V tem članku bomo podrobno obravnavali tiste analitične metode, ki temeljijo na spreminjanju energijskega stanja posameznih atomov. To so optične metode analize. Opišimo vsakega od njih, poudarimo posebnosti.
Definicija
Optične metode analize - niz metod, ki temeljijo na spreminjanju energijskega stanja posameznih atomov. Njihovo drugo ime je atomska spektroskopija.
Optične metode analize se bodo razlikovale po načinu pridobivanja in nadaljnjega snemanja signala (potrebno za analizo). Za njihovo označevanje se uporablja tudi okrajšava OMA. Optične metode analize se uporabljajo za preučevanje energetskih tokov valenčnih, zunanjih elektronov. Skupna za vse njihovo raznolikost je potreba po predhodnem razkroju na atome (atomizacija) analizirane snovi.
Vrste metode
Že vemo, kaj točno je optična metoda analize. Zdaj razmislite o raznolikosti teh metod:
- Refraktometričnoanaliza.
- Polarimetrična analiza.
- Nabor metod optične absorpcije.
Vsak od položajev te klasifikacije optičnih analiznih metod bomo analizirali še posebej.
Refraktometrična sorta
Kje velja lomni količnik? Ta vrsta optično-spektralne metode analize se pogosto uporablja pri preučevanju živilskih izdelkov - maščob, paradižnikov, različnih sokov, marmelade, marmelade.
Refrakcijska analiza temelji na merjenju lomnega količnika (drugo ime je lom), s katerim lahko zanesljivo presodimo naravo določene snovi, njeno čistost in odstotek v masnih raztopinah.
Lom svetlobnega žarka se vedno pojavi na meji dveh različnih medijev, pod pogojem, da imata različno gostoto. Razmerje med sinusom vpadnega kota in sinusom lomnega kota bo relativni lomni količnik druge snovi in prve. Ta vrednost velja za konstantno.
Od česa je odvisen lomni indeks? Najprej iz narave materije. Tu sta pomembni tudi valovna dolžina in temperatura svetlobe.
Če kot svetlobe pade na 90 stopinj, se ta položaj šteje za mejni lomni kot. Njegova vrednost bo odvisna samo od indikatorjev tistih medijev, skozi katere prehaja svetloba. Kaj daje? Če je lomni količnik prvega medija odprt za raziskovalca, potem lahko po merjenju mejnega lomnega kota drugega določi lomni količnik medija, ki ga že zanima.
Polarimetrična sorta
Nadaljujemo z analizo osnov optičnih analiz. Polarimetrija temelji na lastnosti določenih vrst snovi, da spreminjajo vektor svetlobnih nihanj.
Snovi, ki imajo to izjemno lastnost, ko skozi njih prehaja polariziran žarek, se imenujejo optično aktivne. Na primer, strukturne značilnosti molekul celotne mase sladkorjev določajo manifestacijo optične aktivnosti v različnih raztopinah.
Polarizirani žarek se prepelje skozi plast raztopine takšne optično aktivne snovi. Smer nihanja se bo spremenila - ravnina polarizacije se bo zaradi tega zasukala za določen kot. Imenoval se bo kot vrtenja ravnine polarizacije. Ta položaj je odvisen od naslednjega števila dejavnikov:
- Rotacija ravnine polarizacije.
- Debelina in koncentracija preskusne plasti raztopine.
- Valovna dolžina najbolj polariziranega žarka.
- temperatura.
Za optično gostoto snovi je v tem primeru značilna specifična rotacija. Kakšna je ta vrednost? Razume se kot kot, skozi katerega se ravnina polarizacije vrti, ko polarizirani žarek prehaja skozi raztopino. Sprejete so naslednje pogojne vrednosti:
- 1 ml raztopine.
- 1 g snovi, raztopljenega v tej prostornini raztopine.
- Debelina sloja raztopine (ali dolžina polarizacijske cevi) je 1 dm.
Optična absorpcijasorta
Še naprej se seznanjamo z optičnimi analiznimi metodami v analizni kemiji. Naslednja kategorija v razvrstitvi je optična absorpcija.
To vključuje tiste metode analize, ki temeljijo na absorpciji elektromagnetnega sevanja analiziranih snovi. Danes veljajo za najpogostejše v raziskovalnih, znanstvenih, certifikacijskih laboratorijih.
Ko se svetloba absorbira, bodo molekule in atomi absorbirajočih snovi prešli v novo vznemirjeno stanje. Že glede na raznolikost takšnih snovi, pa tudi sposobnost preoblikovanja energije, ki jo absorbirajo, se razlikuje cel sklop absorpcijskih optičnih metod. Podrobneje jih bomo predstavili v naslednjem podnaslovu.
Razvrstitev metod optične absorpcije
Predvajamo vam klasifikacijo teh metod optične analize v kemiji. Predstavljajo ga štirje položaji:
- Atomska absorpcija. Kaj je tukaj vključeno? To je analiza, ki temelji na absorpciji svetlobne energije z atomi preučevanih snovi.
- Absorpcijska molekula. Ta metoda temelji na absorpciji svetlobe s kompleksnimi ioni in molekulami preučevane, analizirane snovi. Tu je veliko pozornosti namenjeno infrardečemu, vidnemu in ultravijoličnemu območju spektra. V skladu s tem so to fotokolorimetrija, spektrofotometrija, IR spektroskopija. Kaj je tukaj pomembno poudariti? Spektrofotometrija in fotokolorimetrija temeljita na interakciji sevanja s številnimi homogenimi sistemi. Zato vV analitični kemiji jih pogosto združujejo v eno skupino - fotometrične metode.
- Nefelometrija. Ta vrsta analize temelji na absorpciji in nadaljnjem razprševanju svetlobne energije s suspendiranimi delci preučevane snovi.
- Fluorometrična (ali luminiscenčna) analiza. Metoda temelji na merjenju sevanja, ki se pojavi, ko energijo sproščajo vzbujene molekule snovi, ki jo raziskovalec preučuje. Predstavlja ga fluorescenca in fosforescenca. Analizirali jih bomo ločeno.
Luminescenca
Luminescenca na splošno v znanstvenem svetu imenujemo sij atomov, molekul, ionov in drugih kompleksnejših delcev in spojin snovi. Pojavi se kot posledica prehoda elektronov iz vzbujenega v normalno stanje.
Tako, da bi snov začela svetiti, ji je treba od zunaj dovajati določeno količino energije. Delci preučevane snovi bodo absorbirali energijo in prešli v vzbujeno stanje, v katerem bodo ostali določeno časovno obdobje. Nato se vrnite v prejšnje stanje mirovanja, hkrati pa oddate del lastne energije v obliki luminescenčnih kvantov.
fosforescenca in fluorescenca
Odvisno od vrste vzbujenega stanja, pa tudi od časa zadrževanja snovi v njem, obstajata dve vrsti luminescence - fosforescenčna in fluorescenčna. Vsak od njih izstopa po svojih značilnih lastnostih:
- Fluorescenca. Nekakšno samosvetljenje določene snovi, kise bo nadaljevalo samo ob obsevanju. Ko raziskovalec odstrani vir vzbujanja, bo sijaj takoj ali po 0,001 sekunde prenehal.
- fosforescenca. Nekakšna samoosvetlitev določene snovi, ki se bo nadaljevala tudi, ko je luč, ki jo vzbuja, ugasnjena.
Za preučevanje živilskih izdelkov se uporablja fosforescenca. Luminiscenčna raziskovalna metoda pomaga odkriti snov v preučevanem vzorcu pri njeni koncentraciji 10-11g/g. Ta metoda bo dobra za določanje nekaterih vrst vitaminov, prisotnost beljakovin in maščob v mlečnih izdelkih, preučevanje svežine mesnih in ribjih izdelkov, diagnosticiranje poškodb sadja, zelenjave in jagodičja. Tudi luminiscenčne raziskave se uporabljajo za odkrivanje zdravilnih vključkov, konzervansov, pesticidov in različnih rakotvornih snovi v izdelkih.
Celotna absorpcijska skupina je pogosto združena v spektrokemično (ali spektroskopsko) kategorijo v klasifikaciji optičnih analiznih metod v analitski kemiji. Kljub temu, da so metode same po sebi različne, imajo vse eno skupno stvar: temeljijo na istih zakonih absorpcije svetlobe. Toda hkrati obstajajo pomembne razlike v vrsti absorbirajočih delcev, zasnovi strojne opreme študije itd.
fotometrična raznolikost
Ime niza metod spektralne molekularne absorpcijske analize. Temeljijo na selektivni absorpcijielektromagnetno sevanje v vidnem, ultravijoličnem in infrardečem območju s strani molekul preučevane komponente. Njegovo koncentracijo določi specialist v skladu z Bouguer-Lambert-Beerovim zakonom.
Fotometrična analiza vključuje fotometrijo, spektrofotometrijo in fotokolorimetrijo.
fotoelektrokolorimetrična sorta
Fotoelektrokolorimetrična metoda je bolj objektivna v primerjavi z vizualno kolorimetrijo. V skladu s tem daje natančnejše rezultate raziskav. Tukaj se uporabljajo različni FEC - fotoelektrični kolorimetri.
Svetlobni tok pri prehodu skozi obarvano tekočino se delno absorbira. Preostanek pade na fotocelico, kjer nastane električni tok, ki registrira ampermeter. Bolj intenzivna je koncentracija raztopine, večja je njena optična gostota. Večja kot je stopnja absorpcije svetlobe in manjša je moč nastalega fototoka.
Preučili smo celotno klasifikacijo metod optične analize, ki se danes uporabljajo v analitični kemiji: refraktometrična, polarimetrična, optična absorpcija. Združuje jih potreba po predhodni atomizaciji snovi. Toda hkrati vsako od metod odlikujejo svoje posebne značilnosti - sorte sprejemanja in registracije signala za analizo.
