Spektrofotometry: kompleksowy przewodnik po ich zastosowaniach i zastosowaniach

Co to jest spektrofotometr?

Spektrofotometry to urządzenia, których naukowcy używają w swoich laboratoriach. Jest to kluczowe, ponieważ pozwala naukowcom patrzeć przez różne materiały i dowiedzieć się, jak dobrze różne materiały pochłaniają światło. Jednym ze sposobów oddziaływania światła z materiałami jest absorpcja, a zrozumienie, w jaki sposób zachodzi absorpcja, przyczynia się do zrozumienia przez naukowców składu materiałów. W tym przewodniku wyjaśniamy, co robią spektrofotometry i jak są wykorzystywane w szerokim zakresie dziedzin.

Jak to działa? 

Aby zobaczyć, jak w zasadzie wykorzystują światło, przyjrzyjmy się, jak działają spektrofotometry. Spektrofotometr przepuszcza wiązkę światła przez próbkę — ciecz, ciało stałe, a nawet gaz. Następnie maszyna mierzy ilość światła pochłoniętego przez próbkę. Absorpcja następuje, gdy próbka pobiera energię ze światła. Ta energia powoduje, że elektrony, które są małymi częściami atomów, przeskakują do wyższego stanu energetycznego. Gdy elektrony otrzymują energię, stają się podekscytowane i podskakują, tak jak gracze na tym polu gry! Gdy elektrony wracają do pierwotnej powłoki, uwalniają energię w postaci światła. Ilość światła pochłoniętego i ponownie wyemitowanego przez próbkę jest mierzona przez spektrofotometr. Na dłuższą metę daje naukowcom wgląd w jej skład i zachowanie.

Jak są wykorzystywane w laboratoriach? 

Spektrofotometry są bardzo przydatne w laboratorium naukowym z wielu powodów. Często są używane do określania ilości określonej substancji rozpuszczonej w cieczy. Na przykład, gdy naukowiec musi sprawdzić, ile cukru znajduje się w roztworze, użyje spektrofotometru. Wykrywając, ile światła jest absorbowane, naukowcy mogą określić, jak obfita lub skoncentrowana jest dana substancja. Innym zastosowaniem spektrofotometrów jest określenie, czy substancja jest czysta. Gdy widzisz absorpcję tam, gdzie się jej nie spodziewałeś, oznacza to, że może być jej więcej, niż powinno być.

Zapewnienie jakości i spójności 

Spektrofotometr, oprócz pomiaru substancji, odgrywa również rolę w analizie jakości różnych materiałów. Na przykład w przemyśle spożywczym są one używane do oceny odcienia żywności i napojów. Naukowcy mogą sprawdzić, czy żywność wygląda tak, jak powinna, patrząc na kolor. Tak więc, na przykład, jeśli pewna żywność miała być czerwona, ale maszyna pokazuje inny kolor, może to oznaczać, że coś jest nie tak! Pomaga to zachować żywność bezpieczną i atrakcyjną wizualnie dla ludzi. W przemyśle tekstylnym spektrofotometry są używane do pomiaru koloru tkanin. Jedną z najważniejszych rzeczy w szyciu odzieży jest upewnienie się, że wszystkie części tkaniny powyżej są tego samego koloru. Pomaga to zapewnić, że każda koszula lub sukienka pasuje prawidłowo.

Pomaganie medycynie i zdrowiu 

Spektrofotometr odgrywa również ważną rolę w medycynie. Pomagamy lekarzom zrozumieć różne problemy zdrowotne u pacjenta. Na przykład, mówią nam, ile pewnych rzeczy znajduje się w badaniach krwi. Te szczegóły mogą pomóc lekarzom odkryć problemy, takie jak anemia, gdy dana osoba nie ma wystarczającej liczby czerwonych krwinek, lub cukrzyca, która wpływa na sposób, w jaki organizm wykorzystuje cukier. Badania nad rakiem również wykorzystują spektrofotometry. Naukowcy używają ich, aby dowiedzieć się, w jaki sposób komórki rakowe pobierają światło. Te dane są niezwykle ważne, ponieważ mogą pomóc w ukierunkowaniu terapii w celu poprawy zdrowia osób chorych na raka.

Monitorowanie jakości wody i powietrza 

Są one również wykorzystywane do monitorowania poziomu jakości wody i zanieczyszczeń. Nie mogą one określić różnych związków w wodzie, aby sprawdzić, czy jest ona bezpieczna dla ludzi do spożycia. Maszyna wskaże, że coś jest nie tak, jeśli woda jest uszkodzona. Dzięki temu woda pitna jest czysta i bezpieczna. Naukowcy wykorzystują również spektrofotometry do pomiaru jakości powietrza. Mogą one również wykrywać poziom zanieczyszczeń w powietrzu, badając absorpcję światła przez różne związki. Informacje te są kluczowe, ponieważ pomagają w utrzymaniu bezpiecznego i czystego środowiska, z którego mogą korzystać wszyscy.