Çözelti analizi, ultraviyole-görünür spektrofotometreler kullanılarak gerçekleştirilen en yaygın uygulamadır. Çözelti analizi için kullanılan birçok küvet türü mevcuttur. Uygulama alanı ve kullanım amacına uygun olarak, farklı küvet malzemeleri, optik ışık yolları ve hacimleri tercih edilebilir.

Aynı zamanda kullanımında dikkat edilmesi gereken noktalar da farklılık göstermektedir. Bu bölümde çeşitli küvet türleri, özellikleri ve kullanımlarında dikkate alınması gereken noktalar yer almaktadır.

1. Küvet Malzemesi
Küvet malzemesi ölçüm dalgaboyunda absorpsiyon göstermemelidir. Küvetlerde en çok, cam ve kuvars malzemeler tercih edilmektedir. Polistiren (PS) ve polimetilmetakrilat (PMMA) ağırlıklı olarak tek kullanımlık küvetlerde tercih edilmektedir. Tablo 1, farklı küvet tiplerinin kullanılabileceği dalgaboylarını göstermektedir.

Tablo 1. Farklı Malzemelerde Küvetler için Ölçüm Dalgaboyu Aralıkları

Ölçülebilir dalga boyu aralığı küvet malzemesine göre değişiklik gösterir. Şekil 1, hava kullanılarak yapılan ölçümlerde elde edilen transmisyon spektrumlarını göstermektedir. Tablo 1'de verilen ölçüm dalgaboyu aralıklarında küvetler tarafından absorpsiyonun olmadığı görülebilir.

Şekil 1. Farklı Küvet Tiplerinde Transmisyon

Ölçüm dalga boyuna ek olarak, kimyasal direnç konusu da önemlidir. Güçlü alkali çözeltiler ile kullanım haricinde, cam ve kuvars son derece iyi kimyasal dirence sahiptir. Bununla birlikte, reçine küvetlerde kimyasal direnç malzemeye göre değişir, bu nedenle ölçüm için kullanılan küveti seçerken dikkatli olunması gerekir. Dikkat edilmesi gereken diğer bir nokta, kullanımdan sonra genellikle atılan tek kullanımlık küvetlerin optik yol uzunluklarında küçük farklılıklar olmasıdır. Bu, kantitatif değerlerde hatalara neden olabilir. İlk olarak, küvet tipi (malzeme), ölçüm dalga boyu ve kullanılan solvente uygun olarak seçilir.

2. Düşük ve Yüksek Konsantrasyonlu Örneklerin Ölçümü

10 mm'lik bir optik ışık yoluna sahip küvetler, birçok farklı tipte çözeltinin analizinde kullanılmaktadır. Bununla birlikte, numune konsantrasyonu düşükse, bu büyüklükte bir küvet ile yeterli absorbans elde etmek mümkün olmayabilir. Bu tür numunelerin konsantre edilmesi 10 mm'lik küvetlerin kullanılmasına izin verse de, numunenin buharlaştığı veya konsantrasyon işlemi sırasında kimyasal bir değişime uğradığı durumlarda konsantrasyon zor olmaktadır. Bu gibi durumlarda, ölçümlerin bir "uzun ışık yollu küvet" kullanılarak yapılması etkilidir. 20 mm, 50 mm ve 100 mm optik ışık yollarına sahip uzun ışık yollu küvetler vardır. Absorpsiyon, küvetin optik yol uzunluğuna orantılı olarak artar. Şekil 2, 10 mm'lik bir küvet ve 100 mm'lik bir küvet ile bir 10 mg / L potasyum permanganat çözeltisinin analiz edilmesiyle elde edilen sonuçları göstermektedir. 100 mm'lik küvetin absorbansının 10 mm'lik küvetin on katı olduğu görülebilir.
Uzun ışık yollu bir küvet kullanarak iyi bilinen bir analiz uygulaması, suyun bulanıklık ölçümüdür. 50 mm ve 100 mm'lik küvetler, örnekleri düşük bir bulanıklık ile analiz etmek için sıklıkla kullanılır.

Şekil 2. Potasyum Permanganat’ın Absorpsiyon Spektrumu (Optik Işık Yolları: 100 mm ve 10 mm)

Yüksek konsantrasyonlu numunelerde, numuneyi seyreltmek, 10 mm'lik bir küvet ile ölçüm yapılmasına izin verir. Bununla birlikte, kolayca seyreltilemeyen numuneler vardır. Örneğin, çözücü ile etkileşime bağlı olarak, bir numuneyi seyreltmek, absorbansta bir değişikliğe (örnek olarak, pik dalga boylarında bir kaymaya) neden olabilir.
Absorbansın yüksek olduğu ve seyreltmenin zor olduğu durumlarda, bir "kısa ışık yollu küvet" kullanılarak ölçüm yapmak etkilidir. 1 mm, 2 mm ve 5 mm optik yol uzunluklarına sahip kısa yollu küvetler bulunmaktadır. Şekil 3, 1 mm'lik bir hücre ve 10 mm'lik bir hücre ile gerçekleştirilen toluen analizine ait sonuçları göstermektedir. 1 mm'lik küvet ile 10 mm'lik küvetten çok daha az absorpsiyon doygunluğu (yani% 0 geçirgenlik - transmitans) olduğu görülebilir.

Şekil 3. Toluenin Absorpsiyon Spektrumu (Optik Işık Yolları: 1 mm ve 10 mm)

Kısa yollu küvet kullanılarak yapılan en sık ölçüm uygulamalarından biri de yakın kızıl ötesi (NIR) bölgede çözelti analizidir. NIR bölgede ölçüm için 10 mm'lik bir küvet kullanılıyorsa, genellikle çözeltinin absorpsiyonuna bağlı olarak doygunluk meydana gelir ve bu da numunenin apsorpsiyonunun tespitini etmeyi imkânsız kılar.
 
Çözeltiye bağlı absorpsiyon doygunluğunu önlemek için bir kısa yollu küvet kullanılır.
Düşük ve yüksek konsantrasyonlu numunelerle, küvetin optik yol uzunluğu, absorbans veya geçirgenlik boyutuna göre seçilir.

3. Mikro-Hacimli Numunelerin Analizi

10 mm'lik bir küvet (3 mL hacimli) ile ölçüm için gerekli numune hacminin mevcut olmadığı durumlarda, mikro hacimli numunelerin analizi için özel olarak tasarlanmış bir küvetin kullanılması etkilidir. Bu küvetler, "semi-mikro küvetleri" (1 mL hacimli), "mikro-küvetleri" (400 uL hacimli) ve "süper-mikro küvetleri" (50 - 100 uL hacimli) içerir. Her ne kadar kullanılan cihazla elde edilen ışının büyüklüğüne bağlı olsa da, numunenin dışında başka bir parçaya çarpmasını önlemek için, bu tip küvetlerle özel bir küvet tutucu kullanılır. Şekil 4, bir süper-mikro küvet (örnek hacmi: 50 µL) kullanılarak bir örnek için elde edilen ölçüm sonuçlarını göstermektedir. Mikro hacimli küvetler ile numuneye ulaşan ışığın yoğunluğu azalır ve böylece gürültü miktarı bir miktar artar.

Yine de, iyi sonuçların elde edildiği görülebilir.

Şekil 4. Bovine Serum Albumine ait Absorpsiyon Spektrumu (Süper-mikro Küvet; Numune Hacmi: 50 uL)

Bu küvetlere ilave olarak, "ultra-mikro hacim ölçümleri için 3 uL’lik bir kapiler küvet seti bulunmaktadır." Numune, yaklaşık 0,5 mm'lik bir optik ışık yollu çok dar bir cam tüp içine konur. Bu, yalnızca 3 uL'lik bir örnek hacmi ile ölçüm yapılmasını sağlar.

 Mikro hacimli küvetler kullanılarak, en sık gerçekleştirilen analiz uygulamaları, sudaki iyonik olmayan yüzey aktif maddelerin analizini ve protein ekstrelerinin ve DNA'nın miktarını içerir.
Sadece küçük bir örnek hacmi mevcut olduğunda, küvet bu hacme göre seçilir.

4. Uçucu Numunelerin Analizi
Çok uçucu bir numuneyi analiz etmek için tipik olarak çözelti analizi için kullanılan küvet tipi kullanılırsa, numune veya çözücü ölçüm sırasında buharlaşabilir ve sonuç olarak konsantrasyon değişebilir. Bu türden uçucu örneklerin analizi için bir "stoperli küvet" etkilidir. Numuneyi ekledikten sonra bir stoper ile küveti kapatmak, numunenin buharlaşmasını önler ve doğru ölçüm sağlar.

5. Özet
Bu yazıda, yaygın olarak kullanılan küvetlere odaklanarak, bu küvetlerin özelliklerine ve kullanımlarında dikkat edilmesi gereken bazı noktalar ele alınmaktadır. Bunlara ek olarak, 0.05 mm'lik (50 um) son derece kısa bir optik yol uzunluğuna sahip montaj-tipi küvet ve 10 mm'lik bir optik yol uzunluğu ile 10 μL örnek hacimle ölçüm yapılmasına izin veren küvet de dahil olmak üzere çok çeşitli küvetler ticari olarak temin edilebilir. Uygulamaya uygun bir küvet kullanmak, basit ve doğru ölçüm için ön koşuldur.

Hirokazu Abo
SHIMADZU
Aplikasyon Geliştirme Merkezi
 Analitik Uygulamalar Departmanı,
Analitik & Ölçüm Cihazları Departmanı