În acest articol vom lua în considerare în detaliu acele metode analitice care se bazează pe schimbarea stării energetice a atomilor individuali. Acestea sunt metode optice de analiză. Să dăm o descriere a fiecăruia dintre ele, să evidențiem caracteristicile distinctive.
Definiție
Metode optice de analiză - un set de metode bazate pe schimbarea stării energetice a atomilor individuali. Al doilea nume este spectroscopie atomică.
Metodele optice de analiză vor diferi în ceea ce privește metoda de obținere și înregistrare ulterioară a semnalului (necesar pentru analiză). Abrevierea OMA este, de asemenea, folosită pentru a le desemna. Metodele optice de analiză sunt folosite pentru a studia fluxurile de energie ale electronilor externi de valență. Comun cu toată diversitatea lor este nevoia de descompunere preliminară în atomi (atomizare) a substanței analizate.
Tipuri de metodă
Știm deja ce este exact o metodă optică de analiză. Luați în considerare acum varietatea acestor metode:
- Refractometricanaliză.
- Analiza polarimetrică.
- Un set de metode de absorbție optică.
Vom analiza în continuare separat fiecare dintre pozițiile acestei clasificări a metodelor optice de analiză.
Varietate refractometrică
Unde este aplicabil indicele de refracție? Acest tip de metodă optic-spectrală de analiză este utilizat pe scară largă în studiul produselor alimentare - grăsime, roșii, diverse sucuri, dulceață, dulceață.
Analiza de refracție se bazează pe măsurarea indicelui de refracție (un alt nume este refracția), care poate fi folosit pentru a aprecia în mod fiabil natura unei anumite substanțe, puritatea și procentul acesteia în soluții de masă.
Refracția unui fascicul de lumină va avea loc întotdeauna la limita a două medii diferite, cu condiția ca acestea să aibă o densitate diferită. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție va fi indicele de refracție relativ al celei de-a doua substanțe față de prima. Această valoare este considerată constantă.
De ce depinde indicele de refracție? În primul rând, din natura materiei. Lungimea de undă a luminii și temperatura contează și aici.
Dacă unghiul luminii scade la 90 de grade, această poziție va fi considerată unghiul limitator de refracție. Valoarea sa va depinde doar de indicatorii acelor medii prin care trece lumina. Ce dă? Dacă indicele de refracție al primului mediu este deschis cercetătorului, atunci după măsurarea unghiului limitator de refracție al celui de-al doilea, acesta poate determina indicele de refracție al mediului care îl interesează deja.
varietate polarimetrică
Continuăm să analizăm elementele de bază ale metodelor optice de analiză. Polarimetric se bazează pe proprietatea anumitor tipuri de substanțe de a modifica vectorul oscilațiilor luminii.
Substanțele care au această proprietate remarcabilă, atunci când un fascicul polarizat trece prin ele, sunt numite optic active. De exemplu, caracteristicile structurale ale moleculelor întregii mase de zaharuri determină manifestarea activității optice în diverse soluții.
Un fascicul polarizat este trecut printr-un strat de soluție dintr-o astfel de substanță optic activă. Direcția de oscilație va fi schimbată - planul de polarizare ca urmare a acestuia va fi rotit cu un anumit unghi. Se va numi unghiul de rotație al planului de polarizare. Această poziție depinde de următorul număr de factori:
- Rotația planului de polarizare.
- Grosimea și concentrația stratului de testare al soluției.
- Lungimea de undă a fasciculului cel mai polarizat.
- Temperatura.
Densitatea optică a unei substanțe în acest caz va fi caracterizată prin rotație specifică. Care este această valoare? Este înțeles ca unghiul prin care se rotește planul de polarizare atunci când un fascicul polarizat trece prin soluție. Sunt acceptate următoarele valori condiționate:
- 1 ml soluție.
- 1 g de substanță dizolvată în acest volum de soluție.
- Grosimea stratului de soluție (sau lungimea tubului de polarizare) este de 1 dm.
Absorbție opticăvarietate
Continuăm să ne familiarizăm cu metodele optice de analiză în chimia analitică. Următoarea categorie din clasificare este absorbția optică.
Aceasta include acele metode de analiză care se bazează pe absorbția radiațiilor electromagnetice de către substanțele analizate. Ele sunt considerate astăzi cele mai comune în laboratoarele de cercetare, științifice și de certificare.
Când lumina este absorbită, moleculele și atomii de substanțe absorbante vor trece într-o stare nouă de excitat. Deja, în funcție de varietatea unor astfel de substanțe, precum și de capacitatea de a transforma energia absorbită de acestea, se distinge un întreg set de metode optice de absorbție. Le vom prezenta mai detaliat în următorul subtitlu.
Clasificarea metodelor de absorbție optică
Vă aducem la cunoștință clasificarea acestor metode de analiză optică în chimie. Este reprezentat de patru poziții:
- Absorbție atomică. Ce este inclus aici? Aceasta este o analiză bazată pe absorbția energiei luminoase de către atomii substanțelor studiate.
- Moleculare absorbante. Această metodă se bazează pe absorbția luminii de către ionii și moleculele complexe ale substanței studiate, analizate. Aici se acordă multă atenție zonelor infraroșii, vizibile și ultraviolete ale spectrului. În consecință, acestea sunt fotocolorimetria, spectrofotometria, spectroscopia IR. Ce este important de subliniat aici? Spectrofotometria și fotocolorimetria se bazează pe interacțiunea radiațiilor cu o serie de sisteme omogene. Prin urmare, înÎn chimia analitică, acestea sunt adesea combinate într-un singur grup - metode fotometrice.
- Nefelometrie. Acest tip de analiză se bazează pe absorbția și împrăștierea ulterioară a energiei luminoase de către particulele în suspensie ale substanței studiate.
- Analiza fluorometrică (sau luminiscentă). Metoda se bazează pe măsurarea radiațiilor care apar atunci când energia este eliberată de moleculele excitate ale substanței studiate de cercetător. Reprezentat prin fluorescență și fosforescență. Le vom analiza separat.
Luminescence
Luminescența în general în lumea științifică este numită strălucirea atomilor, moleculelor, ionilor și a altor particule și compuși ai materiei mai complexe. Apare ca urmare a trecerii electronilor la starea normală din starea excitată.
Astfel, pentru ca o substanță să înceapă să luminesce, trebuie să i se furnizeze o anumită cantitate de energie din exterior. Particulele substanței studiate vor absorbi energie, trecând într-o stare excitată, în care vor rămâne pentru o anumită perioadă de timp. Apoi reveniți la starea anterioară de odihnă, oferind în același timp o parte din propria sa energie sub formă de cuante de luminiscență.
Fosforescență și fluorescență
În funcție de tipul stării excitate, precum și de timpul de rezidență al substanței în ea, există două tipuri de luminescență - fosforescență și fluorescență. Fiecare dintre ele se remarcă prin caracteristicile sale distinctive:
- Fluorescență. Un fel de autoluminiscență a unei anumite substanțe, careva continua numai atunci când este iradiat. Când cercetătorul îndepărtează sursa de excitare, strălucirea se va opri fie instantaneu, fie după 0,001 secunde.
- Fosforescență. Un fel de autoluminiscență a unei anumite substanțe care va continua chiar și atunci când lumina care o excită este stinsă.
Este fosforescența care este folosită pentru a studia produsele alimentare. Metoda de cercetare luminiscentă ajută la detectarea unei substanțe din proba studiată la concentrația sa de 10-11g/g. Această metodă va fi bună pentru determinarea anumitor tipuri de vitamine, prezența proteinelor și grăsimilor în produsele lactate, studierea prospețimii produselor din carne și pește, diagnosticarea daunelor fructelor, legumelor și fructelor de pădure. De asemenea, cercetarea luminiscentă este utilizată pentru a detecta incluziuni medicinale, conservanți, pesticide și diferite substanțe cancerigene din produse.
Întregul grup de absorbție este adesea combinat într-o categorie spectrochimică (sau spectroscopică) în clasificarea metodelor optice de analiză în chimia analitică. În ciuda faptului că metodele sunt în mod inerent diferite, toate au un lucru în comun: se bazează pe aceleași legi ale absorbției luminii. Dar, în același timp, există diferențe semnificative în ceea ce privește tipul de particule absorbante, designul hardware al studiului și așa mai departe.
Varietate fotometrică
Numele setului de metode de analiză a absorbției moleculare spectrale. Ele se bazează pe absorbția selectivăradiații electromagnetice în regiunile vizibile, ultraviolete, infraroșii de către moleculele componentei studiate. Concentrația sa este determinată de un specialist conform legii Bouguer-Lambert-Beer.
Analiza fotometrică include fotometria, spectrofotometria și fotocolorimetria.
Soiitate fotoelectrocolorimetrică
Metoda fotoelectrocolorimetrică este mai obiectivă în comparație cu colorimetria vizuală. În consecință, oferă rezultate de cercetare mai precise. Aici sunt folosite diverse FEC - colorimetre fotoelectrice.
Fluxul luminos la trecerea printr-un lichid colorat este parțial absorbit. Restul cade pe fotocelula, de unde ia naștere un curent electric, care înregistrează un ampermetru. Cu cât concentrația soluției este mai intensă, cu atât densitatea sa optică este mai mare. Cu cât gradul de absorbție a luminii este mai mare și cu atât puterea fotocurentului rezultat este mai mică.
Am examinat întreaga clasificare a metodelor de analiză optică utilizate astăzi în chimia analitică: refractometrică, polarimetrică, absorbție optică. Ei sunt uniți de nevoia de atomizare prealabilă a substanței. Dar, în același timp, fiecare dintre metode se distinge prin caracteristicile sale distinctive - varietăți de recepție și înregistrare a unui semnal pentru analiză.
