In diesem Artikel werden wir uns detailliert mit den Analysemethoden befassen, die auf der Änderung des Energiezustands einzelner Atome beruhen. Dies sind optische Analyseverfahren. Lassen Sie uns jeden von ihnen beschreiben und die Besonderheiten hervorheben.
Definition
Optische Analysemethoden - eine Reihe von Methoden, die auf der Änderung des Energiezustands einzelner Atome basieren. Ihr zweiter Name ist Atomspektroskopie.
Optische Analysemethoden unterscheiden sich in der Methode zur Gewinnung und weiteren Aufzeichnung des Signals (erforderlich für die Analyse). Zur Bezeichnung wird auch die Abkürzung OMA verwendet. Optische Analysemethoden werden verwendet, um die Energieflüsse von Valenz-, externen Elektronen zu untersuchen. Aller Vielf alt gemeinsam ist die Notwendigkeit einer vorläufigen Zerlegung in Atome (Zerstäubung) der analysierten Substanz.
Methodenarten
Wir wissen bereits, was eine optische Analysemethode genau ist. Betrachten Sie nun die Vielf alt dieser Methoden:
- RefraktometrieAnalyse.
- Polarimetrische Analyse.
- Eine Reihe optischer Absorptionsmethoden.
Wir werden jede der Positionen dieser Klassifikation optischer Analysemethoden separat weiter analysieren.
Refraktometrische Variante
Wo gilt der Brechungsindex? Diese Art der optisch-spektralen Analysemethode wird häufig bei der Untersuchung von Lebensmittelprodukten verwendet - Fett, Tomaten, verschiedene Säfte, Marmelade, Marmelade.
Die Brechungsanalyse basiert auf der Messung des Brechungsindex (ein anderer Name ist Brechung), der verwendet werden kann, um die Natur einer bestimmten Substanz, ihre Reinheit und ihren Prozentsatz in Massenlösungen zuverlässig zu beurteilen.
Brechung eines Lichtstrahls findet immer an der Grenze zweier verschiedener Medien statt, sofern diese unterschiedliche Dichte haben. Das Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels zum Sinus des Brechungswinkels ist der relative Brechungsindex der zweiten Substanz zur ersten. Dieser Wert wird als konstant betrachtet.
Wovon hängt der Brechungsindex ab? Zunächst einmal aus der Natur der Materie. Lichtwellenlänge und -temperatur spielen hier ebenfalls eine Rolle.
Wenn der Lichtwinkel auf 90 Grad fällt, wird diese Position als Grenzbrechungswinkel betrachtet. Sein Wert hängt nur von den Indikatoren der Medien ab, durch die das Licht geht. Was gibt es? Steht dem Forscher der Brechungsindex des ersten Mediums offen, so kann er nach Messung des Grenzbrechwinkels des zweiten Mediums den Brechungsindex des ihn bereits interessierenden Mediums bestimmen.
Polarimetrische Vielf alt
Wir beschäftigen uns weiterhin mit den Grundlagen optischer Analysemethoden. Die Polarimetrie basiert auf der Eigenschaft bestimmter Stoffarten, den Vektor von Lichtschwingungen zu verändern.
Substanzen, die diese bemerkenswerte Eigenschaft besitzen, werden als optisch aktiv bezeichnet, wenn sie von einem polarisierten Strahl durchdrungen werden. Beispielsweise bestimmen die strukturellen Merkmale der Moleküle der gesamten Zuckermasse die Manifestation der optischen Aktivität in verschiedenen Lösungen.
Ein polarisierter Strahl wird durch eine Schicht einer Lösung einer solchen optisch aktiven Substanz geleitet. Die Schwingungsrichtung wird geändert - die Polarisationsebene wird dadurch um einen bestimmten Winkel gedreht. Er wird Drehwinkel der Polarisationsebene genannt. Diese Position hängt von folgenden Faktoren ab:
- Rotation der Polarisationsebene.
- Dicke und Konzentration der Testschicht der Lösung.
- Die Wellenlänge des am stärksten polarisierten Strahls.
- Temperatur.
Die optische Dichte eines Stoffes wird in diesem Fall durch spezifische Drehung charakterisiert. Was ist dieser Wert? Darunter versteht man den Winkel, um den sich die Polarisationsebene dreht, wenn ein polarisierter Strahl die Lösung durchdringt. Die folgenden bedingten Werte werden akzeptiert:
- 1 ml Lösung.
- 1 g Substanz in diesem Lösungsvolumen gelöst.
- Die Dicke der Lösungsschicht (bzw. die Länge des Polarisationsrohres) beträgt 1 dm.
Optische AbsorptionSorte
Wir beschäftigen uns weiterhin mit optischen Analyseverfahren in der analytischen Chemie. Die nächste Kategorie in der Klassifizierung ist die optische Absorption.
Dazu gehören solche Analyseverfahren, die auf der Absorption elektromagnetischer Strahlung durch die analysierten Substanzen beruhen. Sie gelten heute als die gebräuchlichsten in Forschungs-, Wissenschafts- und Zertifizierungslabors.
Wenn Licht absorbiert wird, gehen Moleküle und Atome absorbierender Substanzen in einen angeregten neuen Zustand über. Bereits in Abhängigkeit von der Vielf alt solcher Substanzen sowie der Fähigkeit, die von ihnen absorbierte Energie umzuwandeln, wird eine ganze Reihe von optischen Absorptionsverfahren unterschieden. Wir werden sie in der nächsten Unterüberschrift genauer vorstellen.
Klassifizierung optischer Absorptionsverfahren
Wir machen Sie auf die Klassifizierung dieser Methoden der optischen Analyse in der Chemie aufmerksam. Es wird durch vier Positionen dargestellt:
- Atomabsorption. Was ist hier enth alten? Dies ist eine Analyse, die auf der Absorption von Lichtenergie durch die Atome der untersuchten Substanzen basiert.
- Absorptives Molekül. Diese Methode basiert auf der Absorption von Licht durch komplexe Ionen und Moleküle der untersuchten, analysierten Substanz. Viel Aufmerksamkeit wird hier den infraroten, sichtbaren und ultravioletten Bereichen des Spektrums geschenkt. Dementsprechend sind dies Photokolorimetrie, Spektrophotometrie, IR-Spektroskopie. Was ist hier wichtig hervorzuheben? Spektrophotometrie und Photokolorimetrie basieren auf der Wechselwirkung von Strahlung mit einer Reihe homogener Systeme. Daher einIn der analytischen Chemie werden sie oft in einer Gruppe zusammengefasst - photometrische Methoden.
- Nephelometrie. Diese Art der Analyse basiert auf der Absorption und weiteren Streuung von Lichtenergie durch Schwebeteilchen der zu untersuchenden Substanz.
- Fluorometrische (oder lumineszierende) Analyse. Die Methode basiert auf der Messung der Strahlung, die entsteht, wenn Energie von angeregten Molekülen der vom Forscher untersuchten Substanz freigesetzt wird. Dargestellt durch Fluoreszenz und Phosphoreszenz. Wir werden sie separat analysieren.
Lumineszenz
Lumineszenz im Allgemeinen wird in der wissenschaftlichen Welt das Leuchten von Atomen, Molekülen, Ionen und anderen komplexeren Teilchen und Stoffverbindungen genannt. Es erscheint als Ergebnis des Übergangs von Elektronen aus dem angeregten Zustand in den Normalzustand.
Damit also ein Stoff zu leuchten beginnt, muss ihm von außen eine gewisse Energie zugeführt werden. Die Teilchen der untersuchten Substanz absorbieren Energie und gehen in einen angeregten Zustand über, in dem sie für eine bestimmte Zeit verbleiben. Anschließend Rückkehr in den vorherigen Ruhezustand, wobei ein Teil der eigenen Energie in Form von Lumineszenzquanten abgegeben wird.
Phosphoreszenz und Fluoreszenz
Abhängig von der Art des angeregten Zustands sowie der Verweildauer der Substanz darin gibt es zwei Arten von Lumineszenz - Phosphoreszenz und Fluoreszenz. Jeder von ihnen zeichnet sich durch seine charakteristischen Merkmale aus:
- Fluoreszenz. Eine Art Selbstleuchten einer bestimmten Substanz, diewird nur fortgesetzt, wenn bestrahlt. Wenn der Forscher die Anregungsquelle entfernt, hört das Leuchten entweder sofort oder nach 0,001 Sekunden auf.
- Phosphoreszenz. Eine Art Selbstleuchten einer bestimmten Substanz, die auch dann anhält, wenn das Licht, das sie anregt, ausgesch altet wird.
Es ist die Phosphoreszenz, die verwendet wird, um Lebensmittel zu untersuchen. Die Lumineszenz-Forschungsmethode hilft, eine Substanz in der untersuchten Probe bei einer Konzentration von 10-11g/g nachzuweisen. Diese Methode ist gut geeignet, um bestimmte Arten von Vitaminen, das Vorhandensein von Proteinen und Fetten in Milchprodukten zu bestimmen, die Frische von Fleisch- und Fischprodukten zu untersuchen und Schäden an Obst, Gemüse und Beeren zu diagnostizieren. Außerdem wird die Lumineszenzforschung verwendet, um medizinische Einschlüsse, Konservierungsmittel, Pestizide und verschiedene krebserregende Substanzen in Produkten zu erkennen.
Bei der Klassifizierung optischer Analyseverfahren in der analytischen Chemie wird oft die gesamte Absorptionsgruppe zu einer spektrochemischen (oder spektroskopischen) Kategorie zusammengefasst. So unterschiedlich die Methoden auch sind, sie alle haben eines gemeinsam: Sie basieren auf den gleichen Gesetzmäßigkeiten der Lichtabsorption. Aber gleichzeitig gibt es signifikante Unterschiede in der Art der absorbierenden Partikel, dem Hardware-Design der Studie und so weiter.
Photometrische Sorte
Der Name des Satzes von Methoden der spektralen molekularen Absorptionsanalyse. Sie beruhen auf selektiver Absorptionelektromagnetische Strahlung im sichtbaren, ultravioletten und infraroten Bereich durch die Moleküle der untersuchten Komponente. Seine Konzentration wird von einem Spezialisten nach dem Bouguer-Lambert-Beer-Gesetz bestimmt.
Die photometrische Analyse umfasst Photometrie, Spektrophotometrie und Photokolorimetrie.
Photoelektrokolorimetrische Sorte
Die photoelektrokolorimetrische Methode ist im Vergleich zur visuellen Farbmetrik objektiver. Dementsprechend liefert es genauere Forschungsergebnisse. Hier kommen verschiedene FECs zum Einsatz - photoelektrische Kolorimeter.
Der Lichtstrom beim Durchgang durch eine farbige Flüssigkeit wird teilweise absorbiert. Der Rest fällt auf die Fotozelle, wo ein elektrischer Strom entsteht, der ein Amperemeter registriert. Je intensiver die Konzentration der Lösung ist, desto größer ist ihre optische Dichte. Je größer der Grad der Lichtabsorption, desto geringer die Stärke des resultierenden Photostroms.
Wir haben die gesamte Klassifizierung optischer Analysemethoden untersucht, die heute in der analytischen Chemie verwendet werden: Refraktometrie, Polarimetrie, optische Absorption. Sie eint die Notwendigkeit einer vorläufigen Zerstäubung der Substanz. Gleichzeitig zeichnet sich jede der Methoden durch ihre charakteristischen Merkmale aus - verschiedene Arten, ein Signal für die Analyse zu empfangen und zu registrieren.
