19Kef 459 482§ΗΜ-301...6. ÚÔÛÔ¯‹! ∆Ô · ÔÙ¤ÏÂÛÌ· ÂÌÊ·Ó›˙ÂÙ·È ÛÙ·...

Post on 30-Sep-2020

2 views 0 download

Transcript of 19Kef 459 482§ΗΜ-301...6. ÚÔÛÔ¯‹! ∆Ô · ÔÙ¤ÏÂÛÌ· ÂÌÊ·Ó›˙ÂÙ·È ÛÙ·...

459

ΒΙΟΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ ΦΘΟΡΙΣΜΟΥ

19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

����� � ������� �� ��������� �� ��� ���� ��������� ���������. ��������� �������� � �������� ������ � ���� �� ����� (!����� 19-5),DNA, RNA ������������� �� ����������� ������� ���� ��� �����. "������� ������ ��� ����� ���� ��������� �� �� ������� ���� ���� ���� ������� ��������. ����� �����, �� ���������� ������ ���������� ������� ��������.

"� ��������� ��� ������� ����������� ��� ������� ��� �������������� ���������� �� ������� �������� ����� �� ����� ��������. �� ���-��#�� ��������� ���� ��������� � �� ������� ���� ���� �� ������������ ��� �����. $��� ����� ������ ��� ������, � �������� ��� �����-���� �� ��� ��� ��������� �������� � ���� ���� ���%� ����. !���������������� �� � ��� ������ 510 nm ��������� �� �� �� ��������� ��-��������� ��� ��� ����� �� , �� ����� �����#�� ����� � 600 nm. ��� ��������� ������ ��������� ��������� (Fluorescence Resonance Energy Transfer,FRET) �������� ����� �� ��� 6� ����� ��� ����� ���%� ���� �� �����.1

&�� �������� ������, ���� ������#�� �� ��������� ������ ��� �� ��������� �������� � ��������. &� ��������� � ��������� ��� ����� ��-� ��������� ������#��� �� ������. &�� �� ������ ������#��� �� �� ������������, � �� ��� ���� ����� ����� ����� �� � ��������� �������,�� ��� � �������� ��������. $�� ������, � ������ ���� ����������������� (����������� TNT) �� �� ���� �������� ���� 0,1 mg/L (0,1 ppm). '��� ��� ����� -��� ��� �������, � ���� �� %��������, �� ��� ��������� ��� �����,����� ������ � ������������� %�� �� ���������� ������.

Σ �� ������� ��� ������#���� ������ �������� ��� ��������� �� ��������� � �������������� � ���������� �� ����� �����. '� ���� ���-��� , �� ���������������� �������� ���, ���������� �� ��� !����� 7-3. !����, �������������� � ����� ��� Excel !*+24$8 �� �� ������ �� �����-������ ����� (spreadsheet matrix manipulations) �� �� ���� ����� ������� ����� �������� �����.

19-1 Ανάλυση ενός µείγµατος

� ���������� �� ��������� �� ����������� ���� ������ ���� �� �������� ������������� ��� �� ����� ��� �������.

���������� �������� : (19-1)A � �Xb[X] � �Yb[Y] � �Zb[Z] � p ∏ ·ÔÚÚfiÊËÛË Â›Ó·È ÚÔÛıÂÙÈ΋.

0 10 20 30 40 50

™˘ÁΤÓÙÚˆÛË ·Ó·Ï‡ÙË (TNT, mg/L)

ªÂ›

ˆÛ

Ë Ê

ıÔÚ

ÈÛÌÔ

60

∞fiÎÚÈÛË ÙÔ˘ ‚ÈÔ·ÈÛıËÙ‹Ú· ÛÙÔ TNT Â›Ó·È ËÌ›ˆÛË ÙÔ˘ ÊıÔÚÈÛÌÔ‡ Ì ÙËÓ ·‡ÍËÛË ÙË˜Û˘ÁΤÓÙÚˆÛ˘ ÙÔ˘ ·Ó·Ï‡ÙË. [∞fi I. L. Medintz, E. R.Goldman, M. E. Lassman, A. Hayhurst, A. W. Kusterbeck,& J. R. Deschamps, “Self-Assembled TNT BiosensorBased on Modular Multifunctional Surface-TetheredComponents,” Anal. Chem. 2005, 77, 365.]

√˘Û›· Ô˘ ¯ÚËÛÈÌÔÔÈÂ›Ù·È ÁÈ· ÙË ‚ÈÔ·Ó·-ÁÓÒÚÈÛË

¶Ôχ ÌÂÁ¿ÏË·fiÛÙ·ÛË ÁÈ· Ó· Û˘Ì‚Â› ÌÂÙ·ÊÔÚ¿ ÂÓ¤ÚÁÂÈ·˜

ªÂÙ·ÊÔÚ¿ ÂÓ¤ÚÁÂÈ·˜ Û˘ÓÙÔÓÈÛÌÔ‡ ÊıÔÚÈÛÌÔ‡

¢ÂÓ ·Ú·ÙËÚ›ٷÈÊıÔÚÈÛÌfi˜

ªfiÚÈÔ ·Ó¿ÏÔÁÔ ÙÔ˘ ·Ó·Ï‡ÙË ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ ÛÙËÓ Â‡Î·ÌÙË ·Ï˘Û›‰·600 nm

510 nm510 nm∞ӷχÙ˘

∂‡Î·ÌÙË·Ï˘Û›‰·

√˘Û›· Ô˘ ·ÔÚÚÔÊ¿ ÂÓ¤ÚÁÂÈ· (‰fiÙ˘)

√˘Û›· Ô˘ ÂΤÌÂÈ ÂÓ¤ÚÁÂÈ· (‰¤ÎÙ˘)

ÀfiÛÙڈ̷

460 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

���� ���� � ���������� �������������� ���� ���� �� ��� �%��� � -��� ������ �� b ���� �� � ��� ��� ������ � (!���� 18-4). !�� �����#���� � ��-�� ��� ����� �����, ���� ���� ���� � ����� ��� ������ ��� ��������� ���� ��� ��������� ������� ���. $�� ����� �%���-�����, �� � ����-�� ����� �� �������� ������� ��� ����������� ��� �%���� �� ��� ��� ����� � ���� ������. ��� � ���������, �#� �� ��� �%��� Henderson-Hasselbalch(9-16), ����� ������� �������� ��� pH �� �� �� � ��� ��������������.2

=� �� ����� ��� ����� X �� Y, �������� ��� ����������. $��� !���� 19-1, �� #���� ��������� ��� ��� � ���� X �� ��� ��� � ���� Y ���-������������� ����� �������. ��� � �������� ���������#��� �������� �� ������ ������������ ������ ����� ���� �������������� ���� -��� � ����� � �� ������. $��� !���� 19-1�, � X �� Y ����� ������ ���� �����������>� � ������� ��������. 8 �������� �� ������ � ������ ���� #����� ���� ��� �� � ��� ������ ���� ��������� �� X �������, ���� � ��� ������ ���� ��������� ������� �� Y.

Τι κάνουµε όταν τα φάσµατα αλληλεπικαλύπτονται

? ��������� �� �������� ���� �� ����� ������� ��������� ���!%���� 19-1 �� ��� ������� �������� �������� �� Ti(IV) �� V(V)��� !����� 19-2. 8 ����� ������� ����� ���� �������� �������� Ti(IV) 1,32mM �� V(V) 1,89 mM.

������ �������� � �������� ���� �������� � ����� � �� ������, ���������� �� ��� ��������� ��� !���� 19-2. � �������� ������� ��� � ���A–C ��� !����� 19-3. @� ����������� �������� � ����� A14 �� A16 ��� ��� ��� ��� ������ � (1,000 cm) ������ �� ���� A19. @����#���� � ��� ��-���� X �� Y �������#���� ��� ������������ ������������������� ������� �� ���� � ��� ������ �� ��� ���� ��� Beer:

(19-2)

���� ���� � �������� ��� �������� �� ���� � ��������� ��� ���-�����. ����� � ���������� ������ ��� � ��� E �� F ��� !����� 19-3. 8 ��-�������� �������� ��� ������� �������� � ���� � ��� ������, ���-��#��� �� � �� D. =� ���� � ��� ������, �� � �������� ���� �� �����-� ��� ������ ��� ��� ��������� �������:

(19-3)

J���, �� ����������� [X] �� [Y] �� ����� ��� ���� ������.=� � ������� �� [X] �� [Y], ���#���� � ��������� ����������� �� � ���

�������� � ����� D14 �� D15. @� ����� ��� �������������� ��� ���� �-����� ����� ��� ���� �����. E��������� ������ �� 0,001 M �� �� ��� ��������. 8 �������� ��� �������� �������#��� �� � �� G �� ��� �%���

(19-4)A˘ÔÏ. � �Xb[X]˘Ôı. � �Yb[Y]˘Ôı.

Am � �Xb[X] � �Yb[Y]

Am,

[X]sAXS

�Y �AYS

b[Y]s�X �

AXS

b[X]s

(� V),(� Ti)

H2O2

�–,�¿,

�∞

ÔÚ

ÚfiÊ

ËÛË

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜

X

Y

λ′

λ′′

X Y

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë(·)

(‚)

Εικόνα 19-1 ¢‡Ô ÂÚÈÙÒÛÂȘ ·Ó¿Ï˘Û˘Ì›ÁÌ·ÙÔ˜. (·) ∆· Ê¿ÛÌ·Ù· ÙˆÓ Î·ı·ÚÒÓÔ˘ÛÈÒÓ ·ÏÏËÏÂÈηχÙÔÓÙ·È ÛËÌ·ÓÙÈο. (‚) ∏·ÏÏËÏÂÈÎ¿Ï˘„Ë Â›Ó·È ÌÈÎÚ‹ Î·È ˘¿Ú¯Ô˘ÓÂÚÈÔ¯¤˜ ÛÙȘ Ôԛ˜ Ë Ì›· Ô˘Û›· Û˘ÓÂÈÛʤÚÂÈÛËÌ·ÓÙÈο.

Εικόνα19-2 º¿ÛÌ· ÔÚ·ÙÔ‡ Ti(IV) 1,32 mM, V(V) 1,89 mM, Î·È ÂÓfi˜ ¿ÁÓˆÛÙÔ˘ Ì›ÁÌ·ÙÔ˜ ÙÔ ÔÔ›Ô ÂÚȤ¯ÂÈÎ·È Ù· ‰‡Ô ÈfiÓÙ·. ŸÏ· Ù· ‰È·Ï‡Ì·Ù· ÂÚȤ¯Ô˘Ó 0,5 ηٿ ‚¿ÚÔ˜ % Î·È ∏2SO4 0,01 M. √È ·ÔÚÚÔÊ‹ÛÂȘÛÙ· ÛËÌ›· Ì ÎÔ˘ÎΛ‰Â˜ ‰›ÓÔÓÙ·È ÛÙËÓ ∂ÈÎfiÓ· 19-3. [ ∞fi M. Blanco, H. Iturriaga, S. Maspoch, & P. Tar›n, “A Simple

Method for Spectrophotometric Determination of Two Components with Overlapped Spectra,” J. Chem. Ed. 1989, 66, 178.]

H2O2

0400

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)450 500 550 600350

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

ªÂ›ÁÌ·

Ti

V

¶Ú¤ÂÈ Ó· Á›ÓÔÓÙ·È ÌÂÙÚ‹ÛÂȘ Û ÂÚÈÛÛfiÙÂÚ·Ì‹ÎË Î‡Ì·ÙÔ˜ ·fi fiÛ˜ Ô˘Û›Â˜ ˘¿Ú¯Ô˘Ó ÛÙÔÌ›ÁÌ·. °È· ¤Ó· Ì›ÁÌ· Ì ‰‡Ô Ô˘Û›Â˜, Ú¤ÂÈÓ· Á›ÓÔÓÙ·È ÌÂÙÚ‹ÛÂȘ Û ÙÔ˘Ï¿¯ÈÛÙÔÓ ÙÚ›·Ì‹ÎË Î‡Ì·ÙÔ˜. ¶ÂÚÈÛÛfiÙÂÚ· Ì‹ÎË Î‡Ì·ÙÔ˜·˘Í¿ÓÔ˘Ó ÙËÓ ·ÎÚ›‚ÂÈ·.

=� ��������, �� ���� 8 � �� H ����� � �������� ��� ������� ���%� ��� �������#������ �� ��� ��-��������� ���������.

�� Excel ������� �� ���� ����� ������� ��� �����#��� !*+24$8, �� ������������� �� ������ ������������ �����. 8 ����� !*+24$8 ������ ������� !P=�2!+�. !�� ���, ���� ���������� *P@$?!�� �� ���� �� !����� �� ���-�� OK. 8 !*+24$8 � �������� �� � ������ �� ����� !P=�2!+�.

!��������� �� ���� H11 ��� !���� 19-3, ���� ��������� �� ����� !P=�2!+�

�� ���������� !*+24$8. !����#��� �� ������� ��� !���� 19-4. ?������«H11» �� U��� *��������. U����� ���������� �� ������ ��� ���� !�����-�����. !������� «D14,D15» �� '� ���� ��� U�����. '���� ���� ����� ��� !*+24$8 � ��������� �� �� ���� H11 ���#���� � ����� D14 �� D15.*���� !�����. '��� �� ����, � !*+24$8 ������ ��� ����� 0,000670 �� ����D14 �� 0,001123 �� ���� D15. �� ������ ��� ��������� �� ���� H11 ������-�� �� 0,103 �� 0,000028. � ����� D14 �� D15 �� ���� ���, �� �����,

�� .��� � ������ ������ ����� � ��������� � ������ ��� ��������� ��-

������ �� ��� ������. &� �������� ���� ���������, ��� �����-���� ������ � ���� �� �������.

[V(V)] � 1,123 mM[Ti(IV)] � 0,670 mM

*��W����� ��� ������� ��������� ���� � ����������� ��� �����-��� ��� ��������� (A����. � Am)2 ����������� ��� ����������� ��� [X]����.�� [Y]����.. 8 «��������» ����� ��� [X]����. �� [Y]����. � ����� D14 �� D15 ��-�� ������� ��� ������������ �� ������ ��� ��������� �� ���� H11.

∏ ÛÙ‹ÏË H ÂÚȤ¯ÂÈ (A˘ÔÏ. � Am)2

G6 � (678,0)(1,000)[0,001] � (172,5)(1,000)[0,001].A˘ÔÏ.

19-1 Ανάλυση ενός µείγµατος 461

A B C D E F G H

7

6 390 0,895

5

4

·ÔÚÚfiÊËÛË

Ì›ÁÌ·ÙÔ˜ ·ÔÚÚfiÊËÛË

°Ú·ÌÌÔÌÔÚȷ΋

·ÔÚÚÔÊËÙÈÎfiÙËÙ·

Am

ÀÔÏÔÁÈ˙fiÌÂÓË

A˘ÔÏ. [A˘ÔÏ.-Am]^2∆ÈÙ¿ÓÈÔ µ·Ó¿‰ÈÔ

∞ÔÚÚfiÊËÛË ÚÔÙ‡Ô˘:

∆ÈÙ¿ÓÈÔ µ·Ó¿‰ÈÔ

3

∞Ó¿Ï˘ÛË ‰Â‰ÔÌ¤ÓˆÓ fiÙ·Ó ˘¿Ú¯Ô˘Ó ÂÚÈÛÛfiÙÂÚ· ÛËÌ›· ‰Â‰ÔÌ¤ÓˆÓ ·fi ÙÔÓ ·ÚÈıÌfi ÙˆÓ Û˘ÛÙ·ÙÈÎÒÓ ÙÔ˘ Ì›ÁÌ·ÙÔ˜

2

1

ªÂÙÚÔ‡ÌÂÓË

ª‹ÎÔ˜

·̷ÙÔ˜

15

14 0,00132 [Ti] =

0,00189

ª‹ÎÔ˜ ‰È·‰Ú. E6 = B6/($A$19*$A$14)

13

12 ™˘ÁÎÂÓÙÚÒÛÂȘ ÛÙÔ Ì›ÁÌ· (ÁÈ·

Ó· ˘ÔÏÔÁÈÛÙÔ‡Ó Ì ÙËÓ Â›Ï˘ÛË)

ÕıÚÔÈÛÌ· = 1,034E-0111

10

9

510

¶ÚfiÙ˘·

[Ti](M) =

[V](M) = [V] =

0,173

20 H6 = (G6-D6)^2

19

18

17

(cm) = F6 = C6/($A$19*$A$16)

1,000 G6 = E6*$A$19*$D$14+F6*$A$19*$D$15

8

430

470

450

0,884

0,481

0,694

0,326

0,374

0,497

0,512

0,528

0,651

0,314

0,743

0,547

0,665

678,0

131,1

669,7

364,4

525,8

172,5

197,9

263,0

270,9

279,4

0,8505

0,3289

0,9327

0,6353

0,8051

3,981E-02

2,233E-04

3,597E-02

7,796E-03

1,963E-02

16

0,001000

0,001000Εικόνα 19-3º‡ÏÏÔ ÂÚÁ·Û›·˜Ô˘ ¯ÚËÛÈÌÔÔÈ›ÙËÓ ∂¶π§À™∏ ÁÈ·ÙËÓ ·Ó¿Ï˘ÛË ÙÔ˘Ì›ÁÌ·ÙÔ˜ Ù˘∂ÈÎfiÓ·˜ 19-2.

Εικόνα 19-4 ¶Ï¿ÈÛÈÔ ‰È·ÏfiÁÔ˘ Ù˘ ∂¶π§À™∏™

ÛÙÔ Excel.

Τι µπορεί να γίνει όταν τα επιµέρους φάσµατα διαχωρίζονται επαρκώς

!�� � ���� ��� ����� � �� ����� ������#���� ����� ��� ���%� ����,���� �.�. � � �� ������ �� ��� !���� 19-1�, ������ � ����� �� ���-� ��� �%����� �� � ������ � ��������� ��� ����� ���� �� �����. 8�������� ��� �������� � ���� � ��� ������ ���� �� ������ ��� ������ -��� ���� ���� �� ����������� � ��� ������. =� � � �� ������ ��

(19-5)

���� �� ����� ������ �� ���� ��� �� �� ���� � ��� ������. @� �������-����� ���������������� ��� X �� Y � � �� ������ �� ������ � ��-������� ����� ����, � ������ �������.

@� !%����� 19-5 ������� � ������ �� ���� ��� ������� [X] �� [Y]. ��������� ����

(19-6)

$��� !%��� 19-6, ���� ������ ���� ��������. !��� �� ������� ������

� ����� �� ��������� a × d – b × c. "��, �� ������ 1 × 4 – 2 × 3 = –2.

ΠΑΡΑ∆ΕΙΓΜΑ Ανάλυση µείγµατος χρησιµοποιώντας τις Εξισώσεις 19-6

@� ������������ ���������������� ��� ����� X �� Y ���� ���� ����-��������� ���� ����� �� ���� ��:

(nm) X Y

272 16.400 3870327 3990 6420

"� ����� ��� ����� X �� Y � ��>���� 1,000 cm ���� �������� 0,957� 272 nm �� 0,559 � 327 nm. \ ������� �� ����������� ��� X �� Y �������.

Λύση ^������������ ��� !%������ 19-6 �� �������#���

=� ��� ����� ��� �������� ��� ��� ����� ���� ������� � ����������� ������ ��� � ��� � �� ������ �� � ���� ����� �� � ���� � ��� ��-���� �� ���� ���. ��������, �� ����� �� n ����� ������ � ������ ��-������ n ������ ��� � n � �� ������.

Λύνοντας συστήµατα γραµµικών εξισώσεων µε το Excel

�� Excel ������ � ����� �� �� �������� �%����� �� �� ���� �������.!�� �� ������ ���%��� ������� ��� � ���� �������, ��� �� ���. �� �����-�� ������� ���� �� ������� ��� !���� 19-5 �� ��� ��������� ��� ��� �%�-���� ��� �� ����. ���� �� ������� ������ � ������������� ������������� ������� ��� ������� ������� �� � ��� �������, ��� �� ��� � ���-����� ��� ���� ����� �������.

[Y] �

2 16.4003990

0,9570,559

22 16.400

399038706420

2� 5,95 � 10�5 M

[X] �

2 0,9570,559

38706420

22 16.400

399038706420

2�

(0,957)(6420) � (3870)(0,559)

(16.400)(6420) � (3870)(3990)� 4,43 � 10�5 M

b � 1,000,

� (M�1 cm�1)

`1 23 4

`` a bc d

`

[X] �

` A¿ �¿YbA– �–Yb

`` �¿Xb �¿Yb

�–Xb �–Yb` [Y] �

` �¿Xb A¿�–Xb A–

`` �¿Xb �¿Yb

�–Xb �–Yb`

������ �������� ��� �� �������������������

�–�¿�

A– � �–Xb[X] � �–Yb[Y]

A¿ � �¿Xb[X] � �¿Yb[Y]

�–,�¿

�–�¿

462 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

`a bc d

`

`a bc d

` � a � d � b � c

@� �%����� ��� ������������ ���������� ��� ������ � ������ �������-��� ����

�� ������ ������� � ������ � ���� ����

(19-7)

A K C

K ���� � ����� ��� ���������� � ��������������� ��� �� ������ ��� ��>�-����, A ���� � ����� ��� ��������� ��� ������. "�� ����� �� ������ � �� ���� (���� �� �������� �� A) �����#��� �������. C ���� �������� ��� ������� �����������.

"�� ����� K–1, �����#��� ��������� ��� K· ���� ���� ��� � ������� K�–1

K–1K ������ �� ��� ������� ���� ��� ���� 1 �� ������� �� 0 ��� ������-��� �����.3 8 !%��� 19-7 ������ � ����� �� �� ������ ��� �����������,C, ��������#���� �� � ��� ���� ��� �%���� �� �� K–1 :

KC � AK–1KC � K–1A123

� C

! ��������� ��� �� ���� ��� ��������� �"������ ���� �������� ���� : #������-�� �� ��������� ����� K�1 ��� �� ���������������� �� �� A. ��������� ���� ��C, ������ �� ����������� ��� ������ ������.

$��� !���� 19-5, �������� � � �� ������ �� � �� A �� � ������ ������� �����������. ���� � � �� ������ ��� � �������������� ���� �������-����. �� �������� �� ��� ��� ��� X ������� �� � �� B �� �� ����� ��� ��� Y ������� �� � �� C. 8 ����%� � ����� B5:C6 ���� � ��-��� K. 8 ������� ��� Excel MINVERSE(B5:C6) ����� ��� �������� ����,K–1. 8 ������� MMULT(����� 1, ����� 2) ����� �� �������� ��� ��� �������( �� ���� �� �� ������). �� ������ ����������� C, ���� �� �� K–1�,�� ����� �������#��� �� �� ���� �������

144424443 123K–1 A

=� � ������������� �� ������� ��� !����� 19-5, �������� �� ������-���, ��� ����� �������� �� ��� ����� �����, � ����� B5:C6. @� ���-��� ��� ��� ������ �������� � ����� D5:D6. !��������� � ����� F5:F6�� ������� � �%��� «�MMULT(MINVERSE(B5:C6), D5:D6)». *���� ��

� PC �� COMMAND � Mac. @� �-���������� ��� [X] �� [Y] �� ����� �����#���� � ����� F5:F6.

�RETURNCONTROL�SHIFT�ENTER

�b,

� MMULT(MINVERSE(B5:C6), D5:D6)

�b�b

�b.

c0,9570,559

d � c16.400 38703990 6420

d c [X]

[Y]d

0,559 � 3990[X] � 6420[Y] A– � �–Xb[X] � �–Yb[Y]

0,957 � 16.440[X] � 3870[Y]1

A¿ � �¿Xb[X] � �¿Yb[Y]

19-1 Ανάλυση ενός µείγµατος 463

A B C

K A C

D E F G

7

6 327

1. ∂ÈÛ¿ÁÔ˘Ì ÙÔÓ ›Ó·Î· ÙˆÓ Û˘ÓÙÂÏÂÛÙÒÓ εb ÛÙ· ÎÂÏÈ¿ B5:C6

2. ∂ÈÛ¿ÁÔ˘Ì ÙËÓ ·ÔÚÚfiÊËÛË ÙÔ˘ ·ÁÓÒÛÙÔ˘ Û οı ̋ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (ÎÂÏÈ¿ D5:D6)

3. ∂ÈÛËÌ·›ÓÔ˘Ì ٷ ÎÂÓ¿ ÎÂÏÈ¿ Ô˘ ··ÈÙÔ‡ÓÙ·È ÁÈ· Ù· ·ÔÙÂϤÛÌ·Ù· (F5 Î·È F6)

4. ¶ÏËÎÙÚÔÏÔÁԇ̠ÙÔÓ Ù‡Ô "= MMULT(MINVERSE(B5:C6),D5:D6)"

5. ¶·Ù¿ÌÂ CONTROL+SHIFT+ENTER ÛÂ PC ‹ COMMAND+RETURN ÛÂ Mac

6. ¶ÚÔÛÔ¯‹! ∆Ô ·ÔÙ¤ÏÂÛÌ· ÂÌÊ·Ó›˙ÂÙ·È ÛÙ· ÎÂÏÈ¿ F5 Î·È F6

3990

5

4 ÙÔ˘ ·ÁÓÒÛÙÔ˘

∞ÔÚÚfiÊËÛË ™˘ÁÎÂÓÙÚÒÛÂȘ

0,957 4,4178E-05387016440272

3

§‡ÓÔÓÙ·˜ Û‡ÛÙËÌ· ÁÚ·ÌÌÈÎÒÓ ÂÍÈÛÒÛÂˆÓ Ì ڿÍÂȘ ÈÓ¿ÎˆÓ ÛÙÔ Excel

2

1

ª‹ÎÔ˜

·̷ÙÔ˜

¶›Ó·Î·˜ Û˘ÓÙÂÏÂÛÙÒÓ

14

13

12

11

10

98

6420 0,559 5,9615E-05

[X]

[Y]

ÛÙÔ Ì›ÁÌ·

Εικόνα 19-5 §‡ÓÔÓÙ·˜ Û‡ÛÙËÌ·ÁÚ·ÌÌÈÎÒÓ ÂÍÈÛÒÛÂˆÓ Ì ÙÔ Excel.

∆Ô ÁÈÓfiÌÂÓÔ Â›Ó·È ·ÏÒ˜ C:

123K–1K C C

c1 00 1

d c [X][Y]d � c [X]

[Y]d

K�1KC

¢È·‰Èηۛ· Â›Ï˘Û˘ Û˘ÛÙ‹Ì·ÙÔ˜ÂÍÈÛÒÛÂˆÓ Ì ÙÔ Excel

Ισοσβεστικά σηµεία

U�� �� ������� ��� ����� � �������, �� ��� ^ ��� ������� ��������-�� ��� ��� Y ��� ����� �������. ��� � ������� ������ ��� ����� �-��������� ��� �������� ��� !���� 19-6. !�� � ���� ��� ��� � ���� X�� ��� ��� � ���� Y �������� � ������ ���� � ��� ������, ���� ���� ��-� ��� � ��������� ��� �� ������� ��� ������� � ����� �� ��� �� �-����, �� ����� �����#��� ��������� ���� �. $� ����%������ ������ ���� ��� �������"� ��� �� ��� ��� ������� ���� ������� ��� ��� ����� ����� .4

�� ������� ��� �������� ��� �������� ��� ��������, ���� ������ � ������ �-��#�� ���� �� ������� (HIn) � ������� ����� � pH 5,1:

!���� � ���� ��� HIn �� ��� (��� ��� ���������) �������� � 465nm, �� � ���� ��� !���� 19-6 ������� �� �� ����� ���. (!�� � ���-� ��� HIn �� �������� � ����� ����, ���� � �� ��� �� ����� ��-������ ����.)

=� � ����� ���� ������� �� �������� �����, �������� ��� �%��� ����� �������� ��� �������� � 465 nm:

(19-8)

J���, ����� � ���� ��� ����� ����� HIn �� (��� ����� ��������-���) �������� � 465 nm, �� ������ � ���� �� ���� �� �� ?������

� !%��� 19-8 ������:

(19-9)

$��� !���� 19-6, �� � ������ ��������� ��� ��� ������ ��������� ����������� ��� �������� '��� �� pH ���#��. =� ��� ���� ���,�� ������ ��� ����������� ��� !%��� 19-9 ���� ����� �� �� ���������.

19-2 Μετρώντας τη σταθερά ισορροπίας:

Το διάγραµµα Scatchard

=� � ���������� �� ����� �������� ���������� �� ����������� (�������������� �� �����������) ��� ����� � �������. $� �� ��� ������ ������ ��� ������ � ������������� � ������������� ��’ ��� ��� ����.

�� ����� ��� ������� ��� ���� �� ����� P �� X �������� �� �������PX.

(19-10)

�������� ���� ��������� ����������, ��������

(19-11)K �[PX]

[P][X]

P � X T PX

A465(� [HIn] � [In�]).

A465 � �465b([HIn] � [In�])

�465Hln � �465

In� � �465,�465

In�.�465HIn

In�

A465 � �465HInb[HIn] � �465

In�b[In�]

In�

In�

#‹4

(CH3)2N N

�NH

CO2�

N

CO2�

HIn(ÎfiÎÎÈÓÔ)

In�

(ΛÙÚÈÓÔ)

(CH3)2N NpK2 � 5,1

(In�)

464 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

0,5

420

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)

1,0

470 520 570 6200370

5,5

5,04,5

4,5

5,0

5,5

7,1

7,1

πÛÔÛ‚ÂÛÙÈÎfi ÛËÌ›Ô

Εικόνα 19-6 º¿ÛÌ· ·ÔÚÚfiÊËÛ˘ÎfiÎÎÈÓÔ˘ ÙÔ˘ ÌÂı˘Ï›Ô˘, Û˘ÁΤÓÙÚˆÛ˘3,7 × 10–4 M ÌÂٷ͇ pH 4,5 Î·È 7,1. [∞fi E. J.

King, Acid-Base Equilibria (Oxford: Pergamon Press,

1965).]

πÛÔÛ‚ÂÛÙÈÎfi ÛËÌÂ›Ô ˘¿Ú¯ÂÈ fiÙ·Ó Î·ÈÂ›Ó·È ÛÙ·ıÂÚfi.[X] � [Y]

�X � �Y

∏ ·ÔÚÚfiÊËÛË Â›Ó·È ·Ó¿ÏÔÁË ÙË˜Û˘ÁΤÓÙÚˆÛ˘ (fi¯È Ù˘ ÂÓÂÚÁfiÙËÙ·˜), ¿Ú· ÔÈÛ˘ÁÎÂÓÙÚÒÛÂȘ Ú¤ÂÈ Ó· ÌÂÙ·ÙÚ¤ÔÓÙ·È ÛÂÂÓÂÚÁfiÙËÙ˜ ÁÈ· ÙÔÓ ˘ÔÏÔÁÈÛÌfi ÙˆÓÚ·ÁÌ·ÙÈÎÒÓ ÛÙ·ıÂÚÒÓ ÈÛÔÚÚÔ›·˜.

"�� ��� ������ �� ���� ��������� ��� ���� �%������� �������� X ���-������� � ���� ������ P. !�� ���� � ���� ��������� ��� P (��������� P �� PX), �������� � ���>����

(19-12)

��� � �%��� �������� –� !%��� 19-11– ������ � ����� ��:

(19-13)

�� ������ ��� ����� [PX]/[X] �� ���� [PX] ���� ���� �� �� �� �� �����#�-�� ��������� Scatchard.5 ^������������ ������ �� �������� �� �� ��������� ������ �������� (!���� 19-7).

&�� � [PX] ���� ���� , � [X] ������ � ���������� ��� ��� �����������#�

=� �� ������ ��� [PX], ������ � ������������� � �������������� ���-�����. �� ���� ���� ��� � P �� PX ����� ����� �������� �� � ��� ��-���� ��� ��� �� ^ ��� ������� � ��� �� � ��� ������. !����, �� �������������, ���������� ��� ���� �� ���� ��� ������� � ��>���� � ���� �����-� � 1,000 cm ��� � �������� � ���������� �� ��� ����������� ���� ��� Beer.

8 �������� � ������ � ��� ������ ���� �� ������ ��� ������ ������ PX �� P:

������������ �������� � ���>����

(19-14)123

A0

���� ���� � ���� �������� ���� ��� ���� �� ��� X. $������,

(19-15)

���� �� ���� � ����������� �������� ���-� �� ���� ���� �� ��� X ����� ��� ���� ��������.

������������ ��� [PX] �� ��� !%��� 19-15 ��� !%��� 19-13 �����-����

&"����� Scatchard: (19-16)�A[X]

� K��P0 � K�A

�A(� A � A0)�� � �PX � �P

A � [PX](�PX � �P) � A0 1

[PX] �

�A��

A0,�PP0

A � �PX[PX] � �PP0 � �P[PX]

[P] � P0 � [PX],

A � �PX[PX] � �P[P]

b(� 1,000 cm)

�,

X0 � [Û˘ÓÔÏÈ΋ X] � [PX] � [X]

�K

[PX]

[X]� K[P] � K(P0 � [PX])

[P] � P0 � [PX]

P0

19-2 Μετρώντας τη σταθερά ισορροπίας: Το διάγραµµα Scatchard 465

ªÂ ηı·Ú‹ ÛΤ„Ë, Á›ÓÂÙ·È ÂÌÊ·Ó¤˜ fiÙÈ Ë∂͛ۈÛË 19-12 Â›Ó·È ÌÈ· Â͛ۈÛË ÈÛÔÛÙ¿ıÌÈÛ˘̿˙·˜.

ŒÓ· ‰È¿ÁÚ·ÌÌ· Scatchard Â›Ó·È Ë ÁÚ·ÊÈ΋·Ú¿ÛÙ·ÛË ÙÔ˘ [PX]/[X] ˆ˜ ÚÔ˜ [PX]. ∏ÎÏ›ÛË Â›Ó·È -K.

[PX

]/[X

]

25

0

5

10

15

20

1080 2 4[PX] (nM)

6

∫Ï›ÛË = –4,0 × 109 M–1

Εικόνα 19-7 ¢È¿ÁÚ·ÌÌ· Scatchard ÁÈ· Ùˉ¤ÛÌ¢ÛË ·ÓÙÈÁfiÓÔ˘ (X) ÛÙÔ ·Óٛۈ̷ (P). ∆Ô·Óٛۈ̷ ‰ÂÛ̇ÂÈ ÙÔ ÂÎÚËÎÙÈÎfi ÙÚÈÓÈÙÚÔÙÔÏÔ˘fiÏÈÔ(TNT). ∆Ô ·ÓÙÈÁfiÓÔ Â›Ó·È ¤Ó· ·Ó¿ÏÔÁÔ ÙÔ˘ TNT Ô˘ÊıÔÚ›˙ÂÈ. ∞fi ÙËÓ ÎÏ›ÛË ÌÔÚ› Ó· ˘ÔÏÔÁÈÛÙ› ËÛÙ·ıÂÚ¿ ‰¤ÛÌ¢Û˘ ÁÈ· ÙËÓ ·ÓÙ›‰Ú·ÛË P + X º PXÔ˘ Â›Ó·È ∫ = 4,0 × 109 ª–1. [∞fi ÙËÓ ∂ÈÎfiÓ· 4 ÙÔ˘

A. Bromberg & R. A. Mathies, “Homogeneous Immuno-

assay for Detection of TNT on a Capillary Electrophoresis

Chip,” Anal. Chem. 2003, 75, 1188.]

�� ������ ��� ���� ������ � ���� �� ����� ���� �� ���� 8 �������� ��� �������� ��� ������������ �� P �� �� X ������ � ������-������� ��� � ������ �� K �� ��� ������ ��� X �� �� P.

4������� ��� ���������� ��� ��� ������ ��� !%���� 19-16. !�� �� K ��-�� �����, ���� �����#���� ������� ����������� ��� X �� � ������ �� PX.$������ �� !��������, ��� �� K ��� ���� �����, ����

�� � [X] ������ � ��������, ���� � ������ ���� � ��� ������ ���� ��-������ �� ���� ���� �������.

� ����� � �������� Scatchard ������ � ���� �������. @��#������� ���� ������� ��

2���� ������� (19-17)

� ����� ���� ������� ��������� �� 6 "� ����� ��� ���-������ �� 75% ��� ������� ��� ������ ������� ������ � �������� ���� ��-����� ��� ����� � ������� (19-10). $������� ���� ������� � ������ ���������������� ����� ���� �� � ��� ������� �������.

19-3 Η µέθοδος συνεχών µεταβολών

�� ��������� ��� ���%� ��� ����� P �� X ������� � ������������� ����� �-�����:

(19-18)

(19-19)

(19-20)

!�� �� ������� (��� �� ��������, � ������� ������� ��������� (�����-#��� ����� ����� Job) ����� �� �������� ���������� ��� ������������� ��������������� ��������.

8 ���� ������ ����������� ��� �����%� ��� P �� X �� ��� ����� ����� ����, ��� � ���� ��������� � ���� ���� . =� �-�������, 2,50 mM �������� ��� P �� X ������� � ��������� ���� ��������� *��� 19-1 �� � ����� ��������� ������ mol X:P, ��� �� ��� ��� ���� ���������. 8 �������� ���� �������� �������� �� ��� �� ��� �-������� �� ������#��� �� ������ ��� ������� �� �������� ��������(���� ���#��� ��� !%��� 19-21) �� ���� �� ���� mol ��� X. � ������ ����-������ ������������ ��� ������� ��� ���������� ��� �������������� ��� ����������������������.

j��������� �������� ���� �� ��� ��������, ����� ��� �������� ���������� �� � ������� P �� X :

(19-21)¢ÈÔÚıˆÌ¤ÓË ·ÔÚÚfiÊËÛË � ÌÂÙÚÔ‡ÌÂÓË ·ÔÚÚfiÊËÛË � �PbPT � �XbXT

�max

[P] � [X]

PX2)

P � 3X T PX3

P � 2X T PX2

P � X T PX

�0,2 � S � 0,8.

� S �[PX]

P0

[X] X0

[X] � X0.X0 W P0

�K.�A�A/[X]

466 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

∆Ô ¶Úfi‚ÏËÌ· 19-13 ‰›ÓÂÈ ¤Ó·Ó ÂÓ·ÏÏ·ÎÙÈÎfiÙÚfiÔ ˘ÔÏÔÁÈÛÌÔ‡ ÙÔ˘ K Ì ÙË ¯Ú‹ÛË Ù˘∂¶π§À™∏™ ÙÔ˘ Excel.

∏ ∂͛ۈÛË 19-13 ÌÔÚ› Ó· ÁÚ·Ê› ˆ˜ S/[X] =K(1 - S). ™¯Â‰È¿ÛÙ ÙË ÁÚ·ÊÈ΋ ·Ú¿ÛÙ·ÛË ÙÔ˘S/[X] ˆ˜ ÚÔ˜ S.

°È· ÙËÓ ·ÓÙ›‰Ú·ÛË ÌÔÚ› Ó··Ô‰Âȯı› fiÙÈ Ë [PXn] Êı¿ÓÂÈ ÛÙË Ì¤ÁÈÛÙË ÙÈÌ‹Ù˘ fiÙ·Ó ÔÈ ·Ú¯ÈΤ˜ Û˘ÁÎÂÓÙÚÒÛÂȘ ¤¯Ô˘Ó ÏfiÁÔ

°È· Ó· Á›ÓÂÈ ·˘Ùfi, ÁÚ¿ÊÔ˘ÌÂ/ ηÈ

ı¤ÙÔ˘Ì ÙȘ ÌÂÚÈΤ˜ ·Ú·ÁÒÁÔ˘˜ /Î·È / ›Û˜ Ì 0.0[P]00[PXn]

0[P]00[PXn]{([P]0 � [PXn])([X]0 � n[PXn])}K � [PXn]

[X]0 � n[P]0.

P � nX T PXn,

Πίνακας 19-1 ∆ιαλύµατα για τη µέθοδο συνεχών µεταβολών

������ mol ��� X

mL P mL X ���� mol2,50 mM 2,50 mM (X:P)

1,00 9,00 9,00:1 0,9002,00 8,00 4,00:1 0,8002,50 7,50 3,00:1 0,7503,33 6,67 2,00:1 0,6674,00 6,00 1,50:1 0,6005,00 5,00 1,00:1 0,5006,00 4,00 1:1,50 0,4006,67 3,33 1:2,00 0,3337,50 2,50 1:3,00 0,2508,00 2,00 1:4,00 0,2009,00 1,00 1:9,00 0,100

'�*&+/'�: 0�� �� ��������� ��������� �� ���������� ������� �� ������ ���� 25,0 mL.

a mol Xmol X � mol P

b

���� �� ���� �� ������������ ���������������� ��� ��� � P �� ������ � X, b ���� �� � ��� ��� ������ �, �� �� ���� �� ������ ����-������� ��� P �� X �� ������. =� �� ����� ������ ��� *��� 19-1,

�� XT = (9,00/25,0) (2,50 mM) = 0,900 mM.!�� � P �� X ��� ��������� �� � ��� ������ ��� �� ���������, ��� ��-����� ������� ��� ���������.

8 ������ �������� ��������� �� ���� mol ��� X ��� ��������� �������������� ��� �������� (!���� 19-8). !�� �� ����������� ������� ������ � ������ �������� ��������� �� ���� mol X = 2/(2 + 1) = 0,667.

U��� mol ��� X �� ���� ��

!�� �� P3X �� �� �����������, �� ������ ��������� � ���������� ��(���� mol ��� X) � 1/(1 � 3) � 0,250.

*����� ������� �������� �������� �� �� ������ ��� ������ �����-���:

1. !��������� ��� �� ������� �������� ��� ���� ��� Beer.2. ^�������� �� ���� ������ ��� �� pH, ��� ���� ������.3. 2������� ���� ��� � �������� �� �� � �� ������· �� ������ ���-

��� � ��������� �� �� ���� ���� mol � ���� � ��� ������.4. *�������� �� � ������� � ����������� ������ �����������

!�� �� ������� ���� ��������� �������� �� ��� ������� ��� ����-��� ��� *��� 19-1, ��� �� ����������� ����� ��� 5,00 mM, �������� ������ �� ���� � ��������� �� ���� ���� mol.

8 ������� ��� ������ �������� ������ � �������� �� ����� ������������, ���� ��� *��� 19-1. &��� � ���������� ���� �� ��� ����� ���-��� . 8 !���� 19-9 ������� �� ���������� EDTA �� $��� !���� 19-9�,� ��������� ���� �������� � ����� mol ��� Cu2+ (= [mol Cu2+]/[mol Cu2+ +mol EDTA]) ��� �� ���� ��� �� ������ ������ � ���� mol 0,5 ��������� ��������� �������� 1:1. !�� � ����� �������� ��� ���� ������, �� ����-�� ���� ��������� ��������� �� �� � ��� !����� 19-9�. 8 ��������������� � ������������� �� � ����� �� ������� ��� ������ ��������.7

Cu2�.

Cu2�.

P � X.

a � 1)b � 2PaXb �b

b � a (� 0,667

PX2,

PT � (1,00/25,0)(2,50 mM) � 0,100 mM

XTPT

�X�P

19-3 Η µέθοδος συνεχών µεταβολών 467

ª¤ıÔ‰Ô˜ Û˘Ó¯ÒÓ ÌÂÙ·‚ÔÏÒÓ:

∏ ̤ÁÈÛÙË ·ÔÚÚfiÊËÛË Û˘Ì‚·›ÓÂÈ fiÙ·Ó(ÎÏ¿ÛÌ· mol ÙÔ˘ X) = n/(n + 1).

P � nX T PXn

P3X PX PX2

∫Ï¿ÛÌ· mol ÙÔ˘ X

¢ÈÔ

Úıˆ

̤Ó

Ë ·

ÔÚ

ÚfiÊ

ËÛË

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,00,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Εικόνα 19-8 π‰·ÓÈ΋ Û˘ÌÂÚÈÊÔÚ¿ÁÚ·ÊËÌ¿ÙˆÓ Job ÁÈ· ÙÔÓ Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi ÙˆÓÛ˘ÌÏfiÎˆÓ PX Î·È PX2.P3X,

Εικόνα 19-9 (·) º·ÛÌ·ÙÔʈÙÔÌÂÙÚÈ΋ÙÈÙÏÔ‰fiÙËÛË EDTA 30,0 mL Û ڢıÌÈÛÙÈÎfiÔÍÈÎÔ‡ Ì ÛÙÔ ›‰ÈÔ Ú˘ıÌÈÛÙÈÎfi. ¶¿ÓˆÎ·Ì‡ÏË: [EDTA] = [Cu2+] 5,00 mM. ∫¿ÙˆÎ·Ì‡ÏË: [EDTA] = [Cu2+] 2,50 mM. ∏·ÔÚÚfiÊËÛË ‰ÂÓ ¤¯ÂÈ «‰ÈÔÚıˆı›» Ì οÔÈÔÙÚfiÔ. (‚) ªÂÙ·ÙÚÔ‹ ÙˆÓ ‰Â‰ÔÌ¤ÓˆÓ ÛÂÌÔÚÊ‹ ÎÏ¿ÛÌ·ÙÔ˜ mol. ∏ ·ÔÚÚfiÊËÛË ÙÔ˘ÂχıÂÚÔ˘ ÛÙËÓ ›‰È· Ù˘ÈÎ‹Û˘ÁΤÓÙÚˆÛË ¤¯ÂÈ ·Ê·ÈÚÂı› ·fi οı ÛËÌ›ÔÙÔ˘ ÁÚ·Ê‹Ì·ÙÔ˜ ·. ∆Ô EDTA ‰ÂÓ ·ÔÚÚÔÊ¿Û ·˘Ùfi ÙÔ Ì‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜. [∞fi Z. D. Hill & P.

MacCarthy, “Novel Approach to Job’s Method,”

J. Chem. Ed. 1986, 63, 162.]

CuSO4

CuSO4

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë (7

45 n

m)

ŸÁÎÔ˜ ÙÔ˘ Cu2+ (mL)

¢ÈÔ

Úıˆ

̤ÓË

·Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

∫Ï¿ÛÌ· mol ÙÔ˘ Cu2+

0,32

0,24

0,16

0,08

00

20 40 60 80 100

(·)

0,24

0,16

0,08

00

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

(‚)

19-4 Ανάλυση µε έγχυση σε ροή8

$��� ������� �� ������ �� ���, �� ����� ������� � ��������� ��# ������������� �� ����� ������� � ��������� ������ ������ ��. '��� �� ����-������� ������� ������, �� ����� ��� ���� �������� ������ ��� ������� , ������� ���� �� ��� �� ��������������� ����. 8 ����� �� ����� � �� ������������� ������ ��� ����� �� ��������� �����, ��� ���������� �� ��� ������ ����������� ��������.

$��� !���� 19-10, ��� ����� ������� ����������� ������ �� �� ������� ��� ������ ��������, ��� ����� 40 �� �������� ������������ �� . 8 �� ����������� ������� �� �� ����� �� �� �� ������ ������������ ������� �� �� �����, ��� � ������� � ���������� ������ ����� ����� ��� ��� �������. 8 ��������� ��� ����� �� ����� �������-#��� �� �� ���������� �������� ��� �������� � �� ��>���� ���� �� ��� ������ ��� !���� 25-19. @� �� ���� �������� �� � ���� 0,5–2,5 mL/min�� � ��������� ��� ��������� ��� �� � Teflon �� ��� ����� ��������� ������ ���� ������� 0,5 mm. � ������� ����� � ��� 10–200 cm, �� � �%-���#��� ���� ��������� ������� �������. !������������ ������������� � �������������� � 20–60 s.

8 !���� 19-10� ����� �� ��� ������ ������� ��� �������. � ������ -�� 1 �� 2 ����������� �� ���������� �� �� ��� �������� ���� �������� �������� ��� 3. !������� ������ ���� (!���� 19-11) ������ �� �������� ��-����� ����������� ����������� ����%��� �� �. v�� �� �� ��#������� ������ �� ��� ����� � �� ������.9 &� ���������� � ������ ��-� ��������� �%������ � ������ � ������������ ����� �� ��� ���-

200 L

468 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

(·)

(‚)

ƒÔ‹ ʤÚÔÓÙÔ˜ ‰È·Ï‡ÙË

ƒÔ‹ ·ÓÙȉڷÛÙËÚ›Ô˘

∞ÓÙÏ›·∂ÈÛ·ÁˆÁ¤·˜ ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜

™Â›Ú·Ì·

∞ÓȯÓÂ˘Ù‹˜

∞fi‚ÏËÙ·

20–60 s

º¤ÚˆÓ ‰È·Ï‡Ù˘

∞ÓÙȉڷÛÙ‹ÚÈÔ 1

∞ÓÙȉڷÛÙ‹ÚÈÔ 2

∞ÓÙȉڷÛÙ‹ÚÈÔ 3

DΕικόνα 19-10 ™¯ËÌ·ÙÈÎfi ‰È¿ÁÚ·Ì··Ó¿Ï˘Û˘ Ì ¤Á¯˘ÛË ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜ Û ÚÔ‹, Ô˘‰Â›¯ÓÂÈ ‰È·ÊÔÚÂÙÈΤ˜ ‰È·Ù¿ÍÂȘ ÁÈ· ÙËÓÚÔÛı‹ÎË ‰‡Ô ·ÓÙȉڷÛÙËÚ›ˆÓ.

Εικόνα 19-11 ™‡ÛÙËÌ· ·Ó¿Ï˘Û˘ ̤Á¯˘ÛË Û ÚÔ‹, Ì ÌÂÁÂı˘Ì¤ÓÔ ÙÔÓ ÙÔ̤·¯ËÌÈÎÔ‡ ÂӉȷʤÚÔÓÙÔ˜. ™ÙÔ fiÚÁ·ÓÔÌÔÚԇ̠ӷ ÂÁηٷÛÙ‹ÛÔ˘Ì ‰È·ÊÔÚÂÙÈΤ˜ÌÔÓ¿‰Â˜ ¯ËÌ›·˜ ÁÈ· ‰È·ÊÔÚÂÙÈΤ˜ ·Ó·Ï‡ÛÂȘ.[∂˘ÁÂÓÈ΋ ·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi Skalar, Inc., Norcross,

GA.] ∞ÓÙÏ›·, ¯ËÌ›· Î·È ·ÓȯÓÂ˘Ù‹˜∞˘ÙfiÌ·ÙÔ˜ ‰ÂÈÁÌ·ÙÔÏ‹Ù˘

������ ���� � ��������� ��� ���w����� ��� ��������. 8 �� ��� ����������������� � �������� �� ������� �������, ��������������, �� ��� ����-����, �� �� ������� �����, ������������ ������ ��� �� �� �� ��-������ �� ������. @� ��������� ������ � ��#���� � ��������,10 ����-���,11 �������������12 ������������. �� ����� ����������� ��� ������� ����� � �� ���� � �� ���� �� ��������� ����� (!���� 19-12).

19-5 Ανοσοπροσδιορισµοί και απταµερή'� ������ ������ ��� �������� ���� � �����������������, � ������ ���-�������� ������ �� ��� ������� ��� �����. "� ������� ���� �� ���-��y�� � ���� ������� �� �� ����������� ���� ������� #��� �� �����-� � �� %��� ����� ��� �����#��� ������. �� ����� ������#�� �� �����-�� �� ����� �������� �� �� �� ��� ����� ��� ��������. 8 ����� ��-������ ��� �������� ��������-�������� ���� ���� ������, ��� � �����-� ����� ������ �� �� ����� ���� ��� �.

$��� !���� 19-13 ������#��� � ��� �� ��� ������ �������� ����-������������� ������������� (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA). �� ���-�� 1, �� ����� ���� ������ �� ��� ����� ��� �� ��������� (�� �������), ��-������ � �� ���������� �������. $� � �� 1 �� 2, � ������ ����#����� �� ����� ��� ���� ��������� �� ���������, �� � ������� �� �-������. �� ���� ��� ����� ��� �������� ��� �������� ����� ���� ��-���� �� �� ��������� ��� ����� �� ������ ������. $�� ������, � �����-��� %�������� �� � ����������� �� �� ���������� �����. $� � �� 3 ��4, �� ������� �����-������� ������ �� �� ����� 2, �� ����� ������#���� ���������� ����� ��� �����. �� ����� 2 ���������� ������ �� ���������������� ��� ��� ���������� � ������� ���� ��#���� ��� � ����-��������� ������ �� ������. U� ����, �� �� ���������� ����� ���-�������� �� ������.

�� ��#��� ��� ��������� �� ����� 2 ���� ������� �� ��� ������ ��-���. $��� !���� 19-14 �������� ��� ������� �� ���� ������� �������� � ����-����� ���� �� ��#���. �� ��#��� ������ � ������>�� �� ������� ������� �������� ���w��. !���� �� ����� ��#���� ������ � ������ ��� ��� ������������ �����, �� ���� ����� ����� �������� ����� ������ ���� ���w�����.'� ��� ��� �����, �� ��#��� ������� �� � ��� �� ������� ��� ����� � ����-��. &� ��������� ���� � ��������� ��� ����� �� ����� ������ ������������ ��#��� ���� ��������� �� ��� ��������� ���� � ���� ��� ��-#����� ���������� �������. !��������, �� ��#��� ������ � ������>�� ���� �����#�� ������� � �����#�� ���w��. @� ������������ �� ��������������� ��-������ ��#������ ��������������� ����������� ���� �������� � ���������� �� ����������� �����. @� �%������ ���������� ��#���� ��� ���-���������� ��� �����y��� ��� ������� � ���.

19-5 Ανοσοπροσδιορισµοί και απταµερή 469

ŒÓÙ

·Û

Ë Ê

ıÔÚ

ÈÛÌ

Ô‡

ÃÚfiÓÔ˜

0,8

1,0 ppb

0,6

0,4

0,2

8 min

Εικόνα 19-12 ∞Ó¿Ï˘ÛË Ì ¤Á¯˘ÛË ÛÙË ÚÔ‹∏2√2 Û ›‰· ppb ÛÙÔÓ ·¤Ú·, Ô˘ ‚·Û›˙ÂÙ·ÈÛÙÔ Û¯ËÌ·ÙÈÛÌfi ÚÔ˚fiÓÙÔ˜ Ô˘ ÊıÔÚ›˙ÂÈ. [∞fi

J. Li & P. K. Dasgupta, “Measurement of Atmospheric

H2O2 and Hydroxymethyl Hydroperoxide with a

Diffusion Scrubber and Light Emitting Diode-Liquid

Core Waveguide-Based Fluorometry,” Anal. Chem.

2000, 72, 5338.]

√ Rosalyn Yalow ‹Ú ÙÔ Nobel È·ÙÚÈ΋˜ ÙÔ1977 ÁÈ· ÙËÓ ·Ó¿Ù˘ÍË ·ÓÔÛÔÏÔÁÈÎÒÓ Ù¯ÓÈÎÒÓÁ‡Úˆ ÛÙÔ 1950, ¯ÚËÛÈÌÔÔÈÒÓÙ·˜ ÚˆÙ½Ó˜ÛËÌ·Ṳ̂Ó˜ Ì ڷ‰ÈÂÓÂÚÁfi 131I, ÙÔ ÔÔ›Ô ‰›ÓÂÈÙË ‰˘Ó·ÙfiÙËÙ· ·Ó›¯ÓÂ˘Û‹˜ ÙÔ˘˜.13 √ Yalow,¤Ó·˜ Ê˘ÛÈÎfi˜, Û˘ÓÂÚÁ¿ÛÙËΠ̠ÙÔÓ ÁÈ·ÙÚfiSolomon Berson Û’ ·˘Ù¤˜ ÙȘ ÚˆÙÔÔÚȷΤ˜ÌÂϤÙ˜.

¶ÔÏ˘ÌÂÚÈÎfi ˘fiÛÙڈ̷

∞Óٛۈ̷ 1

1. ¶ÚÔÛı‹ÎË ‰Â›ÁÌ·ÙÔ˜ Ô˘ ÂÚȤ¯ÂÈ ·Ó·Ï‡ÙË

2. ŒÎÏ˘ÛË ÁÈ· ÙËÓ ·ÔÌ¿ÎÚ˘ÓÛË ÙˆÓ ÌË ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓˆÓ ÌÔÚ›ˆÓ

3. ¶ÚÔÛı‹ÎË ·ÓÙÈÛÒÌ·ÙÔ˜ 2 ÛËÌ·Ṳ̂ÓÔ˘ Ì ¤Ó˙˘ÌÔ4. ŒÎÏ˘ÛË ÁÈ· ÙËÓ ·ÔÌ¿ÎÚ˘ÓÛË ÙÔ˘ ÌË ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ˘ ·ÓÙÈÛÒÌ·ÙÔ˜

∞Óٛۈ̷ 2

¶ÚˆÙ½ÓË-·Ó·Ï‡Ù˘ ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓË ÛÙÔ ·Óٛۈ̷ 1

ŒÓ˙˘ÌÔ ÔÌÔÈÔÔÏÈο ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ ÛÙÔ ·Óٛۈ̷ 2

Εικόνα 19-13 ∂Ó˙˘ÌÈÎfi˜ ·ÓÔÛÔÚÔÛÚÔÊËÙÈÎfi˜ÚÔÛ‰ÈÔÚÈÛÌfi˜. ∆Ô ·Óٛۈ̷ 1, ÙÔ ÔÔ›Ô Â›Ó·È ÂȉÈÎfi ÁÈ·ÙÔÓ ·Ó·Ï‡ÙË Ô˘ Ì·˜ ÂӉȷʤÚÂÈ, Â›Ó·È ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ Û¤ӷ ÔÏ˘ÌÂÚÈÎfi ˘fiÛÙڈ̷ Î·È ·ÓÙȉڿ Ì ÙÔ¿ÁÓˆÛÙÔ. ªÂÙ¿ ÙËÓ ·ÔÌ¿ÎÚ˘ÓÛË Ì ¤ÎÏ˘ÛË ÙˆÓ ÌˉÂÛÌÂ˘Ì¤ÓˆÓ Ô˘ÛÈÒÓ, Ô ·Ó·Ï‡Ù˘ ·Ú·Ì¤ÓÂȉÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ˜ ÛÙÔ ·Óٛۈ̷ 1. √ ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ˜ ·Ó·Ï‡Ù˘·ÓÙȉڿ ηÙfiÈÓ Ì ÙÔ ·Óٛۈ̷ 2, ÙÔ ÔÔ›Ô·Ó·ÁÓˆÚ›˙ÂÈ ¤Ó· ‰È·ÊÔÚÂÙÈÎfi ÙÌ‹Ì· ÙÔ˘ ·Ó·Ï‡ÙË Î·ÈÛÙÔ ÔÔ›Ô ‰ÂÛ̇ÂÙ·È ÔÌÔÈÔÔÏÈο ¤Ó· ¤Ó˙˘ÌÔ. ªÂÙ¿ÙËÓ ·ÔÌ¿ÎÚ˘ÓÛË Ì ¤ÎÏ˘ÛË ÙˆÓ ÌË ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓˆÓÔ˘ÛÈÒÓ, οı ÌfiÚÈÔ ÙÔ˘ ·Ó·Ï‡ÙË ‰ÂÛ̇ÂÙ·È Û ¤Ó·¤Ó˙˘ÌÔ Ô˘ ı· ¯ÚËÛÈÌÔÔÈËı› ÛÙËÓ ∂ÈÎfiÓ· 19-14.

Ανοσοπροσδιοριµοί στην περιβαλλοντική ανάλυση

4������� �������� ��������� ������� �������������� �� ��� �������� ��� ����� �����������, ����������� �������, ���������� �� ��%������ �������, � ������ ��� ��������� �� ���� �� ������������� (ppt) ������ �� ���������� (ppm) � ��������� ����, �� ����� �� � ������.14

�� ������ ���������� ��� ����������� �� �����, �� ��� �� ���� ��� ��-�� �� ��� ������� � ���������� ����� � �� ������� ������ �� � ������� ������� �������� �%���. "�� �������������� ���� 20-40 ����� ��-������������� �� �� ����������� ����� �� ������ � ���������� � 0,3-3h �� �����, ������������� 1 mL ��������. 8 ���������� �� ��� ����-��������� �� ���� ��� �� ������ � ������� ������ ������, ���� � ������������ ���� � ��������� � ���������� �� ������ �������� ���� ������,��� � ������� ����������� ��������� �� ��� �����.

Ανοσοπροσδιορισµοί µέσω χρονοδιαχωριζόµενου φθορισµού15

8 ������ ��� ��������������� �������������� ������ ��� �� � ��-���������� (�� ��� ������� �����) �� �����������#������ ��-�� ��� ��� �������� �� �� ��� ��� ��������. $� ������� ������������ � ���������y�� ��������� �������� ��������� � 350–600 nm ���� ��-����, ��������� ����� �� ��������. ����� � �������� ��������� �������������#��� ���� �� �������. J���, � ���� ������� � 615 nm �� ��

���� ���� ��������� ����� #� � �� �������� �� 1/e ��� ���� ������ � ������� $� �� �����������#����� ������ �������� (!����19-15), � ������� �������� ���%� 200 �� ���� �� ��� ������ �������#�� � 340 nm. @ �������� ����� ������� � �� � ������ ���-�������� ������� 1000 ����� �� ������������. 8 �����>� ��� ������ � � ���-��� ���� �� ������� �%������ ��� ��������� ������� ���������.

8 !���� 19-16 ������� ��� ������ � ������������� �� ��� ������-�������. '� ����� ���� � ���� �������� �� � ���� ��� �������� ������-�� �� ����� 2, ��� !���� 19-13. &� ���� ��������� �� �����, �� ���� ��� �������. '��� ��� ����� ��� ���� ��� ������� ��� !���� 19-13,�� pH ��� �������� �������� ����� ���� ������� ������� ����������� ������� ������#�� �� �� ������. +��� ������� �� �� ������ ������ ���-��� ������ � ��������� �� �� �����������#����� ������.

Απταµερή: Συνθετικά «αντισώµατα» από νουκλεϊκά οξέα

� �������� ���������� �� 15-40 ����� ��� DNA (���%�����������w�� �%�) ��� RNA (����������w�� �%�), ��� �������� ����� �� ���������� ���������-�� �����. "� ������� �� ������ �����-���� ��������� �� ������ ����� ��-���� ���������� DNA RNA ��� ������������� �������� ��������

Eu3�

Eu3�

Eu3�

200 s

1000 s600 s

700 s.(� 37%)Eu3�

100 s

Eu3�

10�13 M

470 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

Õ¯ÚˆÌÔ ·ÓÙȉÚÒÓ

ŒÁ¯ÚˆÌÔ ÚÔ˚fiÓ

ŒÓ˙˘ÌÔ ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ ÛÙÔ ·Óٛۈ̷ 2

∞Óٛۈ̷ 2

¶ÚˆÙ½ÓË-·Ó·Ï‡Ù˘

∞Óٛۈ̷ 1

ªË ÊıÔÚ›˙ÔÓ ·ÓÙȉÚÒÓ

ºıÔÚ›˙ÔÓ ÚÔ˚fiÓ

Εικόνα 19-14 ∆Ô ¤Ó˙˘ÌÔ Ô˘ ›ӷȉÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ ÛÙÔ ·Óٛۈ̷ 2 ÌÔÚ› ӷηٷχÂÈ ·ÓÙȉڿÛÂȘ Ô˘ ·Ú¿ÁÔ˘Ó ¤Á¯ÚˆÌ·ÊıÔÚ›˙ÔÓÙ· ÚÔ˚fiÓÙ·. ∫¿ı ÌfiÚÈÔ ÙÔ˘·Ó·Ï‡ÙË Ô˘ ‰ÂṲ̂˘ÂÙ·È Î·Ù¿ ÙÔÓ·ÓÔÛÔÚÔÛ‰ÈÔÚÈÛÌfi ·Ú¿ÁÂÈ ÔÏÏ¿ ÌfiÚÈ·¤Á¯ÚˆÌ˘ ÊıÔÚ›˙Ô˘Û·˜ Ô˘Û›·˜ Ô˘ ›ӷȇÎÔÏÔ Ó· ÌÂÙÚËıÔ‡Ó.

ŒÓÙ

·Û

Ë Ê

ıÔÚ

ÈÛÌ

Ô‡

ºıÔÚÈÛÌfi˜˘Ô‚¿ıÚÔ˘

¶·ÏÌfi˜Ï¤È˙ÂÚ

¶·Ú·Ù‹ÚËÛËÂÎÔÌ‹˜ Û ·˘Ùfi ÙÔ ·Ú¿ı˘ÚÔ¯ÚfiÓÔ˘

ºˆÙ·‡ÁÂÈ·Eu3+

0 200 400 600 800 1.000

ÃÚfiÓÔ˜ (s)

Εικόνα 19-15 ŒÓÙ·ÛË ÂÎÔÌ‹˜ Û ¤Ó·Â›Ú·Ì· ¯ÚÔÓԉȷ¯ˆÚÈ˙fiÌÂÓÔ˘ ÊıÔÚÈÛÌÔ‡.

∆Ô Eu3+ Ô˘ Â›Ó·È ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ ÛÙÔ ·Óٛۈ̷ ̤ۈ ¯ËÏÈÎÒÓ ÔÌ¿‰ˆÓ ‰ÂÓ ¤¯ÂÈ ÈÛ¯˘Ú‹ ʈٷ‡ÁÂÈ·

ªÂ›ˆÛË pH Î·È ÚÔÛı‹ÎË ‰È·Ï˘ÙÔ‡ ¯ËÏÈÎÔ‡ ·ÓÙȉڷÛÙËÚ›Ô˘

ÁÈ· ÙËÓ ·ÔÌ¿ÎÚ˘ÓÛË ÙÔ˘ Eu3+ ·fi ÙÔ ·Óٛۈ̷

∆Ô ÂχıÂÚÔ Eu3+ ¤¯ÂÈ ÈÛ¯˘Ú‹ ʈٷ‡ÁÂÈ·Εικόνα 19-16 ∆Ô ·Óٛۈ̷ 2 ÛÙÔÓ

·ÓÔÛÔÚÔÛÚÔÊËÙÈÎfi ÚÔÛ‰ÈÔÚÈÛÌfi Ù˘∂ÈÎfiÓ·˜ 19-13 ÌÔÚ› ÛËÌ·Óı› Ì Eu3+, ÙÔÔÔ›Ô ‰ÂÓ ¤¯ÂÈ ¤ÓÙÔÓÔ ÊıÔÚÈÛÌfi fiÙ·Ó Â›Ó·È‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ ÛÙÔ ·Óٛۈ̷. °È· ÙËÓÔÏÔÎÏ‹ÚˆÛË Ù˘ ·Ó¿Ï˘Û˘, ÙÔ pH ÙÔ˘‰È·Ï‡Ì·ÙÔ˜ ÌÂÈÒÓÂÙ·È ÁÈ· Ó· ·ÂÏ¢ıÂÚˆı›ÙÔ ¤ÓÙÔÓ· ÊıÔÚ›˙ÔÓ ÈfiÓ Eu3+.

������� ��� �����, ���������� ��� �� ���������� ����� �� �����-��� ��� ���������� ������w��� �%���.16 &�� � �������� ��� ������w����%��� � ������� ���������� �� ��� ����� ���� ���� , �� ������� ���-��� � ������� � ������� ��������. �� ������� ������������ � �� ����-�� ��������� �������� «�����». � ����� ������ � ��������� ����������� ����� �� �� ��� ����������, ���� �� �����y���, ������ � ��-�������� �������� �� ����� �����, ���� ��� !���� 19-17.

8 !���� 19-17 ������� ����� ��� ������, ������� ���� ������� � ����-����� ���%� ��� �������� #����� ����� ��� DNA ��� �������� �� ���������������. $��� �������� �� , �� ������� ����� �����%������� � ��������� ����- � #���� ��� �����. '� �� ��� ������ �������� �������� ��� ������������������ ��� «������ ������� �����» ��� ���� ���������� �� �������.

�� ������� ��� ���������, �� ���������, ���� ���� ������� �� ������ �����-�, ��� ���� ������� ��� ���������� �� DNA. =� �� ������ ��� �����y������������ E (IgE), ��������� �� ������� ��� �� �������. *����� �����-��� ��������� ��������� �� �������, ��� �� ���� ��� � ���� ���� �������.&�� �������� � IgE �� ������� ��� ���� �������, ��� �������� ��� IgE ���� ������� ��� ��������� �������������. U��� «������� �������� �����» ���������������� ����� ��� ��������� �� �� �������� ���.8 !���� 19-18 ��������� ����� ��� �������� �� ��� �%�� ��� ���������� ��� IgE. $� ������ ����-

19-5 Ανοσοπροσδιορισµοί και απταµερή 471

∫ÈÙÚÔ˘Ï›ÓËÔ˘ ‰ÂÛ̇ÂÙ·ÈÛÙÔ ·Ù·ÌÂÚ¤˜

ŒÓ· ›‰Էڈ̷ÙÈÎfi ÌfiÚÈÔÌÔÚ› Ó· ÂÈÛ¤ÏıÂÈ·Ó¿ÌÂÛ· ÛÙ· ˙‡ÁË‚¿ÛÂˆÓ ÙÔ˘ DNA

Εικόνα 19-17 ∞Ù·ÌÂÚ¤˜ Ô˘ ‰ÂÛ̇ÂÈÂÈÏÂÎÙÈο ÎÈÙÚÔ˘Ï›ÓË ÛÙÔ ÂÛˆÙÂÚÈÎfiÎÔÈÏfiÙËÙ·˜ Û ÌÈ· ÌÈÎÚ‹ ·Ï˘Û›‰· RNA. √ÈÌ·ÎÚȤ˜ ¢ı›˜ ÁÚ·Ì̤˜ ·ÓÙÈÚÔÛˆÂ‡Ô˘Ó ÙȘ‚¿ÛÂȘ Ô˘ ·ÏÏËÏÂȉÚÔ‡Ó Ì ‰ÂÛÌÔ‡˜˘‰ÚÔÁfiÓÔ˘. √È ÙÚȉȿÛÙ·ÙË ‰ÔÌ‹·ÔηχÊıËΠ̠˘ÚËÓÈÎfi Ì·ÁÓËÙÈÎfiÛ˘ÓÙÔÓÈÛÌfi. [M. Famulok, G. Mayer, & M. Blind,

“Nucleic Acid Aptamers—From Selection in Vitro to

Applications in Vivo,” Acc. Chem. Res. 2000, 33, 591.]

NH2

–O2C

O

NH3+

NH

∫ÈÙÚÔ˘Ï›ÓË

™Â ·ÓÙ›ıÂÛË Ì ٷ ·ÓÙÈÛÒÌ·Ù·, Ô˘ ›ӷÈ¢·›ÛıËÙ˜ ÚˆÙ½Ó˜ Î·È Ú¤ÂÈ Ó·Î·Ù·„‡¯ÔÓÙ·È ÁÈ· Ó· ‰È·ÙËÚÔ‡ÓÙ·È, Ù··Ù·ÌÂÚ‹ Â›Ó·È ÛÙ·ıÂÚ¿ ÔÚÁ·ÓÈο ÌfiÚÈ· ÌÂÌÂÁ¿ÏÔ ¯ÚfiÓÔ ˙ˆ‹˜ Û ıÂÚÌÔÎÚ·Û›·‰ˆÌ·Ù›Ô˘. ∆· ·Ù·ÌÂÚ‹ ¤¯Ô˘Ó ÌÂÁ¿Ï˜‰˘Ó·ÙfiÙËÙ˜ ·ÍÈÔÔ›ËÛ˘ ÛÙËÓ ·Ó¿Ù˘ÍË ÔχÂÈÏÂÎÙÈÎÒÓ ¯ËÌÈÎÒÓ ·ÈÛıËÙ‹ÚˆÓ.

«ªÔÚÈ·Îfi˜ ‰È·ÎfiÙ˘ ʈÙfi˜»

N

N

RuN

N

N N

NN

∏ ›‰˷ڈ̷ÙÈ΋ ‰ÔÌ‹

ÌÔÚ› Ó· ·ÚÂÌ‚ÏËı› ÛÙÔ DNA

0,40

0,35

0,30

0,25

0,18

0,15

0,12

0,09

0,06

0,03

0,00

0,0

0,20

0,15

0,10

0,05

0,00

700 10 20

[IgE] (nM)

[IgE] (nM)

30 40 50 60

™¯ÂÙ

È΋

Ì›ˆ

ÛË

ʈ

Ù·‡Á

ÂÈ·˜

™¯ÂÙ

È΋

Ì›ˆ

ÛË

ʈ

Ù·‡Á

ÂÈ·˜

0,2 0,4 0,6 0,8

Εικόνα 19-18 ∞fiÎÚÈÛË ÂÓfi˜ «ÌÔÚÈ·ÎÔ‡‰È·ÎfiÙË ÊˆÙfi˜» ÛÙËÓ ·ÓÔÛÔÛÊ·ÈÚ›ÓË E (IgE).∏ Û˘ÁΤÓÙÚˆÛË ÙÔ˘ ·Ù·ÌÂÚÔ‡˜ Â›Ó·È 5 nMÎ·È ·˘Ù‹ ÙÔ˘ Û˘ÌÏfiÎÔ˘ ÙÔ˘ ÚÔ˘ıËÓ›Ô˘ ›ӷÈ40 nM. ∏ ÚÔÛı‹ÎË IgE ·ÔÌ·ÎÚ‡ÓÂÈ ÙÔÛ‡ÌÏÔÎÔ ÙÔ˘ ÚÔ˘ıËÓ›Ô˘ ·fi ÙÔ ·Ù·ÌÂÚ¤˜Î·È ¤ÙÛÈ Ë ÊˆÙ·‡ÁÂÈ· ÌÂÈÒÓÂÙ·È ÛÙ· 610 nm.ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ ‰È¤ÁÂÚÛ˘ = 450 nm.[∞fi Y. Jiang, X. Fang, & C. Bai, “Signaling

Aptamer/Protein Binding by a Molecular Light Switch

Complex,” Anal. Chem. 2004, 76, 5230.]

�������, � ��� ���� ������ �� ������ � ������������� �� �� ������ ��� �-��������� ��� IgE ��� ���������.

19-6 Αισθητήρες που βασίζονται στην απόσβεση

φωταύγειας

&�� �� ����� ������� �� �������, ���������� � �� ����� �� ��� ���������� � ���� ������� ��� ���� ���������, ������ � �����>�� �� ����-��� ���������� �������� (!����18-13). �� *���� 19-1 �%���� ��� �� �����-������� ��� ������ � �������� � ���������. $��� !����� �� ������#�-�� ��� ������� ���� � ���������� ����� � �������������� �� ����������� ��� (!���� 19-19).

Απόσβεση φωταύγειας

&�� �� ����� M ������� ���, �������� �� ���������� ����� M*:

���������:

8 ������ �������� ��� M*, ���� ������ ��� ���������� ���M. 8 ����� �������, �%����� �� ��� ���� ��� ���������� �� ����������������� ��� M. &� ��������� � ���� ��� �����, �� �� ������-����� ��� ���������, ��� ���������� ������������ �� M*.

ka,d[M*]/dt,

∆·¯‡ÙËÙ· �d[M*]

dt� ka[M]M � h� S M*

472 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

Εικόνα 19-19 ∞ÈÛıËÙ‹Ú·˜ ÔÙÈ΋˜ ›Ó·˜ ÁÈ·ÙË Ì¤ÙÚËÛË ÙÔ˘ √2, ̤ۈ Ù˘ ‰˘Ó·ÙfiÙËÙ¿˜ÙÔ˘ Ó· ·ÔÛ‚¤ÓÂÈ ÙË ÊˆÙ·‡ÁÂÈ· ÙÔ˘ Ru(II) ÛÙÔ¿ÎÚÔ Ù˘ ›Ó·˜. ªÈ· ‰›Ô‰Ô˜ Ô˘ ÂΤÌÂÈ ÌÏÂʈ˜ ·Ú¤¯ÂÈ ÙËÓ ÂÓ¤ÚÁÂÈ· ‰È¤ÁÂÚÛ˘. [∂˘ÁÂÓÈ΋

·Ú·¯ÒÚËÛË ·fi Ocean Optics, Dunedin, FL.]

Πλαίσιο 19-1 Μετατρέποντας το φως σε ηλεκτρισµό

@� ������ ��� =�� ���� �������� 250-300 ���� � ���-�������. !�� � ���� ������� ������� � ��������������� 10% �����, �� 4% ��� ���� � ���������� ��� ��������� �� ���� � ������� � ������ ��� ��� ������� ������������ ���� �� =� �� 2000. �� ����� ������17 ��� ��-��������� ��� ���� ����� ������� � ����� �� 7%.

�� ��� �������� �� ������ �� � ������, ������� ������� ����������� ���������� �� �%�������� ������� �� ������%��� �������. �� ���������� �-������� �� �� ������ ������ �� ���������

, � ���� ���� ������� �� ��� ���������������. @������������ � ���� �� ������� ��� Ru(II) �� ������������ ������ ����� ��� ����� �����. �� ������ ��� ��-���������� � �� ������� ���������� ���� ��� �����,��� � ��������� ����� �� 1% ��� �����. � �����-���� ��� ����� ��� ������ ������ ��������, ���� �������� ����� ������������ �� � ��������� ��99% ��� ����� ��� �������� �� ������.

&�� � ������������ � ��� Ru(II) ������� ���, ���-����� � �� ���������� ����� �� ��� ���� �� ���-������� ��������� �� ��� ����������� ��� ��������

�� � ��� ���� �� �� ��� �������� ����-��� �������� ��� ����� ���������. � �������� ���-������, ��� � ����� �� �� ��� �� Ru(III), �������� ���� �%�������� ��������� �� ���������� Pt �� ��-%�� ������ ��� ��������. $��� �������� ��� Pt, �� ����-�� � @ ������ ������������ ��� �� ����� ��Ru(III) � Ru(II):

Ru(II) � hv B Ru(II)∗ (�� ∗ ������#�� �� ���������� �����)

����� ��� ��� ��������� �� �� ���������� ����%������ ��� ������� ��� Pt

3I� � 2Ru(III) S I�3 � 2Ru(II)

ÛÙÔ ËÏÂÎÙÚfi‰ÈÔ Pt: I�3 � 2e� S 3I�

e�

Ru(II)* S Ru(III) � e� (‰ÂÛ̇ÂÙ·È ÛÙÔ TiO2)

I�I�.I�

3

TiO2

�50 fs.TiO2

TiO2

TiO2

10 m

W/m2

µ·ÛÈο ÛÙÔȯ›· ÂÓfi˜ ʈÙÔ΢ÙÙ¿ÚÔ˘ ‚·ÛÈṲ̂ÓÔ˘ Û ӷÓÔۈ̷ٛ‰È· TiO2

Î·Ï˘Ì̤ӷ Ì ¢·ÛıËÙÔÔÈËÙ‹.

ªÈÎÚÔʈÙÔÁÚ·Ê›· ËÏÂÎÙÚÔÓÈ·ÎÔ‡ ÌÈÎÚÔÛÎÔ›Ô˘ ˘ÚˆÛ˘ÛÛˆÌ·ÙˆÌ¤ÓˆÓ Ó·-ÓÔÎÚ˘ÛÙ¿ÏÏˆÓ TiO2. ¶˘ÚˆÛ˘Ûۈ̿وÛË Â›Ó·È Ë ıÂÚÌÈ΋ ÂÂÍÂÚÁ·Û›· Û ıÂÚ-ÌÔÎÚ·Û›· 450ÆC Ô˘ ¤¯ÂÈ ˆ˜ ·ÔÙ¤ÏÂÛÌ· ÌÈÎÚ¿ ۈ̷ٛ‰È· Ó· ·Ó·Ù‡ÛÛÔÓÙ·ÈÌ·˙› Î·È Ó· ‰ËÌÈÔ˘ÚÁÔ‡Ó Á¤Ê˘Ú˜ ÌÂٷ͇ ÙÔ˘˜. [∞fi A. Hagfeldt & M. Grätzel,

“Molecular Photovoltaics,” Acc. Chem. Res. 2000, 33, 269.]

100 nm

¡·ÓÔÛˆ-Ì·Ù›‰È·TiO2

∂˘·ÈÛıËÙÔÔÈËÙ‹˜ ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ˜ ÛÙ· ۈ̷ٛ‰È·

Pt ∂˘·ÈÛıËÙÔÔÈËÙ‹˜ ‰ÂÛÌÂ˘Ì¤ÓÔ˜ ÛÙËÓ ÂÈÊ¿ÓÂÈ· ÙÔ˘ TiO2

√Ú·Ùfi ʈ˜

¢È·Ê·Ó¤˜ ËÏÂÎÙÚfi‰ÈÔ ·fi ÔÍ›‰ÈÔ ÙÔ˘ ηÛÛÈÙ¤ÚÔ˘ Ì ÚÔÛÌ›ÍÂȘ ÊıÔÚ›Ô˘ I−

e−

∏ÏÂÎÙÚÈÎfi ÊÔÚÙ›Ô

I−3

I / I− Û ÔÚÁ·ÓÈÎfi ËÏÂÎÙÚÔχÙË ¯·ÌËÏ‹˜ Ù¿Û˘ ·ÙÌÒÓ

−3

Ru

O(CH2)5CH3

O(CH2)5CH3

N

N

N

N

C

N

O

C

SS

OC

C

O

Oۈ̷ٛ‰

ÈÔ TiO 2

N

�� ������ ������� ��� ����� �� ��� ���� � ��������� ��������� �� ��� ����� ������ ��� �������� ���-�������� � ��������� �� ������. @ ������������ �������� ������ ����� ��� ���� � ����������. '����� 1000 h, �� ������ �����#�� � ���� �� 92% ��� ���� ������� ���� 80°C. *���� ��������� �� ������� ���������� �������������� �� ��������, ������ �� �%���-��� �� � � �����.18 8 ��������� ���������, ��� ����

19-6 Αισθητήρες που βασίζονται στην απόσβεση φωταύγειας 473

ÀÔÏÔÁÈ˙fiÌÂÓÔ ÎfiÛÙÔ˜ Î·È ÂÎÔ̤˜ CO2 ÁÈ· ÙÔ ÎÙ›ÛÈÌÔ ÂÚÁÔÛÙ·Û›ˆÓ·Ú·ÁˆÁ‹˜ ÂÓ¤ÚÁÂÈ·˜ 1,3 GW ÙÔ 2000, Ù· ÔÔ›· ÏÂÈÙÔ˘ÚÁÔ‡Ó Â› 20 ¯ÚfiÓÈ·.[¢Â‰Ô̤ӷ ·fi S. Pacca & A. Horvath, “Greenhouse Gas Emissions from Building and

Operating Electric Power Plants in the Upper Colorado River Basin,” Environ. Sci. Technol.

2002, 36, 3194.]

��������� ������� �� ������� ������ ����� � ���-������, ���� � ��������w�� ����� ��� ������#������ �������.

8 ������� ��� ���� � ���������� � ��������� ������ ���, ��� � ������� ��� ���� � �������� � �����,���� �� �� � �� ��� ����������. �� ���-�� ������ � ������������� ����� �����#���, �� ��� ������� ������� ���������. � ����� ���� ��� ����� ����-�������� ��� ���� ��������� �� ��� ���� ��� �����������, ����� ��� ��� ������ � �%������� ����, ����

�� � #� �� � ����, �� ��� ����� ��������.@� �������� ��������� ���� �� ��� � ������ ���

=�� � ������ ���� (�������, �������� �� ����� �-���), � ���� ���� ����� ������ ���� �� � ������, ��� ������ ����� ��� ���� �����. 8 ��������� � ��������������� ������� ��� ���� �� ������ ���� �%��������. !��-�����, � ��� ��� ������� ������ �%���� �� ��� ���-���, ���� ��� ������#�� ���� �� ���� ��� =��.

=��� �%������ �� �������� ����������� ������ ����;8 �������� ������ ���� ����� � ����� ������������ � ������ ���� ���� ��������� �� ��� ����� ����������� ����� ��������, ���� � ���� , � ����� �� �

CO2

CO2

CO2

CH3OHH2

90

60

30

0

∞fi

‰ÔÛ

Ë ÌÂ

Ù·ÙÚ

Ô‹˜

ʈ

ÙÔÓ›

ˆÓ

ÛÂ

ËÏÂÎ

ÙÚfiÓ

È· (

%)

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)

450 600 750

��������� . �� ������� ������� �� ���������� ����� ��-��� � �������� �� 2000. '���� � ������������ ����������� ��������� ����� �� ��� ����� �������� �� ���-��� ����. �� ������ ������� ����� ��� �������� ��� �� ���� ��� ��������. � ������ ���� ���� ������� ��������� ������ . 8 ��������� � �������� ���������� ����� �� � ����� �� �������� ��� ��������� ����� ��������� �� ��� ��������� ����� ��������, ������� ������� � ����� �� ������� �� � ��� ������.

8 ������� ������� ���� �� ���� ������� ����� �� ������� ����, ��������� �� ���� ������ �������� �-���� ��� ����������� �� ������� ���� �������� ��� ���-���. J���, � ����� ��� ���� �� � ����� �� ��-�%�� ��� ���� ��� ����� �����>�� ��� ����� ����-����� �������� ��� 8*� ��� �� ����� ��������.

CO2

ºˆÙÔ‚ÔÏÙ·˚ο

∞ÈÔÏÈο

∞ÈÔÏÈο

º˘ÛÈÎfi ·¤ÚÈÔ

°·È¿Óıڷη˜

À‰ÚÔËÏÂÎÙÚÈο

ºˆÙÔ‚ÔÏÙ·˚ο

º˘ÛÈÎfi ·¤ÚÈÔ

°·È¿Óıڷη˜

À‰ÚÔËÏÂÎÙÚÈο

0,150,100,05

∫fiÛÙÔ˜ [$/(kW*h)]

0,00 0,20

600400200

g CO2 /(kW*h)

0 800

'��� ��� �������, �� M* ������ � �����>�� �� ������� �� � ������>�� ����������� �����:

!����� :

8 ������ �� ��� ���� ��������� �� M* ���� ������ ��� ���������� ���M*. !��������, �� ���������� ����� ������ � ���� ������� �� �� ���� ���-������:

���������� ����� ������ ����������:

'� ���� ����� ���������� ����������� �� ������� �������� �� �� ���-������� ����� � �� ���� �����, ��� �����#��� ����%��� (Q), �� �� ��������� ������ �� ���������� ����� (Q*):

������:

@ ����������� ������� ������ ������ � ���� ��� �������� ��� �� ������ ��-��������� ��������.

$� ��� ��� ���� � �����������, �� ���� ������ � ����� ����-� (steady state), ��� ��� ���� �� ����������� ��� M* �� M �������� �-�����. $�� ����� �����, � ������ �������� ��� M* ������ � ���� ���� ��� ������ ������ � ��� M*. 8 ������ �������� ����

∆·¯‡ÙËÙ· � �

d[M*]

dt� kq[M*][Q]M* � Q S M � Q*

Ù·¯‡ÙËÙ· � �

d[M*]

dt� kd[M*]

M* S M � ıÂÚÌfiÙËÙ·

∆·¯‡ÙËÙ· � �

d[M*]

dt� ke[M*]M* S M � h�

∞fiÛ‚ÂÛË Â›Ó·È Ë ‰È·‰Èηۛ· Ì ÙËÓ ÔÔ›· ËÂÎÔÌ‹ ·fi ¤Ó· ‰ÈÂÁÂṲ́ÓÔ ÌfiÚÈÔ ÌÂÈÒÓÂÙ·È̤ۈ Ù˘ ÌÂÙ·ÊÔÚ¿˜ ÂÓ¤ÚÁÂÈ·˜ Û ¤Ó· ¿ÏÏÔÌfiÚÈÔ (ÙÔÓ ·ÔÛ‚¤ÛÙË).

º¿ÛÌ· ʈÙÔÂÓÂÚÁÔÔ›ËÛ˘ Ô˘ ‰Â›¯ÓÂÈ ÙËÓ ·fi‰ÔÛË Ì ÙËÓ ÔÔ›· ٷʈÙfiÓÈ· Ô˘ ÂÈÛ¤Ú¯ÔÓÙ·È ÛÙÔ ËÏÈ·Îfi ·ÙÙ·ÚÔ ÌÂÙ·ÙÚ¤ÔÓÙ·È Û ËÏÂÎÙÚfiÓÈ·ÛÙÔ Î‡Îψ̷. [∞fi P. Wang, C. Klein, R. Humphry-Baker, S. M. Zakeeruddin, & M.

Grätzel, “A High Molecular Extinction Coefficient Sensitizer for Stable Dye-Sensitized Solar

Cells,” J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 808.]

������ �������� ���

8 ������ ������ � ���� �� ������ ��� ���� ��� ������ �, ��������-�� �� ������.

������ ������ � ���

@��#���� ��� �������� �������� �� ������ � ��� ���%� ����, ���������

(19-22)

8 ������ ������ �� ��������� � ������� ���� �� ���� ��� �����-�������� �������� ��� ������� ��������� �������. !�� �� ������� ��-���#��� ���� ���� ��� �� ������� ���������, ���� � ������ ����� ���������. 8 ������ ����� ���� ��� ������ ���%� 0 �� 1.

8 ������ ����� ������ � �� �� M* ���� � ������ ������ � ��� ��� �-������ ���������. ����� ������, �������� � ������� ��� ������ �����

������ ��� ���������� �� �������������0 � ���������������������� �

������ ��� ����������� �� ������������������ ������ � ke[M*]

����������� � ��������� ��������� ka[M]

������������ ��� ��� ��� �� ��� !%��� 19-22 �� ������� [Q]�0,��������� �� ��� �� ��� ������ ����� ������ � �� ����� �����:

(19-23)

�� ���� � ������ ����� ������ � ����

(19-24)

$� ������� ������ �������� �������� � ������ ���� �� ����-� ������. @� !%����� 19-23 �� 19-24 ������ ��� ������� �������, �������� ����

&"����� Stern-Volmer: (19-25)

8 �"����� Stern-Volmer ������� ���, ��� ���� ���� ��� ������� ��������� ��� �� �� ��������� ��� ������ �� ��������� �� ��-

��� ����� �� � ��� ������� �� ���� [Q], � ���� � ���� �����. 8������ ��� !%��� 19-25 ���� ������ �� �� ���� �� ��-�� � ���� ������ � ���� �� ����� ������ �������.

Αισθητήρας φωταύγειας O2 για το εσωτερικό των κυττάρων

? ���������� ��� ���� � ��� �� �� �� � �������� Ru(II), � ������������� ���� ��� ��� ��� ��������� �� ��������� ��� � ����� ���-����� � �� ������ �� ����� ��� ���������. !����, ���� ����� �� ����-��� �������� ��������� �� �� ����������� ������� ���� ����� ������ �����#� �, ��� � ������ ���� �������� �� �� ("������ !���� 17).19 "� ����-�� ��������������� ������� �������� ��� Ru(II) ���� ��

�� �%����� ������� ��� ������, ���� � ��� ��� ����� ���� ����� �#������ ��������� – ���� �� ������ ����� ��� ������#��� ��3O2.

N

NRu(II) (dpp)3Ru(II)

3 dpp � 4,7-‰ÈÊ·ÈÓ˘ÏÔ-1,10-Ê·ÈÓ·ÓıÚÔÏ›ÓËœ

ç

C6H5

C6H5

Ru(dpp)2�3 2Cl�.

O2

IQI0I0/IQ,�0/�Q

(�0/�Q)

�0

�Q�

ke � kd � kq[Q]

ke � kd� 1 � a kq

ke � kdb [Q]

�Q �ke[M*]

ke[M*] � kd[M*] � kq[M*][Q]�

ke

ke � kd � kq[Q]

(�Q)[Q] 0,

�0 �ke[M*]

ke[M*] � kd[M*] � kq[M*][0]�

ke

ke � kd

ka[M]

�0:

ka[M] � ke[M*] � kd[M*] � kq[M*][Q]

M* � ke[M*] � kd[M*] � kq[M*][Q]

M* �d[M*]

dt� ka[M]

474 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

∫‚·ÓÙÈ΋ ·fi‰ÔÛË ÂÎÔÌ‹˜ ·Ô˘Û›··ÔÛ‚¤ÛÙË (º0).

∏ ·fiÛ‚ÂÛË ÌÂÈÒÓÂÈ ÙËÓ Î‚·ÓÙÈ΋ ·fi‰ÔÛËÙ˘ ÂÎÔÌ‹˜ (ºQ < º0).

°Ú¿ÊËÌ· Ù˘ Â͛ۈÛ˘ Stern-Volmer:

[Q]

Φ0

/ΦQ (

= I 0

/I Q)

1kq

ke + kd∫Ï›ÛË =

���� ���� ����� ���� � ��������, ����� �#���� ���������. 8 !���-� 18-13 ������� ��� � ��������� ���������� ����� ������ ������ ���� ���-�� . ��� � ����� ���������� ����� ������ � �������� ������� ��

�� � ������ �� ����� �� ��������� �� ����� �� �� ����������

3M* � 3O21M � 1O2*

j��������� ?��������� ?��������� j�������������� ����� ����� �����

4������� ��� ��� ����������� ���� � ���� �� ��� ���� � ����, ��� � ���-����� �� �� � ���w���. '� ��� ��� �����, � ������� �������� ��������� ������� ��� �� ��’ ��� ���� ������� �� �������� ��� ���������� ������� ���.

8 "������ !���� 18 ������� ������ ��������� ����� �� �����#��� ����-�� ���%������ ��� �������� ��� ����� ������ � #����� ����� ����������-��� �� «�������� ����» �� ����� ������������� �� ��� �� � ��������� ���-�� �� ������ ���������� �� DNA. $�� �������� ���� �������� ����-����, ��� ���� ������� 100 �� 600 nm, ��������� ��� �������� �����.

&�� �� ����� ���������� �� ���� ���, � �� �������� ������ ��� ����� �525 nm �� � ���� �������� ������� ��� ����� � 610 nm (!���� 19-20). 8 ���-��� ��� ��� ������#��� �� �� ���� � ������� ������ ��� ���������������#���. ��� ��� ���� ��� ������� ��� �������� ��� �������� ���� �� ���-��� ������ � ���������� � ��������� ��� ����� � ������. � ����-���� �������� ��� ���� �� � ��� ����� ��� �������� �� ����������� �������� ��������� �� � ����� �� � 2 min ���� , ���� ������������ ��� �� �� �%������� ����. 8 ������ ��� ������� ��� ���������� ��� �������� ���� �%���� ��������, ������������� �������� Pt��� ����� �������.20

(ppm) �� ��������$��� ��� ��� ��������

P�������� ������ �������� �� ��U���� � ��������� ������ �������� �� ��U���� � ��������� 25 s ���� ��� ��������� ��� U���� � ��������� 120 s ���� ��� ��������� ��� � 1,5O2

6,5 � 1,7O2

7,9 � 2,18,8 � 0,8

O2

O2O2

21°CO2

O2

O2,

S

1O2*.

3O2

3M*

O2

19-6 Αισθητήρες που βασίζονται στην απόσβεση φωταύγειας 475

ŒÓÙ

·ÛË

ÊıÔ

ÚÈÛ

ÌÔ‡

500 550 600 650

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)

'

∫fiÎÎÈÓË ¯ÚˆÛÙÈ΋,¢·›ÛıËÙË ÛÙÔ O2

∫·ı·Ú›˙ÂÙ·È ÌÂ O2

¶Ú¿ÛÈÓË ¯ÚˆÛÙÈ΋, fi¯È ¢·›ÛıËÙË ÛÙÔ O2

¢È¿Ï˘Ì· Ԣηı·Ú›˙ÂÙ·È Ì N2

∫·ı·Ú›˙ÂÙ·È ÌÂ ·¤Ú·

700

Εικόνα 19-20 ºıÔÚÈÛÌfi˜ ·fi ۈ̷ٛ‰È·‰Â›ÎÙË O2 Ô˘ ¤¯ÂÈ ÛÙ·ıÂÚ‹ ¤ÓÙ·ÛË ÎÔÓÙ¿ ÛÙ·525 nm Î·È ÌÂÙ·‚ÏËÙ‹ ¤ÓÙ·ÛË ÎÔÓÙ¿ ÛÙ·610 nm. √ ÏfiÁÔ˜ ÙˆÓ ÂÓÙ¿ÛÂˆÓ ÂÎÔÌ‹˜ ÛÙ·‰‡Ô ·˘Ù¿ Ì‹ÎË Î‡Ì·ÙÔ˜ Û¯ÂÙ›˙ÂÙ·È Ì ÙËÛ˘ÁΤÓÙÚˆÛË ÙÔ˘ O2. [∞fi H. Xu, J. W. Aylott, R.

Kopelman, T. J. Miller, and M. A. Philbert, “Real-Time

Method for Determination of

O2 Inside Living Cells Using Optical Nanosensors,”

Anal. Chem. 2001, 73, 4124.]

∏ ıÂÌÂÏÈ҉˘ ηٿÛÙ·ÛË ÙÔ˘ Ru(II) Â›Ó·È ·Ï‹Î·È Ë ¯·ÌËÏfiÙÂÚË ‰ÈÂÁÂṲ́ÓË Â›Ó·È ÙÚÈÏ‹.ŸÙ·Ó ÙÔ Ru(II) ·ÔÚÚÔÊ¿ ÔÚ·Ùfi ʈ˜,‰ÈÂÁ›ÚÂÙ·È ÛÙËÓ ÙÚÈÏ‹ ηٿÛÙ·ÛË Ì‰˘Ó·ÙfiÙËÙ· ʈٷ‡ÁÂÈ·˜. ∆Ô √2 ·ÔÛ‚¤ÓÂÈ ÙËÓʈٷ‡ÁÂÈ· ·Ú¤¯ÔÓÙ·˜ ¤Ó·Ó ÂÓ·ÏÏ·ÎÙÈÎfiÙÚfiÔ ÌÂÙ·ÙÚÔ‹˜ Ù˘ ÙÚÈÏ‹˜ ηٿÛÙ·Û˘ÛÙË ıÂÌÂÏÈÒ‰Ë ·Ï‹ ηٿÛÙ·ÛË ¯ˆÚ›˜ÂÎÔÌ‹ ·ÎÙÈÓÔ‚ÔÏ›·˜.

476 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

ΑσκήσειςΑσκήσεις

Όροι για κατανόηση

����� ���� ����� � �� ��������������

������������

������� Scatchard �������� �����

������ ������������ ������ ��������

8 �������� ���� �������� ���� �� ������ ��� ���-��� ��� ��� ��������� �������. '������� � �������-���� ��� ����������� ��� ����� ���� ��������, ����-��� �� ���� ��� �%����� �� ��� �������� � ���� �� ������. 8 ������ �� ���� ��������� ���� ���� ��� ���� ��������� �������� �������� ��� ����-�� ��� ���������������� �������. =� � ������ n ��-�������� �%����� ��� ����� ��� Beer �� n ����� � ��������, �� ���� ��� � n � �� ������, ������� � ����-���������� ���%��� �� ������ � ����������� �����. *��-��� � ���� � ��� � ������������� ��� ����� !*+24$8

��� Excel �� � ������ �� ��� � ������ ��� �-����� ��� ������� ���, �� ��� ����������� ��� �-�������

� �������� ���� (���� ��� �) ���������� ����� ������ �������� ��������� ������� ��� ������� ������ ������ ���������. �� ������� Scatchard ���-���������� �� � �������� � ����� �������� �� � ����-��� ������ �������� ����� �� �������� ���������� ���������������� ���� ��������. U�� ��� ����� �� ������ �� , �� ����� ����������� � �� , ���� ���������� ��

�� ������ ��� ��� ������ ���� �� �������� ��� ����������� .

$��� ������������� �������������� �������� ��� ������� ��� ����� ��� �� ���������. $� ��� ��-#����� �������������� ����������, �� � ���������� �� ������ ��� ����� � �� ��#��� ��� ������ ���-���� ������� �������, � ���� ������ ������� �����#�����w��. @� �����������#������ ���� ��� �������� ����������� ������, ��� ��#��� ��� �������� �� ������� ����� �� �� � ��� ������ ��� �������� ��� ������� ����� ��� �������� ��� ���������. � ����� ��������� �� �� DNA RNA ��� ����� �������� ��� ��� ��������� ����� �� ����� ����� �� ����� ������ � �������� ������ ���� �����. "� ������� ��� ������� ��� �-���������� ����� ������ � ������� �� � ��������������� ����� ����� �� ��� ���� ��������.

8 ���� ��� �������� ���� ������ ��� ������������� ���� ��� ��������, ����� � ��������� ���� ��������� . ������� ���� �� ������� � ��������� ���� ������������ ���� � �������� (��������) �� ������� �������� ����.

O2,

(A˘ÔÏ. � Am)2.

Περίληψη

19-A. �� ������� ��� ������ � ������������ ����� !%��� 19-6 � ��� �������� ������ �� �� ���������� ��� !����� 19-5. 8 ���������� ���� � �����y���������� ��� �� ��� �� ��. "��� ����� ��# 81.000�� �������� ��� ���� . 8 �������%���� B ���� �������� ������ ��� ��� ������������� �� ��� ������� �� ��������� �� ����� (*���� 12-1). "��� ��-��� ��# ������� 650 �� ������ � ������� �� 8�������%���� ������ � ������� ����� �� ����� ������� ����� �� ���������� (�� ��� �����) ��� ��� ��-����. @� ������������ ���������������� ��� ����� �-��� (��������� � �����) � ��� � �� ������ ���������� ������ ����. U� �� ��� ����� ���� ������� (������������ �� ����) ���� �� ���.

(nm) ���������� j������%����

428 3540 2730

470 4170 2290

(�) "� ������ ����������� ���� �������� 0,463 �470 nm � �� ��>���� 1,000 cm. 4�������� �� ��������-� ��� ����������� � mg/mL �� �� ��������� ��� ��-�������� �� ��� � �g/mL.

(�) '��� ��� ���� �� �������%����� (� ���� ������ �������), � �������� � 470 nm ���� 0,424 �� � �����-��� � 428 nm ���� 0,401. 4�������� �� ���� ��� �� -��� ��� ���������� �� �� �������%����. \ ��������� � ���������� ������� ��� ���� �� ���, ��� � ��-�����%���� ������� ���� ��.

19-B. �� ����� ����� ����� ��� ���������������������������� ����� �������� ����� �� ��� �����-��� ���� �������� ��� �������� � ���� � �� ������.^�������� �� �� ������ ��� ������� ������������ !����� 19-3 �� ��� ��������� ��� ���������� �������� �� �����.

19-�. 8 @�� P, � ���� ������� ��� � 305 nm, �������-� ���� �� X, �� ����� ��� ������� � ��� �� � ��� ���-���. �� ���w�� PX ������� ����� � 305 nm. 8 �������-� ���� ���� � ��>���� 1,000 cm �� � ��������� ������������ X ����������� ��%�����. � ��������������� ������. U������� �� ������� Scatchard�� ��������� �� ����� �������� ��� �������X � P T PX.

¢Â‰Ô̤ӷ ·fi J. J. B. Nevado, J. R. Flores, & M. J. V. Llerena, “SimultaneousSpectrophotometric Determination of Tartrazine, Sunset Yellow, and Ponceau4R in Commercial Products,” Fresenius J. Anal. Chem. 1998, 361, 465.

123456789

1011

375

·̷ÙÔ˜(nm)

121314

1,324E+04

ª‹ÎÔ˜Ponceau 4R

ªÂ›ÁÌ· ¯ÚˆÛÙÈÎÒÓA B C D E

Ì›ÁÌ·ÙÔ˜∞ÔÚÚfiÊËÛË

Am°Ú·ÌÌÔÌÔÚȷ΋ ·ÔÚÚÔÊËÙÈÎfiÙËÙ·

∆·ÚÙÚ·˙›ÓË Sunset Yellow

2,144E+042,514E+042,200E+041,055E+04

0,000E+00

1,403E+030,000E+000,000E+00

4,474E+037,403E+038,551E+031,275E+041,940E+041,869E+047,641E+033,959E+020,000E+00

2,313E+03

3,310E+034,534E+036,575E+031,229E+041,673E+041,528E+049,522E+031,814E+03

0,853

1,3321,6031,7922,0061,8211,1550,4450,084

400425450475500525550575

350 6,229E+03 2,019E+03 4,172E+03 0,557

�(M�1 cm�1)

Fe3�.

Fe3�

Προβλήµατα 477

*���� (M) (M) A [X] (M)

0 0,0100 0 0,213 01 0,0100 0,00100 0,3032 0,0100 0,00200 0,3943 0,0100 0,00300 0,4844 0,0100 0,00400 0,5755 0,0100 0,00500 0,6636 0,0100 0,00600 0,7527 0,0100 0,00700 0,8408 0,0100 0,00800 0,9269 0,0100 0,00900 1,006

10 0,0100 0,01000 1,06611 0,0100 0,02000 1,117

19-�. 8 ��������� �������� �� ��� 3-������������ ���� ������� �%� � ������ ������������ ����� �� ����������w�� �� ������ ��������� � 400 nm. U��� �� ��������� ��� ������� ������� � ��� �� � ��� ���-���. j����� ����� ��� ���������� � ���� ��� �����������, ���� ������, �� � �����-��� ��� �������� ���������. U������� �� �����-� ��������� �� ���� �� ���� mol ��� 3-��������������� ������ �� ������������ ��� ��������.

*������ �%� 3-������������� ���������(mL) (mL) � 400 nm

2,70 0,30 0,1062,40 0,60 0,2142,10 0,90 0,3111,80 1,20 0,4021,50 1,50 0,4421,20 1,80 0,4040,90 2,10 0,3180,60 2,40 0,2220,30 2,70 0,110

¶∏°∏: ¢Â‰Ô̤ӷ ·fi E. Bruneau, D. Lavabre, G. Levy, & J. C.Micheau, “Quantitative Analysis of Continuous-Variation Plots with aComparison of Several Methods,” J. Chem. Ed. 1992, 69, 833.

N

NH2NO2

NO2

OHO2N

1,00 � 10�4 M

9,66 � 10�35,87 � 10�42,69 � 10�41,42 � 10�48,20 � 10�55,52 � 10�53,57 � 10�52,47 � 10�51,60 � 10�59,10 � 10�64,42 � 10�6

X0P0

������� �� ������

19-1. ���� � ������� ������ � ����� �� �� �� ��������� ������ �� �� ����� ����� ��� !����� 19-5.?��� �� ��� ����� X �� Y �� �������� �� ����� «���-��� �������� ������������� ��� !%����� 19-6», ���!����� 19-1. 4�������� ��� [X] �� [Y] � ������ ��� �������� ��� ���� 0,233 � 272 nm �� 0,200 � 327 nm,� ��>���� 0,100 cm.

19-2. 8 ������ ����� ������� � ���� ���MnO–

4 1,00 � 10–4 M, Cr2O72– 1,00 � 10–4 M �� ���� ������

�������� ��� ���, � ��>���� 1,000 cm. @� ������ ���������� ��� ����. ^�������� �� �� ������ ��� ����-��� ��������� ��� !����� 19-3 �� � ������ �� ����-����� ���� ���� �� �����.

' ��� ������ *������ *������(nm) '����

266 0,042 0,410 0,766288 0,082 0,283 0,571320 0,168 0,158 0,422350 0,125 0,318 0,672360 0,056 0,181 0,366

º¿ÛÌ· ÔÚ·ÙÔ‡ ÙÔ˘ MnO–4, ÙÔ˘ Cr2O7

2– Î·È ÂÓfi˜ ¿ÁÓˆÛÙÔ˘ Ì›ÁÌ·ÙÔ˜ Ô˘ÂÚȤ¯ÂÈ Î·È Ù· ‰‡Ô ÈfiÓÙ·. [∞fi M. Blanco, H. Iturriaga, S. Maspoch, & P. Tar›n, “ASimple Method for Spectrophotometric Determination of Two-Components with OverlappedSpectra,” J. Chem. Ed. 1989, 66, 178.]

19-3. *��� �� ���� ������� �� �������� �����;19-4. @ ������� ��������� ������ �������� ��� %��������(*���� 12-3) ���� �������� � pH 6 @� �-������ ����� ��� �������� ��� ���� �� �����-���� ��� ������ � pH 6, ������� ������. @ ������������ �������� ��� %�������� � ���� ����� ����

����� '������ ����� '������ ����� '����������� ����� �����

0 0 6 0,60 12 1,31 0,10 7 0,70 13 1,52 0,20 8 0,80 14 2,03 0,30 9 0,90 15 3,14 0,40 10 1,0 16 4,15 0,50 11 1,1

*��������� �� ���� ������� ��������� �� � �%�� ������ ������� �����, ����� � �������� ���� � 457�� 528 nm.

∂ÈÎfiÓ· ÁÈ· ÙÔ ¶Úfi‚ÏËÌ· 19-4. º¿ÛÌ·Ù· ·ÔÚÚfiÊËÛ˘ ÁÈ· ÙËÓ ·ÓÙ›‰Ú·ÛË ÙÔ˘ÔÚÙÔηϛ Ù˘ ͢ÏÂÓfiÏ˘ Ì Û pH 6,0. [∞fi D. C. Harris & M. H. Gelb,“Binding of Xylenol Orange to Transferrin: Demonstration of Metal-Anion Linkage,” Biochim.Biophys. Acta 1980, 623, 1.]

VO2�

VO2�/

VO2�

(�max � 439 nm).

0300

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)

0,1

0,2

0,3

0,6

0,5

0,4

0,9

0,8

0,7

1

350250 500450400 600550 650

ªÂ›ÁÌ·

Cr2O2–7

MnO–4

Cr2O2�7MnO�

4

Προβλήµατα

400

∞Ô

ÚÚ

fiÊËÛ

Ë

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ (nm)500 600

0,1 ªÔÓ¿‰Â˜ ·ÔÚÚfiÊËÛ˘

0123

01234

9

10

11

12

13

14

15

16

478 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

19-5. � ���� ��������� ���������� �� ��� ������ �����������, ��� � ���� ���� � ����������� ��� ����� �� �� ��� ������ #���� ��� ��������. 8 ������ ���� � �� ������������ ��� ����� A �� B ������ ��� �����.*���%�� ��� � �������� ��������� ��� ����� ����� ����, � �� ��� �����. � ���� ��������� ������� ���������� 0,0100 M � ���� ���, � ��>����������� � ������ � 0,00500 cm. '���� �� �� A �� �� B ���>���� ����� � ������ � 0,00500 cm ���� ����������34,0% � �� 38,3% � 4�������� �������������� ��� A �� B.

19-6. � ���������� ������� ��� ������� ������� ������� (TB), ���� ��� ���������� (STB) �� ���� ���������������� (MTB) ������� ��� ����. "� ������ TB,STB �� MTB, � ��>���� 1,000 cm, ���� �������� 0,412� 455 nm, 0,350 � 485 nm �� 0,632 � 545 nm. \ �������� �������� ����� �� ����� ����� ��� !����� 19-5�� � ������ �� ���������� �%����� �� � ������� ��[TB], [STB] �� [MTB] �� �����.

(nm) TB STB MTB

455 4800 11.100 18.900485 7350 11.200 11.800545 36.400 13.900 4450

¶∏°∏: ¢Â‰Ô̤ӷ ·fi S. Kiciak, H. Gontarz, & E. KrzyzØanowska,“Monitoring the Synthesis of Semimethylthymol Blue andMethylthymol Blue,” Talanta 1995, 42, 1245.

19-7. @ ������ ����� ����� �� �������� �� ��-����� ����� ����� �� �� ����� � ������� � �� ���-���. �������� �� ��� !���� 19-5 �� � ����� ��� ��������%����� �� � ������ �� ��������� ���� ����. @ ���-�� ��������� ������ � ������������ � � �� � ���-������� ��������������, ��� � ����� ������ ��� ��->����� �� ���� (� �� ������) � ���� ��� ���� ���.

19-8. "� ������ ���������� �� �����%� 25,00 mL������� 0,0800 M, 25,00 mL ����������� �%��� 0,0600 M�� 1,00 mL HIn , �� ������� � 100,0 mL.(�� HIn ��������� ��� ������������ ������.)

+�� �������� $���������� �%�

d c

8 �������� ��� ���� ���� � 550 nm � ��>���� 5,00cm �� 0,110. ������ ��� ����������� ��� HIn �� ���� ��� HIn.

19-9. 3����� ��������� ��� ������ �������� . "�� ��������������� ���� �� ��� ����� ���� ������� ������ � ���������� ����� ���������.21 & ����� ��� ���-� � ���������� �� �� ����� ���� �� �� ���������������� ��� ��� ����� ������� �� ��� ��� � ��-����� ����. '� ��� ���� �, �� ������� �������� �� � �� . =� ���� ������, � ���-� �� %�������� �� ����� ������ ��� �������� 50,0 M������ ���� ��� ������������ (NaHIn) �� NaOH.&��� � ������� ���� �� ���� , ����� � ����-���� pH, ����� ������� � ������ ��� ��������� ��#�:(1) �� (2)

�� ���� ������ ���-������ � 434 nm, ��� �� ���� ������ � 620 nm. @���� �� ����� �������� ��� ���� ���������

����� ��� ����� ����������. ��� ��� ��-�� ��� ������ � ���������� � �� ����� ��-��, ���� ������#��� ������:

(�) ��� ��� ���� ��� Beer �� �� �����, ���>�� ��� �%������� ��� �� �� ���� ��� �������� � 620 ��� 434 nm �� $�� ������, ���%�� ���

(A)

(�) ��� ��� �������� ��#� (1) �� �� ����� ���������%�� ���

(B)

(�) [In2�] �KInFIn

[H�](RIn � 1)

[HIn�] �FIn

RIn � 1

KIn,

[In2�]

[HIn�]�

RA�HIn�

434 � �HIn�

620

�In2�

620 � RA�In2�

434� RIn

A434).(A620

[In2�][HIn�]

CO2(aq)CO2(aq)

CO2(g)

HCO3

HIn– In2– + H+

CO3 + H+

K1

K2

KIn

2–

CO2(aq) + H2O HCO3 + H+–

ε

ε

ε

ε

HIn620HIn434

In620In434

∂ÛˆÙÂÚÈÎfi ·ÈÛıËÙ‹Ú·

ªÂÌ‚Ú¿ÓË ÛÈÏÈÎfiÓ˘ Ô˘ ÂÈÙÚ¤ÂÈÙË ‰È¿¯˘ÛË ÙÔ˘ CO2, ·ÏÏ¿ fi¯È¿ÏÏˆÓ Ô˘ÛÈÒÓ

£·Ï·ÛÛÈÓfi ÓÂÚfi

[CO2(aq)]RA � A620/A434

In2�

HIn�92,0 M.50,0 M � 42,0 M �[Na�] � FNa �50,0 M[HIn�] � [In2�] � FIn �

In2�HIn�

42,0 M

CO2�3HCO�

3

CO2

CO2,

CO2

pKa

ln�

�550 � 1,53 � 104 M�1 cm�1�550 � 2,26 � 104 M�1 cm�1

�325 � 4,39 � 103 M�1 cm�1�325 � 2,45 � 104 M�1 cm�1

HIn T H� � In�

pKa � 3,232pKa � 4,601

NH3

�NH3

�O3S

1,23 � 10�4 M

�b

�(M�1 cm�1)

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜

2022 cm–1

1993 cm–1

∫·ı·Úfi A

31,0% T

79,7% T

∫·ı·Úfi B

97,4% T

20,0% T

20

2100

¢È·

ÂÚ

·ÙfiÙ

ËÙ·

(%)

∫˘Ì·Ù·ÚÈıÌfi˜ (cm–1)2000 1900

60

80

100

40

0

A

B2022cm–1 1993

cm–1

1993 cm�1.2022 cm�1

2000 cm�1

ª‹ÎÔ˜ ·̷ÙÔ˜ ¶›Ó·Î·˜ Û˘ÓÙÂÏÂÛÙÒÓ ( b) ∞ÔÚÚfiÊËÛË

(m) p-͢ÏfiÏÈÔ m-͢ÏfiÏÈÔ o-͢ÏfiÏÈÔ ·Èı˘ÏÔ‚ÂÓ˙fiÏÈÔ ·ÁÓÒÛÙÔ˘

12,5 1,5020 0,0514 0 0,0408 0,1013

13,0 0,0261 1,1516 0 0,0820 0,09943

13,4 0,0342 0,0355 2,532 0,2933 0,2194

14,3 0,0340 0,0684 0 0,3470 0,03396

¢Â‰Ô̤ӷ ·fi Z. Zdravkovski, “Mathcad in Chemistry Calculations. II.Arrays,” J. Chem. Ed. 1992, 69, 242A.

Προβλήµατα 479

(�) j��%�� ��� (�)

(�) ��� ��� ������� ������ ��� �������� �%���, ���%-�� ���

(E)

(!")

(�) =��>�� ��� �������� ������� �� �� ������ �� ��-����� ��� ���� �. ������� �� ��� �������� B, =,E �� $� �� � ��

(��) ?��� �� ��� �� ������ ����� ��� ������ �����:

��� ��� ���������� ���� ��������� R = A620/A434 = 2,84,������ �� �� ����� ����.

(#) *�� ���� ��� �������� � ������ ���� �� ������-� ��� ���� �; ��� �� � ������>� ��� ������-��� ���������� ��� �� ��� ��� ����� ����;

$�������� �������� ������� ��

19-10. 8 !���� 19-7 ���� �� ������� Scatchard �� ������� �� 0-20 nM �������� X � ���� ����������������� U������� �� �������Scatchard �� � ������� ��� ���� �� ������ �� K ��� ���-���� @ *���� ����� ��� ����������� ����-������� ��� ��������� X �� ��� �������� PX. *����������� ���� ������� � ������� �� ����� 0,2-0,8. *��� ��-�� �� ����� ��� ������� ������� �� � �������;

[X] (nM) [PX] (nM) [X] (nM) [PX] (nM)

19-11. 8 ��� P ������������ �� �� X �� �����#��� ��������� PX. *��������� �� ���� �� ������ ������ ������ ��������� ��� P � ��P �� �� X ��� ��������� �� ����, ��� �� PX ���� ����-�� ��������� � 437 nm. @ ������ ����� ���������� �������� � 437 nm, � ��>���� 5,00 cm, � �����%����� �� �� ������ ��������� ��� ������������X

A A

0 0,000 0,0200 0,5350,00200 0,125 0,0400 0,6310,00400 0,213 0,0600 0,7000,00600 0,286 0,0800 0,7080,00800 0,342 0,100 0,7650,01000 0,406

(�) U������� �� ������� Scatchard ��� ������ �� $�� ������� ���, � [X] ������� ��� ���X, ��� �� &���, ����� �������� � �������� ����������� �������� ��� .

(�) ��� ��� ���� ��� ����������, ��������� �� �������������, K.

19-12. �� ����� ������ �� �� ����������, �����#���� �-������ ��� ���� ������ ��������� � 332 nm � �����-� :

+���� '��������� $�������

(�) '� �������� ��� �� ���w�� ������� � 332 nm, ������ ���� �� � �������� ��� ������� � ��� �� � ���������, ��������� �� �� ����� ��������, K, �� ������� ��� Beer �� � ���%��� ���

���� A ���� � �������� � 332 nm, ���� � �������-��� �������������� ��� �������� � 332 nm, [�����-�����] ���� � ��������� ��� ��������� ����������� ��

���� � ������ ��������� ��� ������ �� ������8 ����� ������ ��� ��>����� ��-

�� 1,000 cm.

(�) � ��������������� ������� �� ��� ������ �� ������� ��� ������ ����. !����

������ � �������� ��� U������� �� ������ ���

�� ���� �� ������ �� ���-�� �������� ��� ��������.

���������(M) (M) � 332 nm

1,690 0,3690,9218 0,8220,6338 0,7870,4829 0,7030,3900 0,6240,3271 0,556

¶∏°∏: ¢Â‰Ô̤ӷ ·fi P. J. Ogren & J. R. Norton, “Applying a Simple LinearLeast-Squares Algorithm to Data with Uncertainties in Both Variables,” J.Chem. Ed. 1992, 69, A130.

19-13. !�� ������������� ��� !*+24$8 �� ��� �����-���� ��� K �� *������ 19-12. 8 ���� ��� ��� �����-�� � 332 nm ���� �� �������, �� ����� �� ��� ������� Beer, (����� � ��� ������ � �1,000 cm). �� ���� ���� �������� ���� ���������� �� �-������, ��� 4������ ������ ��-���� �����������, �����

�� ������ ����� ����� ������� ������ �� � ������-�. *����� � ��������� ���� �� � �������. 8 $� ��A ������� �� [����������] �� � $� �� B ������� �� 8$� �� C �������� ��� ����������� ������ ���. 4�������� ��� �� �� ���������� �������������� ��� �-�������, �� ���� A7. U����� ��������� �� ��������-� ��� �������� �� � �� D. 8 ����� �����-��� �� � �� E ������ �� ��� ([I2][ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]) � (D2)/((B2-D2)*A2).

E2 � [Û‡ÌÏÔÎÔ]/(� A/�)

�,

[I2]Û˘Ó..

K �[Û‡ÌÏÔÎÔ]

[I2][ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]�

A/�([I2]Û˘Ó. � A/�)[ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]Û˘Ó

.

[ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]Û˘Ó.[ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]�[I2] � [I2]Û˘Ó. � [Û‡ÌÏÔÎÔ].I2

[Û‡ÌÏÔÎÔ] � A/�

3,934 � 10�43,788 � 10�43,573 � 10�43,224 � 10�42,558 � 10�47,817 � 10�5

[I2]Û˘Ó.[MÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]Û˘Ó.

A/[I2]Û˘Ó.A/ ([ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ][I2]Û˘Ó.)[ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]Û˘Ó..

[ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]�[ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]Û˘Ó. W [I2],

(� [I2] � [Û‡ÌÏÔÎÔ]).[I2]Û˘Ó.

A[ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ][I2]Û˘Ó.

� K� �KA

[I2]Û˘Ó.

�max � 332 nm�332 � 0�332 � 0

�I2 I2 K � [I2][ÌÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ]

[Û‡ÌÏÔÎÔ]�

CCl4

[X] � XT

XT W [P],XT.�A.

�A/[X]

XT (M)XT (M)

(XT � [X] � [PX]).

1,00 � 10�5 M.

8,453,615,540,450

7,521,504,660,296

6,771,223,800,192

6,290,7312,870,120

P � X T PX.

P (P0 � 10 nM).

[CO2(aq)]

Kw � 6,7 � 10�15�In2�

620 � 1,70 � 104 M�1 cm�1

KIn � 2,0 � 10�7�In2�

434 � 1,90 � 103 M�1 cm�1

K2 � 3,3 � 10�11�HIn�

620 � 0

K1 � 3,0 � 10�7�HIn�

434 � 8,00 � 103 M�1 cm�1

[CO2�3 ].[HCO�

3 ][In2�],[HIn�],

[CO2�3 ] �

K1K2[CO2(aq)]

[H�]2

[HCO�3 ] �

K1[CO2(aq)]

[H�]

[H�] � KIn/RIn.

480 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

�� ������ � ������������� �� ��� !*+24$8; ?������� ���#�� � ��� �� ���� A7 ��� ���� � ��� ��� K ��� �� E ������ ���� . ? ������ � ��������� ������ ������� ���� � ���� ���� � ��� ����� ���� ��� ���� �� ���� � ��� ��� ���� ����������#������ �����. �� ������� �� ��� ���� ��� �������� � ��������� ���� �� �� ������-� ���� ������� �� ���� �����, ��� ��� �����������. ���� ��� ��� ����������� >������� �������� �� ����� ��� � �������� ����� �� ��� ��� ."�� ���� ������ � ����� ��� ���� � ������������� �������� ������ �������� ��� ��� ���� (����� �����-�)/(��� ��� ). $�� ���� E5 �������#��� � ��� ��� ��� K�� �� ���� E6 � ����� ������. �� ���� E7 �������� ������� ����� ������. '������� � ��������� ��� ���!*+24$8 �� ��� ����������� ��� ������ E7 �� ��� ��� ������ A7. $��������� �� ������� �� ������ ��� *��-�� ���� 19-12.

$������ ������� ���������

19-14. *���� ����� ����%���. U������� �� �����-� ��� ��������� �� ���� �� ���� ��� mol ��� ������-������� �� � ������� ��� ����

mL Fe3� mL SCN� ���������� ������� ������ % � 455 nm

30,00 0 0,00127,00 3,00 0,12224,00 6,00 0,22621,00 9,00 0,29318,00 12,00 0,33115,00 15,00 0,34612,00 18,00 0,3279,00 21,00 0,2866,00 24,00 0,2143,00 27,00 0,1090 30,00 0,002

·. ¢È¿Ï˘Ì· Fe3+: Fe(NO3)3 1,00 mM HNO3 � 10,0 mM.

‚. ¢È¿Ï˘Ì· SCN–: KSCN 1,00 mM HCl � 15,0 mM.

¶∏°∏: ¢Â‰Ô̤ӷ ·fi Z. D. Hill and P. MacCarthy, “NovelApproach to Job’s Method,” J. Chem. Ed. 1986, 63, 162.

(�) *�� ���� � ������������ ��� ������������ ����;

(�) =��� � ����� ��� ���� ��� �%�� �� ���� ��� !���-� 19-8;

(�) =��� �� �� ������ �������� 10,0 mM �%��� �� �� ����15,0 mM;

19-15. 6���������� ����������� Job. 8 ������ ���� "�� ��� ������#����

� ������ ������ ��� A �� B �� ���� ���� �-�������� M:

(M) (M) (M) (M)

(�) U������� �� ����� ����� �� � ������ �� �-�������� ��� � ���� �����, �� ������ ��������

�� "�� ������ �� � ����� ��� ���� � ��-����� �� ����� ��� �� ��� � ��� A �� B,�������. U����� ������� �� �������� ��� ��� �� � �� C. ��� ��� ��������� ��#�

�� �������� ����>����

$�� � �� D, ��-����� �� ������ ��� ������� =� �������-�, �� ���� D2 ������� � �%���

$�� ������ � ��� ��� �� ���� C2 ���������� �� ��� !*+24$8 ����� �� ������ ���������� �� ���� D2 � ����� �� �� ��� �������� ��� ��� ������ �������� (�.�.

(�) U������� ������ �� �� ������ ������ ����������� �� ���� �� ���� mol ��� A �� ���� �������������. !%�� �� �� � � ��� �������.

19-16. *�������� ���� �� ������ �� ������ ��� �������� DNA ������ �� ������ �������� �� � �������(*���� 26-1), � ������ ������.

¶·Ú¿ÁˆÁÔ ·‰ÂÓ›Ó˘ ¶·Ú¿ÁˆÁÔ ı˘Ì›Ó˘ ¢ˆ‰Â΢ÏÔıÂÈÈÎfi Ó¿ÙÚÈÔ

�� �������������� ������ ���������� �������, �� ��� ���-��� ��� �������������� � ���������� ���� �� ���������� ��� �������� ������ ��� ����� � � ���������� ���� ��������� ��� �����. "�� ��� �� ����� ����������� �-����� 1:1 ��� ����� ��������� �� � �������, ���������� �� �� DNA.

∑‡ÁË ‚¿ÛÂˆÓ Û˘Ó‰Â‰ÂÌ¤ÓˆÓ Ì ‰ÂÛÌÔ‡˜ ˘‰ÚÔÁfiÓÔ˘ ̤۷ ÛÙ· ÌÈηÏÈ·, ÌÂÙȘ ·Ï˘Û›‰Â˜ ÙˆÓ ˘‰ÚÔÁÔÓ·ÓıÚ¿ÎˆÓ Ó· Û˘ÁÎÚ·ÙÔ‡Ó ÙȘ ‚¿ÛÂȘ ÛÙÔ ÌÈηÏÈÔ.

+

––––

––

– ––

+

+++

+

+

+

+

+

+

+

++

+

H N

N (CH3)3

NN

N

N N HO

O

O

+

N

N

HN

NN

N

CH3CNH

O

O

O

N(CH3)3Br��

CH3(CH2)11OSO�Na�

O

O

� �

[AB2]

108).

[AB2]“�C2/ ( (A2-C2)(B2-2*C2)^2)”.

[AB2]/[A][B]2.[AB2]/5 ([A]Û˘Ó. � [AB2])([B]Û˘Ó. � 2[AB2])26.

K � [AB2]/[A][B]2 �[B]Û˘Ó. � [B] � 2[AB2],[A]Û˘Ó. � [A] � [AB2]

[AB2][B]Û˘Ó.[A]Û˘Ó.

108.K � 106, 107AB2

6,00 � 10�54,00 � 10�51,00 � 10�59,00 � 10�56,67 � 10�53,33 � 10�52,00 � 10�58,00 � 10�57,00 � 10�53,00 � 10�53,00 � 10�57,00 � 10�57,50 � 10�52,50 � 10�54,00 � 10�56,00 � 10�58,00 � 10�52,00 � 10�55,00 � 10�55,00 � 10�59,00 � 10�51,00 � 10�5

[B]Û˘Ó.[A]Û˘Ó.[B]Û˘Ó.[A]Û˘Ó.

10�4

K � [AB2]/[A][B]2.2B T AB2

A �

Fe(SCN)3�nn

Ki,

Ki

Ki

g (Ki � KÌÂÛÔ)2KÌÂÛÔ

Kig(Ki � KÌÂÛÔ)2,

123456

7

ŒÛÙˆ, ÁÈ· ÙÔ ε:

0,6338

0,9218 0,822

1,6900 0,369 7,380E-05 9,99282

1,644E-04

1,574E-04

[MÂÛÈÙ˘Ï¤ÓÈÔ] [I2]Û˘Ó. A Keq[™‡ÌÏÔÎÔ] = A /ε

A B C D E

1,50511

2,558E-04

7,817E-05

3,224E-04 0,787

∆˘È΋ ·fiÎÏÈÛË =∆˘. ·fiÎÏ./

ª¤ÛË ÙÈÌ‹ =

3,32038

0,93758

ª¤ÛË ÙÈÌ‹ = 3,54144

1,95128

5,000E+03

Προβλήµατα 481

=� ��� ������ ��� �������, ����� 5,0 mM ���������� ������� ��������� �� 5,0 mM �������� ��� �������� ������� ��� ������� ��� ����. U��� ������ �����-��� ����� 20 mM �������������� ������. 8 ������������ ���w�����, ���������� �� NMR, ������ ����� ��� ��-��. $�������� � �������� �� �� ��������� �����-��� 1:1; !%�� �� ��� ����� �.

&���� ������� &���� ������� $��������� (mL) (mL) ���w����� (mM)

0,450 0,050

0,400 0,100

0,350 0,150

0,300 0,200

0,250 0,250

0,200 0,300

0,150 0,350

0,100 0,400

0,050 0,450

%&��'���� �� �����������������

19-17. !%�� �� ��� ����� �� ��� ����� �� � ������������ ��#������� ���������������� ������������.

19-18. *��� ���� �� ���������� ��� �����������#���������� ��� ������ � �� ����� ��� ���� ��� �����-��� �� � ������� ��������;

19-19. *����� ������ ��� �������������� ����������� ���� �� �����������������

1. *��������#��� �� � �� �� ������ ����������� ��-������ �� TNT. �\� ��������� �� �� �����#��- ��� �������� ��� ��� � ��� �� ��������� ������� ��� � ��� �� ��������� �\�. 8 � ��%�������� �� ������ ������ ����� � ��� �������-�� �������� ��� �%��� ��� � ���.

2. ���� ��� �������� ����� TNT ���������� �� ������ ���������>�� ��� ����������� ���� ����� ���������� ����.

3. j����� �� �� ���� �������� �� � �� �� � ����-��. 8 ���� ��� �������� ��� ����� ��� �%�������� �� � �� ���� ������ ���� �� ��������� ��� TNT�� ����, � ����� �� 20 �� 1200 ng/mL.

$������� ��� ����� �� �������� ��� � ���, � � -�� 1 �� 3, �� �%�� �� �� ��������� ��� ������� .

19-20. �� ������ ������ ������� ��� ������ ��� pH

��� ����� ��� �������� ��� Ru(II) �� �� 2,6-��������������. 8 ��������, ����� ����� ��� ������ ��� �%��� Stern-Volmer 19-25. &� ��������� �� ��� ��������� ��-�� � �����. *��������� �� �% ��� �� �� � � ������ ���� �� ���� �� ������� ��� pKa �� �� 2,6-����-����������.

19-21. ����%��� ��������� �� ��������. ?��� �� �� �������� ������ ��������� ��������� (*���� 26-1) �� ����-�� ������ ����������� ��� �����#��� ���� ��������� ���� ������ (��������� ���������������· �������Q), ��� �������� �� � ��� � �������.

8 ����� ������� ��� �� ������� �� �� Q �����-��� �� ���� ��������. !�� � ������ ��������� ��� ��-���� ���� [Q] �� � ��������� ��� ��������� ���� [M],� ���� ������ ��� ������ ������ �� �������� ����

!�� �� Q ���� ���� ���������� � �����-��, ���� � �������� �� ����������� �������� � �����-��� n ���� Q ������ �� ��� ������� Poisson:23

*������� ���%�� n ������ ��� Q ��

(1)

���� n! ���� n ��������� 8 ��-������ � ��� ������� ������ Q �� �������� ����

*������� 0 ������ Q �� (2)

�����

"�� ���� � ���� �������� ��� �������� ����Q �� ���� � ���� �������� ����� Q (������������� ��� ��������� ���������). @ ����� ������ ����� ��� ������� ��� �������� �� �������� � ����������� ����� ������. ������������ ,���������

Q � [Q]/[M]e�Q,

IQ/I0

IQ

I0

0! � 1.

ÌÈηÏÈÔ �Q0

0! e�Q � e�Q

(� n[n � 1][n � 2] . . . [1]).

ÌÈηÏÈÔ � Pn �Q

n

n! e�Q

Q � [Q]/[M].

åN� Cl�

CH2(CH2)14CH3

¶˘Ú¤ÓÈÔ(ÊıÔÚ›˙Ô˘Û· Ô˘Û›·)

ÃψÚÈÔ‡¯Ô ÎËÙ˘ÏÔ˘Úȉ›ÓÈÔ(·ÔÛ‚¤ÛÙ˘, Q)

1.500

1.000

500

01312111098

pH

KS

V

ååN

NRu2�

3

œ

ç

ßOH

2,6-¢ÈÌÂı˘ÏÔÊ·ÈÓfiÏË

∆ÚȘ(2,2'-‰È˘ÚȉÈÓÔ)ÚÔ˘ı‹ÓÈÔ(II)

KSV

kq/ (ke � kd)KSV,

ÙÚȘ(2,2¿-‰È˘ÚȉÈÓÔ)

∆ÚÈÓÈÙÚÔÙÔÏÔ˘fiÏÈÔ (TNT)

∂‡Î·ÌÙË·Ï˘Û›‰· ºıÔÚ›˙Ô˘Û·

ÔÌ¿‰·

ºıÔÚÈÛÌÔÌÂÙÚÈο ÂÈÛËÌ·Ṳ̂ÓÔ TNT

NO2

NO2

NO2

CH3

NO2

O2N

O2N

(TNT).22

Eu3�

0,103 � 0,104

0,187 � 0,110

0,260 � 0,122

0,296 � 0,073

0,312 � 0,060

0,307 � 0,032

0,265 � 0,021

0,202 � 0,038

0,118 � 0,009

482 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 19 Εφαρµογές φασµατοφωτοµετρίας

(3)

� ������� �����#���� �� ���� ������������-���, ��������������� ������ (��. *������ 19-16). &����������� ��������������� �������� � �� ��������� �������� ������� ����� �� ������� ���������,��� �����#��� ������� ��������� �������� (CMC). &�� ������� ��������� ��� ���������������, [S], %�����-�� ��� ������ ���������, ���� � ��������������� �-������� ��� ������� � ������� ���� 8����� ��������� ��� ��������� ����

(4)

���� ���� � ���� ������ ��� ������ ��� ����������-����� � ���� ��������.

$�����#���� ��� !%����� 3 �� 4, ��������� �� �%��-� ��� �������� �� ���� �� ������ ��������� ��� ��-���� [Q]:

(5)

'������� ��� ���� ��� �������� �� ���� ��� [Q] � �-��� [S], ������ � ������ � ���� ������ ������ S �� ���-����� ��� ���� ���� � ������ ��������� ��������� (�

���� �������� ��%�����, � ������ S). @ ������ ���-�� ������� ������� �� 3,8 �������� � ������ ���-������ �� ������ ��������� ��������������� ������

Q (M) I0/IQ Q (M) I0/IQ Q (M) I0/IQ

0 1 158 2,03 316 4,0453 1,28 210 2,60 366 5,02

105 1,61 262 3,30 418 6,32

¶∏°∏: ¢Â‰Ô̤ӷ ·fi M. F. R. Prieto, M. C. R. Rodr›guez, M. M. Gonz¿lez, A.M. R. Rodr›guez, & J. C. M. Fern¿ndez, “Fluorescene Quenching inMicroheterogeneous Media,” J. Chem. Ed. 1995, 72, 662.

(�) �� � ������� ��� �� ���, � ����� ������� ��������� ��� �%��� Stern-Volmer 19-25. j��%�� ��� �� ���-��� ��� �� ���� [Q] ��� ���� �������.

(�) 8 ������ ��������� ��������� ���� 8,1 mM. U�-������ �� ������ ��� ln �� ���� [Q]. ^��������- �� ��� !%��� 5 �� � ������ �� ��� ��� ����� ��-���� ��� ��������������� ������ �� ��������.

(�) 4�������� �� ��������� ��� ���������, [M], �� ������ ����� ������ Q �� ��������, ���

(�) 4�������� � ����� ��� ��������� ��� ��������� 0, 1�� 2 ���� Q, ��� [Q] � 0,200 mM.

[Q] � 0,200 mM.Q,

Nav,(I0/IQ)

I0/IQ

[S] � 20,8 mM.

M

ln I0

IQ�

[Q]Nav

[S] � [CMC]

Nav

[M] �[S] � [CMC]

Nav

[S] � [CMC].

IQ/I0 � e�Q � e�[Q]/[M]