Selles artiklis käsitleme üksikasjalikult neid analüütilisi meetodeid, mis põhinevad üksikute aatomite energiaseisundi muutmisel. Need on optilised analüüsimeetodid. Kirjeldame neid kõiki, tõstame esile iseloomulikud tunnused.
Definitsioon
Optilised analüüsimeetodid – meetodite kogum, mis põhineb üksikute aatomite energiaseisundi muutmisel. Nende teine nimi on aatomispektroskoopia.
Optilised analüüsimeetodid erinevad signaali saamise ja edasise salvestamise meetodi poolest (nõutav analüüsi jaoks). Nende tähistamiseks kasutatakse ka lühendit OMA. Optilisi analüüsimeetodeid kasutatakse valentsi, väliselektronide energiavoogude uurimiseks. Kõigile nende mitmekesisusele on ühine analüüsitava aine eelneva aatomiteks lagundamise (pihustamise) vajadus.
Meetodi tüübid
Me juba teame, mis täpselt on optiline analüüsimeetod. Mõelge nüüd nende meetodite mitmekesisusele:
- Refraktomeetrilineanalüüs.
- Polarimeetriline analüüs.
- Optilise neeldumise meetodite komplekt.
Analüüsime selle optiliste analüüsimeetodite klassifikatsiooni iga positsiooni edasi eraldi.
Refraktomeetriline variatsioon
Kus on murdumisnäitaja rakendatav? Seda tüüpi opti-spektraalset analüüsimeetodit kasutatakse laialdaselt toiduainete uurimisel – rasv, tomat, erinevad mahlad, moos, moos.
Murdumisanalüüs põhineb murdumisnäitaja (teine nimi on murdumine) mõõtmisel, mille abil saab usaldusväärselt hinnata konkreetse aine olemust, selle puhtust ja protsenti massilahustes.
Valguskiire murdumine toimub alati kahe erineva keskkonna piiril, eeldusel, et neil on erinev tihedus. Langemisnurga siinuse ja murdumisnurga siinuse suhe on teise aine ja esimese aine suhteline murdumisnäitaja. Seda väärtust peetakse konstantseks.
Millest sõltub murdumisnäitaja? Esiteks mateeria olemusest. Siin on oluline ka valguse lainepikkus ja temperatuur.
Kui valguse nurk langeb 90 kraadi, loetakse seda asendit murdumisnurgaks. Selle väärtus sõltub ainult nende kandjate indikaatoritest, mida valgus läbib. Mida see annab? Kui esimese keskkonna murdumisnäitaja on uurijale avatud, saab ta pärast teise murdumisnurga mõõtmist määrata talle juba huvipakkuva keskkonna murdumisnäitaja.
Polarimeetriline sort
Jätkame optiliste analüüsimeetodite põhialuste analüüsimist. Polarimeetria põhineb teatud tüüpi ainete omadusel muuta valguse võnkumiste vektorit.
Aineid, millel on see tähelepanuväärne omadus, kui polariseeritud kiir läbib neid, nimetatakse optiliselt aktiivseteks. Näiteks määravad kogu suhkrute massi molekulide struktuurilised omadused optilise aktiivsuse avaldumise erinevates lahustes.
Polariseeritud kiir lastakse läbi sellise optiliselt aktiivse aine lahuse kihi. Muutub võnkesuund – selle tulemusena polarisatsioonitasand pööratakse teatud nurga võrra. Seda nimetatakse polarisatsioonitasandi pöördenurgaks. See positsioon sõltub järgmistest teguritest:
- Polarisatsioonitasandi pöörlemine.
- Lause testkihi paksus ja kontsentratsioon.
- Kõige polariseeritud kiire lainepikkus.
- Temperatuur.
Aine optilist tihedust iseloomustab sel juhul eripööre. Mis see väärtus on? Selle all mõistetakse nurka, mille kaudu polarisatsioonitasand pöörleb, kui polariseeritud kiir läbib lahust. Aktsepteeritakse järgmisi tingimuslikke väärtusi:
- 1 ml lahust.
- 1 g ainet lahustati selles lahuse mahus.
- Lahusekihi paksus (või polarisatsioonitoru pikkus) on 1 dm.
Optiline neelduminesort
Jätkame analüütilise keemia optiliste analüüsimeetoditega tutvumist. Klassifikatsiooni järgmine kategooria on optiline neeldumine.
See hõlmab neid analüüsimeetodeid, mis põhinevad elektromagnetilise kiirguse neeldumisel analüüsitavate ainete poolt. Neid peetakse tänapäeval kõige levinumaks teadus-, teadus- ja sertifitseerimislaborites.
Valguse neeldumisel lähevad neelavate ainete molekulid ja aatomid ergastatud uude olekusse. Juba praegu eristatakse tervet komplekti neeldumisoptilisi meetodeid, sõltuv alt selliste ainete mitmekesisusest ja nende neeldunud energia muundamise võimalusest. Tutvustame neid üksikasjalikum alt järgmises alampealkirjas.
Optilise neeldumismeetodite klassifikatsioon
Juhime teie tähelepanu nende keemia optilise analüüsi meetodite klassifikatsioonile. Seda esindab neli positsiooni:
- Aatomineeldumine. Mis siin sisaldub? See on analüüs, mis põhineb valgusenergia neeldumisel uuritavate ainete aatomite poolt.
- Absorptiivne molekulaarne. See meetod põhineb valguse neeldumisel uuritava, analüüsitava aine kompleksioonide ja molekulide poolt. Siin pööratakse suurt tähelepanu spektri infrapuna-, nähtavale ja ultraviolettkiirgusele. Vastav alt on need fotokolorimeetria, spektrofotomeetria, IR-spektroskoopia. Mida on siin oluline esile tõsta? Spektrofotomeetria ja fotokolorimeetria põhinevad kiirguse vastasmõjul mitmete homogeensete süsteemidega. Seetõttu sisseAnalüütilises keemias ühendatakse need sageli ühte rühma – fotomeetrilised meetodid.
- Nefelomeetria. Seda tüüpi analüüs põhineb valguse energia neeldumisel ja edasisel hajumisel uuritava aine hõljuvate osakeste poolt.
- Fluoromeetriline (või luminestsents)analüüs. Meetod põhineb kiirguse mõõtmisel, mis ilmneb siis, kui teadlase poolt uuritava aine ergastatud molekulidest vabaneb energia. Esindatud fluorestsentsi ja fosforestsentsiga. Analüüsime neid eraldi.
Luminestsents
Luminestsentsi nimetatakse teadusmaailmas üldiselt aatomite, molekulide, ioonide ja muude keerukamate osakeste ja aineühendite säraks. See ilmneb elektronide üleminekul ergastatud olekust normaalolekusse.
Seega, et aine hakkaks helendama, tuleb sellele väljastpoolt anda teatud kogus energiat. Uuritava aine osakesed neelavad energiat, minnes ergastatud olekusse, kus nad jäävad teatud ajaks. Seejärel pöörduge tagasi eelmisesse puhkeolekusse, andes samal ajal osa oma energiast luminestsentskvantide kujul.
Fosforestsents ja fluorestsents
Sõltuv alt ergastatud oleku tüübist ja aine viibimisajast selles, on luminestsentsi kahte tüüpi – fosforestsents ja fluorestsents. Igaüks neist paistab silma oma eripärade poolest:
- Fluorestsents. Teatud aine omamoodi iseluminestsents, misjätkub ainult kiiritamisel. Kui uurija eemaldab ergastuse allika, lakkab helendus kas kohe või 0,001 sekundi pärast.
- Fosforestsents. Teatud aine iseluminestsents, mis jätkub ka siis, kui seda ergastav valgus välja lülitatakse.
Toiduainete uurimiseks kasutatakse fosforestsentsi. Luminestseeruv uurimismeetod aitab tuvastada uuritavas proovis ainet selle kontsentratsioonil 10-11g/g. See meetod sobib hästi teatud tüüpi vitamiinide määramiseks, valkude ja rasvade sisalduse määramiseks piimatoodetes, liha- ja kalatoodete värskuse uurimiseks, puu-, köögiviljade ja marjade kahjustuste diagnoosimiseks. Samuti kasutatakse luminestsentsuuringuid, et tuvastada toodetes sisalduvaid meditsiinilisi lisandeid, säilitusaineid, pestitsiide ja mitmesuguseid kantserogeenseid aineid.
Analüütilise keemia optiliste analüüsimeetodite klassifikatsioonis on kogu neeldumisrühm sageli ühendatud spektrokeemiliste (või spektroskoopiliste) kategooriasse. Vaatamata sellele, et meetodid on oma olemuselt erinevad, on neil kõigil üks ühine joon: need põhinevad samadel valguse neeldumise seadustel. Kuid samal ajal on olulisi erinevusi neelavate osakeste tüübis, uuringu riistvaralises disainis ja nii edasi.
Fotomeetriline valik
Spektraalse molekulaarabsorptsioonanalüüsi meetodite komplekti nimi. Need põhinevad selektiivsel imendumiseluuritava komponendi molekulide elektromagnetkiirgus nähtavas, ultraviolett- ja infrapuna piirkonnas. Selle kontsentratsiooni määrab spetsialist vastav alt Bouguer-Lambert-Beeri seadusele.
Fotomeetriline analüüs hõlmab fotomeetriat, spektrofotomeetriat ja fotokolorimeetriat.
Fotoelektrokolorimeetriline variatsioon
Fotoelektrokolorimeetriline meetod on visuaalse kolorimeetriaga võrreldes objektiivsem. Sellest tulenev alt annab see täpsemaid uurimistulemusi. Siin kasutatakse erinevaid FEC-e – fotoelektrilisi kolorimeetreid.
Värvilise vedeliku läbimisel valgusvoog neeldub osaliselt. Ülejäänud osa langeb fotoelemendile, kus tekib elektrivool, mis registreerib ampermeetri. Mida intensiivsem on lahuse kontsentratsioon, seda suurem on selle optiline tihedus. Mida suurem on valguse neeldumisaste ja seda väiksem on tekkiva fotovoolu tugevus.
Uurisime kogu tänapäeval analüütilises keemias kasutatavate optiliste analüüsimeetodite klassifikatsiooni: refraktomeetriline, polarimeetriline, optiline neeldumine. Neid ühendab vajadus aine eelneva pihustamise järele. Kuid samal ajal eristuvad kõik meetodid oma iseloomulike tunnuste poolest - signaali vastuvõtmise ja analüüsimiseks registreerimise mitmekesisus.
