Ячейка переменной длины пути

Ячейка с переменной длиной пути представляет собой держатель образца, используемый для спектроскопии ультрафиолетового и видимого диапазона или инфракрасной спектроскопии , длина пути которого может изменяться для изменения оптической плотности без изменения концентрации образца. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Уравнения

Закон Бера-Ламберта гласит, что существует логарифмическая зависимость между пропусканием (или пропусканием) света T через вещество и произведением коэффициента поглощения вещества α на расстояние, которое свет проходит через материал ( т. е. длина пути), ℓ. Коэффициент поглощения , в свою очередь, можно записать как произведение либо молярной поглощающей способности поглотителя ε, и концентрации c поглощающих веществ в материале, либо сечения поглощения σ и (числовой) плотности N. поглотителей. (полный вывод см. по ссылке на Закон Бера-Ламберта)

A=\varepsilon \ell c

Спектроскопия с ячейкой с переменной длиной пути использует закон Бера-Ламберта для определения концентраций различных растворов . Зная молярную поглощающую способность материала и изменяя длину пути, можно построить график поглощения как функцию длины пути. См. образец графика справа:

Используя линейную регрессию линейного графика, приведенного выше, можно получить выражение, связывающее поглощение, А, наклон, м, длину пути и концентрацию.

Можно вывести линейное уравнение двух переменных:

y=mx+b

приравнивая в единицах, получаем,

A=m\ell +b

Поскольку наклон линии выражается в единицах Abs/Pathlength, наклон можно выразить как:

m={A \over \ell }

подставив в закон Бера, получим:

m=\varepsilon c

Это уравнение наклонной спектроскопии.

Приложения

Методы переменной длины пути можно применять в любой ситуации, когда применим закон Бера. Он обеспечивает аналитический метод, который усредняет незначительные отклонения в консистенции подготовки проб. Он также предоставляет средства для расчета концентраций без калибровочных кривых или серийного разведения образцов.

Спектроскопия поглощения с переменной длиной пути обычно используется, когда необходимы высоковоспроизводимые данные. Это может быть сфера медицины , биотехнологии , фармакологии и открытия лекарств . Это особенно полезно на этапе очистки белков в биотехнологии, где требуются точные концентрации различных белков, или в кристаллографии .

Определение относительного соотношения белка и ДНК является обычной практикой и может быть рассчитано путем определения наклона соответствующих пиков поглощения и определения их соотношения. Этот метод используется для определения чистоты образца, содержащего эти два типа молекул.

Экспериментальные методы

В ультрафиолетово-видимой спектроскопии или спектроскопии в целом кювета для измерения образцов используется с длиной оптического пути 1 см. Кювета заполняется образцом, через образец пропускают свет и снимают показания интенсивности. Метод наклонной спектроскопии может применяться теми же методами, что и абсорбционная спектроскопия . С появлением точных линейных столиков спектроскопию поглощения с переменной длиной пути стало легко применять экспериментально.

Другие экспериментальные методы включают использование отношений наклонов для построения спектров коэффициента экстинкции. Это возможно, поскольку применение наклонной спектроскопии позволяет ученым поддерживать постоянный уровень концентрации и изменять длину пути.

Вычитание фона

Спектроскопия поглощения с переменной длиной пути использует определенный наклон для расчета концентрации. Как указано выше, это произведение молярной поглощающей способности и концентрации. Поскольку фактическое значение поглощения берется во многих точках данных через равные интервалы, вычитание фона обычно не требуется. Изображение справа представляет собой линейный график, показывающий как данные с коррекцией фона, так и необработанные данные.

Это показывает, что значения поглощения на графике смещены на равную величину и наклон двух графиков одинаковый. Таким образом, концентрация, рассчитанная по двум графикам, одинакова. Другие скалярные компоненты, влияющие на поглощение данного образца, такие как загрязнения в кювете или другой материал кюветы, также усредняются во время измерения наклона.

Этот метод также применим для поточных измерений в TFF и хроматографии . ^{[ нужна ссылка ]}

См. также

Прикладная спектроскопия

Ссылки

^ Тереза Новицка-Янковская (декабрь 1986 г.). Аналитическая видимая и ультрафиолетовая спектрометрия . Эльзевир . п. 124. ИСБН 978-0-444-42371-9 .
^ Дусен, Р. Ле; Удо, Япония; Кузен, С; Мену, В. (1985). «Низкотемпературные ячейки с переменной длиной пути для абсорбционной спектроскопии». Физический журнал E: Научные инструменты . 18 (3): 199–200. Бибкод : 1985JPhE...18..199L . дои : 10.1088/0022-3735/18/3/007 . ISSN 0022-3735 .
^ Стюарт, Сара А.; Соммер, Андре Дж. (1999). «Ячейки с переменной длиной пути для основанного на открытиях исследования закона Бера – Ламберта». Журнал химического образования . 76 (3): 399. Бибкод : 1999JChEd..76..399S . дои : 10.1021/ed076p399 . ISSN 0021-9584 .
^ Флауэрс, Пол А.; Каллендер, Шерри-Энн (1996). «Ячейка пропускания с переменной длиной пути для ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной спектроскопии и спектроэлектрохимии». Аналитическая химия . 68 (1): 199–202. дои : 10.1021/ac950580w . ISSN 0003-2700 . ПМИД 21619236 .

Дальнейшее чтение

Таккар, Сантош В.; Аллегре, Кевин М.; Джоши, Сангита Б.; Волкин, Дэвид Б.; Миддо, К. Рассел (2012). «Применение ультрафиолетовой спектроскопии для изучения взаимодействий в растворах белков при высоких концентрациях». Журнал фармацевтических наук . 101 (9): 3051–3061. дои : 10.1002/jps.23188 . ISSN 0022-3549 .
Скотт Хаффман, Кейур Сони и Джо Феррайоло Определение концентрации белка в УФ-видимом диапазоне: проверка и реализация измерений наклона с использованием технологии переменной длины пути к сентябрю 2014 г. http://www.bioprocessintl.com/manufacturing/antibody-non-antibody/uv-vis-based-determination-protein-concentration-validating-implementing-slope-measurements-using-variable-pathlength-technology/

Внешние ссылки

Спектроскопия в Керли

[Nowicka-Jankowska1986-1] Тереза Новицка-Янковская (декабрь 1986 г.). Аналитическая видимая и ультрафиолетовая спектрометрия . Эльзевир . п. 124. ИСБН 978-0-444-42371-9 .

[DoucenHoudeau1985-2] Дусен, Р. Ле; Удо, Япония; Кузен, С; Мену, В. (1985). «Низкотемпературные ячейки с переменной длиной пути для абсорбционной спектроскопии». Физический журнал E: Научные инструменты . 18 (3): 199–200. Бибкод : 1985JPhE...18..199L . дои : 10.1088/0022-3735/18/3/007 . ISSN 0022-3735 .

[StewartSommer1999-3] Стюарт, Сара А.; Соммер, Андре Дж. (1999). «Ячейки с переменной длиной пути для основанного на открытиях исследования закона Бера – Ламберта». Журнал химического образования . 76 (3): 399. Бибкод : 1999JChEd..76..399S . дои : 10.1021/ed076p399 . ISSN 0021-9584 .

[FlowersCallender1996-4] Флауэрс, Пол А.; Каллендер, Шерри-Энн (1996). «Ячейка пропускания с переменной длиной пути для ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной спектроскопии и спектроэлектрохимии». Аналитическая химия . 68 (1): 199–202. дои : 10.1021/ac950580w . ISSN 0003-2700 . ПМИД 21619236 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]