V tomto článku se budeme podrobně zabývat těmi analytickými metodami, které jsou založeny na změně energetického stavu jednotlivých atomů. Jedná se o optické metody analýzy. Uveďme popis každého z nich, zvýrazněme charakteristické rysy.
Definice
Optické metody analýzy - soubor metod založených na změně energetického stavu jednotlivých atomů. Jejich druhé jméno je atomová spektroskopie.
Optické metody analýzy se budou lišit ve způsobu získávání a dalšího zaznamenávání signálu (nutné pro analýzu). K jejich označení se také používá zkratka OMA. Optické metody analýzy se používají ke studiu energetických toků valence, externích elektronů. Všem jejich rozmanitostem je společná potřeba předběžného rozkladu na atomy (atomizace) analyzované látky.
Typy metod
Už víme, co přesně je optická metoda analýzy. Zvažte nyní rozmanitost těchto metod:
- Refraktometrieanalýza.
- Polarimetrická analýza.
- Sada metod optické absorpce.
Každou pozici této klasifikace optických metod analýzy budeme analyzovat dále samostatně.
Refraktometrická odrůda
Kde lze použít index lomu? Tento typ opticko-spektrální metody analýzy je široce používán při studiu potravinářských výrobků - tuk, rajčata, různé šťávy, džem, džem.
Analýza lomu je založena na měření indexu lomu (jiný název je lom), pomocí kterého lze spolehlivě posoudit povahu konkrétní látky, její čistotu a procento v hmotnostních roztocích.
Lom světelného paprsku vždy nastane na rozhraní dvou různých médií za předpokladu, že mají různou hustotu. Poměr sinu úhlu dopadu k sinu úhlu lomu bude relativní index lomu druhé látky k první. Tato hodnota je považována za konstantní.
Na čem závisí index lomu? Především z podstaty hmoty. Zde záleží také na vlnové délce světla a teplotě.
Pokud úhel světla klesne pod 90 stupňů, bude tato poloha považována za mezní úhel lomu. Jeho hodnota bude záviset pouze na indikátorech těch médií, kterými světlo prochází. co to dává? Pokud je pro výzkumníka otevřen index lomu prvního média, pak po změření mezního úhlu lomu druhého může určit index lomu média, které ho již zajímá.
Polarimetrická odrůda
Pokračujeme v analýze základů optických metod analýzy. Polarimetrická je založena na vlastnosti určitých typů látek měnit vektor oscilací světla.
Látky, které mají tuto pozoruhodnou vlastnost, když jimi prochází polarizovaný paprsek, se nazývají opticky aktivní. Například strukturní rysy molekul celé hmoty cukrů určují projev optické aktivity v různých roztocích.
Polarizovaný paprsek prochází vrstvou roztoku takové opticky aktivní látky. Směr kmitání se změní - rovina polarizace se v důsledku toho pootočí o určitý úhel. Bude se nazývat úhel natočení roviny polarizace. Tato pozice závisí na následujícím počtu faktorů:
- Otáčení roviny polarizace.
- Tloušťka a koncentrace testovací vrstvy roztoku.
- Vlnová délka nejvíce polarizovaného paprsku.
- Teplota.
Optická hustota látky bude v tomto případě charakterizována specifickou rotací. Jaká je tato hodnota? Rozumí se jím úhel, o který se otočí rovina polarizace, když roztokem prochází polarizovaný paprsek. Jsou přijímány následující podmíněné hodnoty:
- 1 ml roztoku.
- 1 g látky rozpuštěné v tomto objemu roztoku.
- Tloušťka vrstvy roztoku (nebo délka polarizační trubice) je 1 dm.
Optická absorpceodrůda
Pokračujeme v seznamování s optickými metodami analýzy v analytické chemii. Další kategorií v klasifikaci je optická absorpce.
To zahrnuje metody analýzy, které jsou založeny na absorpci elektromagnetického záření analyzovanými látkami. Dnes jsou považovány za nejběžnější ve výzkumných, vědeckých, certifikačních laboratořích.
Když je světlo absorbováno, molekuly a atomy absorbujících látek přejdou do vzrušeného nového stavu. Již v závislosti na rozmanitosti těchto látek a schopnosti transformovat energii jimi absorbovanou se rozlišuje celá řada absorpčních optických metod. Podrobněji je představíme v dalším podnadpisu.
Klasifikace metod optické absorpce
Upozorňujeme na klasifikaci těchto metod optické analýzy v chemii. Je reprezentován čtyřmi pozicemi:
- Atomová absorpce. Co je zde zahrnuto? Toto je analýza založená na absorpci světelné energie atomy zkoumaných látek.
- Absorpční molekulární. Tato metoda je založena na absorpci světla komplexními ionty a molekulami studované, analyzované látky. Velká pozornost je zde věnována infračerveným, viditelným a ultrafialovým zónám spektra. V souladu s tím se jedná o fotokolorimetrii, spektrofotometrii, IR spektroskopii. Co je zde důležité zdůraznit? Spektrofotometrie a fotokolorimetrie jsou založeny na interakci záření s řadou homogenních systémů. Proto vV analytické chemii se často spojují do jedné skupiny - fotometrické metody.
- Nefelometrie. Tento typ analýzy je založen na absorpci a dalším rozptylu světelné energie suspendovanými částicemi zkoumané látky.
- Fluorometrická (nebo luminiscenční) analýza. Metoda je založena na měření záření, které se objevuje při uvolňování energie excitovanými molekulami zkoumané látky. Reprezentováno fluorescencí a fosforescencí. Budeme je analyzovat samostatně.
Luminescence
Luminescence se obecně ve vědeckém světě nazývá záře atomů, molekul, iontů a dalších složitějších částic a sloučenin hmoty. Objevuje se jako výsledek přechodu elektronů do normálního stavu z excitovaného stavu.
Aby tedy látka začala luminiscovat, musí jí být zvenčí dodáno určité množství energie. Částice zkoumané látky budou absorbovat energii a přejdou do excitovaného stavu, ve kterém zůstanou po určitou dobu. Poté se vraťte do předchozího stavu klidu a přitom odevzdejte část své vlastní energie ve formě kvant luminiscence.
Fosforescence a fluorescence
V závislosti na typu excitovaného stavu a době setrvání látky v něm existují dva typy luminiscence - fosforescence a fluorescence. Každý z nich vyniká svými charakteristickými vlastnostmi:
- Fluorescence. Jakási samoluminiscence určité látky, kterábude pokračovat pouze při ozáření. Když výzkumník odstraní zdroj excitace, záře se zastaví buď okamžitě, nebo po 0,001 sekundách.
- Fosforescence. Jakýsi druh samoluminiscence určité látky, která bude pokračovat, i když se světlo, které ji vzrušuje, vypne.
Je to fosforescence, která se používá ke studiu potravinářských výrobků. Luminiscenční výzkumná metoda pomáhá detekovat látku ve studovaném vzorku v její koncentraci 10-11g/g. Tato metoda bude dobrá pro stanovení určitých typů vitamínů, přítomnost bílkovin a tuků v mléčných výrobcích, studium čerstvosti masa a rybích výrobků, diagnostiku poškození ovoce, zeleniny a bobulí. Luminiscenční výzkum se také používá k detekci léčivých inkluzí, konzervačních látek, pesticidů a různých karcinogenních látek v produktech.
Celá absorpční skupina je často kombinována do spektrochemické (nebo spektroskopické) kategorie v klasifikaci optických metod analýzy v analytické chemii. Navzdory skutečnosti, že metody jsou ze své podstaty odlišné, mají všechny jedno společné: jsou založeny na stejných zákonech absorpce světla. Zároveň však existují významné rozdíly v typu absorbujících částic, hardwarovém designu studie atd.
Fotometrická rozmanitost
Název souboru metod spektrální molekulární absorpční analýzy. Jsou založeny na selektivní absorpcielektromagnetické záření ve viditelné, ultrafialové, infračervené oblasti molekulami zkoumané složky. Jeho koncentraci určuje odborník podle zákona Bouguer-Lambert-Beer.
Fotometrická analýza zahrnuje fotometrii, spektrofotometrii a fotokolorimetrii.
Fotoelektrokolorimetrická odrůda
Fotoelektrokolorimetrická metoda je ve srovnání s vizuální kolorimetrií objektivnější. V souladu s tím poskytuje přesnější výsledky výzkumu. Používají se zde různé FEC - fotoelektrické kolorimetry.
Světelný tok při průchodu barevnou kapalinou je částečně absorbován. Zbytek dopadá na fotobuňku, kde vzniká elektrický proud, který registruje ampérmetr. Čím intenzivnější je koncentrace roztoku, tím větší je jeho optická hustota. Čím větší je stupeň absorpce světla a tím menší je síla výsledného fotoproudu.
Zkoumali jsme celou klasifikaci metod optické analýzy, které se dnes používají v analytické chemii: refraktometrické, polarimetrické, optické absorpce. Spojuje je potřeba předběžné atomizace látky. Ale zároveň se každá z metod vyznačuje svými charakteristickými vlastnostmi - různými druhy příjmu a registrace signálu pro analýzu.
