1. IntroductionExpanding the range

1. Introduction
Expanding the range of concentrations is one of the primary tasks of analytical chemistry. Reaching for low levels appears clear, and the methodology, sample preparation, and detection techniques for trace and ultra-trace analysis are in active development. In the shadow of this trend, high-precision analysis of high concentrations seems simpler and less relevant. However, this problem is no less multi-factor, complex, and important from the viewpoint of scientific and practical significance. The problem of analysis of highly concentrated solutions is not a single task, but rather a number of various and sometimes-different challenges. First, some applications require not a single analysis but continuous monitoring of the sample itself or some consecutive factors like in technological processes or disperse systems [1] or for in vivo analyses [2]. Another challenge is the determination of low amounts against a highly concentrated matrix (e.g. high purity reagents [3] and [4] or trace components in biological samples against a highly absorbing matrix like hemoglobin or albumin [5] and [6]), which should also be characterized in detail, and with minimum pretreatment. As the signal of the main component overwhelms the other, the applicability of electroanalysis or chromatography is sometimes hindered [7] and [8], and thus require sophisticated separation/isolation techniques. A separate case is the determination of trace absolute amounts in ultra-low volumes or ultra-thin layers [9] and [10].
Various spectroscopic techniques have been used and most frequent are low-angle fluorescence [11], low-angle static [12] and dynamic [13] light scattering, and attenuated total reflection techniques [11],[14] and [15]. Still, these methods have limitations (i) due to sophisticated methodology; (ii) spectral interfering effects like reabsorption; or (iii) related to the limited number of detectable substances (like luminophores or Mie-scattering entities). Thus, the applications of molecular-absorption spectroscopy would be preferable. However, its common techniques are transmission-based, and their applicability to samples with linear absorptivities above 5 cm−1 is not approaching due to very strong attenuation of the probe beam. Thus, they are not suitable for samples with strongly absorbing analytes usually used in analytical chemistry (molar absorptivities or extinction coefficients above 103 L mol−1 cm−1) with their bulk concentrations above 10−3 to 10−2 mol l−1.
This can benefit from another molecular-absorption technique, optoacoustic (OA) spectroscopy[16] and [17]. It is based on the conversion of the absorbed electromagnetic radiation into local nonstationary heating of the sample, which generates pressure pulses, OA signals. When nanosecond laser pulses are used, thermal diffusion from the heated zone can be neglected (so called thermal confinement condition [18]) for most of dielectric media. OA spectroscopy is the unique method for direct measurements of the laser fluence distribution providing the determination the optical properties and optical inhomogeneity of a medium. In such a case, the pressure signal is used as a ‘train’ to extract the optical information from the bulk of the medium. OA spectroscopy has been rapidly developing in physics and in biomedical applications for the last decade [10], [19], [20], [21], [22] and [23], but still has very scarce analytical applications for condensed samples [16], [24], [25] and [26]. The use of lasers resulted in a burst in OA applications, especially strongly light-scattering samples including biological tissues [27],[28] and [29]. The rectilinear dependence of the generated OA signal on the sample optical absorption has led to the creation of unique techniques like OA tomography and microscopy [18], [21], [30] and [31], which provide the information on the light absorption coefficient against 1000-fold higher scattering coefficients. However, to the best of our knowledge, OA spectroscopy was never used for the problems of analytical chemistry of high concentrations, although it is suitable for solving all the above-mentioned problems.
Here, we propose an OA technique, which provides the measurements of linear absorptivities at the level of 1–104 cm−1. The aims of this work are to demonstrate its applicability for (i) determining a model substance in highly concentrated solutions with high precision and for (ii) monitoring the course of a reaction at high concentration levels of reactants. As a model, we used a well-known photometric reaction, iron(II) chelation with 1,10-phenanthroline [32], [33], [34], [35] and [36].

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำขยายช่วงของความเข้มข้นเป็นหนึ่งในงานหลักของเคมีวิเคราะห์ ถึงระดับต่ำสุดที่ปรากฏชัดเจน และวิธีการ เตรียมตัวอย่าง และเทคนิคการตรวจสอบติดตามและวิเคราะห์ติดตามเป็นพิเศษในการพัฒนางาน ในเงาของแนวโน้มนี้ วิเคราะห์แม่นยำสูงดูเหมือนเรียบง่าย และไม่เกี่ยวข้อง อย่างไรก็ตาม ปัญหานี้มีอีกหลายปัจจัย ซับซ้อน และที่สำคัญจากมุมมองของความสำคัญทางวิทยาศาสตร์ และการปฏิบัติ ปัญหาของการวิเคราะห์ของโซลูชั่นที่เข้มข้นสูงไม่ใช่ งานเดียว แต่ค่อนข้างจำนวนต่าง ๆ และความท้าทายบางครั้งอื่น ครั้งแรก โปรแกรมประยุกต์บางโปรแกรมต้องไม่การวิเคราะห์ แต่อย่างต่อเนื่องตัวอย่างตรวจสอบตัวเองหรือบางปัจจัยต่อเนื่องกันเช่น ในกระบวนการเทคโนโลยีหรือระบบ disperse [1] หรือในสัตว์ทดลองวิเคราะห์ [2] ความท้าทายอีกคือ กำหนดจำนวนต่ำสุดกับเมตริกซ์ที่เข้มข้นสูง (reagents ความบริสุทธิ์สูงเช่น [3] และ [4] หรือส่วนประกอบในตัวอย่างชีวภาพกับเมตริกซ์การดูดซับสูง เช่นฮีโมโกลบิน หรือ albumin [5] [6]), ซึ่งจะยังเป็นลักษณะ ในรายละเอียด และ pretreatment ต่ำสุด สัญญาณประกอบหลัก overwhelms อื่น ๆ ความเกี่ยวข้องของ electroanalysis หรือ chromatography มาบางครั้งผู้ที่ขัดขวาง [7] [8], และดังนั้น ต้องใช้เทคนิคการแยกแยกซับซ้อน กรณีแยกคือ กำหนดจำนวนเงินแน่นอนติดตาม ในปริมาณต่ำเป็นพิเศษ หรือชั้นบาง [9] [10]การใช้เทคนิคด้านต่าง ๆ และบ่อย fluorescence มุมต่ำ [11], มุมต่ำคง [12] และไดนามิก [13] ไฟโปรย และไฟฟ้าเคร...สะท้อนรวมเทคนิค [11], [14] [15] และ ยัง วิธีการเหล่านี้มีข้อจำกัด (i) เนื่องจากวิธีการซับซ้อน (ii) สเปกตรัมผลรบกวนเช่น reabsorption หรือ (iii) กับสารที่สามารถตรวจสอบได้ (เช่น luminophores หรือนิติบุคคลมิเอะ scattering) จำนวนจำกัด ดังนั้น ใช้ดูดซึมโมเลกุลกจะกว่า อย่างไรก็ตาม เทคนิคทั่วไปของจะส่งตาม และความเกี่ยวข้องของพวกเขาให้ตัวอย่างที่มีเส้น absorptivities เหนือ 5 cm−1 ไม่ได้กำลังมาถึงเนื่องจากแข็งแรงมากค่าลดทอนของโพรบคาน ดังนั้น พวกเขาจะไม่เหมาะสำหรับตัวอย่างด้วยขอดูด analytes มักจะใช้ในเคมีวิเคราะห์ (absorptivities สบหรือสัมประสิทธิ์สูญพันธุ์เหนือ 103 L mol−1 cm−1) มีความเข้มข้นของพวกเขาจำนวนมากด้านบน 10−3 เพื่อ 10−2 โมล l−1นี้ได้รับประโยชน์ จากเทคนิคดูดซึมโมเลกุลอื่น optoacoustic (OA) ก [16] [17] ตั้งอยู่บนแปลงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าการดูดซึมเป็น nonstationary ร้อนภายในของตัวอย่าง ซึ่งสร้างแรงดันพัลส์ OA สัญญาณ เมื่อมีใช้พัลส์เลเซอร์ nanosecond แพร่ความร้อนจากโซนอุ่นได้ที่ถูกละเลย (สิ่งที่เรียกว่าความร้อนเข้าเงื่อนไข [18]) สำหรับส่วนใหญ่ของสื่อที่เป็นฉนวน ก OA เป็นวิธีการเฉพาะสำหรับการวัดการกระจาย fluence เลเซอร์ให้การกำหนดคุณสมบัติของแสงและแสง inhomogeneity ของสื่อโดยตรง ในกรณีเช่นนี้ สัญญาณความดันใช้เป็น 'รถไฟ' ในการดึงข้อมูลแสงจากจำนวนมากสื่อการ ก OA ได้อย่างรวดเร็วพัฒนา ในสาขาฟิสิกส์ และโปรแกรมประยุกต์ทางชีวการแพทย์ในทศวรรษ [10], [19], [20], [21], [22] [23], และ แต่ยัง มีโปรแกรมวิเคราะห์หายากมากสำหรับบีบตัวอย่าง [16], [24], [25] [26] และ การใช้แสงเลเซอร์ทำให้เกิดระเบิดในโปรแกรม OA โดยเฉพาะอย่างยิ่งแสง scattering ตัวอย่างรวมถึงชีวภาพเนื้อเยื่อ [27], [28] [29] และการ อาศัยเส้นตรงของสัญญาณ OA สร้างบนดูดซับแสงของตัวอย่างได้นำไปสร้างเทคนิคเฉพาะเช่นคอมพิวเตอร์ OA และ microscopy [18], [21], [30] [31], และให้ข้อมูลเกี่ยวกับค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึมแสงกับสัมประสิทธิ์ scattering สูง 1000-fold อย่างไรก็ตาม กับความรู้ของเรา OA กไม่ใช้ปัญหาของเคมีวิเคราะห์ของความเข้มข้นสูง แม้ว่าคุณจะเหมาะสำหรับการแก้ปัญหาดังกล่าวทั้งหมดที่นี่ เรานำเสนอเทคนิคการ OA ที่วัด absorptivities เชิงเส้นที่ระดับ 1-104 cm−1 จุดมุ่งหมายของงานนี้จะแสดงให้เห็นถึงความเกี่ยวข้องของการ (i) กำหนดรูปแบบของสารในโซลูชั่นที่เข้มข้นสูงด้วยความแม่นยำสูง และ (ii) ของปฏิกิริยาที่ระดับความเข้มข้นสูงของ reactants ตรวจสอบ เป็นแบบจำลอง เราใช้ปฏิกิริยารู้จัก photometric, iron(II) chelation 1,10-phenanthroline [32], [33], [34], [35] [36] และ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1. บทนำ
การขยายช่วงของความเข้มข้นเป็นหนึ่งในงานหลักของการวิเคราะห์ทางเคมี ถึงระดับต่ำจะปรากฏชัดเจนและร่องรอยวิธีการเตรียมตัวอย่างและเทคนิคการตรวจสอบและการวิเคราะห์สำหรับอัลตร้าร่องรอยอยู่ในการพัฒนางาน ในเงาของแนวโน้มนี้การวิเคราะห์มีความแม่นยำสูงของความเข้มข้นสูงดูเหมือนเรียบง่ายและมีความเกี่ยวข้องน้อย อย่างไรก็ตามปัญหานี้ไม่น้อยหลายปัจจัยที่ซับซ้อนและมีความสำคัญจากมุมมองของความสำคัญทางวิทยาศาสตร์และการปฏิบัติ ปัญหาของการวิเคราะห์ของการแก้ปัญหาความเข้มข้นสูงไม่ได้เป็นงานเดียว แต่จำนวนของความท้าทายที่แตกต่างกันและบางครั้งก็แตกต่างกัน ครั้งแรกที่ใช้งานบางอย่างจำเป็นต้องใช้ไม่ได้การวิเคราะห์ที่เดียว แต่การตรวจสอบอย่างต่อเนื่องของกลุ่มตัวอย่างของตัวเองหรือปัจจัยต่อเนื่องกันบางอย่างเช่นในกระบวนการเทคโนโลยีหรือระบบกระจาย [1] หรือในร่างกายการวิเคราะห์ [2] ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือการกำหนดจำนวนเงินที่ต่ำกับเมทริกซ์ความเข้มข้นสูง (เช่นสารเคมีความบริสุทธิ์สูง [3] และ [4] หรือติดตามองค์ประกอบในตัวอย่างทางชีวภาพกับเมทริกซ์การดูดซับสูงเช่นฮีโมโกลหรืออัลบูมิ [5] และ [6]) ซึ่ง นอกจากนี้ยังควรมีลักษณะในรายละเอียดและมีการปรับสภาพขั้นต่ำ เป็นสัญญาณขององค์ประกอบหลักของความทุกข์ระทมอื่น ๆ , การบังคับใช้ของ electroanalysis หรือโครมาถูกขัดขวางบางครั้ง [7] และ [8] และทำให้ต้องแยก / เทคนิคการแยกที่ซับซ้อน กรณีแยกเป็นความมุ่งมั่นของการตรวจสอบจำนวนเงินที่แน่นอนในปริมาณต่ำเป็นพิเศษหรือชั้นบางเฉียบ [9] และ [10]
เทคนิคสเปกโทรสโกต่าง ๆ ได้ถูกนำมาใช้และบ่อยครั้งมากที่สุดคือมุมต่ำเรืองแสง [11], มุมต่ำคงที่ [12] และแบบไดนามิกได้ [13] กระเจิงแสงและเทคนิคการลดแสงสะท้อนทั้งหมด [11] [14] และ [15] ยังคงวิธีการเหล่านี้มีข้อ จำกัด (i) อันเนื่องมาจากวิธีการที่ซับซ้อน; (ii) สเปกตรัมรบกวนลักษณะเช่นการดูดซึม; หรือ (iii) ที่เกี่ยวข้องกับการ จำกัด จำนวนของสารที่ตรวจพบ (เช่น luminophores หรือหน่วยงานมิเอะ-กระจาย) ดังนั้นการใช้งานของโมเลกุลดูดซึมสเปคโทรจะดีกว่า อย่างไรก็ตามเทคนิคทั่วไปที่มีการส่งผ่านตามและการบังคับใช้กับกลุ่มตัวอย่างที่มี absorptivities เชิงเส้นสูงกว่า 5 เซนติเมตร-1 ของพวกเขาจะไม่เข้าใกล้เนื่องจากการลดทอนที่แข็งแกร่งมากของคานสอบสวน ดังนั้นพวกเขาจะไม่เหมาะสำหรับกลุ่มตัวอย่างที่มีสารดูดซับแรงมักจะนำมาใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมี (absorptivities กรามหรือค่าสัมประสิทธิ์การสูญเสียดังกล่าวข้างต้น 103 L mol-1 CM-1) เป็นกลุ่มที่มีความเข้มข้นของพวกเขาเหนือ 10-3 ถึง 10-2 โมล L-1
นี้จะได้รับประโยชน์จากอีกเทคนิคโมเลกุลดูดซึม optoacoustic (OA) เปคโทรส [16] และ [17] มันขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดูดซึมเข้าสู่ความร้อนไม่คงที่ในท้องถิ่นของกลุ่มตัวอย่างซึ่งจะสร้างความดันชีพจรสัญญาณโอเอ เมื่อ nanosecond ชีพจรเลเซอร์ที่ใช้ในการกระจายความร้อนจากโซนร้อนสามารถละเลย (เรียกว่าสภาพการคุมขังร้อน [18]) สำหรับส่วนมากของสื่ออิเล็กทริก โอเอเปคโทรสเป็นวิธีที่ไม่ซ้ำกันสำหรับการวัดโดยตรงของการกระจาย fluence เลเซอร์ให้กำหนดคุณสมบัติทางแสงและ inhomogeneity แสงของกลาง ในกรณีเช่นนี้สัญญาณแรงดันที่ใช้เป็น 'รถไฟ' เพื่อดึงข้อมูลออปติคอลจากกลุ่มของกลาง โอเอเปคโทรสได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในฟิสิกส์และในการใช้งานทางการแพทย์สำหรับทศวรรษที่ผ่านมา [10] [19], [20], [21], [22] และ [23] แต่ยังคงมีการใช้งานในการวิเคราะห์หายากมากสำหรับตัวอย่างแบบย่อ [16], [24], [25] และ [26] การใช้เลเซอร์ในการออกมาส่งผลในการใช้งานโอเอโดยเฉพาะอย่างยิ่งตัวอย่างแสงกระเจิงรวมทั้งเนื้อเยื่อชีวภาพ [27], [28] และ [29] พึ่งพาอาศัยกันเป็นเส้นตรงของสัญญาณโอเอสร้างขึ้นในการดูดซึมแสงตัวอย่างได้นำไปสู่การสร้างเทคนิคที่ไม่ซ้ำกันเช่นเอกซ์เรย์โอเอและกล้องจุลทรรศน์ [18] [21], [30] และ [31] ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับการดูดกลืนแสง ค่าสัมประสิทธิ์กับ 1000 พับสัมประสิทธิ์กระเจิงสูง แต่ที่ดีที่สุดของความรู้ของเราโอเอเปคโทรสไม่เคยถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไขปัญหาของการวิเคราะห์ทางเคมีของความเข้มข้นสูงแม้ว่ามันจะเป็นที่เหมาะสมสำหรับการแก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้นทั้งหมด
ที่นี่เรานำเสนอเทคนิคโอเอซึ่งมีการวัด เส้น absorptivities ในระดับของ 1-104 เซนติเมตร-1 จุดมุ่งหมายของงานนี้คือการแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้สำหรับ (i) การกำหนดสารรูปแบบในการแก้ปัญหาที่มีความเข้มข้นสูงมีความแม่นยำสูงและ (ii) การตรวจสอบความแน่นอนของการเกิดปฏิกิริยาในระดับความเข้มข้นสูงของสารตั้งต้น เป็นรูปแบบที่เราใช้ที่รู้จักกันดีปฏิกิริยาแสงเหล็ก (II) ขับกับ 1,10-phenanthroline [32], [33], [34], [35] และ [36]

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 . บทนำ
ขยายช่วงความเข้มข้นที่เป็นหนึ่งในภารกิจหลักของปฏิบัติการเคมีวิเคราะห์ การเข้าถึงระดับต่ำจะปรากฏขึ้นชัดเจน และวิธีการเตรียมตัวอย่างและเทคนิคการตรวจสอบติดตามและติดตามการวิเคราะห์อัลตร้าอยู่ในการพัฒนาที่ใช้งานอยู่ ในเงาของแนวโน้มนี้ การวิเคราะห์ความแม่นยำสูงของความเข้มข้นสูงที่ดูเหมือนง่ายและที่เกี่ยวข้องน้อย อย่างไรก็ตามปัญหานี้เป็นปัญหาไม่น้อย หลายปัจจัย ที่ซับซ้อน และที่สำคัญจากมุมมองของวิทยาศาสตร์และความสำคัญในทางปฏิบัติ ปัญหาของการวิเคราะห์ความเข้มข้นสูงโซลูชั่นไม่ได้เป็นงานเดียว แต่ตัวเลขต่าง ๆ และบางครั้งความท้าทายที่แตกต่างกัน . ครั้งแรกบางโปรแกรมต้องไม่มีการวิเคราะห์ แต่ติดตามอย่างต่อเนื่องของตัวอย่างเอง หรือบางครั้งปัจจัยเช่นเทคโนโลยีกระบวนการหรือกระจายระบบ [ 1 ] หรือในสัตว์ทดลองวิเคราะห์ [ 2 ] ความท้าทายอีกประการหนึ่งคือ การกำหนดปริมาณน้อยเทียบกับความเข้มข้นสูง ( เช่น เมทริกซ์สารเคมีความบริสุทธิ์สูง [ 3 ] และ [ 4 ] หรือส่วนประกอบติดตามในตัวอย่างชีวภาพกับสูงดูดซับเมทริกซ์เช่นฮีโมโกลบินหรืออัลบูมิน [ 5 ] และ [ 6 ] ) ซึ่งควรมีลักษณะในรายละเอียด และมีการบำบัดขั้นต่ํา เป็นสัญญาณขององค์ประกอบหลักล้น อื่น ๆ , การประยุกต์ใช้โครมาโทกราฟี electroanalysis หรือบางครั้งขัดขวาง [ 7 ] และ [ 8 ]จึงต้องใช้วิธีการแยกการซับซ้อน กรณี แยกเป็นการติดตามปริมาณสัมบูรณ์ในปริมาณตั้งแต่ชั้นหรือบางเฉียบ [ 9 ] และ [ 10 ] .
เทคนิคทางต่าง ๆได้ถูกใช้บ่อยมากที่สุดต่ำมุมเรืองแสง [ 11 ] [ 12 ] มุมต่ำแบบคงที่และแบบไดนามิก [ 13 ] การกระจายแสง และสะท้อนการรวมเทคนิค [ 11 ] ,[ 14 ] และ [ 15 ] แต่วิธีการเหล่านี้มีข้อจำกัด ( ผม ) เนื่องจากวิธีการที่ซับซ้อน ; ( ii ) การแทรกแซงผลเช่นแก้วหรือ ( iii ) ที่เกี่ยวข้องกับจำนวน จำกัด ของการตรวจพบสาร ( เช่น luminophores หรือมีหน่วยงานกระจาย ) ดังนั้น การประยุกต์สเปกโทรสโกปีการดูดซึมโมเลกุลจะดีกว่า อย่างไรก็ตาม เทคนิคทั่วไปคือการใช้และการประยุกต์ใช้กับตัวอย่างที่มีเส้น absorptivities ข้างต้น 5 cm − 1 ก็ไม่ใกล้มาก เนื่องจากการสอบสวน บีม ดังนั้นพวกเขาจะไม่เหมาะกับการดูดซับสารตัวอย่างและมักจะใช้ในเคมีวิเคราะห์ ( กราม absorptivities หรือค่าสัมประสิทธิ์การสูญพันธุ์ข้างต้น 103 L mol − 1 cm − 1 ) มีขนาดใหญ่กว่า 10 − 3 ความเข้มข้น 10 − 2 mol − 1 L .
นี้สามารถได้รับประโยชน์จากเทคนิคการดูดซึมโมเลกุลอื่น optoacoustic ( OA ) spectroscopy [ 16 ] และ [ 17 ] มันขึ้นอยู่กับการแปลงดูดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในความร้อนติจิท้องถิ่นของตัวอย่างซึ่งจะสร้างสัญญาณพัลส์แรงดัน OA เมื่อนาโนวินาที เลเซอร์พัลส์ที่ใช้ความร้อนกระจายจากโซนร้อนสามารถที่ถูกทอดทิ้ง ( เรียกว่าความร้อนจำกัดเงื่อนไข [ 18 ] ) สำหรับส่วนใหญ่ของการสื่อ OA สเปกโทรสโกปีเป็นวิธีที่ไม่ซ้ำกันสำหรับการวัดโดยตรงจากเลเซอร์ fluence แจกจ่ายให้กำหนดคุณสมบัติของแสงและความไม่สม่ําเสมอแสงของคนทรง เช่นในกรณีสัญญาณแรงดันถูกใช้เป็น ' รถไฟ ' เพื่อดึงข้อมูลภาพจากกลุ่มของสื่อ เสื่อมีได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในฟิสิกส์ และในการใช้งานทางการแพทย์สำหรับทศวรรษที่ผ่านมา [ 10 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] , [ 22 ] และ [ 23 ] , แต่ยังคงมีโปรแกรมวิเคราะห์หายากมากสำหรับย่อตัวอย่าง [ 16 ] , [ 24 ] , [ 25 ] และ [ 26 ]การใช้แสงเลเซอร์ทำให้เกิดระเบิดในการใช้งานโอเอ , โดยเฉพาะอย่างยิ่ง รวมถึงการกระจายแสงตัวอย่างเนื้อเยื่อ [ 27 ] [ 28 ] และ [ 29 ] การพึ่งพาเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงของ OA ในตัวอย่างสร้างสัญญาณแสง การดูดซึมได้นำไปสู่การสร้างเทคนิคพิเศษ เช่น เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ และการใช้กล้องจุลทรรศน์ OA [ 18 ] , [ 21 ] , [ 30 ] และ [ 31 ]