Оптические и спектральные методы

Эти методы основаны на способности атомов и молекул вещества испускать, поглощать или рассеивать электромагнитное излучение.

По типу оптических явлений различают спектроскопию испускания, поглощения и рассеяния. Спектроскопию испускания, в свою очередь, подразделяют на эмиссионную и люминесцентную.

По изучаемым объектам спектроскопию подразделяют на ядерную, атомную и молекулярную.

Эмиссионный спектральный анализ основан на изучении спектров испускания (излучения) или эмиссионных спектров различных веществ. В этом методе анализируемую пробу сжигают в пламени газовой горелки (≈2000-3000ºС), электрической дуги (≈5000-7000ºС) или высоковольтной искры(≈7000-15000ºС). Анализируемое вещество испаряется, диссоциирует на составляющие атомы или ионы, которые, возбуждаясь, дают излучение. Свет, излучаемый раскаленными газами или парами, проходя через призму спектрографа, преломляется и разлагается на компоненты. Экспериментатор при этом наблюдает ряд отдельных цветных линий, составляющих вместе так называемый линейчатый спектр. Линейчатый спектр каждого элемента характеризуется постоянными спектральными линиями, соответствующими лучам с определенной длиной волны и частотой колебаний. По наличию этих линий можно судить о присутствии того или иного элемента в анализируемом веществе. Количественное определение элементов основано на измерении интенсивности характерных спектральных линий того или иного элемента, входящего в состав анализируемого вещества. При этом используется зависимость интенсивности спектральных линий от концентрации определяемого элемента.

Фотометрия пламени (или эмиссионная пламенная фотометрия) – метод, основанный на измерении интенсивности излучения атомов возбуждаемого вещества в пламени. Исследуемый раствор распыляют (действием сжатого воздуха или кислорода) и в виде аэрозоля вводят в бесцветное пламя газовой горелки, работающей на ацетилене, водороде или пропане. Если раствор содержит ионы легко возбуждаемых элементов, то в пламени возникает характерное для того или иного элемента излучение, и пламя окрашивается. Интенсивность излучения прямо пропорциональна концентрации определяемого элемента в растворе. Фотометрию пламени используют чаще всего для определения щелочных и щелочноземельных металлов (лития, калия, натрия, рубидии

Люминесцентный (флуоресцентный) анализ использует свечение исследуемого объекта, возникающее под действием ультрафиолетовых лучей. Люминесцируют не все вещества, однако после обработки специальными реактивами люминесценция наблюдается у многих веществ (хемилюминесценция). Этот метод обладает высокой чувствительностью.

Как известно, взаимодействие сопровождается поглощением энергии, в результате чего в зависимости от энергии излучения могут происходить изменения в ядрах, электронах, атомах и молекулах. А соответственно изменяются какие-либо параметры взаимодействующей системы. Именно на этом основаны физико-химические или физические методы исследования вещества. Нас интересует взаимодействие анализируемого объекта с излучением в бл.УФ, видимой, бл.ИК областях спектра.

При этом выделяют следующие группы методов:

1. Атомно-адсорбционный анализ – основанный на поглощении световой энергии атомами анализируемых веществ.

2. Молекулярно-абсорбционный анализ – анализ по поглощению света молекулами анализируемого вещества и сложными ионами (в бл.УФ, видимой, бл.ИК). К нему относим фотоэлектроколориметрию, спектрофотометрию, ИК-спектроскопию.

3. Анализ по поглощению и рассеиванию световой энергии взвешанными частицами анализируемого вещества, т.е. дисперсными системами (турбидиметрия, нефелометрия).

4. Люминесцентный анализ – основанный на измерении излучения, выделенного возбужденными частицами исследуемого объекта.

Молекулярно-абсорбционный спектральный анализ включает в себя спектрофотометрический и фотоколориметрический виды анализа.