Бұл мақалада біз жеке атомдардың энергетикалық күйін өзгертуге негізделген аналитикалық әдістерді егжей-тегжейлі қарастырамыз. Бұл талдаудың оптикалық әдістері. Олардың әрқайсысына сипаттама берейік, ерекше белгілерін атап өтейік.
Анықтама
Талдаудың оптикалық әдістері – жеке атомдардың энергетикалық күйін өзгертуге негізделген әдістер жиынтығы. Олардың екінші аты - атомдық спектроскопия.
Талдаудың оптикалық әдістері сигналды алу және одан әрі жазу әдісімен ерекшеленеді (талдау үшін қажет). Оларды белгілеу үшін OMA аббревиатурасы да қолданылады. Талдаудың оптикалық әдістері валенттіліктің, сыртқы электрондардың энергия ағындарын зерттеу үшін қолданылады. Олардың барлық алуан түрлілігіне ортақ нәрсе - талданатын заттың атомдарына алдын ала ыдырау (атомизация) қажеттілігі.
Әдіс түрлері
Біз оптикалық талдау әдісінің нақты не екенін білеміз. Енді осы әдістердің әртүрлілігін қарастырыңыз:
- Рефрактометриялықталдау.
- Поляриметриялық талдау.
- Оптикалық сіңіру әдістерінің жинағы.
Оптикалық талдау әдістерінің осы классификациясының позицияларының әрқайсысын әрі қарай бөлек талдаймыз.
Рефрактометриялық әртүрлілік
Сыну көрсеткіші қайда қолданылады? Талдаудың оптикалық-спектрлік әдісінің бұл түрі тағам өнімдерін – май, қызанақ, әртүрлі шырындар, джем, джемді зерттеуде кеңінен қолданылады.
Сыну анализі сыну көрсеткішін (басқа атауы - сыну) өлшеуге негізделген, оны белгілі бір заттың табиғатын, оның тазалығын және массалық ерітінділердегі пайызын сенімді бағалау үшін пайдалануға болады.
Жарық сәулесінің сынуы олардың тығыздығы әртүрлі болған жағдайда әрқашан екі түрлі ортаның шекарасында болады. Түсу бұрышы синусының сыну бұрышының синусына қатынасы екінші заттың біріншіге салыстырмалы сыну көрсеткіші болады. Бұл мән тұрақты болып саналады.
Сыну көрсеткіші неге тәуелді? Ең алдымен, материяның табиғатынан. Бұл жерде жарық толқын ұзындығы мен температура да маңызды.
Егер жарық бұрышы 90 градусқа түссе, бұл позиция шектік сыну бұрышы болып саналады. Оның мәні тек жарық өтетін ортаның көрсеткіштеріне байланысты болады. Ол не береді? Егер бірінші ортаның сыну көрсеткіші зерттеушіге ашық болса, екіншінің шектік сыну бұрышын өлшегеннен кейін ол өзін қызықтырған ортаның сыну көрсеткішін анықтай алады.
Поляриметриялық әртүрлілік
Біз талдаудың оптикалық әдістерінің негіздерін талдауды жалғастырамыз. Поляриметриялық жарық тербеліс векторын өзгерту үшін заттардың белгілі бір түрлерінің қасиетіне негізделген.
Олар арқылы поляризацияланған сәуле өткенде осындай тамаша қасиеті бар заттар оптикалық белсенді деп аталады. Мысалы, қанттардың барлық массасының молекулаларының құрылымдық ерекшеліктері әртүрлі ерітінділердегі оптикалық белсенділіктің көрінісін анықтайды.
Поляризацияланған сәуле осындай оптикалық белсенді зат ерітіндісінің қабаты арқылы өтеді. Тербеліс бағыты өзгереді - нәтижесінде поляризация жазықтығы белгілі бір бұрышқа айналады. Ол поляризация жазықтығының айналу бұрышы деп аталады. Бұл позиция келесі факторлар санына байланысты:
- Поляризация жазықтығының айналуы.
- Ерітіндінің сынақ қабатының қалыңдығы мен концентрациясы.
- Ең поляризацияланған сәуленің толқын ұзындығы.
- Температура.
Бұл жағдайда заттың оптикалық тығыздығы меншікті айналумен сипатталатын болады. Бұл қандай құндылық? Ол ерітінді арқылы поляризацияланған сәуле өткенде поляризация жазықтығы айналатын бұрыш ретінде түсініледі. Келесі шартты мәндер қабылданады:
- 1 мл ерітінді.
- 1 г зат ерітіндінің осы көлемінде ерітілген.
- Ерітінді қабатының қалыңдығы (немесе поляризациялық түтіктің ұзындығы) 1 дм.
Оптикалық сіңірусорт
Аналитикалық химияда талдаудың оптикалық әдістерімен танысуды жалғастырамыз. Жіктеудегі келесі санат оптикалық сіңіру.
Бұл талданатын заттардың электромагниттік сәулеленуді жұтуына негізделген талдау әдістерін қамтиды. Олар бүгінде зерттеу, ғылыми, сертификаттау зертханаларында ең көп таралған болып саналады.
Жарық жұтылған кезде жұтатын заттардың молекулалары мен атомдары қозғалған жаңа күйге өтеді. Қазірдің өзінде мұндай заттардың әртүрлілігіне, сондай-ақ олар сіңіретін энергияны түрлендіру қабілетіне байланысты абсорбциялық оптикалық әдістердің тұтас жиынтығы ерекшеленеді. Оларды толығырақ келесі тақырыпшада көрсетеміз.
Оптикалық абсорбция әдістерінің классификациясы
Сіздердің назарларыңызға химиядағы оптикалық талдаудың осы әдістерінің классификациясын ұсынамыз. Ол төрт позициямен ұсынылған:
- Атомдық сіңіру. Мұнда не кіреді? Бұл зерттелетін заттардың атомдарының жарық энергиясын жұтуына негізделген талдау.
- Сіңіргіш молекулалық. Бұл әдіс зерттелетін, талданатын заттың күрделі иондары мен молекулаларының жарықты жұтуына негізделген. Мұнда спектрдің инфрақызыл, көрінетін және ультракүлгін аймақтарына көп көңіл бөлінеді. Сәйкесінше бұл фотоколориметрия, спектрофотометрия, ИҚ спектроскопия. Бұл жерде нені атап өту маңызды? Спектрофотометрия және фотоколориметрия сәулеленудің бірқатар біртекті жүйелермен әрекеттесуіне негізделген. Сондықтан, вАналитикалық химияда олар көбінесе бір топқа біріктіріледі - фотометриялық әдістер.
- Нефелометрия. Талдаудың бұл түрі зерттелетін заттың суспензия бөлшектерінің жарық энергиясын жұтуына және одан әрі шашырауына негізделген.
- Флюорометриялық (немесе люминесцентті) талдау. Әдіс зерттеуші зерттейтін заттың қозған молекулалары энергияны бөлгенде пайда болатын сәулеленуді өлшеуге негізделген. Флуоресценция және фосфоресценция арқылы ұсынылған. Біз оларды бөлек талдаймыз.
Люминесценция
Люминесценция жалпы ғылым әлемінде атомдардың, молекулалардың, иондардың және басқа да күрделі бөлшектер мен зат қосылыстарының жарқырауы деп аталады. Ол электрондардың қозған күйден қалыпты күйге өтуінің нәтижесінде пайда болады.
Осылайша, зат люминесценциялана бастау үшін оған сырттан белгілі бір мөлшерде энергия берілуі керек. Зерттелетін заттың бөлшектері қозғалған күйге өтіп, энергияны сіңіреді, олар белгілі бір уақыт ішінде қалады. Содан кейін люминесценция кванттары түріндегі өз энергиясының үлесін бере отырып, бұрынғы тыныштық күйіне оралыңыз.
Фосфоресценция және флуоресценция
Қозған күйдің түріне, сондай-ақ ондағы заттың тұру уақытына байланысты люминесценцияның екі түрі бар - фосфоресценция және флуоресценция. Олардың әрқайсысы өзіндік ерекшеліктерімен ерекшеленеді:
- Флуоресценция. Белгілі бір заттың өзіндік люминесценция түрі, олсәулеленгенде ғана жалғасады. Зерттеуші қозу көзін жойғанда, жарқырау бірден немесе 0,001 секундтан кейін тоқтайды.
- Фосфоресценция. Белгілі бір заттың өзін қоздыратын жарық өшірілгенде де жалғасатын өзіндік люминесценция түрі.
Тамақ өнімдерін зерттеу үшін қолданылатын фосфоресценция. Люминесцентті зерттеу әдісі зерттелетін үлгідегі затты оның 10-11г/г концентрациясында анықтауға көмектеседі. Бұл әдіс витаминдердің кейбір түрлерін, сүт өнімдерінде ақуыздар мен майлардың болуын анықтауға, ет және балық өнімдерінің балғындығын зерттеуге, жемістердің, көкөністердің, жидектердің зақымдалуын диагностикалау үшін жақсы болады. Сондай-ақ, люминесцентті зерттеу өнімдердегі дәрілік қоспаларды, консерванттарды, пестицидтерді және әртүрлі канцерогенді заттарды анықтау үшін қолданылады.
Барлық абсорбция тобы көбінесе аналитикалық химиядағы талдаудың оптикалық әдістерінің классификациясында спектрохимиялық (немесе спектроскопиялық) санатқа біріктіріледі. Әдістердің табиғаты бойынша әртүрлі болғанына қарамастан, олардың барлығына ортақ бір нәрсе бар: олар жарықты жұтудың бірдей заңдарына негізделген. Бірақ сонымен бірге жұтатын бөлшектердің түрлерінде, зерттеудің аппараттық дизайнында және т.б. айтарлықтай айырмашылықтар бар.
Фотометриялық әртүрлілік
Спектрлік молекулалық абсорбциялық талдау әдістерінің жиынтығының атауы. Олар селективті абсорбцияға негізделгензерттелетін компоненттің молекулалары арқылы көрінетін, ультракүлгін, инфрақызыл аймақтардағы электромагниттік сәулелену. Оның концентрациясын Бугер-Ламберт-Беер заңына сәйкес маман анықтайды.
Фотометриялық талдауға фотометрия, спектрофотометрия және фотоколориметрия кіреді.
Фотоэлектролориметриялық әртүрлілік
Фотоэлектроколориметриялық әдіс визуалды колориметриямен салыстырғанда объективтірақ. Тиісінше, ол дәлірек зерттеу нәтижелерін береді. Мұнда әртүрлі ОЭК пайдаланылады - фотоэлектрлік колориметрлер.
Боялған сұйықтықтан өткендегі жарық ағыны жартылай жұтылады. Оның қалған бөлігі амперметрді тіркейтін электр тогы пайда болатын фотоэлементке түседі. Ерітінді концентрациясы неғұрлым қарқынды болса, оның оптикалық тығыздығы соғұрлым жоғары болады. Жарықтың жұтылу дәрежесі неғұрлым жоғары болса және алынған фототок күші соғұрлым аз болады.
Біз бүгінде аналитикалық химияда қолданылатын оптикалық талдау әдістерінің барлық классификациясын қарастырдық: рефрактометриялық, поляриметриялық, оптикалық абсорбция. Оларды затты алдын ала атомизациялау қажеттілігі біріктіреді. Бірақ сонымен бірге әдістердің әрқайсысы өзінің ерекше сипаттамаларымен ерекшеленеді - талдау үшін сигналды қабылдау және тіркеу сорттары.
