|
|
физ-химия. 2. Классификация физикохимических методов анализа. Спектральный метод. Классификация
2. Классификация физико-химических методов анализа. Спектральный метод. Классификация
2. Все физико-химические методы анализа принято подразделять на следующие группы:
- электрохимические;
- спектральные;
- хроматографические;
- радиометрические;
- масс-спектрометрические.
Спектральные методы анализа - это методы, основанные на определении химического состава и строения веществ по их спектру. Спектром вещества называют упорядоченное по длинам волн электромагнитное излучение, испускаемое, поглощаемое, рассеиваемое или преломляемое веществом.
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ - совокупность методов определения элементного и молекулярного состава и строения веществ по их спектрам. С помощью С. а. определяют как осн. компоненты, составляющие 50- 60% вещества анализируемых объектов, так и незначит. примеси в них (до и менее).
Основа С. а.- спектроскопия атомов и молекул; его классифицируют по целям анализа и типам спектров. В атомном С. а. (АСА) определяют элементный состав образцов по атомным (ионным) спектрам испускания и поглощения; в молекулярном С. а. (МСА) - молекулярный состав вещества по молекулярным спектрам поглощения, испускания, отражения, люминесценции и комбинационного рассеяния света. Эмиссионный С. а. проводят по спектрам испускания возбуждённых атомов, ионов и молекул. Абсорбционный С. а. осуществляют по спектрам поглощения анализируемых объектов. В С. а. часто сочетают неск. спектральных методов, а также применяют др. аналитич. методы, что расширяет возможности анализа
3. Абсорбционный спектральный анализ. Закон Бугера – Ламберта – Бера. Оптическая плотность.
3. Абсорбционный С. а. осуществляют по спектрам поглощения анализируемых объектов
АБСОРБЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, изучает спектры поглощения электромагн. излучения атомами и молекулами в-ва в разл. агрегатных состояниях. Интенсивность светового потока при его прохождении через исследуемую среду уменьшается вследствие превращения энергии излучения в разл. формы внутр. энергии в-ва и (или) в энергию вторичного излучения. Поглощат. способность в-ва зависит гл. обр. от электронного строения атомов и молекул, а также от длины волны и поляризации падающего света, толщины слоя, концентрации в-ва, т-ры, наличия электрич. и магн. Полей.
Закон Бугера-Ламберта-Бера.
D = KLC, K – коэффициент пропорциональности, L – толщина слоя. D – плотность.
D = Ib/l – Ламберта, D = Ib/c – Бера.
Оптическая плотность D, мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей. Равна десятичному логарифму отношения потока излучения F0, падающего на слой, к ослабленному в результате поглощения и рассеяния потоку F, прошедшему через этот слой: D = lg (F0/F). оптическая плотность
величина, характеризующая поглощение света слоем вещества и представляющая собой логарифм отношения интенсивности потока излучения до и после прохождения через поглощающую среду.
4. Фотометрические методы анализа. Фотоколориметры.
Фотометрический метод анализа (Фотометрия), совокупность методов мол.-абсорбционного спектрального анализа, основанных на избират. поглощении электромагнитного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Концентрацию определяемого компонента устанавливают по закону Бугера -Ламберта - Бера. Фотометрический метод включает визуальную фотометрию, спектрофотометрию и фотоколориметрию. Последняя отличается от спектрофотометрии тем, что поглощение света измеряют гл. обр. в видимой области спектра, реже - в ближних УФ и ИК областях (т. е. в интервале длин волн от 315 до
980 нм), а также тем, что для выделения нужного участка спектра (шириной 10-100 нм) используют не моно-хроматоры, а узкополосные светофильтры.
Фотометры КФК - КФК-2, КФК-2МП, КФК-3-01, КФК-3КМ.
Фотоколориметр КФК 2 – это измерительный прибор, разработанный специально для определения коэффициента пропускания, а также оптической плотности растворов жидкостей и твердых тел, в отдельных участках диапазона длин волн от 315 до 980 нм. Кроме того, колориметр КФК 2 может быть использован для замера концентрации веществ в растворах, при помощи метода построения градуировочных графиков. Обладает фотоколориметр КФК 2 и возможностью определять коэффициент пропускания эмульсий, коллоидных растворов и рассеивающих взвесей в проходящем свете.
5. Спектрофотометры. Спектрофотометрия в инфракрасной области спектра.
Спектрофотометр (от спектр и фотометр) — прибор для исследования спектрального состава по длинам волн электромагнитных излучений в оптическом диапазоне, нахождения спектральных характеристик излучателей и объектов, взаимодействовавших с излучением, а также для спектрального анализа и фотометрирования.
Спектрофотометры могут работать в различных диапазонах длин волн — от ультрафиолетового до инфракрасного. В зависимости от этого приборы имеют разное назначение.
ИК область спектра занимает диапазон длин волн от границы видимой
до микроволновой области (0,75 до 200 мк). Однако, обычно под ИК
областью подразумевают более узкий интервал от 2,5 до 16 мк. (Более
коротковолновый и длинноволновый участки спектры называют
соответственно ближней и дальней ИК областями. Для характеристики ИК
излучения более часто используют волновые числа (величины обратные
длинам волн – обратные сантиметры, см
-1
). Так, интервал 2,5-16 мк
соответствует 4000-625 см
-1
.
Все молекулы состоят из химически связанных между собой атомов.
Движение этих атомов напоминает колебание шариков, связанных
пружинами. Аналогично системе шариков, амплитуды колебаний связей
увеличиваются при воздействии на них, в частности, электромагнитных волн
(инфракрасных лучей).
6. Рефрактометрия. Типы и устройство рефрактометра.
Рефрактометрический метод основан на измерение показателя преломления, пок-затель преломления называется отклонение синуса к падению луча на поверхность преломляющей среды к синусу угла преломления этого луча к данной среде, или отношение способности света в вакууме и скорости света к преломляющей среде.
Для определения показателя преломления используют приборы – рефрактометры
Рефрактометр – это аппарат, предназначенный для измерения показателя преломления и средней дисперсии химически неагрессивных веществ – жидкостей, твердых тел. Кроме этого, прибор используется для определения массовой доли сухих компонентов в продуктах переработки плодов и овощей.
УРЛ -1, РПЛ – 2-3
Он сост из 3х линз между которыми исслед в-во. Линзы выровнены – в металлические оправы куда с помощью резиновых трубок подают воду от термостата. Свет падает через окошко с помощью осветителя или зеркала. Радужную оболочку устраняют компенсатором, находящийся на одной оси с окуляром. С помощью вращающегося окуляра можно регулировать фокусное расстояние в соотв. Со зрением
7. Поляриметрия. Оптическая схема поляриметра.
Поляриметрия — методы физических исследований, основаны на измерении степени поляризации света и угла поворота плоскости поляризации света при прохождении его через оптически активные вещества. Угол поворота в растворах зависит от их концентрации; поэтому поляриметрия широко применяется для измерения концентрации оптически активных веществ
Поляризованный свет – электромагнитные волны распространяющиеся только в одном направление
3и вида поляризации:
- линейная
- круговая
- элептическая
1. Эл. Лампа
2. поливизатор
3. полутеневой поливизатор
4. кювета с налитым раствором
5. подвижный кварц …
6. неподвижный кварц…
7. стеклянный
8. анализатор
8. Эмиссионный спектральный анализ. Люминесцентный анализ.
Эмиссионный спектральный анализ основан на получении и изучении спектров испускания (эмиссионных спектров). По положению и относительной интенсивности отдельных линий в этих спектрах проводят качественный спектральный анализ. Сравнивая интенсивность специально выбранных спектральных линий в спектре пробы с интенсивностью тех же линий в спектрах эталонов, определяют содержание элемента, выполняя, таким образом, количественный спектральный анализ.
Качественный спектральный анализ основан на индивидуальности эмиссионных спектров каждого элемента и сводится, как правило, к определению длин волн линий в спектре и установлению принадлежности этих линий тому или иному элементу. Расшифровка спектров осуществляется либо на стилоскопе (визуально), либо, чаще всего, на спектропроекторе или микроскопе после фотографирования спектров на фотопластинку.
Количественный спектральный анализ основан на том, что интенсивность спектральных линий элемента зависит от концентрации этого элемента в пробе.
Наиболее широко распространенными приборами в эмиссионном спектральном анализе являются кварцевые спектрографы ИСП различных модификаций.
Флуориметрия (люминесцентный анализ) — определение концентрации вещества по интенсивности флуоресценции, возникающей при облучении вещества ультрафиолетовыми лучами. При соответствующих условиях этим путём можно обнаружить наличие ничтожных количеств вещества. Люминесцентный анализ делится на макроанализ — при наблюдении невооруженным глазом, и микроанализ, когда наблюдение производится при помощи микроскопа.
9. Пламенная фотометрия.
Пламенная фотометрия — один из видов спектрального анализа. Применяется для определения щелочных, щёлочноземельных и некоторых других элементов по атомным спектрам или молекулярным полосам. Источником возбуждения служит пламя водорода, ацетилена, светильного газа. Метод обладает высокой чувствительностью, быстротой, точностью, позволяет определять элементы в солях, смесях, растворах, минералах, биологических объектах.
Пламенная фотометрия - оптический метод количественного элементного анализа по атомным спектрам испускания. Для получения спектров анализируемое вещество переводят в атомный пар в пламени. Термическая пламенная фотометрия - разновидность атомного эмиссионного спектрального анализа. В этом методе анализируемый раствор в виде аэрозоля вводят в пламя горючей смеси воздуха или N2O с углеводородами (пропаном, бутаном, ацетиленом). При этом растворитель и соли определяемых металлов испаряются и диссоциируют на своб. атомы. Атомы металлов и образовавшиеся в ряде случаев молекулы их оксидов и гидроксидов возбуждаются и излучают световую энергию. Из всего спектра испускания выделяют характерную для определяемого элемента аналит. линию (с помощью светофильтра или монохроматора) и фотоэлектрически измеряют ее интенсивность, которая служит мерой концентрации данного элемента.
10. Атомно-абсорбционный метод. Оптическая плотность поглощения.
Метод атомно-абсорбционного анализа (AAA) основан на резонансном поглощении света свободными атомами, возникающем при пропускании пучка света через слой атомного пара. Селективно поглощая свет на частоте резонансного перехода, атомы переходят из основного состояния в возбужденное, а интенсивность проходящего пучка света на этой частоте убывает по закону Бугера-Ламберта:
атомно-абсорбционный метод анализа, как следует из названия,
основан на измерении поглощения излучения внешнего источника веществом,
находящемся в атомарном состоянии.
Атомы в основном состоянии способны поглощать излучение, обладающее дискретными
значениями энергии. Изменение температуры вызывает экспоненциальное изменение числа
атомов, способных излучать свет, но почти не влияет на число атомов, которые могут свет
поглощать. Поэтому эмиссионные методы очень чувствительны к изменению температуры, а
при абсорбционных измерениях такое влияние незначительно.
Процесс поглощения света атомным паром реализуется за счет переходов из основного
(невозбужденного) электронного состояния в различные возбужденные. Эти переходы
различаются энергией, и, следовательно, длиной волны, а также вероятностью перехода. |
|
|
Скачать 51.5 Kb.