Tässä artikkelissa tarkastelemme yksityiskohtaisesti niitä analyysimenetelmiä, jotka perustuvat yksittäisten atomien energiatilan muuttamiseen. Nämä ovat optisia analyysimenetelmiä. Kuvataan jokaista niistä, korostetaan erityispiirteitä.
Määritelmä
Optiset analyysimenetelmät - joukko menetelmiä, jotka perustuvat yksittäisten atomien energiatilan muuttamiseen. Heidän toinen nimensä on atomispektroskopia.
Optiset analyysimenetelmät eroavat toisistaan menetelmässä, jolla signaali saadaan ja tallennetaan (tarvitaan analysointiin). Niitä käytetään myös lyhenteellä OMA. Optisia analyysimenetelmiä käytetään valenssien, ulkoisten elektronien energiavirtojen tutkimiseen. Kaikille niiden monimuotoisuudelle yhteistä on tarve hajottaa analysoitava aine alustavasti atomeiksi (sumutus).
Menetelmätyypit
Tiedämme jo, mikä tarkalleen on optinen analyysimenetelmä. Harkitse nyt näiden menetelmien valikoimaa:
- Refraktometrinenanalyysi.
- Polarimetrinen analyysi.
- Joukko optisia absorptiomenetelmiä.
Analysoimme kutakin tämän optisten analyysimenetelmien luokituksen paikkaa erikseen.
Refraktometrinen lajike
Missä taitekerrointa sovelletaan? Tämän tyyppistä optis-spektristä analyysimenetelmää käytetään laaj alti elintarvikkeiden - rasva, tomaatti, erilaiset mehut, hillot, hillot - tutkimuksessa.
Taiteanalyysi perustuu taitekertoimen (toinen nimi on refraktio) mittaamiseen, jonka avulla voidaan luotettavasti arvioida tietyn aineen luonne, sen puhtaus ja prosenttiosuus massaliuoksissa.
Valosäteen taittuminen tapahtuu aina kahden eri väliaineen rajalla, mikäli niillä on eri tiheys. Tulokulman sinin suhde taitekulman siniin on toisen aineen suhteellinen taitekerroin ensimmäiseen. Tätä arvoa pidetään vakiona.
Mistä taitekerroin riippuu? Ensinnäkin aineen luonteesta. Valon aallonpituudella ja lämpötilalla on myös tässä merkitystä.
Jos valon kulma putoaa 90 astetta, tätä asentoa pidetään rajoittavana taitekulmana. Sen arvo riippuu vain niiden välineiden indikaattoreista, joiden läpi valo kulkee. Mitä se antaa? Jos ensimmäisen väliaineen taitekerroin on tutkijalle avoin, niin toisen rajaavan taitekulman mittauksen jälkeen hän voi määrittää häntä jo kiinnostavan väliaineen taitekertoimen.
Polarimetrinen lajike
Jatkamme optisten analyysimenetelmien perusteiden analysointia. Polarimetrinen perustuu tietyntyyppisten aineiden kykyyn muuttaa valon värähtelyvektoria.
Aineita, joilla on tämä merkittävä ominaisuus, kun polarisoitu säde kulkee niiden läpi, kutsutaan optisesti aktiivisiksi. Esimerkiksi koko sokerimassan molekyylien rakenteelliset ominaisuudet määräävät optisen aktiivisuuden ilmentymisen erilaisissa liuoksissa.
Polarisoitu säde johdetaan sellaisen optisesti aktiivisen aineen liuoskerroksen läpi. Värähtelyn suunta muuttuu - tämän seurauksena polarisaation tasoa kierretään tietyllä kulmalla. Sitä kutsutaan polarisaatiotason kiertokulmaksi. Tämä asema riippuu useista tekijöistä:
- Polarisaation tason kierto.
- Liuoksen testikerroksen paksuus ja pitoisuus.
- Polarisoituneimman säteen aallonpituus.
- Lämpötila.
Aineen optiselle tiheydelle tässä tapauksessa on ominaista ominaiskierto. Mikä tämä arvo on? Se ymmärretään kulmaksi, jonka läpi polarisaatiotaso pyörii, kun polarisoitu säde kulkee liuoksen läpi. Seuraavat ehdolliset arvot hyväksytään:
- 1 ml liuosta.
- 1 g ainetta liuotettuna tähän tilavuuteen liuosta.
- Liuoskerroksen paksuus (tai polarisoivan putken pituus) on 1 dm.
Optinen absorptiolajike
Jatkamme tutustumista analyyttisen kemian optisiin analyysimenetelmiin. Luokituksen seuraava kategoria on optinen absorptio.
Tämä sisältää ne analyysimenetelmät, jotka perustuvat analysoitavien aineiden sähkömagneettisen säteilyn absorptioon. Niitä pidetään nykyään yleisimpinä tutkimus-, tiede- ja sertifiointilaboratorioissa.
Kun valo imeytyy, absorboivien aineiden molekyylit ja atomit siirtyvät kiihtyneeseen uuteen tilaan. Jo tällaisten aineiden valikoimasta sekä kyvystä muuttaa niiden absorboima energia erotetaan koko joukko optisia absorptiomenetelmiä. Esittelemme ne tarkemmin seuraavassa alaotsikossa.
Optisten absorptiomenetelmien luokitus
Kiinnitämme huomionne näiden kemian optisen analyysin menetelmien luokitteluun. Sitä edustaa neljä asemaa:
- Atomiabsorptio. Mitä tähän sisältyy? Tämä on analyysi, joka perustuu valoenergian absorptioon tutkittavien aineiden atomien toimesta.
- Imeytyvä molekyyli. Tämä menetelmä perustuu valon absorptioon tutkitun, analysoitavan aineen kompleksisten ionien ja molekyylien toimesta. Tässä kiinnitetään paljon huomiota spektrin infrapuna-, näkyvä- ja ultraviolettialueisiin. Vastaavasti nämä ovat fotokolorimetria, spektrofotometria, IR-spektroskopia. Mitä tässä on tärkeää korostaa? Spektrofotometria ja fotokolorimetria perustuvat säteilyn vuorovaikutukseen useiden homogeenisten järjestelmien kanssa. Siksi sisäänAnalyyttisessä kemiassa ne yhdistetään usein yhteen ryhmään - fotometrisiin menetelmiin.
- Nefelometria. Tämäntyyppinen analyysi perustuu valoenergian absorptioon ja edelleen siroamiseen tutkittavan aineen suspendoituneiden hiukkasten toimesta.
- Fluorometrinen (tai luminesoiva) analyysi. Menetelmä perustuu säteilyn mittaamiseen, joka ilmenee, kun tutkijan tutkittavan aineen virittyneistä molekyyleistä vapautuu energiaa. Edustaa fluoresenssi ja fosforesenssi. Analysoimme ne erikseen.
Luminesenssi
Luminesenssia kutsutaan tieteellisessä maailmassa yleensä atomien, molekyylien, ionien ja muiden monimutkaisempien hiukkasten ja aineyhdisteiden hehkuksi. Se ilmenee elektronien siirtymisen seurauksena viritetystä tilasta normaalitilaan.
Siten, jotta aine voisi alkaa luminesoida, siihen on syötettävä tietty määrä energiaa ulkopuolelta. Tutkittavan aineen hiukkaset absorboivat energiaa siirtyen virittyneeseen tilaan, jossa ne pysyvät tietyn ajan. Palaa sitten edelliseen lepotilaan luovuttaen samalla osan omasta energiastaan luminesenssikvanttien muodossa.
Fosforesenssi ja fluoresenssi
Riippuen virittyneen tilan tyypistä sekä aineen viipymisajasta siinä, on olemassa kahden tyyppistä luminesenssia - fosforesenssia ja fluoresenssia. Jokainen niistä erottuu erottuvista ominaisuuksistaan:
- Fluoresenssi. Eräänlainen tietyn aineen itseluminesenssi, jokajatkuu vain säteilytettynä. Kun tutkija poistaa virityslähteen, hehku lakkaa joko välittömästi tai 0,001 sekunnin kuluttua.
- Fosforesenssi. Eräänlainen tietyn aineen itseluminesenssi, joka jatkuu, vaikka sitä virittävä valo sammutetaan.
Fosforesenssia käytetään elintarviketuotteiden tutkimiseen. Luminesenssitutkimusmenetelmä auttaa havaitsemaan aineen tutkittavasta näytteestä sen pitoisuudessa 10-11g/g. Tällä menetelmällä voidaan määrittää tietyntyyppiset vitamiinit, maitotuotteiden proteiinien ja rasvojen esiintyminen, liha- ja kalatuotteiden tuoreuden tutkiminen, hedelmien, vihannesten ja marjojen vaurioiden diagnosointi. Luminesenssitutkimusta käytetään myös tuotteiden sisältämien lääkkeiden sulkeumien, säilöntäaineiden, torjunta-aineiden ja erilaisten syöpää aiheuttavien aineiden havaitsemiseen.
Analyyttisen kemian optisten analyysimenetelmien luokituksessa koko absorptioryhmä yhdistetään usein spektrokemialliseen (tai spektroskooppiseen) kategoriaan. Huolimatta siitä, että menetelmät ovat luonnostaan erilaisia, niillä kaikilla on yksi yhteinen piirre: ne perustuvat samoihin valon absorption lakeihin. Mutta samaan aikaan on merkittäviä eroja absorboivien hiukkasten tyypeissä, tutkimuksen laitteistosuunnittelussa ja niin edelleen.
Fotometrinen valikoima
Sektraalisen molekyyliabsorptioanalyysin menetelmäjoukon nimi. Ne perustuvat selektiiviseen absorptioontutkittavan komponentin molekyylien sähkömagneettista säteilyä näkyvällä, ultravioletti- ja infrapuna-alueilla. Sen pitoisuuden määrittää asiantuntija Bouguer-Lambert-Beer-lain mukaisesti.
Fotometrinen analyysi sisältää fotometrian, spektrofotometrian ja fotokolorimetrian.
Valoelektrokolorimetrinen valikoima
Fotoelektrokolorimetrinen menetelmä on objektiivisempi visuaaliseen kolorimetriaan verrattuna. Näin ollen se antaa tarkempia tutkimustuloksia. Täällä käytetään erilaisia FEC-mittareita - valosähköisiä kolorimetrejä.
Värillisen nesteen läpi kulkeva valovirta imeytyy osittain. Loput siitä putoaa valokennolle, jossa syntyy sähkövirta, joka rekisteröi ampeerimittarin. Mitä voimakkaampi liuoksen pitoisuus on, sitä suurempi on sen optinen tiheys. Mitä suurempi valon absorptioaste ja sitä pienempi tuloksena olevan valovirran voimakkuus.
Tutkimme analyyttisessä kemiassa nykyään käytettyjen optisten analyysimenetelmien koko luokituksen: refraktometrinen, polarimetrinen, optinen absorptio. Niitä yhdistää tarve aineen alustavaan sumutukseen. Mutta samaan aikaan jokainen menetelmä erottuu sen erityisominaisuuksista - signaalin vastaanottamisen ja rekisteröinnin analyysiä varten.
