Учебное пособие по химии для самостоятельной работы студентов медицинских вузов Рекомендуется для студентов, обучающихся по специальностям
Спектральные (оптические) методы анализа
жүктеу/скачать 1,06 Mb.
|
Физико-химические методы (1)
| 2.3. Спектральные (оптические) методы анализа
К оптическим методам анализа относят физико-химические методы, основанные на взаимодействии с веществом электромагнитного излучения в различных частях спектра. Это взаимодействие может вызывать поглощение, испускание, рассеяние и отражение излучения. Распространение электромагнитного излучения представляют в виде волнового процесса, основными характеристиками которого являются частота , измеряемая в Герцах (1 Гц = 1 колебание в секунду, т. е. с1), и длина волны , измеряемая в метрах (м) и его долях сантиметрах (см), миллиметрах (мм), нанометрах (1 нм = 109 м), ангстремах (1Ǻ = 1010м). Частота и длина волны связаны между собой через скорость света с: = с/ В зависимости от этих характеристик различают видимый свет, ультрафиолетовое излучение, инфракрасное излучение, рентгеновские лучи, -лучи, радиоволны, вместе составляющие электромагнитный спектр (таблица 3). Таблица 3. Спектр электромагнитных колебаний.
Для объяснения явлений, связанных с взаимодействием электромагнитного излучения с веществом, излучение представляют в виде потока дискретных частиц энергии фотонов. Энергия фотона зависит от частоты излучения и является квантованной: = h = hc/, где h постоянная Планка, равная 6,631034 Джс. Фотоны различной энергии, зависящей от частоты излучения, взаимодействуют с частицами вещества по-разному. Так, слабые фотоны радиочастотного диапазона способны лишь к перевороту спина. В дальней инфракрасной области (длины волн поглощенного света порядка 50000100000 нм) вся энергия излучения расходуется только на вращение молекул, то есть образуется вращательный спектр. В инфракрасной области, более близкой к видимой части спектра (длины волн поглощенных лучей 250020000 нм) наблюдается колебательно-вращательный спектр молекул, связанный с одновременным изменением двух составляющих энергии молекулы. В видимой (380760 нм) и ближней ультрафиолетовой (200380 нм) областях спектра наблюдается электронный спектр, связанный с изменением состояния электронов в молекуле. Атомы могут под воздействием излучения переходить в возбуждённое состояние, характеризующееся повышенным запасом энергии, после чего они возвращаются в исходное состояние, отдавая избыточную энергию в виде электромагнитного излучения. Каждому возможному переходу между уровнями энергии в атоме соответствует определенная спектральная линия, и набор спектральных линий, отвечающих возможным электронным переходам в атоме, составляет линейчатый спектр. Спектры молекул в отличие от спектров атомов состоят из очень большого числа линий, которые группируются в полосы (полосатые спектры) или представляют собой широкие сплошные спектральные участки (сплошные молекулярные спектры). Энергия молекулы состоит из трех составляющих: энергии движения электронов, энергии колебания атомов в молекуле и энергии вращения молекулы. Спектры испускания и поглощения рентгеновского излучения, т. е. электромагнитного излучения в области длин волн 0,01100 нм, обусловлены переходами электронов внутренних оболочек атомов. Подвод фотонов очень большой энергии (гамма-лучи) связан с изменением состояния ядра. С учётом объекта исследования (атомы или молекулы), областей излучения и характера взаимодействия излучения с веществом разработаны многочисленные спектроскопические методы анализа. Основными методами исследования атомов являются: эмиссионный анализ (фотоэлектрический спектральный анализ и пламенная фотометрия), использует испускание возбуждёнными атомами электромагнитного излучения; абсорбционная спектрометрия, изучает поглощение атомами электромагнитного излучения; рентгеновская спектроскопия, основана на измерении поглощения атомами электромагнитного излучения в рентгеновской области. Исследование взаимодействия электромагнитного излучения с молекулами очень разнообразно, в частности, можно выделить следующие методы: абсорбционная спектрофотометрия, изучает поглощение света молекулами вещества в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной части спектра; люминесцентный анализ, основан на измерении люминесценции (свечения вещества за счёт поглощения им энергии); ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), используют излучение в радиочастном диапазоне для исследования строения молекул; турбидиметрия и нефелометрия, измеряют рассеяние или поглощение света твёрдыми частицами, взвешенными в жидкой фазе; рефрактометрия, основана на измерении коэффициента преломления света на границе фаз; поляриметрия, изучает вращение плоскости поляризации оптически активных органических соединений. Остановимся подробнее на наиболее важных методах. жүктеу/скачать 1,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|