I denne artikel vil vi i detaljer overveje de analytiske metoder, der er baseret på at ændre individuelle atomers energitilstand. Disse er optiske analysemetoder. Lad os give en beskrivelse af hver af dem, fremhæve de karakteristiske træk.
Definition
Optiske analysemetoder - et sæt metoder baseret på ændring af individuelle atomers energitilstand. Deres andet navn er atomspektroskopi.
Optiske analysemetoder vil adskille sig i metoden til opnåelse og yderligere registrering af signalet (påkrævet til analyse). Forkortelsen OMA bruges også til at betegne dem. Optiske analysemetoder bruges til at studere energistrømmene af valens, eksterne elektroner. Fælles for al deres mangfoldighed er behovet for foreløbig nedbrydning til atomer (atomisering) af det analyserede stof.
Typer of method
Vi ved allerede, hvad der præcist er en optisk analysemetode. Overvej nu de mange forskellige metoder:
- Refraktometriskanalyse.
- Polarimetrisk analyse.
- Et sæt optiske absorptionsmetoder.
Vi vil analysere hver af positionerne i denne klassifikation af optiske analysemetoder yderligere separat.
Refraktometrisk sort
Hvor er brydningsindekset gældende? Denne type optisk-spektral analysemetode er meget udbredt i undersøgelsen af fødevarer - fedt, tomat, forskellige juicer, marmelade, marmelade.
Brydningsanalyse er baseret på måling af brydningsindekset (et andet navn er brydning), som kan bruges til pålideligt at bedømme arten af et bestemt stof, dets renhed og procentdel i masseopløsninger.
Bydning af en lysstråle vil altid forekomme ved grænsen af to forskellige medier, forudsat at de har forskellig tæthed. Forholdet mellem sinus for indfaldsvinklen og sinus for brydningsvinklen vil være det relative brydningsindeks for det andet stof i forhold til det første. Denne værdi betragtes som konstant.
Hvad afhænger brydningsindekset af? Først og fremmest fra materiens natur. Lysets bølgelængde og temperatur har også betydning her.
Hvis lysvinklen falder ved 90 grader, vil denne position blive betragtet som den begrænsende brydningsvinkel. Dens værdi vil kun afhænge af indikatorerne for de medier, som lyset passerer igennem. Hvad giver det? Hvis brydningsindekset for det første medium er åbent for forskeren, kan han efter at have målt den begrænsende brydningsvinkel for det andet bestemme brydningsindekset for det medium, der allerede er af interesse for ham.
Polarimetrisk sort
Vi fortsætter med at analysere det grundlæggende i optiske analysemetoder. Polarimetri er baseret på visse typer stoffers egenskab til at ændre vektoren for lysoscillationer.
Stoffer, der har denne bemærkelsesværdige egenskab, når en polariseret stråle passerer gennem dem, kaldes optisk aktive. For eksempel bestemmer de strukturelle træk ved molekylerne i hele massen af sukkerarter manifestationen af optisk aktivitet i forskellige opløsninger.
En polariseret stråle føres gennem et lag af en opløsning af et sådant optisk aktivt stof. Oscillationsretningen vil blive ændret - polariseringsplanet som et resultat af dette vil blive roteret med en vis vinkel. Det vil blive kaldt rotationsvinklen for polariseringsplanet. Denne position afhænger af følgende antal faktorer:
- Rotation af polariseringsplanet.
- Tykkelse og koncentration af opløsningens testlag.
- Bølgelængden af den mest polariserede stråle.
- Temperature.
Den optiske tæthed af et stof i dette tilfælde vil være karakteriseret ved specifik rotation. Hvad er denne værdi? Det forstås som den vinkel, gennem hvilken polariseringsplanet roterer, når en polariseret stråle passerer gennem opløsningen. Følgende betingede værdier accepteres:
- 1 ml opløsning.
- 1 g stof opløst i denne mængde opløsning.
- Tykkelsen af opløsningslaget (eller længden af polarisationsrøret) er 1 dm.
Optisk absorptionsort
Vi bliver ved med at stifte bekendtskab med optiske analysemetoder i analytisk kemi. Den næste kategori i klassifikationen er optisk absorption.
Dette inkluderer de analysemetoder, der er baseret på de analyserede stoffers absorption af elektromagnetisk stråling. De anses i dag for at være de mest almindelige i forsknings-, videnskabelige, certificeringslaboratorier.
Når lys absorberes, vil molekyler og atomer af absorberende stoffer gå over i en ophidset ny tilstand. Allerede afhængigt af mangfoldigheden af sådanne stoffer såvel som evnen til at omdanne den energi, der absorberes af dem, skelnes et helt sæt optiske absorptionsmetoder. Vi vil præsentere dem mere detaljeret i den næste underoverskrift.
Klassificering af optiske absorptionsmetoder
Vi gør dig opmærksom på klassificeringen af disse metoder til optisk analyse i kemi. Det er repræsenteret af fire positioner:
- Atomabsorption. Hvad er inkluderet her? Dette er en analyse baseret på absorptionen af lysenergi af atomerne af de undersøgte stoffer.
- Absorptiv molekylær. Denne metode er baseret på absorption af lys af komplekse ioner og molekyler af det undersøgte, analyserede stof. Der lægges stor vægt på de infrarøde, synlige og ultraviolette zoner i spektret. Følgelig er disse fotokolorimetri, spektrofotometri, IR-spektroskopi. Hvad er vigtigt at fremhæve her? Spektrofotometri og fotokolorimetri er baseret på strålingens interaktion med en række homogene systemer. Derfor iI analytisk kemi er de ofte kombineret i én gruppe - fotometriske metoder.
- Nephelometri. Denne type analyse er baseret på absorption og yderligere spredning af lysenergi af suspenderede partikler af det undersøgte stof.
- Fluorometrisk (eller selvlysende) analyse. Metoden er baseret på måling af stråling, der opstår, når energi frigives af exciterede molekyler af stoffet, som forskeren studerer. Repræsenteret ved fluorescens og phosphorescens. Vi analyserer dem separat.
Luminescence
Luminescens generelt i den videnskabelige verden kaldes gløden af atomer, molekyler, ioner og andre mere komplekse partikler og forbindelser af stof. Det vises som et resultat af overgangen af elektroner til norm altilstanden fra den exciterede tilstand.
For at et stof kan begynde at lyse, skal der således tilføres en vis mængde energi udefra. Partiklerne af det undersøgte stof absorberer energi og går over i en ophidset tilstand, hvor de forbliver i en vis periode. Vend derefter tilbage til den tidligere hviletilstand, mens du giver en del af sin egen energi væk i form af luminescenskvanter.
Fosforescens og fluorescens
Afhængig af typen af den exciterede tilstand samt opholdstiden for stoffet i den, er der to typer luminescens - phosphorescens og fluorescens. Hver af dem skiller sig ud for sine karakteristiske egenskaber:
- Fluorescens. En slags selv-luminescens af et bestemt stof, somvil kun fortsætte, når den er bestrålet. Når forskeren fjerner excitationskilden, stopper gløden enten øjeblikkeligt eller efter 0,001 sekunder.
- Fosforescens. En slags selv-luminescens af et bestemt stof, der vil fortsætte, selv når lyset, der exciterer det, slukkes.
Det er fosforescens, der bruges til at studere fødevarer. Den luminescerende forskningsmetode hjælper med at detektere et stof i den undersøgte prøve ved dets koncentration på 10-11g/g. Denne metode vil være god til at bestemme visse typer vitaminer, tilstedeværelsen af proteiner og fedtstoffer i mejeriprodukter, studere friskheden af kød- og fiskeprodukter, diagnosticere skader på frugt, grøntsager og bær. Også selvlysende forskning bruges til at påvise medicinske indeslutninger, konserveringsmidler, pesticider og forskellige kræftfremkaldende stoffer i produkter.
Hele absorptionsgruppen kombineres ofte i en spektrokemisk (eller spektroskopisk) kategori i klassificeringen af optiske analysemetoder i analytisk kemi. På trods af at metoderne i sagens natur er forskellige, har de alle én ting til fælles: de er baseret på de samme love for lysabsorption. Men samtidig er der betydelige forskelle i typen af absorberende partikler, undersøgelsens hardwaredesign og så videre.
Fotometrisk sort
Navnet på sættet af metoder til spektral molekylær absorptionsanalyse. De er baseret på selektiv absorptionelektromagnetisk stråling i de synlige, ultraviolette, infrarøde områder fra molekylerne i den undersøgte komponent. Dets koncentration bestemmes af en specialist i henhold til Bouguer-Lambert-Beer-loven.
Fotometrisk analyse omfatter fotometri, spektrofotometri og fotokolorimetri.
Fotoelektrokolorimetrisk sort
Den fotoelektrokolorimetriske metode er mere objektiv sammenlignet med visuel kolorimetri. Derfor giver det mere præcise forskningsresultater. Her bruges forskellige FEC'er - fotoelektriske kolorimetre.
Lysstrømmen, når den passerer gennem en farvet væske, absorberes delvist. Resten falder på fotocellen, hvor der opstår en elektrisk strøm, som registrerer et amperemeter. Jo mere intens koncentrationen af opløsningen er, jo større er dens optiske tæthed. Jo større grad af absorption af lys, og jo mindre styrke er den resulterende fotostrøm.
Vi undersøgte hele klassifikationen af optiske analysemetoder, der bruges i dag i analytisk kemi: refraktometrisk, polarimetrisk, optisk absorption. De er forenet af behovet for foreløbig forstøvning af stoffet. Men på samme tid er hver af metoderne kendetegnet ved sine karakteristiske egenskaber - varianter af modtagelse og registrering af et signal til analyse.
