Kaj je absorpcijski spektrofotometer?

Absorpcijski spektrofotometer je analitični instrument, ki se uporablja za določanje količine elementa, prisotnega v vzorcu. Zanaša se na dejstvo, da bodo elementi absorbirali svetlobo na določeni frekvenci znotraj svetlobnega spektra. Ko je atom v svojem najnižjem energijskem – ali osnovnem – stanju, lahko absorbira foton svetlobe z določeno frekvenco in skoči v višje energijsko stanje z uporabo energije fotona. Tako je mogoče zaznati element v vzorcu in določiti prisotno količino z merjenjem količine svetlobe ustrezne frekvence, ki jo vzorec absorbira. Ta tehnika se v kemiji pogosto uporablja za elementarno analizo.

Tipične komponente absorpcijskega spektrofotometra vključujejo vir svetlobe; komora ali celica, v kateri je vzorec izpostavljen svetlobi; monokromator, ki je naprava, ki omogoča izbiro in izolacijo frekvence, ki nas zanima; in detektor, ki meri jakost svetlobe na tej frekvenci. Ker je količina svetlobe, ki se absorbira pri tej frekvenci, sorazmerna s koncentracijo elementa, je mogoče izračunati količino prisotnega elementa. Podatki so lahko prikazani na zaslonu in/ali shranjeni v elektronski obliki.

Svetlobni vir za absorpcijski spektrofotometer običajno oddaja svetlobo s specifično frekvenco, ki jo absorbira element, za katerega se izvaja preskus. Ker je absorpcijska frekvenca elementa enaka frekvenci njegove emisije, lahko vir uporabi ta element za proizvodnjo svetlobe zahtevane frekvence. To je mogoče doseči z električno razelektritvijo v inertni atmosferi, pri čemer se element uporablja kot katoda. Običajno so za testiranje različnih elementov potrebni različni viri svetlobe, v nekaterih primerih pa se uporablja katoda, ki vsebuje več elementov, da se omogoči hkratno testiranje teh elementov.

V najpogosteje uporabljeni vrsti absorpcijskega spektrofotometra se vzorec – običajno raztopina – pretvori v aerosol in vnese v vroč plamen, ki pretvori vse ione elementa, ki nas zanima, v atome v njihovem osnovnem stanju, tako da bodo absorbirali svetloba. Vrsta uporabljenega plamena je odvisna od elementa, ki vas zanima. Za mnoge elemente se uporablja kisik-acetilenski plamen; nekatere kovine pa lahko tvorijo okside, če je v plamenu dovolj kisika. V teh primerih se lahko uporabi neoksidacijski plamen. Druge metode vključujejo uporabo grafitne peči za segrevanje vzorca na visoko temperaturo in električno ogrevanje vzorca v tanki ogljikovi palici.

Absorpcijski spektrofotometer ima široko paleto aplikacij. Običajna uporaba v geologiji je ugotavljanje vsebnosti različnih kovin v mineralnem vzorcu. Na področju varstva okolja se ta instrument lahko uporablja za preverjanje ravni strupenih elementov v industrijskih odplakah, rečni vodi in podtalnici ali za določanje ravni strupenih težkih kovin v ribah. Podobno se lahko uporablja za preverjanje ravni različnih elementov v vzorcih krvi – na primer esencialnih elementov, kot so natrij, kalcij in magnezij, pa tudi strupenih elementov.