Yakın İnfrared Spektroskopisi (NIR)
VIP VIP Üye
01. Giriş
Elektromanyetik spektrumun dalga boyu 770 -2500 nm (13000-4000 cm-1) arasında olduğu bölgeye yakın infrarade bölgesi denir. Literatürde yakın infrared spektroskopisi (NIR) için yatay eksende dalga sayısı yerine dalga boyu (nanometre veya mikrometre) kullanılır. Bu bölgede gözlenen absorbsiyon bantları, 3000-1700 cm-1 arasındaki temel gerilim titreşim bantlarının overton* veya kombinasyonlarıdır. Bu titreşimler genellikle C-H, N-H ve O-H bağlarına aittir.
NIR spektroskopisi su, protein, tarım, gıda, petrol ve kimya endüstrisindeki yağların kantitatif tayininde kullanılır.
02. Spektrofotometre Cihazı
Biri birinden çok farklı çeşitli cihazlar tasarlanmıştır. Bunlardan en fazla kullanılanlar çift ışınlı, diod serili ve fourier dönüşümlü cihazlardır.
Işık kaynağı olarak kuvars pencereli tungsten-halojene lambalar kullanılır. Absorpsiyon ölçümünde kullanılan hücreler kuvars veya eritilmiş sikadan yapılmıştır. Hücre uzunluğu 0.1-10 cm arasında değişebilir. Kullanılan dedektörler ise kurusun sülfürden yapılmış foto iletkenlerdir.
Birçok çözücü bu yöntemde kullanılabilir. Fakat karbontetraklorür ve karbon sülfürün yakin infrared bölgesinin tümünde geçirgenliği sahip olması diğer çözücülere göre bir üstünlük sağlar.
03. Uygulamalar
03.01. Yakın İnfrared Absorpsiyon Spektrofotometri Uygulamaları
Bu cihaz yapı aydınlatma amacı ile değil de daha çok karbon, oksijen, azot atomları ile hidrojen bağı yapan fonksiyonlu grupları içeren bileşiklerin kantitatif analizinde kullanılır.
Gliserin, hidrazin, organik filmler ve dumanlık nitrik asit gibi bir çok numunede su tayininde; fenollerin, alkollerin, organik asitlerin ve hiroperoksitlerin kantitatif tayininde 7100 cm-1 (1.4mm)’de gözlenen O-H esneme titreşimlerinin ilk overton bandından yararlanılır. Esterlerin, ketonların ve karboksilik asitlerin tayininde 3300-3600 cm-1 (2.8-3.0 mm) bölgesindeki absorbsiyonundan yararlanılır.
Diğer bir uygulama alanı karışımda tersiyer amin bulunması durumunda primer ve sekonder aminleri tayin etmede kullanılır. Bu analiz karbonteraklorür çözeltisinde 10 cm.lik hücrelerde gerçekleştirilir. 5000 cm-1 (2.0 mm) civarinda primer aminler N-H gerilme bandı verirken sekonder ve tersiyer aminlerin bu bölgede absorpsiyonu yoktur. Primer ve sekonder aminler 3300’den 11000 cm-1 olan bölgede birkaç tane üst üste binmiş bantlar verirler. Tersiyer aminler ise bu bölgede absorpsiyon yapmazlar.
03.02. Yakın İnfrared Yansıma Spektrofotometri Uygulamaları
Bu yöntemde çoğunlukla tahıllar ve bu taneli bileşiklerden elde edilen yağlar gibi tarım ürünlerinde protein, yağ ve selüloz analizinde kullanılır.
Toz haline getirilmemiş katı ürünler 1-2.5μm (10000-4000 cm-1) aralığında bir veya birden fazla bölgede uyarılırlar. Difüze yansıma olayı, kullanılan ışıklar taneciklerin yüzeyinden içeri girdikten sonra analiz edilen maddenin moleküllerini titreşim seklinde uyarır ve tüm yönlere saçılması sonucu oluşur.
Bu cihazda çalışma alanını daraltmak için birkaç girişim filtresi kullanılmaktadır. Yansıma ölçümleri genellikle tayin edilen her bir analit türü için iki veya daha çok dalga boyunda yapılır.
* Overton
Infrarded bölgesindeki geçişlerde
Elektromanyetik spektrumun dalga boyu 770 -2500 nm (13000-4000 cm-1) arasında olduğu bölgeye yakın infrarade bölgesi denir. Literatürde yakın infrared spektroskopisi (NIR) için yatay eksende dalga sayısı yerine dalga boyu (nanometre veya mikrometre) kullanılır. Bu bölgede gözlenen absorbsiyon bantları, 3000-1700 cm-1 arasındaki temel gerilim titreşim bantlarının overton* veya kombinasyonlarıdır. Bu titreşimler genellikle C-H, N-H ve O-H bağlarına aittir.
Sponsorlu Bağlantılar
02. Spektrofotometre Cihazı
Biri birinden çok farklı çeşitli cihazlar tasarlanmıştır. Bunlardan en fazla kullanılanlar çift ışınlı, diod serili ve fourier dönüşümlü cihazlardır.
Işık kaynağı olarak kuvars pencereli tungsten-halojene lambalar kullanılır. Absorpsiyon ölçümünde kullanılan hücreler kuvars veya eritilmiş sikadan yapılmıştır. Hücre uzunluğu 0.1-10 cm arasında değişebilir. Kullanılan dedektörler ise kurusun sülfürden yapılmış foto iletkenlerdir.
Birçok çözücü bu yöntemde kullanılabilir. Fakat karbontetraklorür ve karbon sülfürün yakin infrared bölgesinin tümünde geçirgenliği sahip olması diğer çözücülere göre bir üstünlük sağlar.
03. Uygulamalar
03.01. Yakın İnfrared Absorpsiyon Spektrofotometri Uygulamaları
Bu cihaz yapı aydınlatma amacı ile değil de daha çok karbon, oksijen, azot atomları ile hidrojen bağı yapan fonksiyonlu grupları içeren bileşiklerin kantitatif analizinde kullanılır.
Gliserin, hidrazin, organik filmler ve dumanlık nitrik asit gibi bir çok numunede su tayininde; fenollerin, alkollerin, organik asitlerin ve hiroperoksitlerin kantitatif tayininde 7100 cm-1 (1.4mm)’de gözlenen O-H esneme titreşimlerinin ilk overton bandından yararlanılır. Esterlerin, ketonların ve karboksilik asitlerin tayininde 3300-3600 cm-1 (2.8-3.0 mm) bölgesindeki absorbsiyonundan yararlanılır.
Diğer bir uygulama alanı karışımda tersiyer amin bulunması durumunda primer ve sekonder aminleri tayin etmede kullanılır. Bu analiz karbonteraklorür çözeltisinde 10 cm.lik hücrelerde gerçekleştirilir. 5000 cm-1 (2.0 mm) civarinda primer aminler N-H gerilme bandı verirken sekonder ve tersiyer aminlerin bu bölgede absorpsiyonu yoktur. Primer ve sekonder aminler 3300’den 11000 cm-1 olan bölgede birkaç tane üst üste binmiş bantlar verirler. Tersiyer aminler ise bu bölgede absorpsiyon yapmazlar.
03.02. Yakın İnfrared Yansıma Spektrofotometri Uygulamaları
Bu yöntemde çoğunlukla tahıllar ve bu taneli bileşiklerden elde edilen yağlar gibi tarım ürünlerinde protein, yağ ve selüloz analizinde kullanılır.
Toz haline getirilmemiş katı ürünler 1-2.5μm (10000-4000 cm-1) aralığında bir veya birden fazla bölgede uyarılırlar. Difüze yansıma olayı, kullanılan ışıklar taneciklerin yüzeyinden içeri girdikten sonra analiz edilen maddenin moleküllerini titreşim seklinde uyarır ve tüm yönlere saçılması sonucu oluşur.
Bu cihazda çalışma alanını daraltmak için birkaç girişim filtresi kullanılmaktadır. Yansıma ölçümleri genellikle tayin edilen her bir analit türü için iki veya daha çok dalga boyunda yapılır.
* Overton
Infrarded bölgesindeki geçişlerde
DV= ±1seçim kuralı ideal koşullarda tam harmonik salınım yapan sistem için geçerlidir. Bu geçişlere ana tonlar denir. Titresen moleküllerde harmoniklikten sapmalarda olabilir ve bu yüzden bazen az bir olasılıkla
DV=2 veya DV= 3gibi geçişler gerçekleşebilir. Bu geçişlere overton denir.
Alıntıdır.
Tanrı varsa eğer, ruhumu kutsasın... Ruhum varsa eğer!
