دستگاه فلیم فتومتری چیست

Flame photometry چیست؟
قدیمی ترین روش اندازه گیری جرم عناصر، روش طیف سنجی جرمی است.

در اواسط قرن 19 طی آزمایشاتی که توسط بونسن و کیرشهف انجام شد، مشخص شد که تابش منتشر شده از شعله های آتش به عنصر درون آتش مربوط است.

در دهه 1980 بولینگ بارنز، دیوید ریچاردسون، جان بری و رابرت هود ابزاری برای اندازه گیری غلظت کم سدیم و پتاسیم در یک محلول تهیه کردند. آنها این دستگاه را Flame photometer نامیدند.

طیف سنجی اتمی روشی غیر قابل اجتناب در شیمی است. طیف سنجی اتمی به سه نوع جذب، انتشار و طیف سنجی لومینسنس تفکیک می شود.

شاخه های مختلف طیف سنجی اتمی عبارتند از:

1-فلیم فتومتری Flame Photometry

2- طیف سنجی جذب اتمی (Atomic absorption spectrophotometry (AAS

3-القا کننده طیف سنجی انتشار پلاسما-اتمی(ICP-AES) Inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry)

فلیم فتومتری(Flame Photometery)، شاخه ای از طیف سنجی جرمی است که در این شاخه، آنالیز های شیمی معدنی جهت تعیین غلظت یون های فلزی خاص، از جمله، سدیم، پتاسیم، لیتیوم، کلسیم سزیم و… به کار برده می شود.

اساس فیلم فتومتر بر اساس اندازه گیری شدت نور ساطع شده هنگام ورود فلز به شعله است.

در این روش نمونه یون های فلزی مورد استفاده برای طیف سنجی، به فرم اتم هستند.

اساس این روش جداسازی فلزات قلیایی(گروه 1 جددول تناوبی) و فلزات قلیایی خاکی(گروه 2) به دلیل انرژی حرارتی تامین شده از منبع می باشد.

از روی طول موج رنگ ایجاد شده، می توان عنصر مورد نظر را شناسایی کرد. همچنین رنگ شعله اطلاعاتی راجع به مقدار عنصر موجود در نمونه می دهد.

براساس حرارت، اتم ها برانگیخته می شوند و به سطوح بالاتر انرژی می روند که ناپایدار هستند. با بازگشت به سطوح پایدار، اتم ها نوری از خود ساطع می کنند که میزان جذب نور به دلیل تحریک الکترون ها، با استفاده از تکنیک های جذب مستقیم در ناحیه قابل مشاهده طیف جذبی قابل اندازه گیری است. طول موج نور ساطع شده برای عناصر، محدوده خاصی است.

اجزای دستگاه فلیم فتومتر
منبع حرارتی(شعله):
منبعی که شعله را تامین می کند و می تواند به صورت ثابت و در دمای ثابت نگهداری شود. دمای شعله یکی از عوامل مهم در فتومتری است.دمای شعله به نسبت سوخت و ماده اکسید کننده بستگی دارد که اکسید کننده می تواند، اکسیژن یا اکسید نیتروژن باشد.

Nebulizer و میکسر:
به انتقال محلول همگن ماده در شعله با سرعت ثابت کمک می کند.

سیستم نوری (فیلتر نوری):
سیستم نوری شامل سه بخش: آینه محدب، لنز و فیلتر است. آینه محدب به انتقال نور ساطع شده از اتمها و تمرکز انتشار در لنزها کمک می کند. لنزهای محدب کمک می کنند تا نور روی نقطه ای بنام شکاف متمرکز شود. بازتاب ها از آینه از شکاف عبور کرده و به فیلترها می رسد. این حالت باعث می شود که طول موج از میان انتشار های دیگر اندازه گیری شود از این رو به عنوان فیلتر رنگی نوع تداخلی عمل می کند.

شناساگر:
نور ساطع شده را تشخیص داده و شدت تابش ساطع شده توسط شعله را اندازه گیری می کند. نور ساطع شده با کمک شناساگر به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود که این سیگنال ها با شدت نور ساطع شده متناسب خواهند بود.

مکانیسم دستگاه فلیم فتومتر:

مکانیسم دستگاه فلیم فتومتر شامل یک سری مراحل است:
1-حلال ابتدا تبخیر می شود و ذرات جامد تقسیم شده ریز جدا می شوند.

2-این ذرات جامد به سمت شعله حرکت می کنند، جایی که اتم ها و یون های گازی تولید می شوند.

3-یون ها انرژی را از شعله جذب می کنند و تا حد زیادی بر انگیخته می شوند.

4-هنگامی که اتمها به حالت پایه بر می گردند، اشعه ساطع می شود.

5-شدت نور ساطع شده با غلظت عنصر مرتبط است.

شدت نور ساطع شده، را می توان با معادله، Scheibe-Lomakin به دست آورد.

I=K×Cn

I=شدت نور ساطع شده

C=غلظت عنصر

K= Proportionality constant

در شکل زیر طول موج و رنگ ساطع شده از فلزات گروه 1 و 2 نشان داده شده است.

کاربرد فلیم فتومتر:
از دستگاه Flame photometer در صنایع داروسازی، جهت تعیین غلظت یون های سدیم و پتاسیم، در محلول های تزریقی، مانند محلول NaCl، سرم رینگر و…استفاده می شود. در تعیین غلظت واکنش گر های دارویی نیز مورد استفاده قرار می گیرد.

درکشاورزی، جهت تجزیه و تحلیل آب از دستگاه Flame photometer استفاده می شود. همچنین نوع کود مورد نیاز خاک بر اساس آنالیز عناصر موجود در خاک انتخاب می شود.

در مطالعات بالینی، میزان Na+و K+ دروم مایعات بدن، ماهیچه ها، و قلب را می توان با استفاده از این دستگاه انالیز کرد.

در صنایع غذایی جهت تجزیه و تحلیل املاح نوشابه ها، آب میوه ها و مشروبات الکلی، میزان سدیم و پتاسیم در مواد غذایی نیز می توان از این دستگاه استفاده کرد.

مزایا:
Flame photometery آنالیزی ساده و کم هزینه بر اساس آنالیز شعله است

تعیین عناصر مانند فلزات قلیایی و قلیایی خاکی به راحتی و با اطمینان انجام می شود.

معایب:
غلظت یون فلزی در محلول را نمی توان با دقت اندازه گیری کرد.

در این روش، نیاز به یک محلول استاندارد با مولاریته مشخص جهت شناسایی یون ها است.

به دست آوردن نتایج دقیق یونها با غلظت بالاتر کار دشواری است

اطلاعات در مورد ساختار مولکولی ترکیب موجود در محلول نمونه قابل تعیین نیست.

عناصری مانند کربن، هیدروژن و هالید ها، به دلیل اینکه به طور طبیعی، تابشی ندارند، قابل شناسایی نیستند.