બિંદુ-પરીક્ષણ

બિંદુ-પરીક્ષણ (spot tests) : વિશ્લેષણ રસાયણમાં નમૂનાનાં અને પ્રક્રિયકનાં એક કે બે ટીપાં વાપરી વિવિધ સંયોજનો ઓળખવા માટેની વિશિષ્ટ અને ચયનાત્મક (selective) પરખ-કસોટીઓ (identififcation tests). ગુણાત્મક (qualitative) વિશ્લેષણમાં તે મહત્વનું અંગ છે. ઘણા લાંબા સમયથી વૈશ્લેષિક રસાયણશાસ્ત્રીઓ ફિલ્ટર પેપર પર અથવા અપારગમ્ય સપાટી પર દ્રાવણનાં બિંદુઓ મૂકીને એકાકી (single) રાસાયણિક કસોટી કરતા આવ્યા છે. આનું જાણીતું ઉદાહરણ તે સૂચક-પત્ર(indicator paper)ના ઉપયોગ દ્વારા દ્રાવણના એક બિંદુનો ઉપયોગ કરી તેમાંના હાઇડ્રોજન અથવા હાઇડ્રૉક્સિલ આયનની હાજરી ઝડપથી માપવાનું છે. તે જ પ્રમાણે અનુમાપનમિતીય પૃથક્કરણ(titrimetric analysis)માં કેટલીક પ્રક્રિયાનું અંતિમબિંદુ અથવા વિદ્યુતવિભાજનીય (electrolytic) નિક્ષેપનમાં નિક્ષેપનની પ્રક્રિયા પૂર્ણ થઈ છે કે નહિ તે નક્કી કરવા માટે કસોટી માટેના દ્રાવણનું એક બિંદુ લઈ તેને ગાળણ-પત્ર (ફિલ્ટર પેપર), ચિનાઈ માટી(porcelain)ની તકતી (plate) અથવા વૉચ-ગ્લાસ (watch glass) પર લીધેલા યોગ્ય પ્રક્રિયકના સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે. વૈશ્લેષિક હેતુઓ માટે આ બિંદુ-પ્રક્રિયાઓ કોણે પ્રથમ પ્રયોજી તે ચોક્કસ થઈ શક્યું નથી; પણ સંભવત: 1834માં રુન્જેએ પોટૅશિયમ આયોડાઇડ-સ્ટાર્ચ પેપરનો ઉપયોગ કરી મુક્ત ક્લૉરીન પારખ્યાનું નોંધાયેલું છે. 1859માં શીફે સિલ્વર કાર્બોનેટ વડે સંસેયિત (impregnatal) ગાળણ-પત્રનો ઉપયોગ કરી પેશાબમાં યુરિક ઍસિડ પારખવાનો પ્રયત્ન કર્યો હતો. અહીં નમૂનાના એક બિંદુ દ્વારા મુક્ત સિલ્વરનો બદામી ડાઘ (fleck) ઉત્પન્ન થાય છે. બિંદુ-કસોટીમાં પ્રક્રિયા માટેના માધ્યમ તરીકે ગાળણ-પત્રનો ઉપયોગ થતો હોય તેવા વિભાગમાં પાયાનું કાર્ય શૉનબીનનું છે. તેમણે દર્શાવ્યું કે ગાળણ-પત્રની પટ્ટી ઉપર જલીય દ્રાવણ ઉપર ચડે છે ત્યારે દ્રાવ્ય પદાર્થની સરખામણીમાં પાણી પ્રથમ ઉપર જાય છે અને દ્રાવ્ય પદાર્થોના ચડાણ(ascent)ની સાપેક્ષ ઊંચાઈ જુદી જુદી હોવાથી દ્રાવણમાંનાં સહદ્રાવ્યો (cosolutes) અલગ ક્ષેત્રો(zones)માં વિભાજિત થતાં તેમને પારખવાનું શક્ય બને છે. ફીગલ અને સ્ટર્ને (1917–21) એમોનિયમ સલ્ફાઇડ સાથે પ્રક્રિયા કરતી ધાતુઓના ક્ષારો વાપરી કાગળ પરની બિંદુ-પ્રક્રિયાઓ દ્વારા આવી ધાતુઓના જે ન્યૂનતમ જથ્થાનું પરીક્ષણ થઈ શકે તે નક્કી કરવા અંગેનાં અન્વેષણો કર્યાં હતાં. અકાર્બનિક પૃથક્કરણમાં ગુણાત્મક વિશ્લેષણ માટેની પ્રક્રિયાઓ અગાઉની જેમ કસનળી(test tube)માં કરવાને બદલે હવે બિંદુ-કસોટીથી થાય છે અને તે વધુ સંવેદનશીલ (sensitive) માલૂમ પડી છે. વળી જો યોગ્ય પ્રક્રિયકો પસંદ કરવામાં આવે તો એક જ બિંદુમાંથી એક કરતાં વધુ પદાર્થોની કસોટી કરી શકાય છે. બિંદુ-કસોટીઓનો મુખ્ય લાભ એ થયો કે ગાળણ-પત્ર પરની બિંદુ-પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સૂક્ષ્મપૃથક્કરણીય લક્ષ્ય સુધી પહોંચવાનું શક્ય બન્યું. સામાન્ય રીતે હવે બિંદુ-કસોટીઓમાં કસોટી માટેના દ્રાવણના અને પ્રક્રિયકના દ્રાવણના બિંદુને ગાળણ-પત્ર જેવા છિદ્રાળુ અવસ્તર (substrate) પર, બિંદુ-તકતી જેવાં અપારગમ્ય (impermeable) માધ્યમો પર, નાની ક્રૂસિબલમાં, વૉચ-ગ્લાસ પર અથવા સૂક્ષ્મ કસનળીમાં એકબીજાની નજીક લાવવામાં આવે છે. આ પદ્ધતિના એક બીજા રૂપમાં એક પ્રક્રિયક ઘન સ્વરૂપમાં હોય છે; દા.ત., કસોટી હેઠળના નમૂનાના થોડા ઘનભાગ પર યોગ્ય પ્રક્રિયકનું બિંદુ મૂકવામાં આવે છે અથવા ઘન પ્રક્રિયક સાથે નમૂનાના દ્રાવણને સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે. જિપ્સમ કે ઍલ્યુમિનાની પરખ તથા ડોલોમાઇટ અને મૅગ્નેસાઇટ વચ્ચેનો ભેદ આ રીતે કરી શકાય છે. કેટલીક વાર દ્રાવણનું બિંદુ અથવા ચપટી ઘન પદાર્થનો ઉપયોગ કરી વાયુ ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. પ્રક્રિયક-પત્ર (reagent paper) અથવા પ્રક્રિયકના ટીપા સાથે તેની પ્રક્રિયા થતાં પદાર્થને પારખી શકાય છે. ઉચ્ચ સુગ્રાહિતા (sensitivity) અને વિશ્વસનીયતા ધરાવતી પ્રક્રિયાઓના ઉપયોગથી આ પદ્ધતિનો વધુ વિકાસ થયો છે. વળી આ માટે શોધાયેલા પ્રક્રિયકોના ઉપયોગ દ્વારા માત્રાત્મક (quantitative) સ્થૂળ (macro) અને સૂક્ષ્મ પૃથક્કરણ પણ શક્ય બન્યું છે.

દ્રાવણમાં કરવામાં આવતી બિંદુ-કસોટીની સંવેદનશીલતા(અથવા સુગ્રાહિતા)ને લગતી માહિતી દર્શાવવા નીચેનું સમીકરણ વપરાય છે.

x [S] y

જ્યાં S = વાપરવામાં આવેલી તકનીક; y = કસોટી માટે વાપરવામાં આવેલા દ્રાવણનું કદ (મિલી.માં) અને x = y કદમાં ઓગાળેલો અને જે તે તકનીક વડે પારખી શકાતો પદાર્થનો માઇક્રોગ્રામ (r)માં (r = 0.001 મિગ્રા.) જથ્થો. આ ઉપરથી સંકેન્દ્રણ-સીમા અથવા વધુ સારા અર્થમાં મંદન-સીમા મળે છે. તે નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :

હાને જણાવ્યું છે કે કસોટીની પરખ-સીમાનો આંકડો તેની (કસોટીની) જથ્થાત્મક સંવેદનશીલતા (quantity sensitivity), જ્યારે મંદન(સંકેન્દ્રણ)-સીમા તેની સાંદ્રતા-સંવેદનશીલતા દર્શાવે છે. બારીક અર્થમાં એમ કહી શકાય કે જો કસોટી માટેના દ્રાવણના ઉપયોગમાં લઈ શકાય તેવા ઓછામાં ઓછા કદ વડે પ્રયોગ કરવામાં આવે તો પરખ-સીમા નાની અને મંદન-સીમા મોટી હોય છે.

કેટલીક વખત બિંદુ(કદ ≅ 0.05 મિલી.)ને બદલે સૂક્ષ્મ-બિંદુ (micro drops) (કદ ≅ 0.03 – 0.001 મિલી.) વાપરીને પણ પ્રયોગ કરી શકાય છે. આવે વખતે વધુ નાની પરખ-સીમા પ્રાપ્ત થઈ શકે છે. કેટલાક પદાર્થોની બાબતમાં પરખ-સીમા 0.05 મિલી.ના બિંદુદીઠ 2r (મંદન-સીમા 1 : 25,000) હોય છે, જ્યારે મોટાભાગના કિસ્સામાં આ મૂલ્ય 0.2r(મંદન-સીમા 1 : 2,50,000)થી ઓછું હોય છે. જોકે આનાથી પણ નીચી પરખ-સીમા પ્રાપ્ત થઈ શકે છે. આથી ઘણી વાર બિંદુ-પ્રક્રિયાઓને અર્ધસૂક્ષ્મ પ્રક્રિયાઓ અને બિંદુ-કસોટી પૃથક્કરણને અર્ધસૂક્ષ્મ પૃથક્કરણ (semimacroanalysis) કહેવામાં આવે છે. સામાન્ય રીતે 10થી 200 rની પરખ-સીમા ધરાવતી કસોટીઓને અર્ધસૂક્ષ્મ અને 10rથી ઓછી પરખ-સીમા ધરાવતી કસોટીઓને સૂક્ષ્મ કસોટીઓ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જોકે આ બાબતમાં મતભેદ પ્રવર્તતો હોઈ કર્કે આ પ્રકારની કસોટીઓને ‘મિલીગ્રામ પૃથક્કરણ’ અને ‘માઇક્રોગ્રામ પૃથક્કરણ’ શબ્દો વડે ઓળખવાનું સૂચવ્યું છે. જથ્થાત્મક (quantitative) વિશ્લેષણમાં તેમણે નમૂનાના આ માપ (size) પ્રમાણે પદ્ધતિઓને સ્થૂળ (macro), સૂક્ષ્મ (micro), અતિસૂક્ષ્મ (ultramicro) અને ઉપમાઇક્રોગ્રામ (submicrogram) શબ્દો વડે ઓળખાવી છે.

ઇન્ટરનૅશનલ યુનિયન ઑવ્ કેમિસ્ટ્રીની નવી વૈશ્લેષિક પ્રક્રિયાઓ અને પ્રક્રિયકો માટેની સમિતિએ વિશિષ્ટ અને ચયનાત્મક (selective) પ્રક્રિયાઓ અને વિશિષ્ટ અને ચયનાત્મક પ્રક્રિયકો વચ્ચેનો ભેદ દર્શાવ્યો છે. પ્રયોગના સંજોગો પ્રમાણે જે પ્રક્રિયાઓ (પ્રક્રિયકો) એક પદાર્થ માટે સૂચનાત્મક (indicative) હોય તેમને વિશિષ્ટ (specific) અને જે પ્રક્રિયાઓ (પ્રક્રિયકો) પદાર્થોની પ્રમાણમાં થોડી સંખ્યા માટે સૂચનાત્મક હોય તેમને ચયનાત્મક પ્રક્રિયાઓ તરીકે ઓળખાવી છે.

બિંદુ-કસોટીઓના ફાયદાઓ નીચે પ્રમાણે છે :

(1) બિંદુ-કસોટીથી વિભિન્ન પ્રકારના કાર્બનિક અને અકાર્બનિક પદાર્થોની હાજરી પારખી શકાય છે.

(2) આવા પદાર્થો જુદા જુદા પ્રકારના પ્રાપ્તિસ્થાનમાં રહેલા હોય અને તેમની સાથે અન્ય પદાર્થો મિશ્રિત હોય તોપણ ચોક્કસ પરખ થઈ શકે છે.

(3) આવી કસોટી કરવા માટે કોઈ વિશિષ્ટ સાધનની જરૂર પડતી નથી. કસનળી, વૉચ-ગ્લાસ, ક્રૂસિબલનું ઢાંકણ, સ્પૉટ-પ્લેટ, ગાળણ-પત્ર, ગમે તે આધાર પર બિંદુ-કસોટી થઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે ગાળણ-પત્ર અથવા સ્પૉટ-પ્લેટ પર આ કસોટીઓ કરવામાં આવે છે.

(4) ઘણીખરી બિંદુ-કસોટીઓ સામાન્ય તાપમાને જ કરાય છે; તેથી ઉષ્મા કે ઊર્જાના અન્ય પ્રકારની જરૂરત રહેતી નથી.

(5) આ કસોટીઓનો ઉપયોગ ખનિજ, જમીનના જુદા જુદા નમૂના, ખાતર, પાણી, લોહી, પેશાબ વગેરે શરીરનાં પ્રવાહીઓ, ખાદ્ય પદાર્થો, ખોરાકમાંની ભેળસેળ, ઔષધીય પરીક્ષણ વગેરે માટે જુદાં જુદાં ક્ષેત્રોમાં થઈ શકે છે.

(6) આ કસોટી સરળ, સસ્તી અને ચોક્કસ હોય છે. તેમાં વિશેષ ઉપકરણોની જરૂર રહેતી નથી; તેથી તે ક્ષેત્ર-કસોટી(field test)માં ખૂબ ઉપયોગી રહે છે.

બિંદુ-કસોટીનું મહત્વનું અંગ તેમાં વપરાતો પ્રક્રિયક (reagent) છે. તેથી પ્રક્રિયકની પસંદગી માટે કેટલાંક મહત્વનાં અભિલક્ષણો (criteria) પસંદ કરાયાં છે.

પ્રક્રિયક પરખના પદાર્થ સાથેની રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા વિશિષ્ટ અને સહેલાઈથી નરી આંખે પારખી શકાય તેવો રંગ બનાવતો હોવો જોઈએ. આ પ્રક્રિયા ત્વરિત હોવી જોઈએ. પદાર્થ સાથે મૂળ મિશ્રણમાં રહેલાં અન્ય તત્વો કે સંયોજનો સાથે પ્રક્રિયક રંગીન પદાર્થ ન બનાવતો હોવો જોઈએ. અર્થાત્ પ્રક્રિયક વરણાત્મક (selective) હોવો જોઈએ. દાખલા તરીકે લોહી કે પેશાબમાં ગ્લુકોઝની હાજરી પારખવાની હોય તો તે માટે વપરાતો પ્રક્રિયક પ્રવાહીમાં રહેલા ગ્લુકોઝ સિવાયના અન્ય પદાર્થો સાથે પ્રક્રિયા કરતો ન હોવો જોઈએ, જેથી અન્ય પદાર્થોની હાજરી કસોટીમાં અવરોધરૂપ ન થાય. વળી પ્રક્રિયક યોગ્ય દ્રાવકમાં દ્રાવ્ય હોવો જોઈએ અને આવું દ્રાવણ લાંબા સમય સુધી સ્થિર રહે એવું હોવું જોઈએ.

બિંદુ-કસોટીનું એક મહત્વનું લક્ષણ કસોટીની સંવેદનશીલતા (sensitivity) છે. પ્રક્રિયક દ્વારા પદાર્થની જે સૌથી ઓછી સાન્દ્રતાએ પરીક્ષણ થઈ શકે તેને તે પદાર્થની પરખ-સીમા કહેવાય છે. પરખ-સીમા માઇક્રોગ્રામ અથવા પી.પી.એમ.(દશ લાખે એક ભાગ)માં દર્શાવાય છે.

બિંદુ-કસોટીમાં વપરાતા ગાળણ-પત્રને પ્રક્રિયકના દ્રાવણમાં બોળી, થોડો વખત તેમાં રહેવા દઈ, સૂકવી તેની પાતળી પટ્ટીઓ કરી શીશીમાં ભરી રખાય છે. આ રીતે તૈયાર કરાયેલા ગાળણ-પત્ર ‘રીએજન્ટ પેપર’ના નામે ઓળખાય છે. આવા પેપર ઘણા લાંબા સમય સુધી ખરાબ થતા નથી અને વારંવાર પ્રક્રિયકનું દ્રાવણ બનાવવું પડતું નથી. સ્ટાર્ચ-પેપર, સ્ટાર્ચ આયોડાઇડ પેપર, ટર્મેરિક પેપર, કાગો રેડ પેપર, લિટમસ પેપર એ પ્રક્રિયક-પત્રનાં મહત્વનાં ઉદાહરણો છે.

બિંદુ-કસોટીનું એક મહત્વનું આધુનિક રૂપાંતર કસોટી-પટ્ટી (test strips) છે. આવી કસોટી-પટ્ટી જીવરાસાયણિક પરીક્ષણોમાં ખૂબ જ વપરાય છે. એક પ્લાસ્ટિકની પાતળી પટ્ટી પર નાના ચોરસ ભાગમાં પ્રક્રિયકનો સ્તર લગાવાય છે. આ પટ્ટીને યોગ્ય પ્રવાહીમાં બોળવાથી રંગમાં થતા ફેરફાર પરથી પદાર્થની હાજરી જાણી શકાય છે. પેશાબમાં ગ્લુકોઝ કે એસિટોનની હાજરી પારખવા તથા લોહીમાં ગ્લુકોઝની હાજરી પારખવા આવી પટ્ટીઓ વિપુલ પ્રમાણમાં વપરાય છે.

કેટલીક વખત બિંદુ-કસોટીઓ માત્ર પદાર્થની હાજરી પારખવા માટે નહિ, પણ તે પદાર્થના પ્રમાણનો અર્ધપ્રમાણાત્મક (semi-quantitative) ખ્યાલ મેળવવા માટે પણ વપરાય છે. આ વિશ્લેષણ-પદ્ધતિ બિંદુ-રંગમિતિ (spot-colorimetry) કહેવાય છે. આવા રંગમાપન માટે પહેલાં પદાર્થના જુદા જુદા પ્રમાણની એક જ પ્રક્રિયકથી બિંદુ-કસોટી કરી એક આલેખ (chart) તૈયાર કરાય છે. આ આલેખમાં અલ્પ પદાર્થ માટે આછો રંગ અને ક્રમિક રીતે રંગની ગાઢાઈ વધી છેલ્લે ઘેરો રંગ દેખાય છે. આપેલ નમૂનાના પ્રક્રિયા બાદ મળતા રંગને આ પ્રમાણિત આલેખ સાથે સરખાવવાથી નમૂનામાં રહેલા પદાર્થનું પ્રમાણ જાણી શકાય છે. લોહી કે પેશાબમાં રહેલા ગ્લુકોઝનું પ્રમાણ પારખવા માટે વપરાતી પટ્ટીઓ આ સિદ્ધાંત પર આધારિત હોય છે.

ઘણી વખત પદાર્થમાં અમુક અકાર્બનિક પદાર્થો અતિ અલ્પ પ્રમાણમાં હોવાથી સામાન્ય બિંદુ-કસોટી દ્વારા તેની હાજરી પારખી શકાતી નથી. આવી પરિસ્થિતિમાં રેઝિન બિંદુ-કસોટી વપરાય છે. આવી કસોટી આયન-વિનિમય રેઝિનના કણો પર કરવામાં આવે છે. આયન-વિનિમય રેઝિનના કણોને દ્રાવણમાં થોડા સમય માટે રાખી, બહાર કાઢી ગાળણ-પત્ર પર મુકાય છે અને આ કણ પર વિશિષ્ટ પ્રક્રિયકનું ટીપું મૂકવાથી જો કણ રંગીન બને તો તે પદાર્થની હાજરી પરખાય છે. રેઝિન બિંદુ-કસોટી સામાન્ય બિંદુ-કસોટી કરતાં સોગણી વધુ સંવેદનશીલ હોય છે.

જીવનનાં વિવિધ ક્ષેત્રોમાં વપરાતા પદાર્થોના વિશ્લેષણમાં બિંદુ-કસોટી વપરાય છે. તેનાં કેટલાંક મહત્વનાં ઉદાહરણો નીચે આપેલાં છે :

(1) ખાદ્ય પદાર્થોનું વિશ્લેષણ : ખોરાકમાં કરાયેલી ભેળસેળ પારખવા, ખોરાકમાં ઉમેરાયેલા સંરક્ષક (preservative), કૃત્રિમ મધુરકો અથવા જંતુનાશકોની હાજરી પારખવા બિંદુ-કસોટી વપરાય છે.

દૂધમાં ઉમેરાયેલા પાણીની હાજરી નાઇટ્રેટ-વલય કસોટી દ્વારા, જ્યારે હાઇડ્રોજન પેરૉક્સાઇડની હાજરી સ્ટાર્ચઆયોડાઇડ પ્રક્રિયક-પત્ર દ્વારા પારખી શકાય છે.

ઘી કે માખણમાં ઉમેરાયેલા વાનસ્પતિકની હાજરી પારખવા તેમાં સ્વલ્પ પ્રમાણમાં નિકલ છે કે નહિ તે જોવા ડાઇમિથાઇલ ગ્લાયોક્ઝાઇમ બિંદુ કસોટી કરાય છે. તે જ રીતે ખાદ્ય તેલ કે ઘી ખોરાં છે કે નહિ તે તપાસવા તેમાં હાઇડ્રૉક્સિ-ફૅટી ઍસિડની હાજરી તપાસવા બિંદુ-કસોટી કરાય છે.

(2) નિદાન-વિશ્લેષણ : વિવિધ બીમારીમાં લોહી-પેશાબ વગેરે શારીરિક પ્રવાહીઓમાં અમુક પદાર્થોની હાજરી અને તેમનું પ્રમાણ ઝડપથી જાણવાં જરૂરી હોય છે. આ રીતે પેશાબમાં ગ્લુકોઝ, પ્રોટીન, એસિટોન, બિલિરૂબિન, લોહી વગેરેની હાજરી અને પ્રમાણ પારખવા માટે બિંદુ-કસોટીની નિદાન-પટ્ટીઓ વપરાય છે.

(3) કાયદાકીય ઔષધીય વિશ્લેષણ : ગુનાઇત પ્રવૃત્તિઓની તપાસ કરવા માટે, ગોળીબાર કરાયો છે કે નહિ અથવા વિસ્ફોટકમાં કયા પદાર્થ વપરાયા છે તે પારખવા વિવિધ બિંદુ-કસોટીઓ વપરાય છે.

(4) પ્રદૂષણ : પ્રદૂષિત પાણીમાં ફ્લોરાઇડ, આર્સેનિક, ઍલ્યુમિનિયમ, બૉરૉન, ઍસિડિક પદાર્થો વગેરેની હાજરી પણ બિંદુ-કસોટીથી પરખાય છે.

મૃણાલિની ગાંધી