ફ્લોરોમિતિ (fluorometry) : કોઈ એક તરંગલંબાઈના વિકિરણ વડે પદાર્થને ઉદભાસિત કરતા નમૂના દ્વારા વિકિરણના અવશોષણ બાદ તે જ અથવા વધુ તરંગલંબાઈના વિકિરણનું પુન:-ઉત્સર્જન માપી પદાર્થની સાંદ્રતા નક્કી કરવાની રાસાયણિક વિશ્લેષણની પદ્ધતિ. આ એક ખૂબ સંવેદનશીલ વૈશ્લેષિક પદ્ધતિ છે. સામાન્ય રીતે જીવરસાયણશાસ્ત્રીઓ તથા ચિકિત્સકીય (clinical) અને વૈશ્લેષિક રસાયણશાસ્ત્રીઓ તેનો ઉપયોગ વધુ કરતા હોય છે.
કેટલાક પદાર્થો ઉપર વિકિરિત ઊર્જા (radiant energy) આપાત થાય ત્યારે તેના અવશોષણથી પદાર્થના ઉત્તેજિત થયેલા અણુઓ કેટલીક ઊર્જાનું પ્રકાશના રૂપમાં પુન:-ઉત્સર્જન કરે છે. સામાન્ય રીતે આ ઉત્સર્જિત વિકિરણની તરંગલંબાઈ અવશોષિત વિકિરણ કરતાં વધુ (લાંબી) હોય છે. જો ઉત્સર્જન 10–12 સેકંડથી 10–9 સેકંડ જેટલા સમય ગાળામાં થાય તો તેને પ્રસ્ફુરણ (પ્રતિદીપ્તિ) (fluorescence) કહે છે. જો તે 108 સેકંડ કરતાં વધુ સમય બાદ થાય તો તે ઘટનાને સ્ફુરદીપ્તિ (phosphorescence) કહે છે. આમ બે ઘટનાઓ વચ્ચેનો તફાવત ફક્ત સમયની માત્રાની ર્દષ્ટિએ છે. આથી બંને ઘટનાઓને પ્રકાશસંદીપ્તિ (luminescence) શબ્દમાં આવરી લેવામાં આવે છે, રસાયણશાસ્ત્રમાં પ્રસ્ફુરણ પ્રકારની પ્રકાશસંદીપ્તિ ઘટનાનો ઉપયોગ વધુ થાય છે.
આ ઘટના માટેની પૂર્વશરત એ છે કે પદાર્થના અણુઓએ વિકિરણનું અવશોષણ કરવું જોઈએ. પારજાંબલી (ultraviolet, uv) અથવા શ્ય (visible) પ્રકાશનું શોષણ કરતા બધા અણુઓ પ્રસ્ફુરક (fluorescent) હોતા નથી. આથી એક અણુ કેટલા પ્રમાણમાં પ્રસ્ફુરિત કે પ્રતિદીપ્ત થાય છે તેની માત્રા ક્વૉન્ટીકૃત (quantify) કરવી જરૂરી છે. આ માત્રાને ક્વૉન્ટમ-નીપજ (quantam yield)ΦF કહે છે.
અવશોષક અણુઓ વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે તે પહેલાં ઘણી વાર અણુમાંના બંધના વિયોજનમાં (bond dissociation) કે અન્ય રીતે તેમની ઊર્જા ગુમાવી દેતા હોવાથી ΦFનું મૂલ્ય સામાન્ય રીતે એક (1) કરતાં ઓછું હોય છે. ΦFનું મૂલ્ય એ અણુનો અંતર્હિત (inherent) ગુણધર્મ છે અને તે અણુની સંરચના ઉપર આધારિત હોય છે. સામાન્ય રીતે અનુબદ્ધ (સંયુગ્મિત, conjugated) દ્વિબંધ(double bond)ની વિસ્તીર્ણ પ્રણાલી તથા વલય-નિર્માણ(ring formation)ને કારણે ર્દઢ (rigid) સંરચના ધરાવતા અણુઓ માટે ΦFનું મૂલ્ય વધુ હોય છે; દા.ત., ઍન્થ્રેસિન, ફ્લ્યુઓરેસિન વગેરે. સામાન્ય ધાતુ-આયનો કાર્બનિક લિગેન્ડ સાથે સંકીર્ણ સંયોજનો બનાવીને આવો ગુણ ધારણ કરી શકે છે.
કોઈ એક પદાર્થ ઉપર Io તીવ્રતાવાળું વિકિરણ આપાત થાય ત્યારે તેમાંના થોડા અંશનું પદાર્થ (અણુઓ) દ્વારા શોષણ થાય છે, જ્યારે બાકીનો ભાગ પારગમન પામે છે. જો અવશોષિત વિકિરણની તીવ્રતા Ia હોય અને પારગત વિકિરણની તીવ્રતા It હોય તો,
Io = Ia + It
આથી અવશોષિત વિકિરણની તીવ્રતા
Ia = Io – It ……………………………………………………………………………………………………………..(i)
પ્રસ્ફુરણની કુલ તીવ્રતા F એ અવશોષિત વિકિરણની તીવ્રતા અને ક્વૉન્ટમ નીપજ ΦF વચ્ચે નીચે પ્રમાણે સંબંધ હોય છે.
F = Ia ΦF ………………………………………………………………………………………………………………(ii)
= (Io – It) ΦF ……………………………………………………………………………………………………..(iia)
બીઅર-લૅમ્બર્ટના નિયમ મુજબ C સાંદ્રતાવાળા, l પથલંબાઈ ધરાવતા પદાર્થ(અથવા દ્રાવણ)માંથી પારગમન પામતા પદાર્થની તીવ્રતા નીચે પ્રમાણે હોય છે :
It = Ioe–ECl (E = મોલર અવશોષકતા) …………………………………………………………………….(iii)
F = Io (1–e–ECl) ΦF …………………………………………………………………………………………….(iv)
નબળા અવશોષક પદાર્થો માટે EClનું મૂલ્ય ઘણું ઓછું હોય છે, આથી સમીકરણ (iv) નીચે પ્રમાણે થશે :
F = Io x 2.303 ECl ΦF ………………………………………………………………………………………….(v)
એટલે કે મંદ દ્રાવણો (કેટલાક ppm કે તેથી ઓછી સાંદ્રતા) માટે કુલ પ્રસ્ફુરણ એ સાંદ્રતા અને ઉત્તેજક (excitation) ઊર્જાના અનુપાતમાં (proportional) હશે. જે પદાર્થ સમીકરણ(V)થી મળતા મૂલ્ય કરતાં પ્રસ્ફુરણની તીવ્રતાને ઓછી કરે તેને શામક (quencher) કહે છે, જ્યારે અસરને શમન (quenching) કહે છે.
અવશોષણ અને પ્રસ્ફુરણ પદ્ધતિઓ પૈકી બીજી પદ્ધતિની સંવેદનશીલતા વધુ હોય છે; દા.ત., 1 સેમી. પથલંબાઈનો કોષ વાપરવામાં આવે તો પદ્ધતિની સમગ્રતયા ચોકસાઈ (precision) 0.001 એકમ જેટલી હોય છે. મોટાભાગના અણુઓ માટે εmaxનું મૂલ્ય ભાગ્યે જ 105 કરતાં વધુ હોય છે. આથી બીઅર-લૅમ્બર્ટ નિયમ પ્રમાણે પારખી શકાય તેવું ઓછામાં ઓછું સંકેન્દ્ર નીચે પ્રમાણે થશે;
Cmin > 10–3 / 105 = 10–8M.
પ્રસ્ફુરણમાં સંવેદનશીલતા સૈદ્ધાંતિક રીતે ઉત્તેજક પ્રકાશની મહત્તમ તીવ્રતા વડે સીમિત થતી હોવાથી આદર્શ સંજોગોમાં ન્યૂનતમ સાંદ્રતા
Cmin = 10–12M
જેટલી હોઈ શકે.
પ્રસ્ફુરણપદ્ધતિની વરણાત્મકતા (selectivity) પણ બે કારણોને લીધે ઉચ્ચ કક્ષાની હોય છે : (અ) બધી અવશોષક જાતિઓ (species) પ્રસ્ફુરિત થતી નથી, અને (બ) વિશ્લેષક બે તરંગલંબાઈ પસંદ કરી શકે છે [ઉત્તેજક (excitation) અને ઉત્સર્જન (emission)]. ઉત્સર્જન અને ઉત્તેજન પ્રસ્ફુરણ વર્ણપટમાં તફાવત એ છે કે પહેલામાં ઉત્તેજન કોઈ એક સ્થાયી તરંગલંબાઈએ કરવામાં આવે છે અને ઉત્સર્જનની તીવ્રતા તરંગલંબાઈના ફલન તરીકે માપવામાં આવે છે. ઉત્તેજન વર્ણપટમાં ઉત્તેજક વિકિરણની તરંગલંબાઈ બદલતા જઈ પ્રસ્ફુરણની તીવ્રતા કોઈ એક નિયત તરંગલંબાઈએ માપવામાં આવે છે.
પ્રસ્ફુરણ પર દ્રાવણના pH મૂલ્ય, દ્રાવકની પ્રકૃતિ, સંકીર્ણ બનાવવા ઉમેરવા પડતા પ્રક્રિયકની સાંદ્રતા તથા કોઈ કોઈ કિસ્સામાં તાપમાનની પણ અસર થાય છે.
ઉપકરણો : પ્રસ્ફુરણ માપવા માટેનાં સાધનો ફ્લોરૉમિટર (અથવા ફ્લોરિમિટર) અને સ્પેક્ટ્રૉફ્લોરિમિટર તરીકે ઓળખાય છે.
ફ્લોરેસન્સ માપન માટે ઉત્સર્જિત વિકિરણોને આપાત-વિકિરણોથી અલગ કરવાં જરૂરી છે. આ ખૂબ સરળતાથી કરવા માટે આપાત-વિકિરણ કરતાં કાટ ખૂણે પ્રસ્ફુરણનું માપન કરાય છે. પ્રસ્ફુરણ-વિકિરણો બધી જ દિશામાં ઉત્સર્જિત થાય છે. પણ આપાત-વિકિરણો દ્રાવણમાંથી સીધેસીધાં પસાર થતાં હોય છે. એક સાદા ફ્લોરિમિટરની આકૃતિ નીચે બતાવી છે, અહીં સ્રોત તરીકે એક પારજાંબલી પ્રકાશનું ઉદગમસ્થાન વપરાય છે :
સાદું ફ્લોરોમીટર
ઘણુંખરું આ માટે મર્ક્યુરી વેપર લૅમ્પ વપરાય છે. નીચા દબાણે પારાની વરાળમાંથી એક તણખો પસાર કરવાથી 2537, 3650, 5200 (લીલો), 5800 (પીળો) અને 7800 (લાલ) Åની (1Å = 10–8 સેમી.) તરંગ- લંબાઈ ઉત્સર્જિત થાય છે. (3000 Åથી ઓછી તરંગલંબાઈઓ આંખો માટે નુકસાનકારક છે.) પારાની વરાળ પોતે મોટાભાગનાં 2537Å’ નાં વિકિરણો અવશોષે છે. દીવાની આગળ એક વાદળી રંગનું ફિલ્ટર ર્દશ્યમાન વિભાગના પ્રકાશને દૂર કરવા મૂકવામાં આવે છે. આમ એકમાત્ર 3650Å’ ની રેખા ઉત્તેજન માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. સ્પેક્ટ્રૉફ્લોરિમિટર જેવાં આધુનિક ઉપકરણમાં વધારે દબાવવાળા (7 વાતાવરણ) ઝિનૉન આર્કનું સતત ઉદગમસ્થાન ઉપયોગમાં લેવાય છે.
આકૃતિ 1માં બતાવેલા સાદા ઉપકરણમાં પ્રાથમિક ફિલ્ટર (ફિલ્ટર 1) ફક્ત ઉત્તેજીકરણ માટેની તરંગલંબાઈનાં વિકિરણોને પસાર થવા દે છે. ફિલીય ફિલ્ટર(ફિલ્ટર 2)માંથી ઉત્સર્જિત તરંગલંબાઈનાં વિકિરણો પસાર થઈ શકે છે. પણ ઉત્તેજીકરણ માટેની તરંગલંબાઈનાં વિકિરણો પસાર થઈ શકતાં નથી. કાચમાંથી 3650Å નાં વિકિરણો પસાર થઈ શકે છે. તેથી કેટલાંક ઉપકરણોમાં ક્યુવેટ અને ફિલ્ટર કાચનાં હોય છે, પરંતુ કાચ કરતાં ક્વાર્ટ્ઝનો ઉપયોગ કરવો વધારે યોગ્ય ગણાય છે.
સ્પેક્ટ્રૉફ્લોરૉમિટરમાં બે ફિલ્ટરોને બદલે બે એકવર્ણિત્ર(monochromators)નો ઉપયોગ થાય છે; એકનો ઉત્તેજીકરણની તરંગલંબાઈ પસંદ કરવા માટે તથા બીજાનો ફ્લોરેસન્સની તરંગલંબાઈ નક્કી કરવા માટે. સ્રોતમાંથી મળતાં જુદી જુદી તરંગલંબાઈનાં ઉત્તેજક વિકિરણોને અનુરૂપ મળતા ચોક્કસ તરંગલંબાઈના પ્રસ્ફુરણનું માપન કરીને વર્ણપટ મેળવી શકાય છે. આના પરથી મહત્તમ ઉત્તેજન માટેની તરંગલંબાઈ નક્કી થઈ શકે છે. ત્યારપછી આ નક્કી કરેલી મહત્તમ ઉત્તેજનની તરંગલંબાઈ અચળ રાખીને મળતાં જુદી જુદી તરંગલંબાઈનાં ઉત્સર્ર્જિત વિકિરણોનું માપન કરીને મહત્તમ ઉત્સર્જિત વિકિરણોની તરંગલંબાઈ નક્કી કરાય છે.
સ્પેક્ટ્રૉફ્લોરિમિટરમાં જુદી જુદી તરંગલંબાઈઓએ ઉદગમસ્થાનની તીવ્રતાના તફાવતોને અથવા સંસૂચકનાં સંવેદનોને સુધારવાં મુશ્કેલ છે. સામાન્ય રીતે તે માટે ચોક્કસ શરતો મુજબ અંકિત આલેખો તૈયાર કરાય છે. જો સ્રોતની તીવ્રતા અને પરખકનાં સંવેદનો રોજનાં રોજ બદલાયાં કરે, તો મોટેભાગે પ્રમાણિત પદાર્થનું પ્રસ્ફુરણ માપીને અને તેને અનુરૂપ સાચી કિંમત ગોઠવીને ઉપકરણને અંકિત કરાય છે. ખાસ કરીને મંદ સલ્ફયુરિક ઍસિડમાં બનાવેલું ઓછી સાંદ્રતાવાળું ક્વિનાઇનનું દ્રાવણ ઉપકરણને અંકિત કરવા માટે પ્રમાણભૂત (standard) તરીકે વપરાય છે. વધુ સારાં સ્પેક્ટ્રૉફ્લોરિમિટરમાં 200 નેમી.થી 900 નેમી. સુધીના પ્રસ્ફુરણ-વર્ણપટ મેળવવાનું શક્ય છે.
કેટલીક વાર જુદાં જુદાં સંક્રમણો માટે ક્વૉન્ટમ-કાર્યક્ષમતા ગણવા માટે પ્રસ્ફુરક પદાર્થનો નિરપેક્ષ (absolute) વર્ણપટ મેળવવાની જરૂર પડે છે. આ માટે ઉપકરણીય પ્રાચલોના બદલાવને કારણે મળતા સંસૂચકના સંકેતોના તફાવતમાં દરેક બિંદુએ (point-to-point) સુધારો કરવો જરૂરી છે. આ પ્રકારના વર્ણપટ મેળવી શકાય તેવાં ઉપકરણો પણ બજારમાં ઉપલબ્ધ છે.
આ પદ્ધતિ વડે ઍલ્યુમિનિયમ, ઝિંક, મૅગ્નેશિયમ અને ગેલિયમ જેવી ધાતુઓનાં સંકીર્ણ બનાવી તેમનું માપન શક્ય બને છે. યુરેનિયમ, બૉરૉન અને સેલિનિયમનું પણ પ્રમાણ જાણી શકાય છે. કાર્બનિક પદાર્થો પૈકી ક્વિનાઇન, રાઇબોફ્લેવિન (વિટામિન B2), થાયામિન (વિટામિન B1), ઍમિનો ઍસિડ, પ્રોટીન વગરેનું નિર્ધારણ (determination) આ રીતે શક્ય છે. કેટલાક પદાર્થોના માપન માટે પ્રસ્ફુરણ-સૂચકોનો પણ ઉપયોગ થાય છે.
પારમાણ્વિક પ્રસ્ફુરણ (atomic fluorescence) અને સ્ફુરપ્રકાશ-અપઘટન સંસ્પંદન પ્રસ્ફુરણ (flashphotolysis resonance fluorescence) જેવી સુધારેલી પદ્ધતિઓ વડે વધુ બારીક પૃથક્કરણ કરી શકાય.
કલ્પેશ સૂર્યકાન્ત પરીખ