In dit artikel zullen we in detail die analytische methoden bekijken die gebaseerd zijn op het veranderen van de energietoestand van individuele atomen. Dit zijn optische analysemethoden. Laten we een beschrijving van elk van hen geven en de onderscheidende kenmerken benadrukken.
Definitie
Optische analysemethoden - een reeks methoden gebaseerd op het veranderen van de energietoestand van individuele atomen. Hun tweede naam is atomaire spectroscopie.
Optische analysemethoden verschillen in de methode voor het verkrijgen en verder opnemen van het signaal (vereist voor analyse). De afkorting OMA wordt ook gebruikt om ze aan te duiden. Optische analysemethoden worden gebruikt om de energiestromen van valentie, externe elektronen, te bestuderen. Al hun diversiteit heeft gemeen dat de geanalyseerde stof eerst moet worden afgebroken tot atomen (verneveling).
Soorten methode
We weten al wat een optische analysemethode precies is. Overweeg nu de verscheidenheid van deze methoden:
- Refractometrischeanalyse.
- Polarimetrische analyse.
- Een reeks optische absorptiemethoden.
We zullen elk van de posities van deze classificatie van optische analysemethoden afzonderlijk verder analyseren.
Refractometrische variëteit
Waar is de brekingsindex van toepassing? Dit type optisch-spectrale analysemethode wordt veel gebruikt bij de studie van voedingsproducten - vet, tomaat, verschillende sappen, jam, jam.
Brekingsanalyse is gebaseerd op het meten van de brekingsindex (een andere naam is breking), die kan worden gebruikt om de aard van een bepaalde stof, de zuiverheid en het percentage in massaoplossingen betrouwbaar te beoordelen.
Breking van een lichtstraal zal altijd plaatsvinden op de grens van twee verschillende media, op voorwaarde dat ze een verschillende dichtheid hebben. De verhouding van de sinus van de invalshoek tot de sinus van de brekingshoek is de relatieve brekingsindex van de tweede substantie tot de eerste. Deze waarde wordt als constant beschouwd.
Waar hangt de brekingsindex van af? Allereerst uit de aard van de materie. Lichtgolflengte en temperatuur zijn hier ook van belang.
Als de lichthoek op 90 graden v alt, wordt deze positie beschouwd als de beperkende brekingshoek. De waarde ervan hangt alleen af van de indicatoren van die media waardoor het licht passeert. Wat geeft het? Als de brekingsindex van het eerste medium open staat voor de onderzoeker, kan hij na het meten van de beperkende brekingshoek van het tweede medium de brekingsindex bepalen van het medium dat al voor hem van belang is.
Polarimetrische variëteit
We gaan door met het analyseren van de basisprincipes van optische analysemethoden. Polarimetrisch is gebaseerd op de eigenschap van bepaalde soorten stoffen om de vector van lichtoscillaties te veranderen.
Stoffen die deze opmerkelijke eigenschap hebben, wanneer er een gepolariseerde straal doorheen gaat, worden optisch actief genoemd. De structurele kenmerken van de moleculen van de gehele suikermassa bepalen bijvoorbeeld de manifestatie van optische activiteit in verschillende oplossingen.
Een gepolariseerde bundel wordt door een laag van een oplossing van zo'n optisch actieve stof geleid. De richting van de oscillatie zal veranderen - het polarisatievlak zal hierdoor over een bepaalde hoek worden gedraaid. Het zal de rotatiehoek van het polarisatievlak worden genoemd. Deze positie is afhankelijk van het volgende aantal factoren:
- Rotatie van het polarisatievlak.
- Dikte en concentratie van de testlaag van de oplossing.
- De golflengte van de meest gepolariseerde straal.
- Temperatuur.
De optische dichtheid van een stof wordt in dit geval gekenmerkt door specifieke rotatie. Wat is deze waarde? Het wordt begrepen als de hoek waarover het polarisatievlak roteert wanneer een gepolariseerde bundel door de oplossing gaat. De volgende voorwaardelijke waarden worden geaccepteerd:
- 1 ml oplossing.
- 1 g stof opgelost in dit volume oplossing.
- De dikte van de oplossingslaag (of de lengte van de polarisatiebuis) is 1 dm.
Optische absorptievariëteit
We blijven kennis maken met optische analysemethoden in de analytische chemie. De volgende categorie in de classificatie is optische absorptie.
Dit omvat die analysemethoden die zijn gebaseerd op de absorptie van elektromagnetische straling door de geanalyseerde stoffen. Ze worden tegenwoordig beschouwd als de meest voorkomende in onderzoeks-, wetenschappelijke, certificeringslaboratoria.
Als licht wordt geabsorbeerd, gaan moleculen en atomen van absorberende stoffen over in een nieuwe opgewonden toestand. Afhankelijk van de variëteit van dergelijke stoffen, evenals het vermogen om de door hen geabsorbeerde energie te transformeren, wordt al een hele reeks optische absorptiemethoden onderscheiden. We zullen ze in meer detail presenteren in de volgende subkop.
Classificatie van optische absorptiemethoden
We brengen de classificatie van deze methoden voor optische analyse in de chemie onder uw aandacht. Het wordt weergegeven door vier posities:
- Atoomabsorptie. Wat is hier inbegrepen? Dit is een analyse gebaseerd op de absorptie van lichtenergie door de atomen van de onderzochte stoffen.
- Absorberend moleculair. Deze methode is gebaseerd op de absorptie van licht door complexe ionen en moleculen van de bestudeerde, geanalyseerde stof. Hierbij wordt veel aandacht besteed aan de infrarode, zichtbare en ultraviolette zones van het spectrum. Dienovereenkomstig zijn dit fotocolorimetrie, spectrofotometrie, IR-spectroscopie. Wat is belangrijk om hier te benadrukken? Spectrofotometrie en fotocolorimetrie zijn gebaseerd op de interactie van straling met een aantal homogene systemen. Daarom, inIn de analytische chemie worden ze vaak gecombineerd tot één groep - fotometrische methoden.
- Nefelometrie. Dit type analyse is gebaseerd op de absorptie en verdere verstrooiing van lichtenergie door zwevende deeltjes van de onderzochte stof.
- Fluorometrische (of lichtgevende) analyse. De methode is gebaseerd op het meten van straling die ontstaat wanneer energie vrijkomt bij geëxciteerde moleculen van de stof die door de onderzoeker wordt bestudeerd. Vertegenwoordigd door fluorescentie en fosforescentie. We zullen ze afzonderlijk analyseren.
Luminescentie
Luminescentie wordt in de wetenschappelijke wereld in het algemeen de gloed van atomen, moleculen, ionen en andere meer complexe deeltjes en verbindingen van materie genoemd. Het verschijnt als een resultaat van de overgang van elektronen naar de normale toestand van de aangeslagen toestand.
Dus om een substantie te laten oplichten, moet er van buitenaf een bepaalde hoeveelheid energie aan worden geleverd. De deeltjes van de onderzochte stof zullen energie absorberen en overgaan in een aangeslagen toestand, waarin ze een bepaalde tijd zullen blijven. Keer dan terug naar de vorige rusttoestand, terwijl je een deel van zijn eigen energie weggeeft in de vorm van luminescentiequanta.
Fosforescentie en fluorescentie
Afhankelijk van het type aangeslagen toestand en de verblijftijd van de stof erin, zijn er twee soorten luminescentie - fosforescentie en fluorescentie. Elk van hen onderscheidt zich door zijn onderscheidende kenmerken:
- Fluorescentie. Een soort zelfluminescentie van een bepaalde stof, diegaat alleen door bij bestraling. Wanneer de onderzoeker de excitatiebron verwijdert, stopt de gloed onmiddellijk of na 0,001 seconden.
- Fosforescentie. Een soort zelf-luminescentie van een bepaalde stof die zal voortduren, zelfs wanneer het licht dat het opwekt, wordt uitgeschakeld.
Het is fosforescentie die wordt gebruikt om voedingsproducten te bestuderen. De luminescente onderzoeksmethode helpt om een stof in het bestudeerde monster te detecteren bij een concentratie van 10-11g/g. Deze methode is goed voor het bepalen van bepaalde soorten vitamines, de aanwezigheid van eiwitten en vetten in zuivelproducten, het bestuderen van de versheid van vlees- en visproducten, het diagnosticeren van schade aan fruit, groenten en bessen. Ook wordt luminescentieonderzoek gebruikt om medicinale insluitsels, conserveermiddelen, pesticiden en verschillende kankerverwekkende stoffen in producten op te sporen.
De hele absorptiegroep wordt vaak gecombineerd tot een spectrochemische (of spectroscopische) categorie bij de classificatie van optische analysemethoden in de analytische chemie. Ondanks dat de methoden inherent verschillend zijn, hebben ze allemaal één ding gemeen: ze zijn gebaseerd op dezelfde wetten van lichtabsorptie. Maar tegelijkertijd zijn er significante verschillen in het type absorberende deeltjes, het hardware-ontwerp van het onderzoek, enzovoort.
Fotometrische variëteit
De naam van de reeks methoden voor analyse van spectrale moleculaire absorptie. Ze zijn gebaseerd op selectieve absorptieelektromagnetische straling in de zichtbare, ultraviolette, infrarode gebieden door de moleculen van het onderzochte onderdeel. De concentratie ervan wordt bepaald door een specialist volgens de wet van Bouguer-Lambert-Beer.
Fotometrische analyse omvat fotometrie, spectrofotometrie en fotocolorimetrie.
Foto-elektrocolorimetrische variëteit
De foto-elektrocolorimetrische methode is objectiever in vergelijking met visuele colorimetrie. Dienovereenkomstig geeft het nauwkeurigere onderzoeksresultaten. Hier worden verschillende FEC's gebruikt - foto-elektrische colorimeters.
De lichtstroom bij het passeren van een gekleurde vloeistof wordt gedeeltelijk geabsorbeerd. De rest v alt op de fotocel, waar een elektrische stroom ontstaat, die een ampèremeter registreert. Hoe intenser de concentratie van de oplossing, hoe groter de optische dichtheid. Hoe groter de mate van absorptie van licht en hoe kleiner de sterkte van de resulterende fotostroom.
We hebben de volledige classificatie van optische analysemethoden onderzocht die tegenwoordig in de analytische chemie worden gebruikt: refractometrische, polarimetrische, optische absorptie. Ze zijn verenigd door de noodzaak van voorlopige verneveling van de stof. Maar tegelijkertijd onderscheidt elk van de methoden zich door zijn onderscheidende kenmerken - variëteiten van het ontvangen en registreren van een signaal voor analyse.
