ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Классификация физико-химических методов анализа.
Наибольшее практическое значение имеют следующие методы:
1). Электрохимические
2) Оптические.
3). Хроматографические.
4). Радиометрические.
5). Масс-спектометрические методы анализа.
1). Электрохимические методы анализа основаны на измерении электрохимических свойств системы (электрической проводимости потенциалов и др. свойств анализируемых веществ). К ним относятся следующие методы:
а). Электрогравиметрический метод, основанный на измерении массы анализируемого вещества, которая выделяется на электроде при прохождении электрического тока через исследуемый раствор;
б). Кондуктометрический метод, основанный на электропроводности раствора;
в). Потенциометрический метод, основанный на измерении потенциала электрода, погружённого в раствор анализируемого вещества;
г). Полярографический метод, основанный на изучении кривых зависимости силы тока от напряжения;
д). Кулонометрический метод, основанный на измерении количества электричества, протекающего через раствор за счёт электрохимического превращения исследуемого вещества на электроде во время электролиза.
|
|
2). Оптические методы анализа основаны на измерении различных эффектов при взаимодействии анализируемого вещества с электромагнитным излучением, К ним относятся следующие методы:
а). Атомно-эмиссионный спектральный анализ, основанный на измерении длины волны, интенсивности и др. характеристик света, излучаемого возбужденными газообразными атомами;
б). Атомно-абсорбционный анализ, основанный на измерении поглощения резонансного излучения свободными атомами, находящимися в газовой фазе;
в). Спектрофотометрический метод, основанный на поглощении излучения молекулами в видимой и ультрафиолетовой областях;
г). Люминисцентный анализ, основанный на испускании излучения, подвергающихся облучению ультрафиолетовым светом.
3). Хроматографические методы анализа основаны на различном распределении анализируемого вещества между двумя фазами: подвижной и неподвижной.
4). Радиометрические методы анализа основаны на измерении радиоактивных свойств веществ.
5). Масс-спектрометрические методы анализа основаны на изучении ионизированных фрагментов (осколков) веществ.
Современная спектроскопия базируется на квантовой теории, согласно которой частица вещества (атом, молекула может находиться только в определённых стационарных состояниях, которым отвечает некоторая дискретная последовательность энергии (энергетических уровней). Состояние с минимальной энергией называют основным, а все остальные состояния – возбуждёнными. Переход частицы из одного стационарного состояния в другое сопровождается испусканием или поглощением кванта электромагнитного излучения – фотона.
|
|
На рисунке представлена схема переходов между различными состояниями частицы. Горизонтальные линии соответствуют уровням энергии различных состояний: Е о – уровень энергии основного состояния; Е 1, Е 2, Е 3 – уровни возбуждённых состояний в порядке возрастания их энергии. Стрелки, направленные вниз, соответствуют испусканию, а стрелки, направленные вверх – поглощению фотона.
Каждому переходу соответствует монохроматическая спектральная линия определённой частоты (длины волны) и интенсивности.
В спектроскопии вместо частоты ν используют волновое число ΰ = 1/λ, также называемое частотой (тильда над ν обычно опускается). Волновое число принято измерять в обратных сантиметрах (см-1), а длину волны в нанометрах (нм).
Совокупность спектральных линий, принадлежащих данной частице, называют её спектром. Спектры, испускаемые термически возбужденными частицами, называют эмиссионными.
Линии, возникающие в результате переходов в основное или из основного состояния, и соответствующие переходы называют резонансными.
Спектры, расположенные в оптическом диапазоне шкалы электромагнитных волн, называют оптическими. Оптический диапазон обычно подразделяют на ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) спектральные области. В свою очередь УФ область делится на дальнюю, или вакуумную, и ближнюю, а ИК область – на ближнюю, среднюю, или фундаментальную, и дальнюю зоны. В таблице 7.1 указаны границы этих областей.