odabir i izoliranje frekvencije od interesa; i detektor koji mjeri intenzitet svjetlosti na toj frekvenciji. Budući da je količina svjetlosti koja se apsorbira na ovoj frekvenciji proporcionalna koncentraciji elementa, može se izračunati količina prisutnog elementa. Podaci se mogu prikazati na ekranu i/ili elektronski pohraniti.

Izvor svjetlosti za apsorpcijski spektrofotometar obično emitira svjetlost na specifičnoj frekvenciji koju apsorbira element za koji se provodi ispitivanje. Budući da je frekvencija apsorpcije elementa ista kao i frekvencija njegove emisije, izvor može koristiti taj element za proizvodnju svjetlosti potrebne frekvencije. To se može postići električnim pražnjenjem u inertnoj atmosferi, koristeći element kao katodu. Obično su za ispitivanje različitih elemenata potrebni različiti izvori svjetlosti, ali u nekim slučajevima se koristi katoda koja sadrži nekoliko elemenata, kako bi se omogućilo istovremeno testiranje tih elemenata.

U najčešće korištenom tipu apsorpcijskog spektrofotometra, uzorak – obično otopina – pretvara se u aerosol i uvodi u vrući plamen, koji pretvara sve ione elementa od interesa u atome u njihovom osnovnom stanju, tako da će apsorbirati svjetlo. Vrsta plamena koji se koristi ovisi o elementu od interesa. Za mnoge elemente koristi se kisik-acetilenski plamen; međutim, neki metali mogu formirati okside ako u plamenu ima dovoljno kisika. U tim slučajevima može se koristiti neoksidirajući plamen. Druge metode uključuju korištenje grafitne peći za zagrijavanje uzorka na visoku temperaturu i električno zagrijavanje uzorka u tankoj ugljičnoj šipki.

Postoji širok raspon primjena za apsorpcijski spektrofotometar. Uobičajena primjena u geologiji je utvrđivanje sadržaja različitih metala u mineralnom uzorku. U području zaštite okoliša, ovaj instrument se može koristiti za provjeru razine toksičnih elemenata u industrijskim otpadnim vodama, riječnim vodama i podzemnim vodama ili za određivanje razine toksičnih teških metala u ribama. Slično, može se koristiti za provjeru razina različitih elemenata u uzorcima krvi – na primjer, esencijalnih elemenata poput natrija, kalcija i magnezija, kao i toksičnih elemenata.