Плюсы и минусы фотометрического метода анализа

Фотометрический метод анализа — это метод, используемый для измерения количества света, излучаемого, поглощаемого или отражаемого образцом. Он основан на том факте, что разные соединения и элементы имеют уникальные спектры поглощения и излучения, которые можно использовать для идентификации и количественной оценки их присутствия в образце.

Для этого направляют луч света на образец и изучают количество света, проходящего сквозь него или поглощаемого им. По этим данным и строится определение необходимого компонента из выбранного материала.

Особенности метода

Какие приборы необходимы

Есть пять типичных приборов под рукой исследователя для фотометрии:

Спектрофотометр: измеряет количество света, поглощенного или пропущенного образцом на определенных длинах волн.
Флуорометр: измеряют флуоресценцию, испускаемую образцом при возбуждении светом определенной длины волны.
Колориметры: измеряют интенсивность определенного цвета, создаваемого образцом, обычно с помощью фильтров или стандартов цвета.
Люминометры: измеряют интенсивность света, излучаемого образцом, обычно в форме биолюминесценции или хемилюминесценции. Чаще всего применяются для изучения биопроб и мониторинге окружающей среды.
Считыватели микропланшетов: измеряют оптическую плотность, флуоресценцию или люминесценцию образцов в многолуночных планшетах.

Где используется

В аналитической химии: количественный анализ лекарств, белков, ДНК, РНК и т.д.
В биохимии и молекулярной биологии: определения количества ферментов, белков и других изучаемых молекул.
В мониторинге окружающей среды: измерение концентрации различных загрязняющих веществ в воде и воздухе.
В пищевой промышленности: контроль качества и безопасности.
В фармацевтической промышленности: анализ лекарств и фармацевтических препаратов.
В материаловедении: анализ материалов для определения его характеристик, нахождения дефектов и примесей.

Плюсы метода

Высокая чувствительность. Это означает, что фотометрия может обнаруживать очень низкие концентрации вещества в биоматериале. Чувствительность обусловлена взаимодействием света и вещества, которое может быть весьма специфичным и избирательным.Например, в спектроскопии поглощения УФ-видимого света изучаемая субстанция поглощает свет с определенной длиной волны в зависимости от электронной структуры его молекул. Измеряя количество света, поглощенного на определенной длине волны, можно определить концентрацию интересующего вещества. Точно так же в флуоресцентной спектроскопии изучаемый объект излучает свет с определенной длиной волны при возбуждении светом с определенной длиной волны. Измеряя интенсивность излучаемого света, можно обнаружить даже очень низкие концентрации флуоресцентного вещества. Высокая чувствительность делает их полезными для обнаружения следовых количеств веществ в сложных субстратах, таких как загрязнители окружающей среды в почве или воде, или низкие уровни биомолекул в клинических материалах для исследования. Это может быть особенно важно в ситуациях, когда даже небольшое количество вещества может иметь значительные биологические или экологические последствия.
Широкая применимость: можно использовать для анализа широкого спектра веществ, включая биологические молекулы, загрязнители окружающей среды, пищевые продукты и лекарства.
Неразрушающий: является неразрушающим, что означает, что исследуемое не изменяется и не разрушается во время анализа.
Быстрый и простой: относительно быстр и прост в применении, что делает его полезным инструментом для рутинного анализа и контроля качества.
Рентабельность: он является экономически эффективным методом, требующим относительно простого и недорогого оборудования и реагентов.
Специфичность: обладает высокой специфичностью, что означает, что его можно использовать для идентификации и количественного определения конкретных веществ в сложной смеси.

Минусы и недостатки

Ограниченный динамический диапазон: динамический диапазон ограничен чувствительностью детектора и линейным диапазоном калибровочной кривой. В случаях с концентрацией за пределами линейного диапазона может потребоваться разбавление или другой способ анализа.
Одним из ограничений является возможность влияния других веществ, присутствующих вместе с изучаемым. Помехи могут возникать, когда спектры поглощения или излучения интересующего вещества перекрываются со спектрами других компонентов, что приводит к неточным или неточным измерениям.

Существует два основных типа помех в фотометрическом анализе: химическая интерференция и спектральная интерференция:

Химическая интерференция возникает, когда другие вещества взаимодействуют с интересующим веществом, что приводит к изменению его концентрации или свойств. Например, на анализ белка, использующий поглощение при 280 нм в качестве меры концентрации белка, может повлиять присутствие нуклеиновых кислот или других примесей, которые также поглощают свет на этой длине волны.
Спектральная интерференция возникает, когда спектры поглощения или излучения интересующего вещества перекрываются со спектрами других компонентов, что приводит к неточным измерениям. Например, на флуоресцентный анализ, в котором используется краситель с максимумом испускания при 510 нм, может повлиять присутствие другого флуоресцентного соединения, излучающего на той же длине волны.

Чтобы свести к минимуму помехи в фотометрическом анализе, можно использовать ряд способов, таких как комплекс мероприятий для подготовки материала, выбор определенной длины волны или использование эталонных стандартов. Методы подготовки проб, такие как очистка или разбавление, могут удалить мешающие вещества или уменьшить их концентрацию в пробе.

Выбор конкретной длины волны может помочь избежать перекрытия спектров за счет выбора длины волны обнаружения, на которую не влияют другие компоненты. Эталонные стандарты, представляющие собой образцы, содержащие известную концентрацию интересующего вещества, можно использовать для устранения помех и повышения точности.

Подготовка проб: на точность и прецизионность может влиять подготовка проб, которая может включать сложные процедуры, такие как экстракция, очистка или дериватизация.
Сложность прибора: Некоторые фотометрические приборы могут потребовать специальной подготовки для работы и обслуживания, а их покупка и эксплуатация могут быть дорогими.
Возможность ошибки: как и любой другой прибор, подвержен ошибкам или изменчивости, вызванным человеческим фактором, неисправностью или другими факторами.

Заключение

В заключение можно сказать, что фотометрический анализ является ценным методом, позволяющим количественно определять вещества в исследуемом на основе их взаимодействия со светом. Все они обладают высокой чувствительностью, имеют широкий динамический диапазон, являются быстрыми и эффективными, неразрушающими и универсальными, что делает их полезными для широкого круга приложений.

Для людей, которые могут быть заинтересованы в фотометрическом анализе, вот несколько рекомендаций:

Понимание основ. Хотя фотометрический анализ может быть сложным, понимание основ его работы может помочь в интерпретации результатов и принятии обоснованных решений о его использовании.
Следуйте инструкциям: при использовании фотометрических приборов важно тщательно следовать инструкциям, чтобы обеспечить точные и надежные результаты.
Обратитесь за профессиональным советом: если у вас есть вопросы по поводу интерпретации результатов, рекомендуется обратиться за советом к профессионалу, имеющему опыт работы в данной сфере.
Соблюдайте соответствующие меры безопасности: некоторые — например, УФ-видимая спектроскопия — предполагают использование потенциально вредного излучения. При работе с этими методами важно использовать соответствующие меры безопасности, такие как ношение защитных очков.