Šiame straipsnyje mes išsamiai apsvarstysime tuos analizės metodus, kurie yra pagrįsti atskirų atomų energijos būsenos keitimu. Tai yra optiniai analizės metodai. Aprašykime kiekvieną iš jų, išryškinkime išskirtinius bruožus.
Apibrėžimas
Optiniai analizės metodai – metodų rinkinys, pagrįstas atskirų atomų energetinės būsenos keitimu. Antrasis jų pavadinimas yra atominė spektroskopija.
Optiniai analizės metodai skirsis signalo gavimo ir tolesnio įrašymo būdu (reikalingas analizei). Santrumpa OMA taip pat naudojama jiems žymėti. Valentinių, išorinių elektronų energijos srautams tirti taikomi optiniai analizės metodai. Visoms jų įvairovei būdingas poreikis iš anksto išskaidyti analizuojamą medžiagą į atomus (purkšti).
Metodo tipai
Mes jau žinome, kas tiksliai yra optinis analizės metodas. Dabar apsvarstykite šių metodų įvairovę:
- Refraktometrinisanalizė.
- Poliametrinė analizė.
- Optinės sugerties metodų rinkinys.
Kiekvieną šios optinių analizės metodų klasifikacijos poziciją analizuosime atskirai.
Refraktometrinė įvairovė
Kur taikomas lūžio rodiklis? Šio tipo optinės-spektrinės analizės metodas plačiai taikomas tiriant maisto produktus – riebalus, pomidorus, įvairias sultis, uogienę, uogienę.
Lūžio analizė pagrįsta lūžio rodiklio (kitas pavadinimas yra refrakcija) matavimu, pagal kurį galima patikimai įvertinti konkrečios medžiagos pobūdį, jos grynumą ir procentinę dalį masės tirpaluose.
Šviesos pluošto lūžis visada įvyks ties dviejų skirtingų terpių riba, jei jos turi skirtingą tankį. Kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis bus santykinis antrosios medžiagos ir pirmosios lūžio rodiklis. Ši reikšmė laikoma pastovia.
Nuo ko priklauso lūžio rodiklis? Pirmiausia iš materijos prigimties. Čia taip pat svarbu šviesos bangos ilgis ir temperatūra.
Jei šviesos kampas nukrenta 90 laipsnių, ši padėtis bus laikoma ribiniu lūžio kampu. Jo reikšmė priklausys tik nuo tų terpių, per kurias praeina šviesa, rodiklių. Ką tai duoda? Jei pirmosios terpės lūžio rodiklis yra atviras tyrėjui, tai išmatavus antrosios ribinį lūžio kampą, jis gali nustatyti jį jau dominančios terpės lūžio rodiklį.
Poliametrinė įvairovė
Tęsiame optinių analizės metodų pagrindų analizę. Poliarimetrinis metodas pagrįstas tam tikrų tipų medžiagų savybe keisti šviesos virpesių vektorių.
Medžiagos, turinčios šią nuostabią savybę, kai pro jas praeina poliarizuotas spindulys, vadinamos optiškai aktyviomis. Pavyzdžiui, visos cukrų masės molekulių struktūros ypatybės lemia optinio aktyvumo pasireiškimą įvairiuose tirpaluose.
Per tokios optiškai aktyvios medžiagos tirpalo sluoksnį praleidžiamas poliarizuotas spindulys. Virpesių kryptis bus pakeista - poliarizacijos plokštuma dėl to pasisuks tam tikru kampu. Jis bus vadinamas poliarizacijos plokštumos sukimosi kampu. Ši padėtis priklauso nuo daugelio veiksnių:
- Poliarizacijos plokštumos sukimas.
- Tirpalo tiriamojo sluoksnio storis ir koncentracija.
- Labiausiai poliarizuoto pluošto bangos ilgis.
- Temperatūra.
Šiuo atveju medžiagos optinis tankis bus apibūdinamas specifiniu sukimu. Kokia ši vertė? Jis suprantamas kaip kampas, per kurį pasisuka poliarizacijos plokštuma, kai poliarizuotas pluoštas praeina per tirpalą. Priimamos šios sąlyginės reikšmės:
- 1 ml tirpalo.
- 1 g medžiagos ištirpo šiame tirpalo tūryje.
- Tirpalo sluoksnio storis (arba poliarizacinio vamzdelio ilgis) yra 1 dm.
Optinė sugertisįvairovė
Tęsiame pažintį su optiniais analizės metodais analitinėje chemijoje. Kita klasifikacijos kategorija yra optinė sugertis.
Tai apima tuos analizės metodus, kurie yra pagrįsti analizuojamų medžiagų elektromagnetinės spinduliuotės absorbcija. Jie šiandien laikomi labiausiai paplitusiais tyrimų, mokslo, sertifikavimo laboratorijose.
Sugėrus šviesą, sugeriančių medžiagų molekulės ir atomai pereis į sužadintą naują būseną. Jau dabar, atsižvelgiant į tokių medžiagų įvairovę, taip pat nuo gebėjimo transformuoti jų sugeriamą energiją, išskiriamas visas sugerties optinių metodų rinkinys. Išsamiau juos pateiksime kitoje paantraštėje.
Optinės sugerties metodų klasifikacija
Atkreipiame jūsų dėmesį į šių chemijos optinės analizės metodų klasifikaciją. Jis pavaizduotas keturiomis pozicijomis:
- Atominė absorbcija. Kas čia įtraukta? Tai analizė, pagrįsta šviesos energijos absorbcija tiriamų medžiagų atomuose.
- Sugerianti molekulinė. Šis metodas pagrįstas šviesos sugertimi kompleksiniais tiriamos, analizuojamos medžiagos jonais ir molekulėmis. Čia daug dėmesio skiriama infraraudonųjų, matomų ir ultravioletinių spektro zonoms. Atitinkamai tai yra fotokolorimetrija, spektrofotometrija, IR spektroskopija. Ką čia svarbu pabrėžti? Spektrofotometrija ir fotokolorimetrija yra pagrįstos spinduliuotės sąveika su daugybe vienalyčių sistemų. Todėl įAnalitinėje chemijoje jie dažnai sujungiami į vieną grupę – fotometrinius metodus.
- Nefelometrija. Šio tipo analizė pagrįsta šviesos energijos absorbcija ir tolesniu sklaida tiriamos medžiagos suspenduotų dalelių dėka.
- Fluorometrinė (arba liuminescencinė) analizė. Metodas pagrįstas spinduliuotės, kuri atsiranda, kai energiją išskiria sužadintos tyrėjo tiriamos medžiagos molekulės, matavimu. Atstovauja fluorescencija ir fosforescencija. Mes juos analizuosime atskirai.
Liuminescencija
Liuminescencija mokslo pasaulyje apskritai vadinama atomų, molekulių, jonų ir kitų sudėtingesnių dalelių bei medžiagos junginių švytėjimu. Tai atsiranda dėl elektronų perėjimo į normalią būseną iš sužadintos būsenos.
Taigi, kad medžiaga pradėtų šviesti, tam tikras energijos kiekis jai turi būti tiekiamas iš išorės. Tiriamos medžiagos dalelės sugers energiją, pereidamos į sužadinimo būseną, kurioje išliks tam tikrą laiką. Tada grįžkite į ankstesnę ramybės būseną, kartu atiduodami dalį savo energijos liuminescencijos kvantų pavidalu.
Fosforescencija ir fluorescencija
Priklausomai nuo sužadinimo būsenos tipo, taip pat nuo medžiagos buvimo joje laiko, yra dviejų tipų liuminescencija – fosforescencinė ir fluorescencinė. Kiekvienas iš jų išsiskiria savo išskirtinėmis savybėmis:
- Fluorescencija. Tam tikros medžiagos savaiminis švytėjimas, kuristęsis tik apšvitinus. Kai tyrėjas pašalina sužadinimo š altinį, švytėjimas nutrūks akimirksniu arba po 0,001 sekundės.
- Fosforescencija. Tam tikros medžiagos savaiminis švytėjimas, kuris tęsis net ir išjungus ją sužadinančią šviesą.
Fosforescencija naudojama maisto produktams tirti. Liuminescencinis tyrimo metodas padeda aptikti tiriamame mėginyje medžiagą, kurios koncentracija yra 10-11g/g. Šis metodas bus geras nustatant tam tikrų rūšių vitaminus, b altymų ir riebalų buvimą pieno produktuose, tiriant mėsos ir žuvies produktų šviežumą, diagnozuojant vaisių, daržovių, uogų pažeidimus. Be to, liuminescenciniai tyrimai naudojami siekiant aptikti produktų inkliuzus, konservantus, pesticidus ir įvairias kancerogenines medžiagas.
Klasifikuojant analitinės chemijos optinius analizės metodus, visa sugerties grupė dažnai sujungiama į spektrocheminę (arba spektroskopinę) kategoriją. Nepaisant to, kad metodai iš esmės skiriasi, jie visi turi vieną bendrą bruožą: jie pagrįsti tais pačiais šviesos sugerties dėsniais. Tačiau tuo pat metu yra didelių skirtumų tarp sugeriančių dalelių tipo, tyrimo techninės įrangos ir pan.
Fotometrinė įvairovė
Spektrinės molekulinės sugerties analizės metodų rinkinio pavadinimas. Jie pagrįsti selektyvia absorbcijatiriamo komponento molekulių elektromagnetinė spinduliuotė matomose, ultravioletinėse, infraraudonosiose srityse. Jo koncentraciją nustato specialistas pagal Bouguer-Lambert-Beer įstatymą.
Fotometrinė analizė apima fotometriją, spektrofotometriją ir fotokolorimetriją.
Fotoelektrokolorimetrinė įvairovė
Fotoelektrokolorimetrinis metodas yra objektyvesnis, palyginti su vaizdine kolorimetrija. Atitinkamai, tai suteikia tikslesnius tyrimo rezultatus. Čia naudojami įvairūs FEC – fotoelektriniai kolorimetrai.
Šviesos srautas, praeinantis per spalvotą skystį, iš dalies sugeriamas. Likusi jo dalis patenka ant fotoelemento, kur atsiranda elektros srovė, kuri registruoja ampermetrą. Kuo intensyvesnė tirpalo koncentracija, tuo didesnis jo optinis tankis. Kuo didesnis šviesos sugerties laipsnis ir mažesnė gaunamos fotosrovės stipris.
Išnagrinėjome visą šiandien analitinėje chemijoje naudojamų optinės analizės metodų klasifikaciją: refraktometrinė, poliarimetrinė, optinė sugertis. Juos vienija poreikis iš anksto išpurkšti medžiagą. Tačiau tuo pačiu metu kiekvienas iš metodų išsiskiria savo išskirtinėmis savybėmis – signalo priėmimo ir registravimo analizei skirtumais.
