I denne artikkelen vil vi vurdere i detalj de analytiske metodene som er basert på å endre energitilstanden til individuelle atomer. Dette er optiske analysemetoder. La oss gi en beskrivelse av hver av dem, fremheve de særegne trekkene.
Definition
Optiske analysemetoder - et sett med metoder basert på endring av energitilstanden til individuelle atomer. Deres andre navn er atomspektroskopi.
Optiske analysemetoder vil variere i metoden for å oppnå og videre registrere signalet (nødvendig for analyse). Forkortelsen OMA brukes også for å betegne dem. Optiske analysemetoder brukes til å studere energistrømmene til valens, eksterne elektroner. Felles for all deres mangfold er behovet for foreløpig dekomponering til atomer (atomisering) av det analyserte stoffet.
Typer of method
Vi vet allerede hva som er en optisk analysemetode. Vurder nå variasjonen av disse metodene:
- Refraktometriskanalyse.
- Polarimetrisk analyse.
- Et sett med optiske absorpsjonsmetoder.
Vi vil analysere hver av posisjonene i denne klassifiseringen av optiske analysemetoder ytterligere separat.
Refraktometrisk variant
Hvor gjelder brytningsindeksen? Denne typen optisk-spektral analysemetode er mye brukt i studiet av matvarer – fett, tomat, ulike juicer, syltetøy, syltetøy.
Refraksjonsanalyse er basert på måling av brytningsindeksen (et annet navn er brytning), som kan brukes til å pålitelig bedømme naturen til et bestemt stoff, dets renhet og prosentandel i masseløsninger.
Refraksjon av en lysstråle vil alltid skje ved grensen til to forskjellige medier, forutsatt at de har ulik tetthet. Forholdet mellom sinusen til innfallsvinkelen og sinusen til brytningsvinkelen vil være den relative brytningsindeksen til det andre stoffet til det første. Denne verdien regnes som konstant.
Hva avhenger brytningsindeksen av? Først av alt, fra materiens natur. Lysets bølgelengde og temperatur har også betydning her.
Hvis lysvinkelen faller ved 90 grader, vil denne posisjonen betraktes som den begrensende brytningsvinkelen. Verdien vil bare avhenge av indikatorene til de mediene som lyset passerer gjennom. Hva gir det? Hvis brytningsindeksen til det første mediet er åpen for forskeren, kan han etter å ha målt den begrensende brytningsvinkelen til det andre bestemme brytningsindeksen til mediet som allerede er av interesse for ham.
Polarimetrisk variasjon
Vi fortsetter å analysere det grunnleggende om optiske analysemetoder. Polarimetri er basert på egenskapen til visse typer stoffer for å endre vektoren for lysoscillasjoner.
Stoffer som har denne bemerkelsesverdige egenskapen, når en polarisert stråle passerer gjennom dem, kalles optisk aktive. For eksempel bestemmer de strukturelle egenskapene til molekylene i hele massen av sukker manifestasjonen av optisk aktivitet i forskjellige løsninger.
En polarisert stråle føres gjennom et lag av en løsning av et slikt optisk aktivt stoff. Oscillasjonsretningen vil bli endret - polarisasjonsplanet som et resultat av dette vil bli rotert med en viss vinkel. Det vil bli k alt rotasjonsvinkelen til polariseringsplanet. Denne posisjonen avhenger av følgende antall faktorer:
- Rotasjon av polarisasjonsplanet.
- Tykkelse og konsentrasjon av testlaget til løsningen.
- Bølgelengden til den mest polariserte strålen.
- Temperature.
Den optiske tettheten til et stoff i dette tilfellet vil være preget av spesifikk rotasjon. Hva er denne verdien? Det forstås som vinkelen som polariseringsplanet roterer når en polarisert stråle passerer gjennom løsningen. Følgende betingede verdier godtas:
- 1 ml løsning.
- 1 g stoff oppløst i dette volumet av løsningen.
- Tykkelsen på løsningslaget (eller lengden på polarisasjonsrøret) er 1 dm.
Optisk absorpsjonvariasjon
Vi fortsetter å bli kjent med optiske analysemetoder innen analytisk kjemi. Den neste kategorien i klassifiseringen er optisk absorpsjon.
Dette inkluderer de analysemetodene som er basert på absorpsjon av elektromagnetisk stråling av de analyserte stoffene. De regnes i dag som de vanligste i forsknings-, vitenskapelige, sertifiseringslaboratorier.
Når lys absorberes, vil molekyler og atomer av absorberende stoffer gå over i en eksitert ny tilstand. Allerede, avhengig av variasjonen av slike stoffer, samt evnen til å transformere energien som absorberes av dem, skilles et helt sett med optiske absorpsjonsmetoder. Vi vil presentere dem mer detaljert i neste underoverskrift.
Klassifisering av optiske absorpsjonsmetoder
Vi gjør deg oppmerksom på klassifiseringen av disse metodene for optisk analyse i kjemi. Den er representert av fire posisjoner:
- Atomabsorpsjon. Hva er inkludert her? Dette er en analyse basert på absorpsjon av lysenergi av atomene til stoffene som studeres.
- Absorptiv molekylær. Denne metoden er basert på absorpsjon av lys av komplekse ioner og molekyler av det studerte, analyserte stoffet. Mye oppmerksomhet rettes her mot de infrarøde, synlige og ultrafiolette sonene i spekteret. Følgelig er disse fotokolorimetri, spektrofotometri, IR-spektroskopi. Hva er viktig å fremheve her? Spektrofotometri og fotokolorimetri er basert på interaksjon av stråling med en rekke homogene systemer. Derfor, iI analytisk kjemi er de ofte kombinert i én gruppe - fotometriske metoder.
- Nephelometri. Denne typen analyse er basert på absorpsjon og videre spredning av lysenergi av suspenderte partikler av stoffet som studeres.
- Fluorometrisk (eller selvlysende) analyse. Metoden er basert på måling av stråling som oppstår når energi frigjøres av eksiterte molekyler av stoffet som studeres av forskeren. Representert av fluorescens og fosforescens. Vi vil analysere dem separat.
Luminescence
Luminescens generelt i den vitenskapelige verden kalles gløden til atomer, molekyler, ioner og andre mer komplekse partikler og forbindelser av materie. Det vises som et resultat av overgangen av elektroner til norm altilstanden fra den eksiterte tilstanden.
For at et stoff skal begynne å lyse, må det altså tilføres en viss mengde energi fra utsiden. Partiklene til stoffet som studeres vil absorbere energi, gå over i en opphisset tilstand, der de vil forbli i en viss periode. Gå deretter tilbake til den forrige hviletilstanden, mens du gir bort en del av sin egen energi i form av luminescenskvanter.
Fosforescens og fluorescens
Avhengig av typen eksitert tilstand, samt oppholdstiden for stoffet i den, er det to typer luminescens - fosforescens og fluorescens. Hver av dem skiller seg ut for sine særegne egenskaper:
- Fluorescens. En slags selv-luminescens av et bestemt stoff, somvil fortsette bare når det er bestrålt. Når forskeren fjerner kilden til eksitasjon, vil gløden stoppe enten umiddelbart eller etter 0,001 sekunder.
- Fosforescens. En slags selv-luminescens av et bestemt stoff som vil fortsette selv når lyset som begeistrer det er slått av.
Det er fosforescens som brukes til å studere matvarer. Den luminescerende forskningsmetoden hjelper til med å oppdage et stoff i den studerte prøven ved en konsentrasjon på 10-11g/g. Denne metoden vil være god for å bestemme visse typer vitaminer, tilstedeværelsen av proteiner og fett i meieriprodukter, studere friskheten til kjøtt- og fiskeprodukter, diagnostisere skade på frukt, grønnsaker og bær. Selvlysende forskning brukes også til å oppdage medisinske inneslutninger, konserveringsmidler, plantevernmidler og ulike kreftfremkallende stoffer i produkter.
Hele absorpsjonsgruppen er ofte kombinert i en spektrokjemisk (eller spektroskopisk) kategori i klassifiseringen av optiske analysemetoder i analytisk kjemi. Til tross for at metodene iboende er forskjellige, har de alle én ting til felles: de er basert på de samme lovene for lysabsorpsjon. Men samtidig er det betydelige forskjeller i typen absorberende partikler, maskinvaredesignet til studien og så videre.
Fotometrisk variasjon
Navnet på settet med metoder for spektral molekylær absorpsjonsanalyse. De er basert på selektiv absorpsjonelektromagnetisk stråling i de synlige, ultrafiolette, infrarøde områdene fra molekylene til komponenten som studeres. Konsentrasjonen bestemmes av en spesialist i henhold til Bouguer-Lambert-Beer-loven.
Fotometrisk analyse inkluderer fotometri, spektrofotometri og fotokolorimetri.
Fotoelektrokolorimetrisk variasjon
Den fotoelektrokolorimetriske metoden er mer objektiv sammenlignet med visuell kolorimetri. Følgelig gir det mer nøyaktige forskningsresultater. Her brukes forskjellige FEC-er - fotoelektriske kolorimetre.
Lysstrømmen når den passerer gjennom en farget væske absorberes delvis. Resten faller på fotocellen, hvor det oppstår en elektrisk strøm, som registrerer et amperemeter. Jo mer intens konsentrasjonen av løsningen er, desto større er dens optiske tetthet. Jo større grad av absorpsjon av lys og mindre styrke er den resulterende fotostrømmen.
Vi undersøkte hele klassifiseringen av optiske analysemetoder som brukes i dag i analytisk kjemi: refraktometrisk, polarimetrisk, optisk absorpsjon. De er forent av behovet for foreløpig atomisering av stoffet. Men samtidig utmerker hver av metodene seg ved sine særegne egenskaper - varianter av mottak og registrering av et signal for analyse.
