U ovom članku ćemo detaljno razmotriti one analitičke metode koje se temelje na promjeni energetskog stanja pojedinačnih atoma. Ovo su optičke metode analize. Hajde da opišemo svaki od njih, istaknimo karakteristične karakteristike.
Definicija
Optičke metode analize - skup metoda zasnovanih na promjeni energetskog stanja pojedinačnih atoma. Njihovo drugo ime je atomska spektroskopija.
Optičke metode analize će se razlikovati po načinu dobijanja i daljeg snimanja signala (potrebno za analizu). Za njihovo označavanje koristi se i skraćenica OMA. Optičke metode analize se koriste za proučavanje energetskih tokova valentnih, vanjskih elektrona. Zajedničko za svu njihovu raznolikost je potreba za preliminarnom razgradnjom na atome (atomizacijom) analizirane supstance.
Vrste metoda
Već znamo šta je tačno optička metoda analize. Razmotrite sada raznolikost ovih metoda:
- Refraktometrijskianaliza.
- Polarimetrijska analiza.
- Skup metoda optičke apsorpcije.
Svaku od pozicija ove klasifikacije optičkih metoda analize dalje ćemo analizirati zasebno.
Refraktometrijska raznolikost
Gdje je primjenjiv indeks loma? Ova vrsta optičko-spektralne metode analize ima široku primenu u proučavanju prehrambenih proizvoda - masti, paradajza, raznih sokova, džema, džema.
Analiza refrakcije zasniva se na mjerenju indeksa loma (drugi naziv je refrakcija), koji se može koristiti za pouzdanu procjenu prirode određene supstance, njene čistoće i procenta u masenim rastvorima.
Refrakcija svjetlosnog zraka uvijek će se dogoditi na granici dva različita medija, pod uvjetom da imaju različitu gustinu. Omjer sinusa upadnog ugla i sinusa ugla prelamanja bit će relativni indeks loma druge tvari prema prvom. Ova vrijednost se smatra konstantnom.
Od čega zavisi indeks prelamanja? Prije svega, iz prirode materije. Talasna dužina svjetlosti i temperatura također su bitni ovdje.
Ako ugao svjetlosti padne na 90 stepeni, ova pozicija će se smatrati graničnim uglom prelamanja. Njegova vrijednost ovisit će samo o indikatorima onih medija kroz koje svjetlost prolazi. Šta to daje? Ako je indeks loma prvog medija otvoren za istraživača, onda nakon mjerenja graničnog ugla prelamanja drugog, on može odrediti indeks loma medija koji ga već zanima.
Polarimetrijska raznolikost
Nastavljamo sa analizom osnova optičkih metoda analize. Polarimetrija se zasniva na svojstvu određenih vrsta supstanci da mijenjaju vektor svjetlosnih oscilacija.
Supstance koje imaju ovo izvanredno svojstvo, kada polarizovani snop prolazi kroz njih, nazivaju se optički aktivnim. Na primjer, strukturne karakteristike molekula cjelokupne mase šećera određuju ispoljavanje optičke aktivnosti u različitim otopinama.
Polarizovani snop prolazi kroz sloj rastvora takve optički aktivne supstance. Smjer oscilacije će se promijeniti - ravan polarizacije kao rezultat toga će se rotirati za određeni ugao. To će se zvati ugao rotacije ravni polarizacije. Ova pozicija zavisi od sljedećeg broja faktora:
- Rotacija ravni polarizacije.
- Debljina i koncentracija testnog sloja rastvora.
- Talasna dužina najpolarizovanijeg zraka.
- Temperatura.
Optička gustina supstance u ovom slučaju će biti okarakterisana specifičnom rotacijom. Koja je ovo vrijednost? Pod njim se podrazumijeva ugao kroz koji se ravan polarizacije rotira kada polarizirani snop prođe kroz otopinu. Sljedeće uslovne vrijednosti su prihvaćene:
- 1 ml rastvora.
- 1 g supstance rastvorenog u ovoj zapremini rastvora.
- Debljina sloja rastvora (ili dužina polarizacione cevi) je 1 dm.
Optička apsorpcijasorta
Nastavljamo upoznavanje sa optičkim metodama analize u analitičkoj hemiji. Sljedeća kategorija u klasifikaciji je optička apsorpcija.
Ovo uključuje one metode analize koje se zasnivaju na apsorpciji elektromagnetnog zračenja analiziranih supstanci. Danas se smatraju najčešćim u istraživačkim, naučnim, sertifikacionim laboratorijama.
Kada se svjetlost apsorbira, molekuli i atomi apsorbirajućih supstanci će prijeći u novo pobuđeno stanje. Već, ovisno o raznolikosti takvih tvari, kao i sposobnosti transformacije energije koju apsorbiraju, razlikuje se čitav niz apsorpcionih optičkih metoda. Detaljnije ćemo ih predstaviti u sljedećem podnaslovu.
Klasifikacija metoda optičke apsorpcije
Skrećemo vam pažnju klasifikaciju ovih metoda optičke analize u hemiji. Predstavljen je sa četiri pozicije:
- Atomska apsorpcija. Šta je ovdje uključeno? Ovo je analiza zasnovana na apsorpciji svjetlosne energije od strane atoma ispitivanih supstanci.
- Apsorptivna molekularna. Ova metoda se zasniva na apsorpciji svjetlosti kompleksnim jonima i molekulima ispitivane, analizirane supstance. Ovdje se velika pažnja poklanja infracrvenim, vidljivim i ultraljubičastim zonama spektra. Shodno tome, to su fotokolorimetrija, spektrofotometrija, IR spektroskopija. Šta je ovdje važno istaknuti? Spektrofotometrija i fotokolorimetrija se zasnivaju na interakciji zračenja sa nizom homogenih sistema. Stoga, uU analitičkoj hemiji često se kombinuju u jednu grupu - fotometrijske metode.
- Nefelometrija. Ova vrsta analize zasniva se na apsorpciji i daljem raspršenju svjetlosne energije suspendiranim česticama ispitivane supstance.
- Fluorometrijska (ili luminescentna) analiza. Metoda se zasniva na mjerenju zračenja koje se pojavljuje kada energiju oslobađaju pobuđeni molekuli supstance koju istraživač proučava. Predstavljen fluorescencijom i fosforescencijom. Analizirat ćemo ih zasebno.
Luminescence
Luminiscencija općenito u naučnom svijetu naziva se sjaj atoma, molekula, jona i drugih složenijih čestica i spojeva materije. Pojavljuje se kao rezultat prijelaza elektrona u normalno stanje iz pobuđenog stanja.
Dakle, da bi supstanca počela luminescirati, određena količina energije joj mora biti dovedena izvana. Čestice ispitivane supstance će apsorbovati energiju, prelazeći u pobuđeno stanje, u kojem će ostati određeni vremenski period. Zatim se vratite u prethodno stanje mirovanja, dok odaje dio vlastite energije u obliku kvanta luminiscencije.
fosforescencija i fluorescencija
U zavisnosti od tipa pobuđenog stanja, kao i vremena boravka supstance u njemu, razlikuju se dva tipa luminescencije - fosforescencija i fluorescencija. Svaki od njih se ističe po svojim karakterističnim karakteristikama:
- Fluorescencija. Neka vrsta samoluminiscencije određene supstance, kojanastaviće se samo kada se ozrači. Kada istraživač ukloni izvor ekscitacije, sjaj će prestati ili trenutno ili nakon 0,001 sekunde.
- Phosforescence. Neka vrsta samoluminiscencije određene supstance koja će se nastaviti čak i kada se ugasi svjetlost koja je uzbuđuje.
Fosforescencija se koristi za proučavanje prehrambenih proizvoda. Metoda luminiscentnog istraživanja pomaže da se detektuje supstanca u proučavanom uzorku u njenoj koncentraciji od 10-11g/g. Ova metoda će biti dobra za određivanje određenih vrsta vitamina, prisutnosti proteina i masti u mliječnim proizvodima, proučavanje svježine mesnih i ribljih proizvoda, dijagnosticiranje oštećenja voća, povrća i bobičastog voća. Također, luminiscentna istraživanja se koriste za otkrivanje medicinskih inkluzija, konzervansa, pesticida i raznih kancerogenih supstanci u proizvodima.
Čitava apsorpciona grupa se često kombinuje u spektrohemijsku (ili spektroskopsku) kategoriju u klasifikaciji optičkih metoda analize u analitičkoj hemiji. Uprkos činjenici da su metode same po sebi različite, sve imaju jednu zajedničku stvar: zasnivaju se na istim zakonima apsorpcije svjetlosti. Ali u isto vrijeme, postoje značajne razlike u tipu apsorbirajućih čestica, hardverskom dizajnu studije i tako dalje.
Fotometrijska raznolikost
Naziv skupa metoda spektralne molekularne apsorpcione analize. Zasnivaju se na selektivnoj apsorpcijielektromagnetno zračenje u vidljivom, ultraljubičastom, infracrvenom području od strane molekula komponente koja se proučava. Njegovu koncentraciju određuje specijalista prema Bouguer-Lambert-Beerovom zakonu.
Fotometrijska analiza uključuje fotometriju, spektrofotometriju i fotokolorimetriju.
Fotoelektrokolorimetrijska raznolikost
Fotoelektrokolorimetrijska metoda je objektivnija u poređenju sa vizuelnom kolorimetrijom. Shodno tome, daje tačnije rezultate istraživanja. Ovdje se koriste različiti FEC-i - fotoelektrični kolorimetri.
Svjetlosni tok pri prolasku kroz obojenu tekućinu se djelimično apsorbuje. Ostatak pada na fotoćeliju, gdje nastaje električna struja koja registruje ampermetar. Što je koncentracija otopine intenzivnija, to je veća njena optička gustoća. Što je veći stepen apsorpcije svjetlosti i manja je jačina rezultirajuće fotostruje.
Proučili smo cjelokupnu klasifikaciju metoda optičke analize koja se danas koristi u analitičkoj hemiji: refraktometrijska, polarimetrijska, optička apsorpcija. Ujedinjuje ih potreba za preliminarnom atomizacijom tvari. Ali u isto vrijeme, svaka od metoda se odlikuje svojim karakterističnim karakteristikama - varijetetima prijema i registracije signala za analizu.
