U ovom članku ćemo detaljno razmotriti one analitičke metode koje se temelje na promjeni energetskog stanja pojedinih atoma. To su optičke metode analize. Opišimo svaki od njih, istaknimo karakteristične značajke.
Definicija
Optičke metode analize - skup metoda baziranih na promjeni energetskog stanja pojedinih atoma. Njihovo drugo ime je atomska spektroskopija.
Optičke metode analize će se razlikovati u načinu dobivanja i daljnjeg snimanja signala (potrebno za analizu). Za njihovo označavanje koristi se i kratica OMA. Optičke metode analize koriste se za proučavanje energetskih tokova valentnih, vanjskih elektrona. Zajedničko za svu njihovu raznolikost je potreba za preliminarnom razgradnjom na atome (atomizacijom) analizirane tvari.
Vrste metoda
Već znamo što je točno optička metoda analize. Razmotrite sada raznolikost ovih metoda:
- Refraktometrijskianaliza.
- Polarimetrijska analiza.
- Skup metoda optičke apsorpcije.
Svaku poziciju ove klasifikacije optičkih metoda analize analizirat ćemo dalje zasebno.
Refraktometrijska raznolikost
Gdje je primjenjiv indeks loma? Ova vrsta optičko-spektralne metode analize ima široku primjenu u proučavanju prehrambenih proizvoda - masti, rajčice, raznih sokova, pekmeza, pekmeza.
Analiza refrakcije temelji se na mjerenju indeksa loma (drugi naziv je refrakcija), koji se može koristiti za pouzdanu procjenu prirode određene tvari, njezine čistoće i postotka u masenim otopinama.
Refrakcija svjetlosnog snopa uvijek će se dogoditi na granici dva različita medija, pod uvjetom da imaju različitu gustoću. Omjer sinusa upadnog kuta i sinusa kuta loma bit će relativni indeks loma druge tvari prema prvom. Ova vrijednost se smatra konstantnom.
O čemu ovisi indeks loma? Prije svega, iz prirode materije. Valna duljina svjetlosti i temperatura također su ovdje bitni.
Ako kut svjetlosti padne na 90 stupnjeva, ovaj će se položaj smatrati graničnim kutom loma. Njegova vrijednost ovisit će samo o pokazateljima onih medija kroz koje svjetlost prolazi. Što to daje? Ako je indeks loma prvog medija otvoren istraživaču, tada nakon mjerenja graničnog kuta loma drugog medija, on može odrediti indeks loma medija koji ga već zanima.
Polarimetrijska raznolikost
Nastavljamo analizirati osnove optičkih metoda analize. Polarimetrija se temelji na svojstvu određenih vrsta tvari da mijenjaju vektor svjetlosnih oscilacija.
Tvari koje imaju ovo izvanredno svojstvo, kada polarizirani snop prolazi kroz njih, nazivaju se optički aktivnim. Na primjer, strukturne značajke molekula cjelokupne mase šećera određuju očitovanje optičke aktivnosti u različitim otopinama.
Polarizirana zraka prolazi kroz sloj otopine takve optički aktivne tvari. Smjer titranja će se promijeniti - ravnina polarizacije kao rezultat toga će se zarotirati za određeni kut. Zvat će se kut rotacije ravnine polarizacije. Ova pozicija ovisi o sljedećem broju čimbenika:
- Rotacija ravnine polarizacije.
- Debljina i koncentracija ispitnog sloja otopine.
- Valna duljina najpolariziranijeg snopa.
- temperatura.
Optička gustoća tvari u ovom slučaju bit će karakterizirana specifičnom rotacijom. Koja je to vrijednost? Podrazumijeva se kao kut kroz koji se ravnina polarizacije rotira kada polarizirana zraka prolazi kroz otopinu. Prihvaćaju se sljedeće uvjetne vrijednosti:
- 1 ml otopine.
- 1 g tvari otopljenog u ovom volumenu otopine.
- Debljina sloja otopine (ili duljina polarizacijske cijevi) je 1 dm.
Optička apsorpcijasorta
Nastavljamo upoznavanje s optičkim metodama analize u analitičkoj kemiji. Sljedeća kategorija u klasifikaciji je optička apsorpcija.
Ovo uključuje one metode analize koje se temelje na apsorpciji elektromagnetskog zračenja analiziranih tvari. Danas se smatraju najčešćim u istraživačkim, znanstvenim, certifikacijskim laboratorijima.
Kada se svjetlost apsorbira, molekule i atomi apsorbirajućih tvari prijeći će u novo pobuđeno stanje. Već, ovisno o raznolikosti takvih tvari, kao i sposobnosti transformacije energije koju apsorbiraju, razlikuje se cijeli niz apsorpcijskih optičkih metoda. Detaljnije ćemo ih predstaviti u sljedećem podnaslovu.
Klasifikacija metoda optičke apsorpcije
Skrećemo vam pozornost klasifikaciju ovih metoda optičke analize u kemiji. Predstavljen je s četiri pozicije:
- Atomska apsorpcija. Što je ovdje uključeno? Ovo je analiza koja se temelji na apsorpciji svjetlosne energije od strane atoma ispitivanih tvari.
- Apsorptivna molekula. Ova se metoda temelji na apsorpciji svjetlosti složenim ionima i molekulama proučavane, analizirane tvari. Ovdje se mnogo pažnje posvećuje infracrvenim, vidljivim i ultraljubičastim zonama spektra. Sukladno tome, to su fotokolorimetrija, spektrofotometrija, IR spektroskopija. Što je ovdje važno istaknuti? Spektrofotometrija i fotokolorimetrija temelje se na interakciji zračenja s nizom homogenih sustava. Stoga, uU analitičkoj kemiji često se kombiniraju u jednu grupu - fotometrijske metode.
- Nefelometrija. Ova vrsta analize temelji se na apsorpciji i daljnjem raspršenju svjetlosne energije suspendiranim česticama ispitivane tvari.
- Fluorometrijska (ili luminescentna) analiza. Metoda se temelji na mjerenju zračenja koje se pojavljuje kada energiju oslobađaju pobuđene molekule tvari koju istraživač proučava. Predstavljen fluorescencijom i fosforescencijom. Analizirat ćemo ih zasebno.
Luminiscencija
Luminiscencija općenito u znanstvenom svijetu naziva se sjaj atoma, molekula, iona i drugih složenijih čestica i spojeva materije. Pojavljuje se kao rezultat prijelaza elektrona u normalno stanje iz pobuđenog stanja.
Dakle, da bi tvar počela luminescirati, mora joj se izvana dopremiti određena količina energije. Čestice ispitivane tvari će apsorbirati energiju, prelazeći u pobuđeno stanje, u kojem će ostati određeno vremensko razdoblje. Zatim se vratite u prethodno stanje mirovanja, dok odaje dio vlastite energije u obliku kvanta luminescencije.
fosforescencija i fluorescencija
Ovisno o vrsti pobuđenog stanja, kao i o vremenu boravka tvari u njemu, razlikuju se dvije vrste luminescencije - fosforescencija i fluorescencija. Svaki od njih ističe se svojim prepoznatljivim karakteristikama:
- Fluorescencija. Svojevrsno samosvjetljenje određene tvari, kojanastavit će se samo kada se ozrači. Kada istraživač ukloni izvor uzbude, sjaj će prestati ili trenutno ili nakon 0,001 sekunde.
- Fosforescencija. Neka vrsta samosvjetljenja određene tvari koja će se nastaviti čak i kada se ugasi svjetlo koje je uzbuđuje.
Za proučavanje prehrambenih proizvoda koristi se fosforescencija. Metoda luminiscentnog istraživanja pomaže detektirati tvar u proučavanom uzorku u njezinoj koncentraciji od 10-11g/g. Ova metoda će biti dobra za određivanje određenih vrsta vitamina, prisutnost proteina i masti u mliječnim proizvodima, proučavanje svježine mesnih i ribljih proizvoda, dijagnosticiranje oštećenja voća, povrća i bobičastog voća. Također, luminiscentna istraživanja koriste se za otkrivanje medicinskih inkluzija, konzervansa, pesticida i raznih kancerogenih tvari u proizvodima.
Cijela apsorpcijska skupina često se kombinira u spektrokemijsku (ili spektroskopsku) kategoriju u klasifikaciji optičkih metoda analize u analitičkoj kemiji. Unatoč činjenici da su metode same po sebi različite, sve imaju jednu zajedničku stvar: temelje se na istim zakonima apsorpcije svjetlosti. Ali u isto vrijeme, postoje značajne razlike u vrsti apsorbirajućih čestica, hardverskom dizajnu studije i tako dalje.
Fotometrijska raznolikost
Naziv skupa metoda spektralne molekularne apsorpcijske analize. Temelje se na selektivnoj apsorpcijielektromagnetsko zračenje u vidljivom, ultraljubičastom, infracrvenom području od strane molekula komponente koja se proučava. Njegovu koncentraciju određuje stručnjak prema Bouguer-Lambert-Beerovom zakonu.
Fotometrijska analiza uključuje fotometriju, spektrofotometriju i fotokolorimetriju.
Fotoelektrokolorimetrijska raznolikost
Fotoelektrokolorimetrijska metoda je objektivnija u usporedbi s vizualnom kolorimetrijom. Sukladno tome, daje točnije rezultate istraživanja. Ovdje se koriste različiti FEC-i - fotoelektrični kolorimetri.
Svjetlosni tok pri prolasku kroz obojenu tekućinu djelomično se apsorbira. Ostatak pada na fotoćeliju, gdje nastaje električna struja koja registrira ampermetar. Što je koncentracija otopine intenzivnija, to je veća njezina optička gustoća. Što je veći stupanj apsorpcije svjetlosti i manja je snaga rezultirajuće fotostruje.
Proučili smo cjelokupnu klasifikaciju metoda optičke analize koje se danas koriste u analitičkoj kemiji: refraktometrijska, polarimetrijska, optička apsorpcija. Ujedinjuje ih potreba za preliminarnom atomizacijom tvari. No, u isto vrijeme, svaka se metoda razlikuje po svojim karakterističnim karakteristikama - varijanti primanja i registracije signala za analizu.
