Ang mga pamamaraan ng spectral na pananaliksik ay batay sa paggamit ng mga phenomena ng pagsipsip (o paglabas) ng electromagnetic radiation ng mga atomo o molekula ng isang tiyak na sangkap.

Ang dalas (haba ng daluyong) ng radiation ay tinutukoy ng komposisyon ng sangkap. Ang intensity ng analytical signal ay proporsyonal sa bilang ng mga particle na naging sanhi ng paglitaw nito, iyon ay, ang masa ng sangkap o pinaghalong bahagi na tinutukoy.

Ang mga pamamaraan ng spectral analysis ay nagbibigay ng sapat na pagkakataon para sa pagmamasid at pag-aaral ng kaukulang mga signal sa iba't ibang lugar ng electromagnetic spectrum - X-ray at ultraviolet radiation, nakikitang liwanag, infrared, pati na rin ang micro- at radio wave radiation.

Ayon sa pinagmulan at uri ng analytical signal, ang mga spectral na pamamaraan ay nahahati sa molecular absorption spectrometry, molecular luminescence o fluorometry, atomic absorption at atomic emission, pati na rin ang spectrometry. nuclear magnetic resonance at electron paramagnetic resonance.

AT molecular absorption spectrometry pag-aralan ang mga analytical signal sa hanay mula 200 hanggang 750 nm (UV - radiation at nakikitang liwanag), na sanhi ng mga elektronikong transisyon ng mga panlabas na valence electron, pati na rin ang pagsipsip ng radiation sa IR - at rehiyon ng microwave, na nauugnay sa isang pagbabago sa pag-ikot at panginginig ng boses ng mga molekula. Ang pinaka-tinatanggap na ginagamit na paraan ay batay sa pag-aaral ng pagsipsip sa nakikitang rehiyon ng spectrum sa hanay ng wavelength mula 400 hanggang 750 nm - photometry; pati na rin ang isang paraan batay sa pagsipsip ng radiation sa iba't ibang bahagi ng infrared na rehiyon ng electromagnetic spectrum - IR spectrometry, kadalasang ginagamit ang pagsipsip ng radiation sa gitna (wavelength 2.5 - 25 microns) at malapit (wavelength 0.8 - 2.5 microns ) rehiyon ng IR.

Paraan ng Photometric Ang quantitative analysis ay batay sa kakayahan ng analyte, mixture component o kanilang mga kulay na anyo na sumipsip ng electromagnetic radiation sa optical range. Ang kapasidad ng pagsipsip ay nakasalalay sa kulay ng sangkap ng pagsubok. Ang kulay ay tinutukoy ng elektronikong istraktura ng molekula; kadalasang nauugnay ito sa presensya sa molekula ng tinatawag na mga pangkat ng chromophore, na tumutukoy sa pagsipsip ng electromagnetic radiation ng isang sangkap sa nakikita at UV na mga rehiyon ng spectrum.

Ang pangkalahatang pamamaraan para sa pagsasagawa ng photometric na pagpapasiya ay pareho at kasama ang mga sumusunod na yugto:

paghahanda ng isang sample at paglipat ng sangkap o sangkap na tutukuyin sa isang solusyon, sa isang reaktibong anyo, depende sa kimika ng analytical na reaksyon;

Pagkuha ng isang kulay na analytical na anyo ng analyte bilang isang resulta ng isang reaksyon ng kulay sa ilalim ng pinakamainam na mga kondisyon na nagsisiguro sa pagkapili at pagiging sensitibo nito;

· pagsukat ng kapasidad na sumisipsip ng liwanag ng isang analytical form, i.e. pagpaparehistro ng isang analytical signal sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon na naaayon sa localization at maximum intensity nito.

Ang industriya ay gumagawa ng iba't ibang mga aparato para sa molecular absorption spectrometry - colorimeters, photometers, photoelectrocolorimeters, spectrophotometers, atbp., kung saan naka-install ang iba't ibang kumbinasyon ng mga light source, monochromatizers at receptors. Maaaring uriin ang mga device bilang mga sumusunod:

Sa pamamagitan ng paraan ng monochromatization ng radiant flux - spectrophotometers, i.e. mga device na may prism o grating monochromator, na nagbibigay-daan upang makamit mataas na antas monochromatization ng working radiation; photoelectrocolorimeters, ibig sabihin, mga device kung saan nakakamit ang monochromatization gamit ang mga light filter;

· ayon sa paraan ng pagsukat - single-beam na may direktang pamamaraan ng pagsukat (direct-reading) at dalawang-beam na may scheme ng kompensasyon;

· ayon sa paraan ng pagpaparehistro ng mga sukat - pagrehistro at hindi pagrerehistro.

infrared spectroscopy ay isang paraan ng pagsusuri mga kemikal na compound, kung saan ang enerhiya ay hinihigop sa loob ng saklaw ng infrared radiation (thermal radiation). Ang IR spectroscopy ay ginagamit upang matukoy ang halos anuman functional group, pagkilala sa mga compound, atbp. Ang iba't ibang mga molekula na naglalaman ng parehong atomic group ay nagbibigay ng mga banda ng pagsipsip sa IR spectrum sa rehiyon ng parehong dalas ng katangian. Ginagawang posible ng mga katangian ng frequency na magtatag ng mga partikular na grupo ng mga atomo sa isang molekula mula sa spectrum at sa gayon ay matukoy ang husay na komposisyon ng sangkap at ang istraktura ng molekula. Sa pangkalahatan, ang IR analyzer ay isang single-beam o two-beam infrared spectrophotometer, na binubuo ng tatlong pangunahing bloke: paghahanda ng sample, mga pagsukat ng spectrophotometric, conversion ng signal at mga kalkulasyon. Sa kasalukuyan, ang mga IR analyzer ay binuo batay sa operasyon sa malapit na infrared na rehiyon ng spectrum na 0.8–2.5 μm (NIR analyzers).

Molecular Luminescent Spectrometry. Ang isang paraan ng pagsusuri batay sa pagsukat ng fluorescence ay tinatawag fluorimetry. Ang fluorescence (luminescence - emission of light) ay dahil sa pagsipsip ng liwanag ng isang tiyak na wavelength ng isang substance. Ang pagsipsip ng ultraviolet light ng ilang mga molekula na may madaling excited na mga electron ay nagreresulta sa fluorescence sa nakikitang spectral na rehiyon. Ang fluorescence ay katangian ng medyo maliit na bilang ng mga compound (mga aromatic compound at porphin). Ang isang bilang ng mga compound ay maaaring ma-convert sa mga fluorescent compound sa pamamagitan ng pagpapakilala ng isang fluorescent group sa molekula. Ang pangunahing bentahe ng fluorimetry kumpara sa iba pang mga paraan ng pagsipsip ay ang mataas na selectivity nito, dahil ang isang mas maliit na bilang ng mga sangkap ay nagpapakita ng fluorescence. Ang pamamaraan ay ginagamit para sa sensitibong pagpapasiya ng napakaliit na halaga ng mga elemento sa pagsusuri ng mga organikong sangkap, sa pagpapasiya ng maliliit na halaga ng mga bitamina, hormones, antibiotics, carcinogenic compound, atbp. Ang Fluorimetry ay ginagamit upang matukoy ang mga microorganism at somatic cells.

Ang pamamaraan para sa pagtukoy ng mga microorganism ay binubuo sa isang espesyal na paghahanda ng sample, kung saan ang bakterya na nakapaloob sa produkto ay nabahiran ng maliwanag na orange na tina, bilang isang resulta kung saan ang bacterial suspension ay nakakakuha ng kakayahang mag-fluoresce. Ang intensity ng fluorescence ay proporsyonal sa bilang ng mga mikrobyo at kinokontrol ng elektroniko.

Ang fluorimetric na paraan para sa pagsubaybay sa mga microorganism ay medyo maraming nalalaman at may simpleng disenyo ng hardware.

AT atomic spectroscopy sinusuri ang mga sangkap sa pamamagitan ng paglipat ng mga ito sa estado ng isang atomic vapor - atomic absorption spectroscopy o isang gas na estado - atomic emission spectroscopy. Ang paraan ng atomic spectroscopy ay malawakang ginagamit sa pagsusuri ng iba't ibang uri ng hilaw na materyales at mga produktong pagkain. Ang pamamaraan ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang tungkol sa 70 iba't ibang mga elemento; ginagamit para sa sabay-sabay na pagpapasiya ng isang malaking bilang ng mga elemento (multi-element analysis); para sa serial analysis dahil sa mataas na sensitivity at bilis.

Atomic absorption spectrometry ay batay sa pagsukat ng pagsipsip ng electromagnetic radiation ng atomic vapor ng analyte. Photometrically sukatin ang pagkakaiba sa intensity ng radiation bago at pagkatapos na dumaan sa nasuri na sample. Ang device na nagbibigay-daan sa iyong ipatupad ang AAS method ay

atomic absorption spectrometer, na mayroong mga sumusunod na pangunahing bahagi,

isang ilaw na pinagmumulan ng isang tiyak na wavelength na katangian ng metal na pinag-aaralan;

· "absorption cell" kung saan nagaganap ang atomization ng sample;

isang monochromator para sa paghihiwalay ng isang makitid na bahagi ng spectrum ng isang tiyak na haba ng daluyong;

isang photomultiplier na nakakakita, nagpapalaki at sumusukat sa intensity ng nagreresultang light flux;

isang aparato na nagrerehistro at nagtatala ng nagresultang signal.

Ang pinagmumulan ng liwanag ay naglalabas ng ray flux, ang spectrum nito ay katangian ng elementong tinutukoy. Ang flux na ito ay nakatuon sa pamamagitan ng isang absorption cell at isang monochromator, kung saan ang rehiyon ng spectrum na katangian ng elementong pinag-aaralan ay tinutukoy. Ang daloy ay ipinadala sa isang photomultiplier at na-convert sa isang de-koryenteng signal. Ang halaga ng huli ay depende sa intensity ng light flux na pumapasok sa photomultiplier at naitala ng isang espesyal na device.

Sa pamamagitan ng paghahambing ng mga resulta ng mga sukat sa sample ng pagsubok sa mga resulta ng mga sukat sa mga karaniwang solusyon, natutukoy ang nilalaman ng elemento sa sample.

Ang mga hollow cathode lamp, na pinagmumulan ng linear spectra, ay karaniwang ginagamit bilang mga mapagkukunan ng radiation sa pagtukoy ng nilalaman ng mga metal na isinasaalang-alang. Ang katod ng naturang lampara ay may hugis ng isang guwang na silindro o salamin. Ang dami ng lampara ay puno ng isang inert gas (neon o minsan argon). Available ang mga hollow cathode multi-element lamp, halimbawa para sa pagtukoy ng tanso at sink o tanso, zinc, lead at cadmium. Napakakomportable nila. Ang kanilang kalamangan ay ang pagbawas sa oras na ginugol sa pag-init ng mga lamp. Gayunpaman, ang mga naturang lamp ay karaniwang gumagawa ng mas mababang radiation ng enerhiya kaysa sa mga single-element na lamp, na nagreresulta sa pagbawas ng sensitivity; maaaring mangyari ang spectral interference.

AT atomic emission spectrometry pag-aralan ang atomic emission spectra na nakuha bilang resulta ng paggulo ng mga atom sa gaseous state.

Ang plasma ay ginagamit upang ilipat ang mga atomo sa isang gas na estado at pukawin ang mga ito, at ang argon ay ginagamit bilang isang daluyan para sa pagkuha ng plasma. Mayroong dalawang paraan upang makakuha ng plasma. Sa isa sa kanila, ang paggulo ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng mga de-koryenteng paglabas sa pagitan ng mga electrodes - direktang kasalukuyang plasma, at sa iba pa - mataas na dalas ng enerhiya alternating current ay inilipat sa gas sa tulong ng magnetic induction - inductively coupled plasma. Sa kasong ito, ang mga mataas na temperatura ay nilikha, dahil sa kung saan ang karamihan sa mga atomo ay pumasa sa isang nasasabik na estado. Ang pagsipsip ng enerhiya ng naturang mga atom ay imposible, samakatuwid, sa panahon ng paglipat mula sa nasasabik na estado hanggang sa ground state, ang paglabas (paglabas) ng mga photon ay nangyayari, ang intensity nito ay proporsyonal sa bilang ng mga nasasabik na mga atom. Ang dami ng pagpapasiya ng elemento ay isinasagawa sa parehong paraan tulad ng sa atomic absorption spectrometry.

Mga device na nagbibigay-daan sa iyong ipatupad ang pamamaraan NUCLEAR POWER STATION, ay may parehong mga pangunahing bahagi bilang isang atomic absorption spectrometer.

Magnetic resonance spectroscopy. Mass spectroscopy. Pinag-aaralan ng nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) ang magnetic resonance na nagreresulta mula sa interaksyon ng magnetic moment ng isang nucleus sa isang panlabas na magnetic field. Gamit ang paraan ng NMR, posibleng pag-aralan ang nuclei na may sariling angular momentum (nucleus spin) at ang nauugnay na magnetic moment ng nucleus.

Ayon sa quantum mechanics, ang intrinsic moment of momentum (spin) ng nucleus ay tumatagal sa mga mahigpit na tinukoy na halaga. Dahil ang nuclear spin ay isang vector, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng magnitude at direksyon. Sa isang panlabas na magnetic field, dalawang oryentasyon ang posible para sa nuclear spin: kasama at laban sa direksyon ng mga linya ng field ng panlabas. magnetic field. Ang bawat halaga ng spin ay tumutugma sa isang tiyak na halaga ng enerhiya. Ang reorientation ng nuclear spin na may pagbabago sa direksyon ay sinamahan ng pagsipsip ng enerhiya DE. Ang ganitong mga transition ay sanhi ng pagkakalantad sa core ng radio frequency region ng electromagnetic spectrum. Sa kasong ito, ang nasuri na sistema ay sumisipsip ng enerhiya sa mahigpit na nakapirming mga halaga ng dalas v, ibig sabihin, ang isang resonance phenomenon ay sinusunod. Ang pagsipsip ng enerhiya na ito ay sinusukat sa eksperimento, ang DE ay direktang proporsyonal sa lakas ng magnetic field sa lokasyon ng nucleus at tinukoy bilang D E= hv, kung saan ang h ay ang pare-pareho ng Planck.

Ang electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy ay nag-aaral ng magnetic resonance na nagreresulta mula sa interaksyon ng magnetic moment ng isang electron na may panlabas na high-frequency (microwave) magnetic field. Ang paraan ng EPR ay ginagamit upang pag-aralan ang intramolecular na kapaligiran ng mga hindi magkapares na electron.

Ang teorya ng magnetic resonance ay naaangkop hindi lamang sa nuclei, kundi pati na rin sa mga electron, dahil ang huli ay mayroon ding spin at magnetic moment. Sa kawalan ng panlabas na magnetic field, ang electron spins ay random na naka-orient, at ang electron energy ay pareho. Sa isang pare-pareho ang magnetic field, ang mga magnetic na sandali ng mga electron ay nakatuon ayon sa direksyon ng panlabas na magnetic field. Ang mga electron na may spins oriented sa kahabaan ng field ay nasa mataas na energy level, ang mga electron na may spins oriented laban sa field ay nasa mas mababa, mas matatag na level. Kung ang mga electron sa isang pare-parehong magnetic field ay nakalantad sa isang high-frequency na magnetic field, ang direksyon kung saan ay patayo sa direksyon ng isang pare-parehong magnetic field, pagkatapos ay sa ilang mga ratio sa pagitan ng pare-pareho ang lakas ng field at ang dalas ng alternating field, resonant ang pagsipsip ng enerhiya ng alternating field ay sinusunod. Ito ay naitala sa spectrometer sa anyo ng isang electron paramagnetic resonance spectrum - EPR spectrum . Kapag binibilang ang spectrum, ang spin-spin coupling constant ay ginagamit bilang pangunahing parameter ng analytical. Ang mass spectroscopy ay sumasakop sa isang espesyal na posisyon sa mga spectroscopic na pamamaraan. Sa mahigpit na kahulugan ng salita, ang pamamaraang ito ay hindi spectroscopic, dahil ang sangkap ay hindi nakalantad sa electromagnetic radiation sa panahon ng pagsusuri.

Ang mass spectroscopy ay batay sa pag-aaral ng kasalukuyang mula sa mga fragment ng ion na nakuha mula sa mga neutral na molekula ng isang substance sa pamamagitan ng paglalantad sa kanila sa isang electron beam.

Ang sangkap na sinisiyasat ng pamamaraan nuclear magnetic resonance, sabay na inilagay sa dalawang magnetic field - isang pare-pareho, at ang isa pang dalas ng radyo. Ang pagsukat ay isinasagawa sa isang NMR spectrometer , ang mga pangunahing elemento ng constituent kung saan ay: isang electromagnet (sa mga simpleng aparato ay ginagamit ang isang permanenteng magnet); RF generator; isang sensor kung saan inilalagay ang isang test tube na may sample, isang electronic amplifier at integrator, isang recorder. Ang mga sumusunod na analytical parameter ay ginagamit sa paraan ng NMR: chemical shift, spin-spin coupling constant, signal intensity, relaxation time.

Paraan ng electron paramagnetic resonance ay batay sa pagsukat ng pagsipsip ng enerhiya ng isang panlabas na magnetic field ng isang sangkap. Ang paraan ng EPR ay ginagamit upang pag-aralan ang lahat ng mga compound na naglalaman ng hindi magkapares na mga electron, anuman ang kanilang estado ng pagsasama-sama. Ang lugar ng aplikasyon ay tinutukoy ng disenyo ng cuvette. Ang EPR ay isa sa mga pinakasensitibong pamamaraan, na may limitasyon sa pagiging sensitibo na 10 "mol/l.

Mass spectrometry ay batay sa pagkuha ng mga ion mula sa mga neutral na molekula sa pamamagitan ng paglalantad sa kanila sa isang sinag ng mga electron na may sapat na enerhiya para sa ionization. Sa kasong ito, higit sa lahat ang mga positibong ion ay nabuo, na maaaring mabulok sa magkakahiwalay na mga fragment. Ang nakarehistrong pag-asa ng mga alon ng ion sa masa ng mga indibidwal na fragment ay tinatawag na mass spectrum. Ang isang molekula na nasasabik bilang resulta ng pakikipag-ugnayan sa isang electron (na may enerhiya na higit sa 103 kJ/mol) ay nabubulok sa pagbuo ng isang positibong molekular na ion at isang elektron (ionization).

Sa karamihan ng mga kaso, ang isang molekular na ion ay may malaking panloob na enerhiya at mabilis na nabubulok sa pagbuo ng mga sisingilin at hindi sinisingil na mga fragment (fragmentation).

Ang mga fragment ions, sa turn, ay maaaring mabulok sa pagbuo ng mga bagong fragment. Sa ilang mga kaso, ang fragmentation ay sinamahan ng mga muling pagsasaayos. Ang proseso ng pagkapira-piraso ng mga molekular na ion ay nangyayari hanggang sila ay bumuo ng mga ion na ang panloob na enerhiya ay hindi sapat para sa kanilang karagdagang pagbabago. Ang mga mass spectrometer ay gumagana sa mataas na vacuum, na nagpapaliit ng mga hindi gustong intermolecular na reaksyon at higit pa rito ay pinapaboran ang intramolecular fragmentation.

Ang mass spectrum ay isang spectrum ng mga linya ng mga positively charged ions. Sa kabila ng katotohanan na walang tunay na koneksyon sa pagitan ng mass spectrometry at optical spectrometry, ang parehong mga pamamaraan ay tinatawag na spectrometric dahil sa pormal na pagkakapareho ng mga graphical na representasyon ng spectra.

Ang pamamaraan ng mass spectrometry ay ginagamit sa pagsasanay sa pananaliksik upang makilala ang mga compound at maitatag ang istraktura ng mga hindi kilalang sangkap, eksaktong kahulugan molekular na timbang, pagpapasiya ng elemental na komposisyon, pagsusuri ng mga bakas na halaga ng biologically active compound, pagpapasiya ng pagkakasunud-sunod ng amino acid ng mga peptides, pagsusuri ng mga multicomponent mixtures, atbp.

Pagsusuri ng Mac-spectral ay batay sa kakayahan ng mga gaseous ions na maghiwalay sa isang magnetic field depende sa ratio m/e, kung saan ang m ay ang masa, e ang singil ng ion. Ang ionization ng mga molekula sa isang gas ay nangyayari sa ilalim ng pagkilos ng isang daloy ng elektron. Ang mass number ng ion ay tinutukoy mula sa halaga ng m/e, at ang konsentrasyon ng mga ion ay hinuhusgahan mula sa intensity ng kaukulang signal.

Qualitative mass spectral ang pagsusuri ay batay sa pagsukat ng masa ng mga ions. Ang pagkilala sa masa ay isinasagawa sa pamamagitan ng posisyon ng linya sa photographic plate, na naayos sa pamamagitan ng pagsukat ng distansya sa pagitan ng mga linya na may kilalang masa at ang nasuri na linya.

Ang mga quantitative measurements sa mass spectrometry ay isinasagawa ng kasalukuyang nakita ng detector, o sa pamamagitan ng pag-blackening ng photographic plate. Sa unang kaso, ang mga kalkulasyon ay batay sa katotohanan na ang rurok ng kasalukuyang ion I ay proporsyonal sa nilalaman ng bahagi o ang bahagyang presyon nito:

Kung saan k, c - coefficients ng proporsyonalidad; c - konsentrasyon; p - presyon.

Ang mga pamamaraan ng spectral analysis ay batay sa pag-aaral ng optical emission o absorption spectra. Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng atomic absorption method ng spectral analysis (pagsusuri sa pamamagitan ng absorption spectra) at emission spectral analysis (pagsusuri ayon sa emission spectra). Ang spectral analysis ay malawakang ginagamit para sa qualitative at quantitative analysis ng iba't ibang substance. Ang mga katangiang linya ng spectrum ay maaaring gamitin upang matukoy ang elemental na komposisyon ng isang substance, at ang intensity ng spectral line ay isang sukatan ng konsentrasyon ng isang substance sa isang sample.

Emission spectroscopy

Ang mga atom ng mga elemento sa isang excited na estado ay naglalabas ng radiation na may mahigpit na tinukoy na wavelength. Ang emission spectra (emission spectra) para sa bawat elemento ay indibidwal, binubuo sila ng isang tiyak na hanay ng mga linya ng katangian, na maaaring magamit upang matukoy ang elemental na komposisyon ng isang sangkap at ang konsentrasyon nito.

Sa emission spectral analysis, ang sample na pinag-aaralan ay evaporate o sinusunog, kung ito ay likido o solid substance, pagkatapos ay sasailalim sa mataas na temperatura o isang electric charge upang ilipat ang mga atom sa isang excited na estado, at ang spectrum ay naitala. Ang qualitative emission analysis ay binabawasan sa pag-decipher ng mga linya sa spectrum ng nasuri na sample. Ang quantitative analysis ay batay sa paghahambing ng intensity ng spectral lines ng sample sa intensity ng mga linya sa spectrum ng isang standard sample, ang nilalaman ng elemento ay tinutukoy kung saan alam.

Ang mga mapagkukunan ng paggulo ay maaaring isang apoy, isang electric arc, isang spark, isang pulsed o electrovacuum discharge. Ang arc discharge ay nagbibigay ng temperatura na 5000-7000 ° C, kung saan ang mga atomo ng karamihan sa mga elemento ay pumasa sa isang nasasabik na estado. Sa isang mataas na boltahe na spark na may temperatura na 7000-15000 ° C, ang mga atomo ng mga elemento na may mataas na potensyal pagpukaw. Ang mga pulsed at electrovacuum discharge ay ginagamit upang pukawin ang mga inert na gas.

Ayon sa paraan ng pagtatala ng spectrum, ang ilang mga uri ng emission spectral analysis ay nakikilala. Sa visual na pagsusuri, ang komposisyon ng husay ay tinutukoy ng direktang pagmamasid sa nakikitang spectrum. Ang mas tumpak ay photographic analysis, kung saan ang spectrum ay kinukunan ng larawan sa isang photographic plate, na pagkatapos ay titingnan sa isang spectroprojector para sa qualitative determinations o photometered na may microphotometer para sa quantitative determinations. Sa isang photographic plate, ang isang nakapirming serye ng mga linya ay nakuha na naaayon sa mga spectral na linya ng sample na pinag-aaralan, ang antas ng pag-blackening nito ay proporsyonal sa intensity ng mga linyang ito.

Ginagamit ang mga spectroprojector upang bigyang-kahulugan ang mga spectrogram. Ang domestic industry ay gumagawa ng PS-18 spectroprojector, na ginagawang posible na makakuha ng maliliit na bahagi ng spectrum na pinalaki ng 20 beses sa screen, na pinapadali ang kanilang pag-decode sa panahon ng express qualitative o semi-quantitative analysis.

Ang pagdidilim ng density ng mga linya sa isang photographic plate ay sinusukat gamit ang microphotometers. Ang liwanag na pagkilos ng bagay ay dumaan sa hindi itim na bahagi ng photographic plate, at pagkatapos ay ididirekta sa isang photocell na may galvanometer. Pansinin ang paglihis ng galvanometer na karayom ​​sa sukat. Pagkatapos ang liwanag na pagkilos ng bagay ay dumaan sa itim na bahagi ng plato at ang paglihis ng galvanometer na karayom ​​ay muling nabanggit. Ang density ng blackening ay tinutukoy ng equation:

kung saan ang I0 ay ang intensity ng liwanag na ipinadala sa pamamagitan ng hindi itim na bahagi ng photographic plate; Ako ang tindi ng liwanag na dumadaan sa itim na bahagi ng photographic plate.

Dahil ang density ng blackening ay proporsyonal sa konsentrasyon ng elemento, ayon sa mga pagbabasa ng galvanometer, isang calibration graph ng dependence ng blackening sa konsentrasyon ay binuo. Mula sa iskedyul na ito, matutukoy ang nilalaman ng elemento. Upang matukoy ang blackening density ng mga linya sa spectrogram, isang MF-2 (o MF-4) microphotometer at isang IFO-451 two-beam microphotometer ay ginagamit.

Sa pagsusuri ng photoelectric emission, ang mga analytical na linya ay naitala gamit ang mga photocell. Ang resulta ng pagsusuri ay ipinahiwatig sa iskala panukat na instrumento o naayos sa tape ng isang self-recording device.

Quartz spectrograph ISP-28. Ang ISP-28 spectrograph ay ginagamit upang makakuha ng spectra sa hanay ng wavelength na 200-600 nm. Nagsasagawa ito ng qualitative at quantitative na pagsusuri ng mga metal, haluang metal, ores, mineral at iba pang materyales. Sa fig. Ipinapakita ng 126 ang optical layout ng device. Ang liwanag mula sa pinagmulan 1 (arc o spark) sa pamamagitan ng isang three-lens condenser 3-5, na protektado mula sa mga splashes ng metal ng isang quartz plate 2, ay nakadirekta sa slot 6, na nasa pokus ng isang mirror lens 8. Isang parallel beam ng ang liwanag na naaaninag mula sa lens na ito ay nakadirekta sa isang quartz prism 9. dispersion ng liwanag ng isang quartz lens 10 ay nakatutok sa emulsion ng isang photographic plate 11.

Iba pang mga spectrograph. Ang quartz laboratory spectrograph ISP-30 ng desktop type ay ginagamit para sa qualitative analysis ng mga metal, alloys at ores; Ang ISP-51 glass three-prism spectrograph ay ginagamit upang pag-aralan ang mga sangkap na naglalaman ng mga elemento na may maliit na bilang ng mga parang multo na linya. Para sa pagsusuri ng mga sangkap na naglalaman ng mga elemento na may partikular na kumplikadong spectra, ginagamit ang STE-1 spectrograph. Para sa qualitative at quantitative analysis ng mga metal, ores, mineral, atbp., isang DFS-8 long-focus spectrograph (tatlong pagbabago) na may diffraction gratings at isang DFS-452 diffraction spectrograph ay ginagamit.

Flame photometry

Ang flame photometry ay isa sa mga pinakatumpak na pamamaraan ng pagsusuri ng spectral ng emission. Ang pamamaraang ito ay malawakang ginagamit para sa pagtukoy ng alkali at alkaline na mga metal na lupa. Ang kakanyahan ng paraan ng flame photometry ay ang mga sumusunod.

Ang isang solusyon ng analyte ay sinabugan ng naka-compress na hangin sa flame zone ng isang gas burner, kung saan ang acetylene, hydrogen, ilaw o ilang iba pang gas ay nasusunog. Ang apoy ng burner ay nagsisilbi rin bilang isang mapagkukunan ng enerhiya para sa paggulo ng mga atomo. Pinipili ng optical device ang spectral line ng elementong tinutukoy at sinusukat ang intensity nito gamit ang isang photocell. Ang intensity ng spectral line ay proporsyonal sa konsentrasyon ng asin sa solusyon (sa loob ng ilang mga limitasyon). Ang konsentrasyon ng elemento ay tinutukoy ng curve ng pagkakalibrate. Nasa ibaba ang komposisyon ng ilang mga combustible gas mixtures at ang average na temperatura na nakuha sa panahon ng kanilang combustion (sa ° C):

Portable flame photometer PPF-UNIZ. Ang schematic diagram ng PPF-UNIZ photometer ay ipinapakita sa fig. 127. Ang nasusunog na gas mula sa isang silindro (o network ng lungsod) ay dumadaan sa isang manostat 2, isang buffer bottle 3, isang filter 4 at pumapasok sa pamamagitan ng isang micro valve 5 sa isang mixer 7, na sabay-sabay na gumaganap ng function ng isang drop catcher. Ang presyon ng gas pagkatapos ng manostat ay pinananatiling pare-pareho sa pamamagitan ng micro valve 5 at sinusukat ng hugis-U na liquid manometer 6. Ang sobrang gas ay napupunta sa laboratory burner 1 at nasusunog.

Ang naka-compress na hangin mula sa isang compressor (nang hindi gumagamit ng oil lubrication) o mula sa isang silindro ay pumapasok sa isang 3" na buffer bottle, pagkatapos ay sa isang filter 13. Ang presyon ng hangin ay pinananatiling pare-pareho gamit ang isang micro valve 12 at sinusukat ng isang pressure gauge 11. Ang hangin ay pumapasok sa nebulizer 8, kung saan ang nasuri na solusyon ay sinipsip mula sa salamin 10. Ang solusyon sa anyo ng isang pinong atomized na aerosol ay pumapasok sa mixer 7, kung saan ito ay halo-halong may sunugin na gas.Ang gas-air mixture na umaalis sa mixer, na naglalaman ng elemento ng pagsubok sa atomized na estado, ay pumapasok sa burner 20 sa pamamagitan ng drop eliminator 14.

Ang wavelength ng dilaw na linya ng sodium flame ay 589±5 µm, ang pulang linya ng calcium ay 615±5 µm, ang infrared na linya ng potassium ay 766±5 µm. Ang intensity ng mga linyang ito ay naayos ng isang photocell 16, nilagyan ng mga mapapalitang interference filter 17 at diaphragms 18. Kapag tinutukoy ang sodium at calcium, ang selenium photocells ng uri ng AFI-5 na may sensitivity na 460-500 μA / lm ay ginagamit, upang matukoy ang potassium, isang sulfur-silver photocell ng uri ng FESS-UZ na may sensitivity na 6000-9000 µA/lm. Ang mga photocell at light filter ay protektado mula sa direktang thermal radiation ng apoy sa pamamagitan ng isang glass screen 19. Ang mga resultang photocurrents ay naitala ng isang magnetoelectric microammeter 21 ng uri ng M-95, kung saan ang dalawa sa tatlong photocell ay konektado ayon sa isang compensation circuit sa pamamagitan ng electric switch 15.

Bago simulan ang trabaho sa device, buksan ang pinto 10 (Fig. 128) at ayusin ito gamit ang isang trangka. Ang isang rubber tube ay konektado sa drain tube 14 ng sprayer 12 at ibinababa sa isang sisidlan na may barrier liquid na 20-25 cm ang taas. Ang isang baso na may kapasidad na 25-30 ml na may distilled water ay inilalagay sa ilalim ng suction tube 13 ng ang sprayer. Isang protective device (visor) 11 ang naka-install sa pinto at ang device ay konektado sa alternating current network na 220 V (50 Hz). Binubuksan nila ang air compressor at, dahan-dahang pinihit ang hawakan ng "air" microfaucet 4 counterclockwise, nakakamit ang isang mahusay na atomization ng distilled water, i.e. pagbuo ng highly dispersed aerosol. Ang pinakamainam na presyon ng hangin (4-8) * 10000 Pa (0.4-0.8 atm) ay hindi dapat magbago sa buong oras ng pagsukat.

Dahan-dahang umiikot ang hawakan ng "gas" microfaucet 5, ang gas ay ibinibigay sa burner at pagkatapos ng 10-20 s ito ay nag-aapoy sa pasukan sa burner at sa labasan ng manostat. Ang supply ng gas ay nababagay upang maipinta ang panloob na kono ng apoy kulay berde, at ang panlabas ay nasa mala-bughaw na asul. Gamit ang hawakan 9, itakda ang burner sa isang posisyon kung saan ang inner flame cone ay ibinababa ng 5-6 cm sa ibaba ng gilid ng diaphragm inlet.

Magsisimula ang mga sukat pagkatapos ng 20 minutong warm-up ng photometric cell. Sa panahon ng warm-up, ang cell diaphragm ay dapat na ganap na nakabukas, ang microammeter ay dapat na naka-on para sa mababang sensitivity (1.0 μA), at ang distilled water ay dapat na ipasok sa burner flame. Pagkatapos magpainit ng photovoltaic cell, ang diaphragm ay sarado, ang hawakan ng microammeter 6 ay inililipat sa pinakamataas na sensitivity (0.1 μA) at ang microammeter pointer ay nakatakda sa zero sa pamamagitan ng pag-ikot ng corrector head na matatagpuan sa kanang bahagi ng device.

Ang isang serye ng mga karaniwang solusyon ay inihanda upang bumuo ng isang calibration curve. Upang ihanda ang stock solution, 2.385 g ng potassium chloride KCl (chemically pure) ay dissolved sa isang volumetric flask na may kapasidad na 500 ml at diluted na may tubig hanggang sa marka. Pipette ang 5.00 ML ng solusyon na ito sa isang 500 ML volumetric flask at dilute hanggang sa marka na may distilled water (100-fold dilution). Ang nagresultang solusyon ay naglalaman ng 25 mg ng potasa bawat 1 ml, ang mga solusyon na naglalaman ng 5, 10, 15 at 20 mg ng potasa bawat 1 ml ay inihanda mula dito. Upang gawin ito, i-pipette ang 20, 40, 60 at 80 ml ng isang solusyon na may potasa na nilalaman na 25 mg / ml sa volumetric flasks na may kapasidad na 100 ml at palabnawin ang dami ng tubig hanggang sa marka.

Ang mga solusyon na ito ay sunud-sunod na iniksyon sa apoy ng burner at ang mga pagbabasa ng microammeter ay naitala. Kapag lumipat mula sa isang solusyon patungo sa isa pa, ang sprayer ay hinuhugasan ng distilled water hanggang ang microammeter pointer ay bumalik sa zero. Batay sa data na nakuha, isang calibration graph ay binuo: microammeter readings (kasama ang abscissa axis) - konsentrasyon ng elementong tinutukoy (kasama ang ordinate axis) (sa mg/ml).

Upang matukoy ang konsentrasyon ng isang elemento sa solusyon sa pagsubok, ito ay ipinakilala sa apoy ng burner at ang mga pagbabasa ng microammeter ay naitala, ayon sa kung saan, gamit ang calibration graph, ang konsentrasyon ng elemento na matutukoy ay matatagpuan. Sa buong proseso ng pagsusuri, ang presyon ng hangin at gas ay dapat panatilihing pare-pareho.

Bilang karagdagan sa paraan ng pagtukoy ng konsentrasyon ayon sa curve ng pagkakalibrate, ang paraan ng paglilimita ng mga solusyon ay ginagamit, i.e. kumuha ng mga pagbabasa ng microammeter kapag sinusuri ang solusyon sa pagsubok at, kahanay, mga pagbabasa ng aparato kapag sinusuri ang mga karaniwang solusyon: mga solusyon na may mas mababa at mas mataas na konsentrasyon. Ang nilalaman ng potasa (sa mg / l) ay kinakalkula ng formula

kung saan ang c1 ay ang nilalaman ng potasa sa isang mas puro karaniwang solusyon; c2 ay ang nilalaman ng potasa sa isang hindi gaanong puro karaniwang solusyon; I1 - pagbabasa ng microammeter sa pagsusuri ng isang karaniwang solusyon na may mas mataas na konsentrasyon; I2 - mga pagbabasa ng microammeter sa pagsusuri ng isang karaniwang solusyon na may mas mababang konsentrasyon; Ix - mga pagbabasa ng microammeter sa pagsusuri ng solusyon sa pagsubok.

Flame photometer Flapho-4. Dalawang-channel na instrumento para sa serial determination ng sodium, potassium, calcium, lithium at lead na may mataas na sensitivity. Ginawa sa GDR.

Ang pagsubok na solusyon ng sample ay hinihigop sa pamamagitan ng pagdaloy; sprayer na may naka-compress na hangin at nagiging aerosol. Ang aerosol ay pumapasok sa isang espesyal na reservoir, kung saan ang nasusunog na gas (acetylene o propane) ay halo-halong kasama nito, at ang nagresultang timpla ay pinapakain sa burner, na napapalibutan ng purified air. Sa isang apoy ng gas, ang sangkap na pinag-aaralan ay sumingaw at ang mga atomo nito ay nasasabik. Ang metallized interference filter ay naghihiwalay sa monochromatic component ng radiation mula sa kabuuang spectrum ng apoy, na bumabagsak sa selenium photocell. Ang nagreresultang pasulput-sulpot na photocurrent ay pinalalakas at pinapakain sa isang instrumento sa pagsukat o pagtatala. Ang scheme ng device ay ipinapakita sa fig. 129.

Iba pang flame photometer: three-channel flame photometer FP-101 para sa pagtukoy ng konsentrasyon ng Na, K, Ca at Li; flame photometer PFM para sa quantitative determination ng concentrations ng alkali at alkaline earth elements, pati na rin ang magnesium, boron, chromium at manganese; flame photometric liquid analyzers PAZH-1 at BIAN-140 para sa pagtukoy ng mga bakas na halaga ng K, Na, Ca at Li sa mga solusyon, flame photometer para sa pagtukoy ng Na at K sa mga biological fluid.

Atomic absorption spectrophotometry

Ang mga libreng atomo sa isang hindi nasasabik na estado, na matatagpuan sa zone ng mababang temperatura ng apoy, ay may kakayahang piliing sumipsip ng liwanag. Ang wavelength ng liwanag na hinihigop ng mga atomo ng isang elemento ay kapareho ng wavelength ng liwanag na ibinubuga ng mga atomo ng elementong iyon. Dahil dito, ang mga linya ng katangian ng spectrum ng pagsipsip at ang kanilang intensity ay maaaring magamit upang pag-aralan ang mga sangkap, pagtukoy ng kanilang komposisyon at ang konsentrasyon ng mga elemento ng bumubuo nito.

Upang magsagawa ng pagsusuri ng atomic absorption, ang sustansyang pansubok ay sumingaw sa pamamagitan ng pagpasok nito sa zone ng mababang temperatura ng apoy. Ang mga molekula ng evaporated substance ay naghihiwalay sa mga atomo. Ang daloy ng liwanag, sa spectrum kung saan mayroong isang linya ng liwanag na hinihigop ng sangkap, pagkatapos na dumaan sa apoy na ito, ay humina, at higit pa, mas mataas ang konsentrasyon ng nasuri na sangkap.

Sa fig. Ang 130 ay isang schematic diagram ng isang setup para sa atomic absorption analysis. Ang ilaw mula sa discharge tube 1 (hollow cathode) ay dumadaan sa apoy ng burner 2 at nakatutok sa slit ng monochromator 3. Pagkatapos ay pumapasok ang radiation sa photomultiplier, o photocell 4. Kinukuha ng monochromator ang radiation mula sa kabuuang light flux na may wavelength na hinihigop ng elementong pinag-aaralan. Ang kasalukuyang ay pinalakas sa block 5 at naitala sa pamamagitan ng pagsukat ng aparato 6.

Ang kahulugan ay binubuo sa pagsukat ng ratio ng mga intensity ng liwanag na dumadaan sa apoy na may at walang analyte na ipinapasok dito. Dahil ang intensity ng spectral line ng elementong pinag-aaralan sa burner flame ay mas malaki kaysa sa intensity ng radiation mula sa hollow cathode, ang radiation ng huli ay modulated. Ang modulasyon ng radiation (pagbabago sa amplitude at dalas ng mga oscillations) ay isinasagawa gamit ang isang umiikot na disk na may mga butas (modulator 7) na matatagpuan sa pagitan ng guwang na katod at ng apoy. Ang Amplifier 5 ay dapat magkaroon ng maximum na pakinabang para sa parehong dalas kung saan ang hollow cathode radiation ay modulated.

Atomic absorption spectrophotometer AAS-1. Idinisenyo para sa pagsipsip at paglabas ng spectral analysis. Binibigyang-daan kang tumukoy ng 65 elemento.

Prinsipyo ng pagpapatakbo. Ang sample ng likido ay atomized sa isang oxidizing gas, halo-halong may sunugin na gas (acetylene o propane) at sinusunog sa isang apoy ng burner. Ang radyasyon mula sa isang hollow cathode lamp ay dumadaan sa apoy ng burner. Matapos ang isang angkop na linya ay mapili ng isang diffraction monochromator, ang radiation ay nakadirekta sa isang photomultiplier. Ang kasalukuyang bahagi ng DC na dulot ng self-radiation ay pinigilan. Ang signal mula sa photomultiplier ay pinalakas, itinutuwid ng isang sensitibong rectifier at naitala. Ang aparato ay na-configure at kinokontrol ng mga karaniwang solusyon.

Sa fig. 131 ay nagpapakita ng isang diagram ng isang AAS-1 atomic absorption spectrophotometer.

Device device. Ang aparato ay may armature complex para sa pagbibigay ng mga gas, isang spraying at combustion system, isang maaaring palitan na aparato para sa mga lamp na may hollow cathodes, isang optical system, at isang receiving device na may amplifier at indicator.

Ang apoy ng burner ay pinapagana ng pinaghalong acetylene o propane at naka-compress na hangin. Ang mga gas ay pumapasok sa combustion system mula sa conventional cylinders na may adjusted (primary) pressure reducers. Ang supply ng walang langis na hangin ay ibinibigay ng isang tagapiga ng lamad (16 l / min sa isang presyon ng 3 * 100000 Pa (3 atm)). Ang balbula complex ng aparato ay may adjustable (pangalawang) reducer at flow meter upang kontrolin ang daloy ng bawat gas, pati na rin ang mga ceramic sintered dust filter at isang bote para sa karagdagang paghuhugas ng acetylene. Ang balbula ng kaligtasan ay awtomatikong humihinto sa pag-access ng nasusunog na gas kapag bumababa ang gumaganang presyon ng naka-compress na hangin (halimbawa, dahil sa isang kink o paghihiwalay ng supply hose); inaalis ng balbula ang maling pagkakasunud-sunod ng supply ng gas kapag nagniningas ang apoy.

Ang atomization at combustion system ay matatagpuan sa likod ng naaalis na laminated glass window na nagbibigay-daan sa iyo upang obserbahan ang operasyon ng system. Ang annular nozzle nebulizer ay may mataas na nebulization ratio at mababang pagkonsumo ng likido (3.4 ml/min, o 0.5 ml sa buong pagtakbo). Ang burner ay nilagyan ng mga mapagpapalit na ulo ng nozzle - isang hiwa para sa pagsusuri ng pagsipsip (Fig. 132, a) at dalawang multi-hole (Mga burner ng Mecker na may grid) para sa pagtatasa ng emisyon (Fig. 132.6).

Ang mga adjustable holder para sa apat na hollow cathode lamp ay matatagpuan sa isang device na nagbibigay-daan para sa mabilis na pagpapalit ng lamp. Pagkatapos palitan ang isa sa mga lamp, ang mga may hawak ay hindi kailangang ayusin.

Ang optical system ay nagdidirekta ng radiation ng lampara sa anyo ng isang makitid na sinag sa apoy. Dahil sa lateral displacement ng tube na may imaging system, ang isang solong o triple passage ng radiation sa apoy ay nakakamit upang mapataas ang sensitivity ng pagsusuri. Kinukuha ng isang mabilis na diffraction monochromator ang nais na linya ng resonance mula sa line spectrum ng isang ibinigay na hollow cathode lamp. Ang lapad ng slit ng monochromator ay inaayos mula 0 hanggang 2 mm.

Ang precision diffraction grating na may 1300 na linya bawat 1 mm at isang angular na dispersion na 1.5 nm/mm ay may mataas na resolution. Ang spectral interval ng grating ay mula 190 hanggang 820 nm.

Ang radiation receiver ay isang 12-stage photomultiplier. Ang instrumentation amplifier, hollow cathode lamp power supply at mga photomultiplier ay gumagana sa mga transistor at kayang bayaran ang mga pagbabago sa boltahe ng mains mula +10 hanggang -15%.

Ang mga pagbabasa ng aparato ay binibilang ng isang tagapagpahiwatig ng pointer na mayroong tatlong mga sukat: isang logarithmic na sukat ng ratio ng pagbabayad mula 0 hanggang 1.5; linear scale mula 0 hanggang 100 at operating voltage scale mula 0 hanggang 16 mV. Ang instrumento ay maaaring konektado sa isang recording o aparatong pang-compute para sa pagpapasiya ng konsentrasyon o para sa pagproseso ng data. Ang sensitivity ng mga pagpapasiya (sa mg/l) ay:

Gumagana ang device sa AC 220 V, 50 Hz. Ginawa sa GDR.

Iba pang domestic atomic absorption spectrophotometers: atomic absorption spectrophotometer S-302 para sa pagtukoy ng mga bakas na halaga ng bakal, tanso, sink, cobalt, nickel, bismuth, calcium at iba pang mga elemento; automated atomic absorption spectrophotometer AA-A para sa pagtukoy ng calcium at tanso na may hypersensitivity; "Saturn" - isang flame atomic absorption semi-automatic recording spectrophotometer para sa pagpapasiya ng 32 elemento; Ang "Spektr-1" ay isang atomic absorption spectrophotometer para sa express determinasyon ng higit sa 40 elemento na may sensitivity na humigit-kumulang 0.2 μg/ml.

Ang isang atomic absorption spectrophotometer na Perkin-Elmer, modelong 603, ay ginawa sa England. Ang aparato ay binuo ayon sa isang two-beam scheme, na pinagsama sa isang microcomputer. Nagbibigay ng mataas na katumpakan at nagpapahayag ng pagpapasiya. Ang nasusunog na pinaghalong oxygen-acetylene ay ginagamit upang mag-apoy ng apoy.

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Nai-post sa http://www.allbest.ru

Ministri ng Edukasyon at Agham ng Russian Federation

Institusyong Pang-edukasyon na Pambadyet ng Pederal na Estado

mas mataas na propesyonal na edukasyon

"Ufa State Oil Technical University"

Kagawaran ng Automation ng Teknolohikal na Proseso at Produksyon

sa disiplina na "Pagsubaybay sa kapaligiran ng industriya"

sa paksang "Spectral na pamamaraan ng pagsusuri"

TAPOS NA

Art. gr. MAG01-13-01

Sharifislamov A.B.

NAG-CHECK

Associate Professor Prakhova M.Yu.

• PANIMULA
• 1. SPECTROPHOTOMETRIC PARAAN NG PAGSUSURI
• 1.1 pangkalahatang katangian paraan
• 1.2 Ang pinakamahalagang batas ng pagsipsip ng liwanag
• 1.3 Mga dahilan para sa mga paglihis mula sa batas ng Beer sa spectrophotometry
• 1.4 Apparatus sa spectrophotometry
• 2. LUMINESCENT PARAAN NG PAGSUSURI
• 3. INFRARED SPETROSCOPY
• 4. MGA PARAAN NG PAGSUSURI NG ATOMIC EMISSION
• 4.1 Pangkalahatang katangian ng pamamaraan
• 4.2 Mga atomizer sa atomic emission
• 4.3 Apparatus sa pagtatasa ng atomic emission
• LISTAHAN NG MGA GINAMIT NA PINAGMULAN
• PANIMULA
• Ang mga pamamaraan ng pagsusuri ng spectral ay mga pamamaraan batay sa pagtukoy sa komposisyon ng kemikal at istraktura ng mga sangkap sa pamamagitan ng kanilang spectrum.
• Ang spectrum ng isang substance ay tinatawag na electromagnetic radiation na inayos ayon sa wavelength, ibinubuga, hinihigop, nakakalat o na-refracte ng isang substance. Ang mga pamamaraan batay sa pagkuha at pag-aaral ng spectra ng emission (emission) ng electromagnetic radiation (enerhiya) ay tinatawag na emission, absorption (absorption) - absorption, scattering - scattering method, repraksyon - repraktibo.
• Ang spectrum ng isang substance ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-apekto nito sa temperatura, daloy ng electron, light flux (electromagnetic energy) na may tiyak na wavelength (radiation frequency) at iba pang mga pamamaraan. Sa isang tiyak na halaga ng enerhiya ng epekto, ang sangkap ay maaaring pumunta sa isang nasasabik na estado. Sa kasong ito, nangyayari ang mga proseso na humahantong sa paglitaw ng radiation na may isang tiyak na haba ng daluyong sa spectrum.
• Ang emission, absorption, scattering o refraction ng electromagnetic radiation ay maaaring ituring bilang isang analytical signal na nagdadala ng impormasyon tungkol sa qualitative at quantitative na komposisyon ng isang substance o istraktura nito. Ang dalas (haba ng daluyong) ng radiation ay tinutukoy ng komposisyon ng sangkap na pinag-aaralan, at ang intensity ng radiation ay proporsyonal sa bilang ng mga particle na naging sanhi ng hitsura nito, i.e. ang dami ng substance o component ng isang mixture.
• Ang bawat isa sa mga analytical na pamamaraan ay karaniwang hindi gumagamit ng buong spectrum ng matter, na sumasaklaw sa wavelength range mula sa x-ray hanggang sa mga radio wave, ngunit isang partikular na bahagi lamang nito. Ang mga pamamaraan ng spectral ay karaniwang nakikilala sa pamamagitan ng hanay ng mga wavelength ng spectrum na gumagana para sa pamamaraang ito: ultraviolet (UV), x-ray, infrared (IR), microwave, atbp.

1. SPECTROPHOTOMETRIC PARAAN NG PAGSUSURI

1.1 Pangkalahatang katangian ng pamamaraan

Ang spectrophotometry ay karaniwang tinatawag na paraan ng optical molecular absorption analysis (kung minsan ang konseptong ito ay kasama rin ang paraan ng atomic absorption analysis) . Ang object ng spectrophotometric measurements, bilang panuntunan, ay mga solusyon. Ang photometric solution ay inilalagay sa isang cuvette - isang sisidlan na may flat parallel na transparent na panig.

Ang spectrophotometric na paraan, bilang pagsipsip, ay batay sa pagsukat ng pagsipsip ng liwanag. Ito ay kadalasang sinusukat nang hindi direkta - sa pamamagitan ng paghahambing ng mga intensity ng liwanag mula sa isang panlabas na pinagmulan na bumabagsak sa sample at dumaan sa sample.

spectrophotometric luminescent infrared spectroscopy

1.2 Ang pinakamahalagang batas ng pagsipsip ng liwanag

Batas ng Bouguer-Lambert-Beer . Hayaan ang isang layer ng isang homogenous medium ng kapal d l naglalaman ng isang sangkap na sumisipsip ng liwanag sa isang konsentrasyon kasama. Ang isang monochromatic light flux ng intensity ay dumaan dito ako. Ang intensity ng liwanag sa labasan mula sa layer ay katumbas ng ako + dI, at dl < 0 (поток ослабляется). Экспериментально было установлено, что доля поглощенного света - dI/ ako ay direktang proporsyonal sa kapal ng layer at ang konsentrasyon ng sumisipsip na sangkap:

Ang pagsasama ng expression na ito, makakakuha tayo ng:

(1. 2 )

Ang intensity ng insidente ng light flux sa sample (i.e. sa l= 0) ay ilalarawan bilang Io. Pinapalitan sa (1.2) l= 0 at ako=ako 0 , nahanap namin iyon const = - ln ako 0 . Ang pagpapalit ng halagang ito sa (1.2) at pagpasa mula sa natural na logarithms sa decimal logarithms, makuha namin ang:

(dito k = 2.303).

Ang dami ng I/I 0 ay tinatawag na transmission at tinutukoy ng T (0< T< isa). Halaga

ay tinatawag na optical density (ang halaga T = 1 ay tumutugma sa A = 0, at T = 0 - A = + oo). Coefficient k tinatawag na absorption coefficient .

Ang expression (1.3) ay ang pangunahing batas ng light absorption at tinatawag na Bouguer-Lambert-Beer law.

Kung ang konsentrasyon ng sumisipsip na mga particle ay ipinahayag sa mol/l , at ang kapal ng layer ay nasa sentimetro, pagkatapos ay ang absorption coefficient ay tinutukoy ng letrang e at tinatawag na molar absorption coefficient. Ang karaniwang tinatanggap na paraan ng pagsulat ng Bouguer-Lambert-Beer law sa spectrophotometry ay parang

A =elc (1.5)

1.3 Mga dahilan para sa mga paglihis mula sa batas ng Beer sa spectrophotometry

Sa katunayan, ang linear na katangian ng pag-asa ng A sa c ay madalas na nilalabag - lalo na sa rehiyon ng matataas na konsentrasyon at/o optical density. Ang mga pangunahing dahilan para sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay umaaliw.

Non-monochromaticity ng pinagmulan at ang epekto ng nakakalat na liwanag. Sa pagsasagawa, ang kadahilanang ito ang pangunahing isa. Kapag hinango ang batas ng Beer, ginawa ang isang pagpapalagay tungkol sa mahigpit na monochromaticity ng pinagmumulan ng liwanag. Sa katotohanan, ang emission spectrum ng anumang pinagmulan ay palaging naglalaman ng mga photon ng iba't ibang wavelength.

Ang parehong mga paglihis mula sa batas ng Beer ay sanhi din ng impluwensya ng nakakalat na liwanag - isang tiyak na bahagi ng pinagmumulan ng liwanag, na, dahil sa di-kasakdalan ng optical scheme ng device, ay direktang nahuhulog sa detektor, na lumalampas sa photometered sample.

Ang mga kadahilanang ito ay nakatulong. Ang mga ito ay humahantong sa tila mga paglabag sa batas ng Beer, dahil ang mga pagpapalagay na pinagbabatayan ng konklusyon nito ay hindi natutugunan.

Pisikal at kemikal na proseso. Tandaan na sa pagpapahayag ng batas ng Beer, ang dami c ay punto ng balanse konsentrasyon ng sumisipsip na mga particle isang tiyak na uri. Kapag nagtatayo ng pag-asa sa konsentrasyon ng A sa c, ang abscissa ay naka-plot pangkalahatan konsentrasyon ng solute. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga halagang ito ay maaaring humantong sa isang paglabag sa batas ng Beer. Paglihis mula sa linear dependence ay magaganap kapag ang lalim ng pisikal at kemikal na mga proseso na may sumisipsip na sangkap ay naiimpluwensyahan ng konsentrasyon nito. Ito ay mga proseso ng association-dnssociation.

Impluwensya ng refractive index. Sa interface sa pagitan ng dalawang media, ang ilang bahagi ng liwanag ng insidente ay palaging ipinapakita. Ang fraction na ito ay nakasalalay sa mga refractive index ng media. Kung ang refractive index ng isang solusyon ay nakasalalay sa konsentrasyon nito, kung gayon ang bahagi ng liwanag na sinasalamin ng cuvette at, dahil dito, ang sinusukat na halaga ng optical density ay nakasalalay din dito. Ang dahilan para sa paglabag sa batas ng Beer ay totoo, dahil ito ay dahil sa pagkilos ng mga salik na hindi isinasaalang-alang sa pinagmulan nito. Sa pagsasagawa, ito ay kadalasang napapabayaan, dahil sa spectrophotometry, bilang panuntunan, ang isa ay tumatalakay sa mga dilute na solusyon, ang refractive index na maaaring ituring na independyente sa konsentrasyon.

Ang lahat ng isinasaalang-alang na dahilan ay humahantong sa paglabag hindi lamang sa batas ng Beer, kundi pati na rin sa batas ng additivity.

1.4 Apparatus sa spectrophotometry

Ang schematic diagram ng device para sa pagsukat ng optical density ng mga solusyon ay ipinapakita sa ibaba.

Mga pinagmumulan. Sa molecular absorption spectroscopy, ang mga incandescent lamp ay pangunahing ginagamit bilang pinagmumulan, naglalabas ng

Figure 1.1 Schematic diagram ng device para sa pagsukat ng optical density

tuloy-tuloy na radiation. Sa rehiyon ng UV, ginagamit ang mga hydrogen, deuterium, xenon lamp na naglalabas ng liwanag na may mga wavelength na hindi bababa sa 350 nm. Ito ay mga gas discharge tubes, na mga quartz cylinder na puno ng high-pressure na gas. Bilang resulta ng isang electric discharge, ang mga molekula ng gas ay nasasabik at bumalik sa kanilang orihinal na estado, na naglalabas ng tuluy-tuloy na spectrum. Sa malapit sa UV, nakikita at malapit sa mga rehiyon ng IR (350 ... 3000 nm), ang mga tungsten lamp, Nernst pin, halogen lamp, nichrome emitters, globs, lasers ay ginagamit.

Mga monochromator at filter. Depende sa paraan ng monochromatization, dalawang klase ng mga aparato ng pagsipsip ay nakikilala: mga photometer at spectrophotometer. Ang mga light filter ay ginagamit sa mga photometer, prisms at diffraction gratings ay ginagamit sa spectrophotometers.

Mga cuvette. Sa spectroscopy ng pagsipsip, hindi ang mga ganap na halaga ng optical density ang sinusukat, ngunit ang pagkakaiba sa pagitan ng optical density ng test solution at ng reference na solusyon, ang optical density ng kung saan ay kinuha bilang zero. Ang cuvette na may test solution ay tinatawag na working cuvette, at kasama ang reference solution - ang reference cuvette. Ang mga cuvettes ay dapat na transparent sa rehiyon ng spectrum kung saan sinusukat ang optical density. Upang magtrabaho sa nakikitang rehiyon, ang mga cuvettes ay gawa sa salamin, at sa ultraviolet - ng kuwarts.

Mga Detektor. Upang makatanggap ng signal sa nakikita at UV na mga rehiyon, ang antimony-cesium (180 ... 650 nm) at oxygen-cesium (600 ... 1100 nm) na mga photocell, pati na rin ang mga photomultiplier, ay karaniwang ginagamit.

Sa mga pangunahing node ay dapat idagdag ang isang optical system na binubuo ng mga lente, salamin at prisma. Nagsisilbi silang lumikha ng isang parallel beam ng liwanag, baguhin ang direksyon nito. Ang mga diaphragm, optical wedge ay ginagamit upang i-equalize ang mga light flux.

Ang Photoelectrocolorimeters (PEC) ay may simpleng disenyo at angkop para sa pagsukat ng mga konsentrasyon ng mga sangkap sa nakikita at malapit sa rehiyon ng UV. Ang mga spectrophotometer ay may mas kumplikadong disenyo, ginagamit ang mga ito upang makakuha ng spectra ng pagsipsip at upang masukat ang mga konsentrasyon ng mga sangkap. Ang mga optical na bahagi ay gawa sa kuwarts, na ginagawang posible upang masukat ang pagsipsip ng liwanag sa nakikita at UV na mga rehiyon.

Depende sa paraan ng pagsukat, ang isa- at dalawang-beam na aparato ay nakikilala, batay sa paraan ng pagpaparehistro - pagrehistro at hindi pagrehistro.

Sa dalawang-beam na aparato, ang radiation mula sa pinagmulan ay nahahati sa dalawang stream. Ang isa sa kanila ay dumadaan sa solusyon sa pagsubok, ang isa sa pamamagitan ng sanggunian na solusyon. pareho mga optical path dapat magkapareho; Upang gawin ito, ang aparato ay nilagyan ng dalawang magkaparehong hanay ng mga light filter, detector, salamin at lente. Sa mga modernong device, madalas nilang palitan ang isang pares ng mga bahagi (halimbawa, mga detector) ng isa. Upang magrehistro ng isang senyas, bilang isang panuntunan, isang pamamaraan ng kompensasyon ay ginagamit, batay sa pagkakapantay-pantay ng mga photocurrents sa pamamagitan ng pagsasaayos ng puwang.

Ang mga double-beam spectrophotometer ay itinayo sa parehong prinsipyo tulad ng photoelectrocolorimeters, ngunit ang kanilang mga scheme ay mas kumplikado. Kabilang dito ang SPECORD 250, SPEKOL 2000 at iba pa.

Sa mga single-beam device, ang radiation mula sa source ay dumadaan lamang sa reference cuvette o sa cuvette na may test solution sa turn (halimbawa, SPECORD 40, SF-46).

Ang single-beam spectrophotometer SF-46 (Figure 1.2) na may built-in na microprocessor system ay idinisenyo upang sukatin ang transmittance at optical density ng mga likido at solid sa hanay na 190...1100 nm. Ang diffraction grating ay nagsisilbing dispersing element para sa pag-scan ng radiation kasama ang wavelength.

1 - diffraction grating; 2 at 6 - mga puwang ng output at input; 3 - lens; 4 - photosensitive lens; 5 - swivel mirror; 7 - light filter; 8 - sistema ng mga salamin (spherical at flat); 9 at 9" - mga mapagkukunan ng radiation; 10 - salamin ng eroplano; 11 at 12 - mga photocell na sensitibo sa liwanag

Figure 1.2 Block diagram ng SF-46 spectrophotometer.

Ang mga pinagmumulan ng tuluy-tuloy na radiation na nagsisiguro sa pagpapatakbo ng device sa malawak na hanay ng mga wavelength ay isang deuterium lamp (saklaw na 186...350 nm) at isang incandescent lamp (320...1100 nm). Ang mga radiation receiver (bolometers) ay ayon sa pagkakabanggit ay antimony-cesium (sa rehiyon ng 186...650 nm) at oxygen-cesium (sa rehiyon ng 600...1100 nm) na mga photocell.

Mga teknikal na katangian ng aparato:

* pagsukat ng saklaw ng transmittance 3...100%;

* ganap na error ng pagsukat ng transmittance 1%;

* standard deviation ng transmission, hindi hihigit sa 0.1%.

Bilang karagdagan sa mga pangunahing optical na katangian ng mga sangkap na pinag-aaralan (transmission coefficient at optical density), ang disenyo ng SF-46 spectrophotometer ay ginagawang posible upang matukoy ang konsentrasyon ng mga nasuri na sangkap (gamit ang isang microprocessor system), pati na rin ang rate ng pagbabago sa optical density, na mahalaga para sa pag-aaral ng kinetics mga reaksiyong kemikal sa mga solusyon.

2 . LUMINESCENT PARAAN NG PAGSUSURI

Ang pagsusuri ng luminescence ay ang pag-aaral ng glow ng mga atom, molekula, at iba pang mga particle na nagreresulta mula sa isang elektronikong paglipat sa pagbalik mula sa isang nasasabik na estado patungo sa ground state.

Ang mga inimbestigahang molekula ay dinadala sa isang estado ng optical excitation, at pagkatapos ay ang intensity ng luminescence na nagreresulta mula sa paglabas ng light quanta ng mga excited na molekula kapag ang mga molekula ay bumalik sa ground state ay naitala. Ang ilang mga sangkap ay may mga katangian ng luminescent, ang ilang mga sangkap ay maaaring luminesce pagkatapos ng paggamot na may mga espesyal na reagents. Ang paggulo ng mga atom ay maaaring isagawa bilang isang resulta ng mga reaksiyong kemikal (chemiluminescence), ang daloy ng kasalukuyang ( electroluminescence), pagsipsip ng liwanag (fluorescence) sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet (photoluminescence) , X-ray (X-ray luminescence) at radioactive (radioluminescence) sinag.

Luminescence - isa sa mga pinakasensitibong paraan ng pagsusuri - ay ginagamit upang matukoy ang mga bakas na halaga ng mga elemento. Sa kaibahan sa spectrophotometry, kung saan ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang signal (I 0 at I) ay sinusukat, sa luminescence ang signal mismo ay sinusukat, at ang limitasyon ng pagtuklas ay nakasalalay sa intensity ng pinagmulan at ang sensitivity ng detector. Ginagawang posible ng paraan ng luminescence na matukoy ang 10...10 - 4 μg cm 3 ng isang sangkap.

Sa resonant luminescence, ang radiation quantum na ibinubuga ng particle ay katumbas ng absorbed quantum (Figure 2.1, a). Ang resonant luminescence ay pangunahing katangian para sa mga atomo, gayundin para sa pinakasimpleng mga molekula na nasa gas na estado sa mababang presyon.

Sa kasong ito, ang isang espesyal na uri ng resonant luminescence ay nakikilala - atomic fluorescence, ibig sabihin, ang glow ng mga atoms sa gas phase, nasasabik ng light quanta.

Ang isang nasasabik na particle, kapag nakikipag-ugnayan sa mga nakapaligid na particle, ay maaaring ilipat sa huling bahagi ng enerhiya sa anyo ng init at pumunta sa antas 2 (Larawan 2.1, b).

a) Resonant b) Spontaneous c) Pilit

Figure 2.1 Mga uri ng luminescence ayon sa mekanismo ng mga prosesong elementarya

Sa resonant at spontaneous luminescence, ang posibilidad ng pagbabalik ng mga particle mula sa isang excited na estado sa ground state ay tinutukoy ng mga panloob na katangian ng mga particle at hindi nakasalalay sa temperatura. Ang luminescence na nangyayari kapag ang isang particle ay dumaan mula sa isang excited level 2 hanggang sa ground level ay tinatawag na spontaneous. Ang antas ng emisyon 2 ay nasa ibaba ng antas 3, at samakatuwid ang emitted quantum ay mas mababa kaysa sa na-absorb. Ang kusang luminescence ay katangian ng mga singaw at solusyon ng mga kumplikadong molekula

Sa ilang mga kaso, ang isang nasasabik na particle, bago lumipat sa radiative level 2, ay nahahanap ang sarili sa isang intermediate metastable level 4, ang direktang paglipat mula sa kung saan sa pangunahing antas ay ipinagbabawal (Figure 2.1, c). Upang makapasa sa radiative level 2, ang particle ay dapat bigyan ng karagdagang enerhiya sa anyo ng init o liwanag.

Ang luminescence na naaayon sa naturang mekanismo ay tinatawag na stimulated, at malinaw na ang tagal ng luminescence ng particle sa kasong ito ay lubos na nakasalalay sa temperatura.

Ang stimulated luminescence ay katangian ng kumplikado mga organikong molekula matatagpuan sa mababang temperatura o inilagay sa malapot o malasalamin na media (gelatin, polymer films, sugar candies). Sa ganitong mga molekula, ang antas ng triplet ay karaniwang metatable.

Ang mga pamamaraan batay sa intrinsic luminescence ng mga sangkap ay pambihirang pumipili, sa kaibahan sa mga pamamaraan para sa pagtukoy ng mga elemento gamit ang mga organikong reagents. Ang selectivity ng luminescent analysis ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng pag-iiba-iba ng mga pang-eksperimentong kondisyon (wavelength ng paggulo at pag-record ng signal, oras ng pagmamasid sa mga pamamaraan ng phosphorescent, mga parameter ng kemikal, tulad ng pH ng solusyon, temperatura, atbp.).

Ang luminescence ay malawakang ginagamit upang matukoy ang mga organikong sangkap (halimbawa, mga bitamina, gamot, gamot). Sa inorganic na pagsusuri, ang luminescence analysis ay pangunahing ginagamit para sa pagtukoy ng mga bihirang elemento ng lupa pati na rin ang maliit na halaga ng mga impurities sa mga semiconductor na materyales.

Ang domestic industry ay gumagawa ng Fluorat-02. Ang Fluorat-02-2M liquid analyzer (mula dito ay tinutukoy bilang analyzer) ay idinisenyo upang sukatin ang mass concentration ng inorganic at organic impurities sa tubig, pati na rin ang hangin, lupa, teknikal na materyales, pagkain.

Saklaw ng analyzer - analytical control ng mga bagay sa kapaligiran; sanitary control at kontrol ng mga teknolohikal na proseso. Ang analyzer ay maaaring gamitin bilang isang detektor sa chromatography.

Ang aparato at pagpapatakbo ng analyzer. Ang prinsipyo ng operasyon ng analyzer ay inilalarawan ng optical (figure 2.2) at structural (figure 2.3) na mga diagram.

Ang optical scheme ng analyzer (Figure 2.2) ay maaaring may kondisyon na nahahati sa tatlong channel: reference (excitation); pagpaparehistro ng luminescence at transmission (photometric).

Sa reference na channel, ang radiation ng isang xenon lamp 1 na tumatakbo sa isang pulsed mode ay dumadaan sa isang sistema ng mga salamin (dalawang direktang 2, 4 at isang spherical 3), isang light filter 5, na pumipili ng spectral na rehiyon ng paggulo, ay makikita. mula sa beam splitter 6 at pumapasok sa radiation receiver 7 ng reference channel .

1 - pinagmumulan ng liwanag; 2 - 4 - sistema ng mga salamin ng channel ng paggulo; 5 - light filter ng channel ng paggulo; 6 - beam splitter plate ng reference channel; 7 - reference channel photodetector; 8 - photodetector ng channel ng pagpaparehistro; 10, 12 - tumutuon sa mga lente ng channel ng pagpaparehistro; 11 - light filter ng channel ng pagpaparehistro; 13 - cuvette; 14 - beam-splitting plate ng transmission channel; 15 - nakatutok na salamin ng transmission channel; 16 - photodetector ng transmission channel

Figure 2.2 Optical na layout ng Fluorat-02-2M analyzer.

Ang de-koryenteng signal mula sa receiver na ito ay tinatawag na isang paghahambing na signal at nagsisilbing isinasaalang-alang ang kawalang-tatag ng lampara mula sa pulso hanggang sa pulso, pati na rin upang ilunsad ang isang pulsed electronic circuit para sa pag-record at pagproseso ng mga signal.

Sa transmission channel, ang radiation ng xenon lamp 1 ay dumadaan sa isang sistema ng mga salamin 2 - 4, isang light filter ng excitation channel 5, isang beam splitter plate 6, isang quartz cell na may sample 13 at, na makikita mula sa beam splitter plate 14 at mirror 15, pumapasok sa radiation receiver 16 ng transmission channel. Ang electrical signal mula sa receiver na ito ay nakasalalay sa optical density ng sample at tinatawag na transmission signal.

Sa ilalim ng pagkilos ng radiation mula sa isang xenon lamp sa isang cuvette na may sample, ang luminescence ng mga dissolved substance ay nasasabik. Sa channel ng pagpaparehistro, ang radiation ng luminescent na bahagi ng sample mula sa quartz cuvette 13 ay dumadaan sa collecting lens 12, ang light filter 11, na pumipili ng spectral na rehiyon ng pagpaparehistro, ang focusing lens 10 at pumapasok sa radiation receiver ng ang luminescence registration channel 8 (PMT). Ang electrical signal ng receiver na ito ay nakasalalay sa konsentrasyon at komposisyon ng mga analyte sa solusyon at tinatawag na luminescence signal.

Iskema ng istruktura Ang analyzer (Larawan 2.3) ay binubuo ng isang mababang boltahe na power supply, isang pulsed light source, isang yunit ng pagsukat na kinabibilangan ng mga photodetector ng reference at transmission channel, isang PMT power supply, ang PMT mismo, isang microprocessor controller at isang control panel na may likidong kristal na graphic na display (simula dito ay LCD) at keyboard.

Kino-convert ng low-voltage power supply unit ang AC mains voltage sa isang unregulated 12.V DC voltage (kapag pinapagana ng 220 V AC mains; kapag pinapagana ng 12 V DC source, walang conversion na kailangan), at pagkatapos ay sa isang stabilized Ang boltahe ng DC (+5 V, + 15 V, -15 V) ay kinakailangan upang paganahin ang supply ng kuryente ng PMT, ang yunit ng pagsukat at ang controller.

Ang pulsed light source ay bumubuo ng mga light pulse na may tagal na 100 μs sa frequency na tinutukoy ng microprocessor controller (5 Hz o 4 Hz).

Figure 2.3 Structural diagram ng Fluorat-02-2M analyzer

Ang yunit ng pagsukat ay naglalaman ng mga radiation receiver na ginagamit upang i-convert ang mga light signal sa electrical transmission at paghahambing na signal at inirerehistro ang mga signal na nagmumula sa mga receiver na ito at mula sa PMT.

Ang PMT power supply ay binubuo ng isang high voltage generator at isang control microprocessor. Ang generator ay bumubuo ng mataas na boltahe (1 kV) na nagpapatatag na boltahe na kinakailangan para sa operasyon ng PMT. Kinokontrol ng microprocessor ang setting ng boltahe sa PMT (PMT sensitivity), ang pagpapatakbo ng electromechanical shutter at inaayos ang PMT overload state.

Ginagamit ang control panel upang piliin ang mga operating mode ng device, input at output value ng mga paunang parameter at mga resulta ng pagsukat sa LCD display.

Tinitiyak ng microprocessor controller ang pagpapatupad ng mga utos na nagmumula sa keyboard, pag-iimbak ng mga paunang halaga ng parameter sa RAM, kinokontrol ang pagpapatakbo ng lahat ng mga system, kinokontrol ang pagsisimula ng isang pulsed light source, palitan ng data sa pamamagitan ng RS-232 channel, output ng data at mga mensahe ng error sa LCD display.

Pangkalahatang anyo ang analyzer ay ipinapakita sa Figure 2.4.

1 - keyboard; 2 - likidong kristal na display; 3 - checkbox na isinasara ang cover sensor; 4 - takip ng cell compartment; 5 - sliding damper; 6 - kompartimento ng cell

Figure 2.4 Pangkalahatang view ng Fluorat-02-2M analyzer

3 . INFRARED SPETROSCOPY

Sa lahat ng mga katangian ng mga organic compound, ang IR spectrum ay nagbibigay ng pinakamaraming impormasyon tungkol sa istraktura ng compound. Tulad ng mass spectrum, ang infrared spectrum ay katangian ng isang ibinigay na organic compound at ginagamit upang itatag ang pagkakakilanlan ng dalawang compound, upang matukoy ang istraktura ng isang bagong compound. Ang pagsisiyasat ng vibrational spectra, ang isa ay maaaring magtatag ng spatial na istraktura ng mga molekula, makilala ang likas na katangian ng bono (polarity, polarizability, multiplicity).

Figure 3.1 Scheme ng mga antas ng enerhiya ng isang molekula sa pamamagitan ng electronic, vibrational at rotational states

Ang molekula ay patuloy na nag-o-oscillate: ang mga bono nito ay lumalawak (at kumukurot) at, bilang karagdagan, yumuko na may kaugnayan sa isa't isa. Ang mga pagbabago sa molecular vibrations ay nagdudulot ng pagsipsip sa infrared na rehiyon, na nasa labas ng pulang rehiyon ng nakikitang spectrum. Upang ipahiwatig ang posisyon ng pagsipsip sa infrared na rehiyon, ang haba ng daluyong o, mas madalas, ang dalas ay ginagamit, na ipinahayag hindi sa hertz, ngunit sa mga numero ng alon.

Ang wave number at enerhiya ay magkakaugnay ng mga sumusunod na relasyon: 1 cm -1 \u003d 2.858 cal / mol \u003d 1.986 10 -16 erg / molecule \u003d 1.24 10 -4 eV / mol.

wave number? ito ang bilang ng mga alon na magkasya sa 1 cm (ito ang kapalit ng wavelength sa sentimetro).

Ang isang molekula sa lupa at mga nasasabik na estado ay may isang tiyak na hanay ng mga discrete na antas ng enerhiya, na binibilang. pinakamalaking pagkakaiba Ang enerhiya sa pagitan ng lupa at nasasabik na mga antas ay nagaganap para sa mga elektronikong estado. Ang mga antas ng panginginig ng boses ay nakapatong sa kanila, na dahil sa iba't ibang uri ng mga panginginig ng boses sa molekula (stretching-compression ng mga bono, pagbabago ng mga anggulo sa pagitan nila). Mayroong mas malapit na pagitan ng mga antas, na tinatawag na mga antas ng pag-ikot. Ang lahat ng mga estado ng enerhiya ng isang molekula ay maaaring kinakatawan ng isang diagram ng antas ng enerhiya (Larawan 3.2).

Ang mga transisyon na mababa ang enerhiya sa pagitan ng mga antas ng vibrational sa loob ng parehong antas ng elektroniko ay nangyayari bilang resulta ng pagsipsip ng radiation sa infrared na rehiyon at pinag-aaralan sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng infrared spectroscopy.

Ang infrared spectra ay karaniwang (ngunit hindi palaging) nakasulat bilang porsyento ng transmittance laban sa wavenumber (sa cm-1). Ang isang modernong dual-beam spectrophotometer ay karaniwang nagtatala ng absorbed infrared radiation bilang isang porsyento ng intensity ng hindi sinisipsip na liwanag sa isang partikular na wavelength. Ang pagsipsip o optical density ay nauugnay sa paghahatid sa pamamagitan ng equation:

A \u003d -lg (I / I 0) (3.1)

Transmission (T) \u003d 100%, sa A \u003d 0 at katumbas ng ratio I / I 0.

Ang schematic diagram ng anumang spectral device (Fig. 3.2) ay binubuo ng tatlong pangunahing bahagi: lighting I, spectral (optical) II, at pagtanggap at pag-record III. Ang bahagi ng pag-iilaw ay may kasamang ilaw na pinagmumulan 1 at mga condenser na lente o salamin 2, na pantay na nag-iilaw sa entrance slit ng device 4. Sa cuvette 3, naka-install ang test at reference sample.

Ang spectral na bahagi (monochromator) ay naglalaman ng isang input lens 5 at isang dispersive system 6, isang output lens 7. Ang isang recording device 9 ay naka-install sa focal plane 8.

Figure 3.2 Schematic diagram ng spectral instrument

Mga mapagkukunan ng radiation. Sa nakikita at malapit-IR na mga rehiyon, ang mga lamp na puno ng gas na may tungsten filament ay ginagamit, sa mga short-wave at medium na rehiyon, isang Nerst pin, isang silicate rod (globar). Ito ay gawa sa silicon carbide, ang diameter nito ay 4-6 mm; operating boltahe 35-50 V, kasalukuyang lakas 3-5 A, radiation power 150 - 250 W, temperatura 1200 °C.

Monochromator - isang optical device na nagbibigay-daan sa mga sukat sa isang malawak na spectral na rehiyon at sa isang napakakitid na hanay ng wavelength. Ang pangunahing elemento ng monochromator ay isang dispersive system sa anyo ng isang prism o diffraction grating. Ang mga salamin ay nagsisilbing mga elementong tumututok, dahil imposibleng gumawa ng mga lente na magiging transparent sa karaniwang ginagamit na hanay ng dalas ng infrared.

Ang mga tatanggap ng radyasyon ay nahahati sa thermal at photoelectric.

Sa mga infrared na rehiyon ng spectrum, ginagamit ang mga photocell, photoresistor, at bolometer bilang mga receiver. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng bolometer ay upang baguhin ang electrical resistance ng temperatura-sensitive na elemento kapag pinainit. Infrared radiation, na bumabagsak sa bolometer, ay nagiging sanhi ng mahinang mababang boltahe na kasalukuyang, na pinalakas ng isang alternating current amplifier, na sinusundan ng pagtatala ng spectral curve.

Pagpaparehistro ng spectra ng pagsipsip. Karaniwan ang spectrum ay naitala sa tulong ng isang recorder sa mga coordinate k= f(l) o k= f(n). Ang mga spectrophotometer ay nahahati sa single-beam at double-beam spectrophotometers ayon sa paraan ng pag-record. Nagbibigay-daan sa iyo ang mga modernong double-beam spectrophotometer na awtomatikong irehistro ang infrared absorption spectra ng solid, liquid substance bilang isang porsyento ng transmission sa ibang frequency range. Kaya, halimbawa, ang IKS-29 spectrophotometer ay gumagana sa saklaw ng dalas na 4200-400 cm-1

Ang graduation ay karaniwang isinasagawa ayon sa reference spectra (normals), wave number, maxima, absorption band na kung saan ay tiyak na kilala (halimbawa, polystyrene). Ang mga spectrophotometer ay mga optical na instrumento na sumusukat sa ratio ng intensity ng dalawang light flux depende sa wavelength. Upang mapabuti ang kalidad ng pagtatala ng spectrum ng pagsipsip ng sangkap sa ilalim ng pag-aaral, ito ay kanais-nais na alisin ang background signal - pagsipsip ng atmospheric gas, ang mga bintana ng cell kung saan ang sample ay matatagpuan, atbp Para sa layuning ito, isang dalawang-beam Ang scheme ay ginagamit sa spectrophotometer upang mabayaran ang signal sa background (Figure 3.3).

Larawan 3.3. Schematic diagram ng isang two-beam spectrophotometer

Ang IR radiation mula sa pinagmulan 1 ay nahahati sa dalawang beam ng isang sistema ng mga salamin 2. Ang gumaganang beam ay dumadaan sa cell na may sample 3, at ang reference beam ay dumadaan sa background compensator 4. Sa tulong ng isang disk modulator 5, ang ang mga beam ay halili na nakadirekta sa entrance slit ng monochromator 6 at sa pamamagitan nito sa diffraction grating 7 , na nabubulok ang radiation sa isang spectrum at idinidirekta ito sa exit slit 8. Ang monochromatic na imahe ng slit ay nahuhulog sa receiver - bismuth bolometer 9. Sa kawalan ng sample ng pagsubok, ang mga intensity ng working beam at ang reference beam ay pareho, sa receiver ang mga signal mula sa mga beam na ito ay ibinabawas; walang signal sa output. Kapag ang gumaganang sinag ay hinihigop ng sangkap sa ilalim ng pag-aaral, ang mga sinag ng iba't ibang intensity ay bumagsak sa receiver, bilang isang resulta kung saan lumilitaw ang isang alternating signal sa receiver. Pagkatapos ng amplification at conversion ng signal, ang panulat ng recorder 10 ay naka-set sa paggalaw.

Kapag ang rehas na bakal ay pinaikot nang dahan-dahan, ang slit 8 ay sunud-sunod na pinuputol ang makitid na mga seksyon ng spectrum, at ang isang curve ng dependence ng transmission sa wavelength ay iguguhit sa recorder tape.

4 . MGA PARAAN NG PAGSUSURI NG ATOMIC EMISSION

4.1 Pangkalahatang katangian ng pamamaraan

Sa paraan ng atomic emission spectroscopy, sinusukat ang emission ng optical radiation sa pamamagitan ng excited free atoms. Sa atomic emission, tulad ng atomic absorption, ang pinagmumulan ng mataas na temperatura, isang atomizer, ay ginagamit upang ilipat ang elementong tinutukoy sa estado ng atomic na singaw. Kasabay nito, narito rin ang pinagmumulan ng paggulo ng mga atomo. Kaya, sa paraan ng paglabas ng atom, ang paggulo ng mga atom ay may thermal character.

Ang mga atom sa nasasabik na estado ay maaaring maglabas ng mga photon ng maraming iba't ibang mga frequency, na nagbibigay ng multi-line spectrum (tingnan ang diagram sa kanan). Ang mga transition na nagtatapos sa ground state ay bumubuo sa pangunahing (tunog) ) isang serye ng mga linya (naaayon, ang mga linya ng resonance sa spectrum ng pagsipsip ay tumutugma sa mga paglipat mula sa ground state). Ang naobserbahang bilang ng mga linya sa atomic emission spectra ay karaniwang mas malaki kaysa sa absorption spectra. Sa katunayan, ang intensity y ng isang spectral na linya na may dalas na vy = |E, - Ej|/h ay direktang proporsyonal sa populasyon N) ng antas ng enerhiya kung saan nangyayari ang paglipat:

Sa ilalim ng mga kondisyon ng thermodynamic equilibrium, ang populasyon ng ground state ay mas mataas kaysa sa mga nasasabik; samakatuwid, ang mga linya lamang na tumutugma sa mga paglipat mula sa ground state (resonance) ay sinusunod sa atomic absorption spectra. Para sa mga proseso ng paglabas, gayunpaman, ang mga paglipat mula sa ground state ay malinaw na imposible. Ang mga linya ng emisyon ay tumutugma sa mga transisyon mula sa iba't ibang nasasabik na mga estado (ang mga populasyon kung saan, bilang panuntunan, ay katugma sa bawat isa) sa mga estado na may mas mababang enerhiya. Gayunpaman, kahit na sa emission spectra, ang pangunahing serye ay karaniwang may mas mataas na intensity kaysa sa mga pangalawang.

4.2 Mga atomizer sa atomic emission

Isaalang-alang natin ang mga pangunahing uri ng atomizer na ginagamit sa pagtatasa ng atomic emission, sa pataas na pagkakasunud-sunod ng kanilang operating temperature.

apoy. Ang hanay ng kanilang operating temperature ay mula 1500 hanggang 3000°C. Sa gayong mababang temperatura, ang mga atomo lamang ng mga elemento ng alkali at alkaline na lupa (nagsisimula sa Ca) ay nasasabik sa isang kapansin-pansing antas. Ang flame atomic emission photometry ay isa sa mga pinakamahusay na paraan para matukoy ang mga elementong ito. Ang solusyon na susuriin ay patuloy na ine-spray sa apoy sa pamamagitan ng isang nozzle, tulad ng sa flame atomization atomic absorption analysis.

Electric arc. Ang arc discharge ng parehong direktang at alternating current ay ginagamit. Ang mga temperatura sa pagpapatakbo ay mula 3000 hanggang 7000°C. Ang ganitong mga temperatura ay sapat para sa atomization at paggulo ng karamihan sa mga elemento, maliban sa ilang napakahirap na excitable non-metal (halimbawa, mga halogens). Ang nasuri na solidong sample ay ginagamit bilang isa sa mga electrodes (halimbawa, sa pagsusuri ng mga haluang metal) o inilapat sa solidong anyo sa isa sa mga electrodes na bumubuo sa arko (karaniwan ay ginagamit ang mga graphite electrodes). Kapag pinag-aaralan ang mga solusyon, ang mga ito ay unang sumingaw gamit ang isang solid powdered collector (karaniwan ay grapayt din). Ang isang malubhang disbentaha ng arc atomizer (lalo na ang direktang kasalukuyang) ay ang mababang katatagan nito.

mataas na boltahe na spark. Ang isang natatanging katangian ng pinagmumulan ng atomization na ito ay ang kawalan ng thermodynamic equilibrium sa pagitan ng mga particle (atoms, ions, free electron) sa loob nito. Samakatuwid, sa halip mahirap magsalita sa pangkalahatan tungkol sa temperatura ng paglabas ng spark. Ang "effective" na temperatura ng atomization nito ay umabot sa 10000-12000°C. Ang mataas na boltahe na spark ay isa sa pinakamataas na pinagmumulan ng temperatura ng atomization. Ang teknikal na pagpapatupad ng pagsusuri sa arc at spark discharges ay halos magkapareho. Kadalasan, sa mga instrumentong parang multo, ang parehong aparato ay ginagamit upang makabuo ng isang arko at isang spark.

Mga atomizer ng plasma. Ito ang mga pinakamodernong uri ng atomizer. Ang high-frequency inductively coupled argon plasma (ICP) ay may pinakamahusay na analytical na katangian . Ang pinagmulan ng ICP ay isang plasma torch kumplikadong disenyo, na binubuo ng tatlong concentric quartz tubes. Ang mga daloy ng argon ay pinapakain sa kanila sa mataas na bilis. Ang pinakaloob ay ginagamit upang iturok ang sample na solusyon, ang intermediate ay plasma-forming, at ang panlabas na isa ay ginagamit upang palamig ang plasma; ang daloy ng rate ng argon sa stream na ito ay lalong mataas (10–20 l/min). Ang argon plasma ay pinasimulan ("nag-apoy") sa pamamagitan ng isang spark discharge at pagkatapos ay nagpapatatag ng isang high frequency inductive coil na nakapalibot sa tuktok ng burner; sa kasong ito, lumilitaw ang isang malakas na ring current ng Ar + ions. Ang operating temperature ng ICP ay humigit-kumulang 10,000°C.

4.3 Apparatus sa pagtatasa ng atomic emission

Ang schematic diagram ng atomic emission spectrometer ay ipinapakita sa Figure 4.1.

Larawan 4.1. Schematic diagram ng isang atomic emission spectrometer

Sa kaibahan sa naunang itinuturing na mga scheme ng pagsipsip ng spectrometers, dito, siyempre, walang panlabas na pinagmumulan ng radiation. Ang isa pang tampok ay ang posibleng paggamit ng isang polychromator sa halip na isang monochromator - isang aparato na nagbibigay ng posibilidad ng sabay-sabay na pagpaparehistro ng maraming mga parang multo na linya at - bilang isang resulta - ang posibilidad ng express multi-element analysis. Ang mga prism o diffraction grating ay karaniwang ginagamit bilang mga monochromator at polychromator. Kapag ginamit bilang mga monochromator, mayroong isang hiwa sa output na nag-iisa sa isang makitid na spectral na rehiyon; ang mga polychromator ay walang ganoong puwang. Sa pag-atomization ng apoy, dahil sa maliit na bilang ng mga linya ng paglabas na sinusunod sa ilalim ng mga kondisyong ito, posible ring gumamit ng mga low-resolution na monochromator - mga light filter.

Bilang mga detektor, kung ang mga monochromator ay ginagamit, ang mga photoelectric converter ng parehong mga uri ay ginagamit tulad ng sa iba pang mga optical analysis na pamamaraan (photocells, photomultipliers, photodiodes). Kapag gumagamit ng polychromators, ginagamit ang isang set ng mga naturang detector, kadalasang photodiodes ("diode bar"). Gayunpaman, sa kasong ito, ang iba pang mga paraan ng pagpaparehistro ay ginagamit din. Ang pinakakaraniwan sa kanila ay photographic (photochemical), kung saan ang emission spectrum ay nakuhanan ng litrato sa isang photographic plate. Ang intensity ng spectral line sa kasong ito ay matatagpuan sa pamamagitan ng pagsukat ng blackening (optical density) ng line image sa isang photographic plate. Para sa mass semi-quantitative analysis, ginagamit din ang mga device na may visual indication (steeloscopes).

Isaalang-alang ang circuit diagram ng isang flame photometer. Ang emission flame photometer ay binubuo ng tatlong pangunahing yunit: atomizer at burner, light filter o monochromator at pagsukat na aparato; ang schematic diagram ng device ay ipinapakita sa Figure 4.2.

Ang nasuri na solusyon 1 ay binago sa isang aerosol gamit ang isang sprayer 2 (pinamamahalaan sa ilalim ng pagkilos ng compressed air o oxygen) at iniksyon sa apoy 3 ng isang nasusunog na pinaghalong hangin o oxygen na may hydrogen (kung minsan ay may ilang hydrocarbon: acetylene, propane, butane). Ang katumpakan at sensitivity ng flame photometric determinations ay higit na nakasalalay sa antas ng atomization ng solusyon at ang pagpapatakbo ng burner. Ang light filter (o monochromator) 4 ay naghihiwalay mula sa spectrum ng isang partikular na spectral line na ginagamit para sa pagsukat. Ginagamit ang Photocell 5 (o photomultiplier) at galvanometer 6 upang sukatin ang intensity ng spectral line.

1 - nasuri na solusyon; 2 - atomizer; 3 - apoy ng burner; 4 - light filter (o monochromator); 5 - photocell; 6 - galvanometer

Larawan 4.2. Diagram ng isang emission flame photometer.

Ang temperatura ng apoy ay napakahalaga sa pamamaraang ito. Kapag ang mga paghahalo ng hangin na may propane o butane ay sinunog, ang temperatura na 1700 ... 1900 ° C ay naabot at tanging ang mga alkali na metal na atom ay nasasabik. Para sa pagtukoy mga metal na alkaline earth kailangan ang apoy ng pinaghalong hangin at acetylene, na nagbibigay ng temperatura na humigit-kumulang 2300 ° C. Ang apoy ng pinaghalong oxygen na may hydrogen (2500 °C) o acetylene (3150 °C) ay itinuturing na unibersal.

Sa pagsasanay sa laboratoryo, ang parehong flame photometer na may mga light filter at spectrophotometer para sa flame photometry ay ginagamit.

Ang mga flame photometer na may mga light filter ay pangunahing nagsisilbi para sa pagtukoy sa mga solusyon ng potassium, sodium, calcium at kung minsan ay lithium, i.e. para sa pagsusuri ng mga bagay ng simpleng komposisyon. Karaniwang gumagana ang mga ito sa mababang temperatura ng apoy ng mga pinaghalong mga nasusunog na gas na may hangin; ang kanilang mga atomizer ay nilagyan ng mga espesyal na silid upang hawakan ang malalaking patak ng aerosol na hindi sumingaw sa apoy. Ang mga flame photometer ng mga tatak ng FPF-58, FPL-1, PFM, FLAFO-4 ay ginawa sa ating bansa.

Ang mga spectrophotometer para sa flame photometry ay mas sensitibo at nagbibigay ng mataas na radiation monochromatization. Ang mga ito ay nilagyan ng mga espesyal na burner para sa pagsunog ng mga mixtures ng mga sunugin na gas na may oxygen, at ang mga gas ay halo-halong sa labasan ng nozzle, ang nasuri na solusyon ay direktang iniksyon sa apoy. Ang PAZH-1 na aparato ay maaaring magsilbi bilang isang halimbawa ng isang spectrophotometer para sa flame photometry.

LISTAHAN NG MGA GINAMIT NA PINAGMULAN

1. Garmash, A.V. Panimula sa spectroscopic na pamamaraan ng pagsusuri. Optical na pamamaraan ng pagsusuri. - Moscow, 1995.

2. Yakunina I.V. Mga pamamaraan at kagamitan para sa pagsubaybay sa kapaligiran. Kapaligiran pagmamanman./ I.V. Yakunin, N.S. Popov - Tambov: TSTU, 2009.

3. Sotnikova E.V. Analytical na pamamaraan ng ecological monitoring./E.V. Sotnikova, N.Yu. Kalpina, E.V. Ryakhovskaya, B.V. Smirin - Moscow: MSTU "Mami", 2011.

4. Saxonov, M.N. Pagsubaybay sa kapaligiran ng industriya ng langis at gas. Physico-chemical at biological na pamamaraan./M.N. Saxonov, A.D. Abalakov, L.V. Danko, O.A. Barkhatova, A.E. Balayan, D.I. Stom - Irkutsk: Irkutsk Pambansang Unibersidad, 2005.

5. Fedorova, E.I. Mga instrumental na pamamaraan para sa pagsusuri ng mga organikong compound [Electronic na mapagkukunan]: aklat-aralin: self-st. aklat-aralin elektron. ed. / E. I. Fedorova; Sykt. panggugubat sa-t. - Elektron. Si Dan. - Syktyvkar: SLI, 2013. - Access mode: http://lib.sfi.komi.com.

Naka-host sa Allbest.ru

...

Mga Katulad na Dokumento

Mga layunin at layunin ng analytical control sa enterprise. Ang mga aktibidad ng laboratoryo ng pabrika para sa kontrol ng kalidad. Katangiang katangian ng physico-chemical na pamamaraan ng pagsusuri. Mga pangunahing parameter sa chromatographic at titrimetric na pamamaraan ng pagsusuri.

abstract, idinagdag 12/28/2009


Paghirang ng mga automated na regional condensate station. Mga paraan ng paggamot sa condensate upang mabawasan ang nilalaman ng mga produktong langis. Desiliconization ng tubig sa paggamot ng tubig ng mga high-pressure na pang-industriyang thermal power plant. Ang kakanyahan ng colorimetric na paraan ng pagtatasa ng solusyon.

pagsubok, idinagdag noong 01/17/2010


Ang konsepto ng chromatography bilang ang paghihiwalay ng mga kumplikadong mixture sa mga constituent na bahagi sa pagitan ng dalawang hindi mapaghalo phase. Pag-uuri ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng chromatographic, ang pag-aaral ng mga produktong pagkain sa kanilang tulong. Penetration at affinity chromatography.

term paper, idinagdag 06/03/2015


Paglalarawan ng paraan ng atomic force microscopy, ang mga pakinabang at disadvantages nito. Schematic arrangement ng isang atomic force microscope. Mga tampok ng proseso ng pag-scan. Application ng atomic force microscopy upang matukoy ang morpolohiya ng mga manipis na pelikula.

abstract, idinagdag noong 12/09/2015


Ang paraan ng atomic absorption spectral analysis at ang mga pakinabang nito. Kontrol ng mga teknolohikal na proseso. Thermal evaporation ng dry residues ng mga solusyon. Superposition ng radiation mula sa isang atomizer sa radiation mula sa isang light source. Diffusion coefficient ng mga atom sa mga gas.

ulat, idinagdag noong 11/10/2008


Ang konsepto ng thermodynamic-topological analysis, ang kakanyahan at mga tampok nito, mga lugar ng paggamit at pagiging epektibo. Ang prinsipyo at pamamaraan para sa pagpapatupad ng thermodynamic-topological analysis, ang mga yugto at katangian nito. Pag-aaral ng ebolusyon ng triple biazeotropy.

abstract, idinagdag 02/15/2009


Ang prinsipyo ng pamamaraang polarimetric. Komposisyon, kemikal at pisikal na katangian, ang mga nakakalason na epekto ng asukal. Mga katangian ng mga pamamaraan ng pagsusuri ng sangkap: refractometric, antron, gas chromatographic. Pagtatantya ng error sa pagsukat.

term paper, idinagdag noong 02/29/2016


Ang pangunahing diskarte sa pag-aaral ng mga kumplikadong bagay ay pagsusuri ng system. Praktikal na pagpapatupad ng pagsusuri ng system - pagsusuri ng istruktura ng sistema, mga prinsipyo at pamamaraan nito. Ang pinagmulan ng structural modeling. Mga klase ng mga modelo ng pagsusuri ng sistema ng istruktura.

abstract, idinagdag 02/18/2009


Matigas ang ulo materyales at ang kanilang mga katangian, pag-uuri at mga kondisyon para sa epektibong paggamit. Mga modernong pisikal at kemikal na pamamaraan ng pagsusuri. Mga kemikal na reagents, pangunahing at pantulong na kagamitan. Pamantayang Pamamaraan para sa Pagsusuri ng Dinas Refractory.

thesis, idinagdag noong 01/21/2016


Mga teoretikal na pundasyon ng analytical na kontrol ng kalidad ng produkto. Automation ng analytical control ng mga produkto ng kemikal-teknolohiyang industriya. Optical na pamamaraan ng pananaliksik sa kemikal. Mga pamamaraan ng electrochemical pagsusuri. paraan ng chromatographic.

Ang spectral analysis ay isang paraan para sa pagtukoy ng kemikal na komposisyon ng isang substance mula sa spectrum nito. Ang pamamaraang ito ay binuo noong 1859 ng mga siyentipikong Aleman na si G.R. Kirchhoff at R.V. Bunsen.

Ngunit bago isaalang-alang ito maganda kumplikadong isyu, pag-usapan muna natin kung ano ang spectrum.
Saklaw(lat. spectrum "vision") sa pisika - ang pamamahagi ng mga halaga ng isang pisikal na dami (karaniwang enerhiya, dalas o masa). Karaniwan, ang spectrum ay nangangahulugan ng electromagnetic spectrum - ang frequency spectrum (o kapareho ng quantum energies) ng electromagnetic radiation.

Ang terminong spectrum ay ipinakilala sa siyentipikong paggamit newton noong 1671-1672 upang italaga ang isang multi-kulay na banda na katulad ng isang bahaghari, na nakukuha kapag ang sinag ng araw ay dumaan sa isang tatsulok na glass prism. Sa kanyang gawaing "Optics" (1704), inilathala niya ang mga resulta ng kanyang mga eksperimento sa nabubulok na puting liwanag sa magkahiwalay na mga bahagi ng iba't ibang kulay at repraksyon gamit ang isang prisma, iyon ay, natanggap niya ang spectra ng solar radiation at ipinaliwanag ang kanilang kalikasan. Ipinakita niya na ang kulay ay isang pag-aari ng liwanag, at hindi ipinakilala ng isang prisma, gaya ng inaangkin ni Bacon noong ikalabintatlong siglo. Sa katunayan, inilatag ni Newton ang mga pundasyon ng optical spectroscopy: sa "Optics" inilarawan niya ang lahat ng tatlong paraan ng light decomposition na ginagamit pa rin ngayon - repraksyon, interference(muling pamamahagi ng intensity ng liwanag bilang resulta ng superposisyon ng ilang light waves) at diffraction(baluktot sa isang balakid sa pamamagitan ng mga alon).
At ngayon bumalik tayo sa pag-uusap tungkol sa kung ano ang spectral analysis.

Ito ay isang paraan na nagbibigay ng mahalaga at iba't ibang impormasyon tungkol sa mga bagay sa langit. Paano ito nagawa? Sinusuri ang liwanag, at mula sa pagsusuri ng liwanag posible na makagawa ng husay at dami ng kemikal na komposisyon ng bituin, ang temperatura nito, ang presensya at lakas ng magnetic field, ang bilis ng paggalaw sa linya ng paningin, atbp.
Ang spectral analysis ay batay sa konsepto na ang kumplikadong liwanag, kapag dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa (halimbawa, mula sa hangin patungo sa salamin), ay nabubulok sa mga bahagi nito. Kung ang isang sinag ng liwanag na ito ay inilalagay sa gilid na mukha ng isang trihedral prism, kung gayon, na na-refracted sa salamin sa iba't ibang paraan, ang mga sinag na bumubuo sa puting liwanag ay magbibigay ng isang iridescent strip sa screen, na tinatawag na spectrum. Sa spectrum, ang lahat ng mga kulay ay palaging nakaayos sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod. Kung nakalimutan mo ang order na ito, pagkatapos ay tingnan ang larawan.

Prism bilang isang parang multo na aparato

Ginagamit ng mga teleskopyo upang makuha ang spectrum. mga espesyal na aparato – mga spectrograph nakalagay sa likod ng focus ng telescope lens. Noong nakaraan, ang lahat ng spectrograph ay prisma, ngunit ngayon sa halip na isang prisma ang ginagamit nila rehas na bakal, na nagde-decompose din ng puting liwanag sa isang spectrum, ito ay tinatawag na diffraction spectrum.
Alam nating lahat na ang liwanag ay naglalakbay sa anyo ng mga electromagnetic wave. Ang bawat kulay ay may tiyak na haba. electromagnetic wave. Ang wavelength sa spectrum ay bumababa mula pula hanggang violet mula sa mga 700 hanggang 400 microns. Higit pa sa violet ray ng spectrum ay kasinungalingan ultra-violet ray, hindi nakikita ng mata, ngunit kumikilos sa photographic plate.

Ang mga X-ray na ginagamit sa medisina ay may mas maikli pang wavelength. x-ray radiation ang mga makalangit na bagay ay pinipigilan ng kapaligiran ng Earth. Kamakailan lamang ay naging available ito para sa pag-aaral sa pamamagitan ng paglulunsad ng mga high-altitude rocket na tumataas sa itaas ng pangunahing layer ng atmospera. Ang mga obserbasyon sa mga x-ray ay isinasagawa din ng mga awtomatikong instrumento na naka-install sa mga istasyon ng interplanetary ng kalawakan.

Sa likod ng mga pulang sinag ng spectrum ay may mga infrared ray. Hindi sila nakikita, ngunit kumikilos din sila sa mga espesyal na photographic plate. Ang mga spectral na obserbasyon ay karaniwang nauunawaan bilang mga obserbasyon sa hanay mula sa infrared hanggang sa ultraviolet ray.

Ang mga instrumentong ginagamit sa pag-aaral ng spectra ay tinatawag spectroscope at spectrograph. Ang spectrum ay tinitingnan gamit ang isang spectroscope at nakuhanan ng larawan gamit ang isang spectrograph. Spectrum photography ang tawag spectrogram.

Mga uri ng spectra

Spectrum sa anyo ng isang iris (solid, o tuloy-tuloy) magbigay ng mga solidong incandescent na katawan (mainit na karbon, electric lamp filament) at malalaking masa ng gas sa ilalim ng matinding presyon. line spectrum Ang radiation ay nagbibigay ng mga bihirang gas at singaw kapag malakas na pinainit o nasa ilalim ng impluwensya ng isang electric discharge. Ang bawat gas ay may sariling ibinubuga na hanay ng mga maliliwanag na linya ng ilang partikular na kulay. Ang kanilang kulay ay tumutugma sa ilang mga wavelength. Palagi silang nasa parehong mga lugar sa spectrum. Ang mga pagbabago sa estado ng isang gas o sa mga kondisyon ng ningning nito, halimbawa, pag-init o ionization, ay nagdudulot ng ilang partikular na pagbabago sa spectrum ng isang partikular na gas.

Ang mga siyentipiko ay nagtipon ng mga talahanayan na naglilista ng mga linya ng bawat gas at nagpapahiwatig ng liwanag ng bawat linya. Halimbawa, sa spectrum ng sodium, ang dalawang dilaw na linya ay lalong maliwanag. Ito ay itinatag na ang spectrum ng isang atom o molekula ay nauugnay sa kanilang istraktura at sumasalamin sa ilang mga pagbabago na nangyayari sa kanila sa panahon ng proseso ng glow.

Ang line absorption spectrum ay nagagawa ng mga gas at vapor kapag may mas maliwanag at mas mainit na pinagmulan sa likod ng mga ito, na nagbibigay ng tuluy-tuloy na spectrum. Spectrum ng pagsipsip binubuo ng tuluy-tuloy na spectrum na pinutol ng mga madilim na linya na nasa mismong mga lugar kung saan dapat matatagpuan ang mga maliliwanag na linyang likas sa gas na ito. Halimbawa, ang dalawang dark sodium absorption lines ay matatagpuan sa dilaw na bahagi ng spectrum.

Kaya, ginagawang posible ng spectral analysis na maitatag ang kemikal na komposisyon ng mga singaw na naglalabas ng liwanag o sumisipsip nito; alamin kung sila ay nasa laboratoryo o nasa katawang-langit. Ang bilang ng mga atomo o molekula na nakahiga sa ating linya ng paningin, naglalabas o sumisipsip, ay tinutukoy ng intensity ng mga linya. Ang mas maraming mga atom, mas maliwanag ang linya o mas madilim ito sa spectrum ng pagsipsip. Ang araw at mga bituin ay napapaligiran ng mga gas na kapaligiran. Ang tuluy-tuloy na spectrum ng kanilang nakikitang ibabaw ay pinuputol ng mga madilim na linya ng pagsipsip na lumilitaw kapag ang liwanag ay dumaan sa atmospera ng mga bituin. Kaya ang spectra ng Araw at mga bituin ay absorption spectra.

Ngunit ginagawang posible ng pagsusuri ng parang multo na matukoy ang kemikal na komposisyon ng mga self-luminous o radiation-absorbing gas lamang. Komposisyong kemikal hindi matukoy ang solid o likido sa pamamagitan ng spectral analysis.

Kapag ang katawan ay pulang-pula, sa tuluy-tuloy na spectrum nito, ang pulang bahagi ang pinakamaliwanag. Sa karagdagang pag-init, ang pinakamataas na ningning sa spectrum ay pumasa sa dilaw na bahagi, pagkatapos ay sa berdeng bahagi, atbp. Ang teorya ng paglabas ng liwanag, na nasubok sa eksperimento, ay nagpapakita na ang pamamahagi ng liwanag kasama ang tuloy-tuloy na spectrum ay depende sa temperatura ng katawan . Alam ang pag-asa na ito, posible na maitatag ang temperatura ng Araw at mga bituin. Ang temperatura ng mga planeta at ang temperatura ng mga bituin ay tinutukoy din gamit ang isang thermoelement na nakalagay sa pokus ng teleskopyo. Kapag ang thermoelement ay pinainit, isang electric current ang lumalabas dito, na nagpapakilala sa dami ng init na nagmumula sa luminary.

Spectral analysis ako Spectral analysis

isang pisikal na paraan para sa qualitative at quantitative na pagtukoy ng atomic at molekular na komposisyon ng isang substance, batay sa pag-aaral ng spectra nito. Pisikal na batayan SA - Spectroscopy ng mga atomo at molekula, inuri ito ayon sa layunin ng pagsusuri at mga uri ng spectra (tingnan ang Optical Spectra). Atomic S. a. Tinutukoy ng (ACA) ang elemental na komposisyon ng sample sa pamamagitan ng atomic (ionic) emission at absorption spectra, molecular S. a. (MSA) - ang molecular composition ng substance ayon sa molecular spectra ng absorption, luminescence (Tingnan Luminescence) at Raman scattering ng liwanag (Tingnan ang Raman scattering ng liwanag).

Emisyon S. a. ginawa ayon sa emission spectra ng atoms, ions at molecules, na nasasabik ng iba't ibang pinagmumulan ng electromagnetic radiation sa hanay mula sa γ-radiation hanggang microwave. Pagsipsip S. a. isinasagawa ayon sa spectra ng pagsipsip ng electromagnetic radiation ng mga nasuri na bagay (mga atomo, molekula, ions ng isang sangkap sa iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama).

Sanggunian sa kasaysayan. AT Ang ASA ay batay sa indibidwalidad ng emission at absorption spectra ng mga elemento ng kemikal, na itinatag sa unang pagkakataon ni G. R. Kirchhoff at R. Bunsen (1859-61). Noong 1861, sa batayan ng pagtuklas na ito, pinatunayan ni Kirchhoff ang pagkakaroon ng isang bilang ng mga elemento sa solar chromosphere, na naglalagay ng pundasyon para sa astrophysics. Noong 1861-1923, 25 elemento ang natuklasan sa tulong ng ASA. Noong 1932, natuklasan ang deuterium sa pamamagitan ng spectral na pamamaraan.

Mataas na sensitivity at ang kakayahang matukoy ang maraming elemento sa mga sample ng maliit na masa na ginawang ASA mabisang paraan qualitative analysis ng elemental na komposisyon ng mga bagay. Noong 1926 ito. physicist V. Gerlach inilatag ang pundasyon para sa quantitative S. a. Para sa pag-unlad ni S. at. G. S. Landsberg, S. L. Mandelstam, A. K. Rusanov (Moscow), A. N. Filippov, V. K. Prokofiev (Leningrad), at iba pa ay may mahalagang papel sa pagpapakilala nito sa mga pang-industriya na negosyo ng USSR.

Atomic spectral analysis (ASA)

Emission ASA ay binubuo ng mga sumusunod na pangunahing proseso:

1) pagpili ng isang kinatawan na sample, na sumasalamin sa average na komposisyon ng pinag-aralan na materyal o ang lokal na pamamahagi ng mga elemento na tutukuyin sa materyal;

2) pagpapakilala ng isang sample sa isang mapagkukunan ng radiation, kung saan ang pagsingaw ng solid at likidong mga sample, dissociation ng mga compound at paggulo ng mga atom at ion ay nangyayari;

3) pag-convert ng kanilang glow sa isang spectrum at pagrehistro nito (o visual observation) gamit ang isang spectral device (Tingnan ang Spectral device) ;

4) interpretasyon ng nakuha na spectra gamit ang mga talahanayan at atlas ng mga spectral na linya ng mga elemento.

Sa yugtong ito, nagtatapos ang kalidad ng ACA. Ang pinaka-epektibo ay ang paggamit ng mga sensitibong (ang tinatawag na "huling") na mga linya na nananatili sa spectrum sa pinakamababang konsentrasyon ng elementong tinutukoy. Ang mga spectrogram ay tinitingnan sa pagsukat ng mga microscope, comparator, at spectroprojector. Para sa isang pagsusuri ng husay, sapat na upang maitaguyod ang pagkakaroon o kawalan ng mga linya ng analitikal ng mga elementong tinutukoy. Sa pamamagitan ng liwanag ng mga linya sa panahon ng visual na pagtingin, ang isa ay maaaring magbigay ng isang magaspang na pagtatantya ng nilalaman ng ilang mga elemento sa sample.

Ang quantitative ASA ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghahambing ng mga intensity ng dalawang spectral na linya sa spectrum ng sample, ang isa ay kabilang sa elementong tinutukoy, at ang isa pa (linya ng paghahambing) sa pangunahing elemento ng sample, ang konsentrasyon nito ay kilala, o ang elementong espesyal na ipinakilala sa isang kilalang konsentrasyon ("panloob na pamantayan").

Ang quantitative ASA ay batay sa ratio na nauugnay sa konsentrasyon kasama ng tinutukoy na elemento na may ratio ng mga intensity ng linya ng natukoy na karumihan ( ako 1) at mga linya ng paghahambing ( ako 2):

I 1 /I 2 \u003d ac b

(permanente a at b tinutukoy ng karanasan), o

lg( I 1 / I 2) = b lg kasama+lg a.

Sa tulong ng mga karaniwang sample (hindi bababa sa 3), maaari mong i-plot ang dependency lg( I 1 / I 2.) mula sa lg c (calibration curve, kanin. isa ) at tukuyin mula rito a at b. Mga halaga ako 1 at ako 2 maaaring makuha nang direkta sa pamamagitan ng photoelectric recording o sa pamamagitan ng photometry (pagsukat ng blackening density) ng linya ng natukoy na karumihan at ang paghahambing na linya sa panahon ng pagpaparehistro ng larawan. Ang photometry ay isinasagawa sa isang microphotometer.

Upang pukawin ang spectrum sa ASA, iba't ibang mga mapagkukunan ng ilaw at, nang naaayon, iba't ibang mga pamamaraan ng pagpapasok ng mga sample sa kanila ay ginagamit. Ang pagpili ng pinagmulan ay nakasalalay sa mga tiyak na kondisyon ng pagsusuri ng ilang mga bagay. Ang uri ng pinagmulan at ang paraan ng pagpapasok ng sample ay ang pangunahing nilalaman ng mga partikular na pamamaraan ng ASA.

Ang unang artipisyal na pinagmumulan ng liwanag sa ASA ay ang apoy ng isang gas burner - isang napaka-maginhawang mapagkukunan para sa mabilis at tumpak na pagtukoy ng maraming elemento. Ang temperatura ng mga nasusunog na apoy ng gas ay hindi mataas (mula sa 2100 K para sa isang hydrogen-air mixture hanggang 4500 K para sa isang bihirang ginagamit na oxygen-cyan mixture). Sa tulong ng flame photometry, humigit-kumulang 70 elemento ang tinutukoy ng kanilang mga analytical na linya, gayundin ng mga molekular na banda ng mga compound na nabuo sa apoy.

Sa emission ASA, ang mga electric light source ay malawakang ginagamit. Sa isang direktang kasalukuyang electric arc sa pagitan ng mga espesyal na nalinis na carbon electrodes iba't ibang hugis, sa mga channel kung saan inilalagay ang test substance sa isang durog na estado, posible na sabay na matukoy ang dose-dosenang mga elemento. Nagbibigay ito ng medyo mataas na temperatura ng pag-init ng elektrod at mga kanais-nais na kondisyon para sa paggulo ng mga sample na atom sa arc plasma; gayunpaman, ang katumpakan ng pamamaraang ito ay mababa dahil sa kawalang-tatag ng discharge. Ang pagtaas ng boltahe sa 300-400 sa o paglipat sa isang mataas na boltahe na arko (3000-4000 sa), maaaring mapabuti ang katumpakan ng pagsusuri.

Ang mas matatag na mga kondisyon ng paggulo ay nilikha ng isang alternating current arc. AT mga modernong generator mga arko ng alternating current (tingnan, halimbawa, kanin. 2 ) maaari kang makakuha ng iba't ibang mga mode ng paggulo: mababang boltahe na spark, high-frequency na spark, alternating current arc, pulsed discharge, atbp. Ang ganitong mga pinagmumulan ng liwanag na may iba't ibang mga mode ay ginagamit sa pagtukoy ng mga metal at halos hindi nakakagulat na mga elemento (carbon, halogens, gases nakapaloob sa mga metal, atbp. d.). Mataas na boltahe condensed spark ( kanin. 3 ) pangunahing nagsisilbing ilaw na pinagmumulan sa pagsusuri ng mga metal. Ang katatagan ng spark discharge ay ginagawang posible upang makakuha ng isang mataas na reproducibility ng pagsusuri; gayunpaman, ang mga kumplikadong proseso na nagaganap sa mga ibabaw ng nasuri na mga electrodes ay humahantong sa mga pagbabago sa komposisyon ng discharge plasma. Upang maalis ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, kinakailangan upang isagawa ang paunang pagpapaputok ng mga sample at gawing normal ang hugis at sukat ng mga sample at karaniwang mga sample.

Sa ASA, nangangako itong gumamit ng mga stabilized na anyo ng electric discharge tulad ng plasmatrons ng iba't ibang disenyo, high-frequency induction discharge, microwave discharge na nilikha ng magnetron generators, at high-frequency torch discharge. Sa tulong ng iba't ibang mga pamamaraan ng pagpapasok ng mga nasuri na sangkap sa plasma ng mga ganitong uri ng discharge (paglilinis ng mga pulbos, pag-spray ng mga solusyon, atbp.), Ang kamag-anak na katumpakan ng pagsusuri ay makabuluhang nadagdagan (hanggang sa 0.5-3%), kabilang ang ang mga bahagi ng mga kumplikadong sample, ang nilalaman nito ay sampu-sampung%. Sa ilang mahahalagang kaso ng pagsusuri purong sangkap ang paggamit ng mga ganitong uri ng discharge ay binabawasan ang mga limitasyon ng pagtukoy ng karumihan sa pamamagitan ng 1–2 order ng magnitude (hanggang 10–5–10–6%).

Atomic absorption S. a. (AAA) at atomic fluorescent S. a. (AFA). Sa mga pamamaraang ito, ang sample ay na-convert sa singaw sa isang atomizer (apoy, graphite tube, plasma ng isang nagpapatatag na RF o microwave discharge). Sa AAA, ang liwanag mula sa isang pinagmumulan ng discrete radiation, na dumadaan sa singaw na ito, ay pinahina, at ang antas ng pagpapahina ng mga intensity ng mga linya ng elementong tinutukoy ay ginagamit upang hatulan ang konsentrasyon nito sa sample. Ang AAA ay isinasagawa sa isang espesyal na spectrophotometer ah. Ang pamamaraan ng AAA ay mas simple kumpara sa iba pang mga pamamaraan, ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na katumpakan sa pagtukoy hindi lamang maliit, kundi pati na rin ang mataas na konsentrasyon ng mga elemento sa mga sample. Matagumpay na pinapalitan ng AAA ang labor-intensive at nakakaubos ng oras na mga kemikal na pamamaraan ng pagsusuri, hindi mas mababa sa mga ito sa katumpakan.

Sa AFA, ang mga atomic na singaw ng sample ay na-irradiated sa liwanag ng isang resonant radiation source at ang fluorescence ng elementong tinutukoy ay naitala. Para sa ilang mga elemento (Zn, Cd, Hg, atbp.), ang mga kamag-anak na limitasyon ng kanilang pagtuklas sa pamamaraang ito ay napakaliit (Spectral analysis 10 -5 -10 6%).

Pinapayagan ng ASA ang mga sukat ng isotopic na komposisyon. Ang ilang mga elemento ay may mga parang multo na linya na may mahusay na nalutas na istraktura (halimbawa, H, He, U). Ang isotopic na komposisyon ng mga elementong ito ay maaaring masukat sa mga kumbensyonal na spectral na instrumento gamit ang mga light source na gumagawa ng manipis na spectral lines (hollow cathode, electrodeless RF at microwave lamp). Para sa isotopic spectral analysis ng karamihan sa mga elemento, ang mga instrumentong may mataas na resolution (halimbawa, ang Fabry-Perot standard) ay kinakailangan. Ang isotopic spectral analysis ay maaari ding isagawa gamit ang electronic-vibrational spectra ng mga molekula, sa pamamagitan ng pagsukat ng isotopic shifts ng mga banda, na sa ilang mga kaso ay umaabot sa isang makabuluhang halaga.

Ang mga mabilis na pamamaraan ng ACA ay malawakang ginagamit sa industriya, agrikultura, geology, at marami pang ibang larangan ng pambansang ekonomiya at agham. Ang ASA ay gumaganap ng isang makabuluhang papel sa teknolohiyang nuklear, ang paggawa ng mga purong semiconductor na materyales, superconductor, atbp. Higit sa 3/4 ng lahat ng mga pagsusuri sa metalurhiya ay isinasagawa ng mga pamamaraan ng ASA. Sa tulong ng mga quanometer, ang isang operative procedure ay isinasagawa (sa loob ng 2-3 min) kontrol sa panahon ng pagtunaw sa open-hearth at converter na industriya. Sa geology at geological exploration, humigit-kumulang 8 milyong pagsusuri bawat taon ang ginagawa upang suriin ang mga deposito. Ang ASA ay ginagamit para sa proteksyon sa kapaligiran at pagsusuri ng lupa, forensic science at medisina, seabed geology at pag-aaral ng komposisyon ng itaas na kapaligiran, sa paghihiwalay ng mga isotopes at pagtukoy sa edad at komposisyon ng mga geological at archaeological na bagay, atbp.

Lit.: Zaidel A. N., Fundamentals of spectral analysis, M., 1965; Paraan ng spectral analysis, M, 1962; Emission spectral analysis ng mga atomic na materyales, L. - M., 1960; Rusanov AK, Mga Batayan ng quantitative spectral analysis ng mga ores at mineral. M., 1971; Spectral Analysis of Pure Substances, ed. X. I. Zilberstein, [L.], 1971; Lvov B. V., Atomic absorption spectral analysis, M., 1966; Petrov A. A., Spectral-isotope na pamamaraan para sa pag-aaral ng mga materyales, L., 1974; Tarasevich N.I. 2, M. - L., 1951; Menke G., Menke L., Panimula sa laser emission microspectral analysis, trans. mula sa German., M., 1968; Korolev N. V., Ryukhin V. V., Gorbunov S. A., Emission spectral microanalysis, Leningrad, 1971; Tables of spectral lines, 3rd ed., M., 1969; Striganov A. P., Sventitsky N. S., Mga talahanayan ng mga parang multo na linya ng neutral at ionized na mga atomo, M., 1966.

L. V. Lipis.

Molecular Spectral Analysis (MSA)

Ang MSL ay batay sa isang qualitative at quantitative na paghahambing ng sinusukat na spectrum ng test sample sa spectra ng mga indibidwal na substance. Alinsunod dito, ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng qualitative at quantitative ISA. Iba't ibang uri ng molecular spectra ang ginagamit sa MSA (Tingnan ang Molecular Spectra) , rotational [spectra sa microwave at long-wave infrared (IR) regions], vibrational at vibrational-rotational [absorption and emission spectra sa mid-IR region, Raman spectra, IR fluorescence spectra], electronic, electron-vibrational at electronic- vibrational-rotational [absorption at transmission spectra sa nakikita at ultraviolet (UV) na mga rehiyon, fluorescence spectra]. Pinapayagan ng ISA ang pagsusuri ng mga maliliit na dami (sa ilang mga kaso, mga fraction mcg at mas kaunti) mga sangkap sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama.

Ang pangunahing mga kadahilanan na tumutukoy sa mga posibilidad ng mga pamamaraan ng ISA:

1) pagiging informative ng pamamaraan. Ito ay may kondisyong ipinahahayag sa pamamagitan ng bilang ng mga spectrally na naresolbang linya o banda sa isang tiyak na hanay ng mga wavelength o frequency ng pinag-aralan na hanay (para sa hanay ng microwave ito ay 10 5 , para sa mid-IR na rehiyon sa spectra ng solid at likidong mga sangkap Spectral analysis 10 3);

2) ang bilang ng sinusukat na spectra ng mga indibidwal na compound;

3) pagkakaroon pangkalahatang mga pattern sa pagitan ng spectrum ng isang substance at ng molecular structure nito;

4) sensitivity at selectivity ng pamamaraan;

5) pagiging pangkalahatan ng pamamaraan;

6) pagiging simple at pagkakaroon ng mga sukat ng spectrum.

Kalidad ng ISA nagtatatag ng molekular na komposisyon ng sample ng pagsubok. Ang spectrum ng isang molekula ay ang natatanging katangian nito. Ang pinaka-espesipikong spectra ng mga sangkap sa gaseous state na may pinahihintulutang rotational structure, na pinag-aaralan gamit ang high-resolution na spectral na instrumento. Ang pinakamalawak na ginagamit ay ang IR absorption at Raman spectra ng mga substance sa likido at solid na estado, pati na rin ang absorption spectra sa nakikita at UV na mga rehiyon. Ang paggamit ng laser radiation para sa kanilang paggulo ay nag-ambag sa malawakang pagpapakilala ng pamamaraang Raman.

Upang mapataas ang kahusayan ng MSA, sa ilang mga kaso, ang pagsukat ng spectra ay pinagsama sa iba pang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng mga sangkap. Kaya, ang kumbinasyon ng chromatographic separation ng mga mixtures ng mga substance na may pagsukat ng IR absorption spectra ng mga nakahiwalay na bahagi ay nagiging pangkaraniwan.

Kasama rin sa kalidad ng ISA ang tinatawag na. pagsusuri ng istrukturang molekular. Ito ay itinatag na ang mga molekula na may parehong mga elemento ng istruktura ay nagpapakita ng mga karaniwang tampok sa pagsipsip at paglabas ng spectra. Ito ay pinaka-malinaw na ipinahayag sa vibrational spectra. Kaya, ang pagkakaroon ng isang sulfhydryl group (-SH) sa istraktura ng molekula ay nangangailangan ng hitsura ng isang banda sa spectrum sa hanay na 2565-2575 cm -1 , nitrile group (-CN) ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang banda 2200-2300 cm -1 atbp. Ang pagkakaroon ng mga naturang katangian na banda sa vibrational spectra ng mga sangkap na may karaniwan mga bloke ng gusali dahil sa katangiang dalas at hugis ng maraming molecular vibrations. Ang mga katulad na tampok ng vibrational (at, sa isang mas mababang lawak, electronic) spectra sa maraming mga kaso ay ginagawang posible upang matukoy ang istrukturang uri ng isang sangkap.

Qualitative Analysis makabuluhang pinapasimple at pinapabilis ang paggamit ng mga computer. Sa prinsipyo, maaari itong ganap na awtomatiko sa pamamagitan ng pagpasok ng mga pagbabasa ng mga spectral na instrumento nang direkta sa computer. Ang memorya nito ay dapat maglaman ng mga spectral na katangian ng maraming mga sangkap, sa batayan kung saan susuriin ng makina ang sangkap na pinag-aaralan.

Dami ng ISA batay sa spectra ng pagsipsip batay sa batas ng Bouguer - Lambert - Beer e , pagtatatag ng isang relasyon sa pagitan ng intensity ng insidente at ipinadala sa pamamagitan ng substance ako liwanag mula sa kapal ng sumisipsip na layer ako at konsentrasyon ng sangkap may:

ako(l)=I 0 e - χ cl

Ang koepisyent χ ay isang katangian ng kakayahang sumisipsip ng natukoy na bahagi para sa isang naibigay na dalas ng radiation. Ang isang mahalagang kondisyon para sa pagsasagawa ng quantitative ISA ay ang pagsasarili ng χ mula sa konsentrasyon ng substance at ang constancy ng χ sa sinusukat na hanay ng dalas, na tinutukoy ng lapad ng slit ng spectrophotometer. Ang MSA ayon sa spectra ng pagsipsip ay isinasagawa pangunahin para sa mga likido at solusyon; para sa mga gas, ito ay mas kumplikado.

Sa praktikal na ISA, ang tinatawag na. optical density:

D= Sa (/ o //) = χ cl.

Kung ang timpla ay n mga sangkap na hindi tumutugon sa isa't isa, kung gayon ang optical density ng pinaghalong sa dalas ng ν ay additive: m puntos ng spectrum ng pinaghalong ( m ≥ n) at paglutas ng nagresultang sistema ng mga equation:

Para sa quantitative MSA, karaniwang ginagamit ang mga spectrophotometer, na ginagawang posible na sukatin ang /(ν) sa medyo malawak na hanay ng ν. Kung ang absorption band ng substance na pinag-aaralan ay sapat na nakahiwalay at libre mula sa magkakapatong na banda ng iba pang mga bahagi ng mixture, ang spectral region na pinag-aaralan ay maaaring ihiwalay, halimbawa, gamit ang interference light filter. . Batay dito, ang mga dalubhasang analyzer ay malawakang ginagamit sa industriya.

Sa kaso ng quantitative ISA gamit ang Raman spectra, ang intensity ng linya ng natukoy na bahagi ng pinaghalong ay kadalasang inihahambing sa intensity ng isang tiyak na linya ng isang standard substance na sinusukat sa ilalim ng parehong mga kondisyon (ang "panlabas na pamantayan" na pamamaraan) . Sa ibang mga kaso, ang karaniwang sangkap ay idinagdag sa pagsubok na sangkap sa isang tiyak na halaga (ang "panloob na pamantayan" na pamamaraan).

Sa iba pang mga pamamaraan ng qualitative at quantitative MSA, ang fluorescence analysis ay may pinakamataas na sensitivity, ngunit sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay mas mababa ito sa mga pamamaraan ng vibrational spectroscopy sa universality at selectivity. Ang dami ng MSA ayon sa fluorescence spectra ay batay sa paghahambing ng luminescence ng test sample solution sa luminescence ng isang bilang ng mga standard na solusyon ng katulad na konsentrasyon.

Ang partikular na kahalagahan ay ang MSA gamit ang pamamaraan ng mga frozen na solusyon sa mga espesyal na solvents, tulad ng mga paraffin (tingnan ang epekto ng Shpolsky). Ang spectra ng mga sangkap sa naturang mga solusyon (Shpolsky spectra) ay may binibigkas na sariling katangian; ang mga ito ay kapansin-pansing naiiba para sa magkatulad na istruktura at kahit na mga isomeric na molekula. Ginagawa nitong posible na matukoy ang mga sangkap na hindi matukoy mula sa kanilang fluorescence spectra sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Halimbawa, ginagawang posible ng pamamaraan ng Shpolsky na magsagawa ng isang husay at dami ng pagsusuri ng mga kumplikadong mixtures na naglalaman ng mga aromatic hydrocarbon. Ang pagsusuri ng husay sa kasong ito ay isinasagawa ayon sa luminescence at absorption spectra, quantitative - ayon sa luminescence spectra sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng "panloob" at "panlabas" na mga pamantayan. Dahil sa napakaliit na lapad ng mga spectral na linya sa Shpolsky spectra, ginagawang posible ng pamamaraang ito na makamit ang threshold sensitivity ng pagtuklas ng ilang polyatomic aromatic compound (Spectral analysis 10 Spectral analysis 11 g/cm 3).

Lit.: Chulanovsky V. M., Panimula sa molecular spectral analysis, M. - L., 1951; Bellamy L., Infrared spectra ng mga kumplikadong molekula, trans. mula sa English, M., 1963; Application ng spectroscopy sa kimika, trans. mula sa English, M., 1959; Pagpapasiya ng indibidwal na komposisyon ng hydrocarbon ng mga straight-run na gasolina sa pamamagitan ng pinagsamang pamamaraan, M., 1959; Yudenfriend S., Pagsusuri ng Fluorescence sa biology at medisina, trans. mula sa English, M., 1965.

V. T. Aleksanyan.

kanin. Fig. 2. Schematic diagram ng double-fed alternating current arc: A - ammeter; R 1 at R 2 - rheostats; Tr - step-up transpormer: K - inductor; AP - analytical interval; P - pantulong na puwang; Ang C 1 at C 2 ay mga capacitor.

kanin. Fig. 3. Scheme ng condensed spark generator na may control gap: AP - adjustable analytical gap na nabuo ng vanadium electrodes; R 1 - rheostat; Tr - supply transpormer; C - kapasitor; L - inductor; P - control gap; R 2 - pagharang ng paglaban.

II Spectral analysis

linear operators, isang generalization ng teorya ng eigenvalues ​​​​(Tingnan ang Eigenvalues) at eigenvectors (Tingnan ang Eigenvectors) ng mga matrice (iyon ay, linear transformations sa isang may hangganan-dimensional na espasyo) na lumaki mula sa mga problema sa mekanika hanggang sa walang katapusang-dimensional na kaso (tingnan ang Linear operator, teorya ng operator). Ang teorya ng oscillations ay nag-aaral sa paggalaw ng isang sistema na may n antas ng kalayaan sa paligid ng matatag na posisyon ng ekwilibriyo, na inilalarawan ng isang sistema ng mga linear differential equation ng anyong x ay n-dimensional na vector ng mga paglihis ng pangkalahatang mga coordinate ng system mula sa kanilang mga halaga ng equilibrium, at PERO- simetriko positibong tiyak na matris. Ang nasabing paggalaw ay maaaring ilarawan bilang isang overlay n harmonic oscillations (tinatawag na normal na oscillations) na may mga pabilog na frequency na katumbas ng square roots ng lahat ng posibleng eigenvalues ​​​​λ k matrice PERO. Ang paghahanap ng mga normal na oscillations ng system dito ay nagpapababa sa paghahanap ng lahat ng eigenvalues ​​​​λ k; at eigenvectors x k matrice PERO. Ang hanay ng lahat ng eigenvalues ​​ng isang matrix ay tinatawag na spectrum nito. Kung ang matris PERO- simetriko, kung gayon ang spectrum nito ay binubuo ng n tunay na mga numeroλ 1 , ..., λ n(ang ilan sa mga ito ay maaaring magkasabay sa isa't isa), at ang matrix mismo, gamit ang paglipat sa bagong sistema ang mga coordinate ay maaaring bawasan sa isang diagonal na anyo, ibig sabihin, ang kaukulang linear transformation PERO sa n- dimensional space (ang tinatawag na self-adjoint transformation) ay umamin ng isang espesyal na representasyon - ang tinatawag na. Spectral decomposition ng view

saan E 1 ,..., E n - projection operator sa mutually perpendicular na direksyon ng eigenvectors X 1 , ......, x n . Non-symmetric parehong matrix PERO(na tumutugma sa isang non-self-adjoint linear transformation) ay may, sa pangkalahatan, isang spectrum na binubuo ng mga kumplikadong numero λ 1 , ..., λ 1, at maaari lamang mabago sa isang mas kumplikadong anyo ng Jordan kaysa sa dayagonal [tingnan Normal (Jordan) na anyo ng mga matrice (Tingnan ang Normal na anyo ng mga matrice)], na tumutugma sa representasyon ng isang linear transformation PERO, mas kumplikado kaysa sa karaniwang spectral decomposition na inilarawan sa itaas.

Kapag nag-aaral ng mga oscillations malapit sa isang estado ng balanse ng mga system na may walang katapusang bilang ng mga antas ng kalayaan (halimbawa, isang homogenous o hindi homogenous na string), ang problema sa paghahanap ng mga eigenvalues ​​at eigenvectors ng isang linear na pagbabago sa isang may hangganan-dimensional na espasyo ay kailangang i-extend sa isang partikular na klase ng mga linear na pagbabagong-anyo (ibig sabihin, mga linear na operator) sa isang walang-katapusang-dimensional na linear na espasyo. Sa maraming mga kaso (kabilang ang, sa partikular, ang kaso ng string vibrations), ang kaukulang operator ay maaaring isulat sa anyo ng mga function na kumikilos sa espasyo. f(x) integral operator PERO, kaya dito

saan Upang(x, y) - ibinigay sa isang parisukat a≤ x, y≤ b tuluy-tuloy na pag-andar dalawang variable na nakakatugon sa kondisyon ng symmetry Upang(x, y)= K(y, x). Sa mga kasong ito, ang operator PERO palaging may kumpletong sistema ng pairwise orthogonal eigenfunctions (Tingnan ang eigenfunctions) φ k , na tumutugma sa isang mabibilang na pagkakasunud-sunod ng mga tunay na eigenvalues ​​λ k, na sa kanilang kabuuan ay bumubuo sa spectrum ng operator PERO. Kung isasaalang-alang natin ang mga function kung saan kumikilos ang operator PERO, bilang Hilbert space vectors, pagkatapos ay ang aksyon PERO ay, tulad ng sa kaso ng isang finite-dimensional na self-adjoint na pagbabago, ay mababawasan sa espasyo na kahabaan ng isang sistema ng magkaparehong orthogonal axes φ k na may mga stretching factor λ k(sa λ k 0 ang naturang stretching ay may kahulugan ng stretching na may coefficient |λ k|, na sinamahan ng pag-mirror), at ang operator mismo PERO dito muli magkakaroon ng parang multo na agnas ng anyo

saan Ek- projection operator papunta sa mga direksyon φ k .

S. a., orihinal na binuo para sa mga integral operator na may simetriko na kernel Upang(x, y), tinukoy at tuloy-tuloy sa ilang bounded domain, pagkatapos ay pinalawak sa loob ng balangkas ng pangkalahatang teorya ng mga operator sa maraming iba pang mga uri ng linear operator (halimbawa, sa integral operator na may kernel na may singularity o ibinigay sa isang walang hangganang domain, differential mga operator sa mga puwang ng mga pag-andar ng isa o higit pang mga variable, atbp. d.), pati na rin sa abstract na ibinigay na mga linear na operator sa mga walang-katapusang dimensyon na mga linear na espasyo. Ito ay naging, gayunpaman, na ang naturang extension ay nauugnay sa isang makabuluhang komplikasyon ng S.A., dahil para sa maraming mga linear operator ang eigenvalues ​​​​at eigenfunctions na nauunawaan sa karaniwang kahulugan ay hindi umiiral. Samakatuwid, sa pangkalahatang kaso, ang spectrum ay kailangang tukuyin hindi bilang isang hanay ng mga eigenvalues ​​ng operator PERO, ngunit bilang isang hanay ng mga halaga kung saan ang operator ( PERO- λ E) -1 , saan E - operator ng pagkakakilanlan (identity), hindi umiiral, o tinukoy lamang sa isang hindi siksik na hanay, o isang walang hangganang operator. Ang lahat ng eigenvalues ​​ng isang operator ay nabibilang sa spectrum nito at magkasamang bumubuo ng discrete spectrum nito; ang natitirang spectrum ay madalas na tinatawag na tuloy-tuloy na spectrum ng operator [minsan ay ang koleksyon lamang ng mga λ kung saan ang operator ( PERO-λ E) -1 ay tinukoy sa isang siksik na hanay ng mga elemento ng espasyo, ngunit walang hangganan, at lahat ng mga punto ng spectrum na hindi kasama sa discrete o tuluy-tuloy na spectrum ay tinatawag na residual spectrum].

S. ay pinaka-binuo at. self-adjoint linear operator sa Hilbert space (generalizing symmetric matrice) at unitary linear operator sa parehong espasyo (generalizing unitary matrice). Self-adjoint na operator PERO sa isang Hilbert space ay laging may puro totoong spectrum (discrete, tuloy-tuloy, o halo-halong) at umaamin ng spectral decomposition ng form

saan E(λ) - tinatawag na. agnas ng pagkakaisa (naaayon sa operator PERO), ibig sabihin, isang pamilya ng mga operator ng projection (Tingnan ang operator ng projection) , nagbibigay-kasiyahan sa mga espesyal na kondisyon. Mga punto ng spectrum sa kasong ito ay mga punto ng paglago ng function ng operator E(λ) ; sa kaso ng isang purong discrete spectrum, lahat sila ay tumalon E(λ) , kaya dito

at ang spectral decomposition (*) ay bumababa sa decomposition

Ang isang unitary operator sa isang Hilbert space ay may spectrum na matatagpuan sa bilog |λ| = 1, at tinatanggap ang isang parang multo na agnas ng isang kaugnay na (*) na anyo, ngunit kasama ang pagsasama mula -∞ hanggang ∞ ay pinalitan ng pagsasama sa bilog na ito. Pinag-aaralan din namin ang isang espesyal na klase ng mga normal na operator sa isang Hilbert space na maaaring katawanin sa isang form na katulad ng (*), ngunit kung saan ang pagsasama sa kanang bahagi ay pinalawak sa isang mas pangkalahatang hanay ng mga punto λ ng kumplikadong eroplano , na siyang spectrum PERO. Para naman kay S. a. non-self-adjoint at non-normal linear operators generalizing arbitrary non-symmetric matrices, maraming mga gawa ni J. Birkhoff (USA), T. Carleman (Sweden), M. V. Keldysh, M. G. Kerin (USSR), B. Sökefalvi-Nagy ( Hungary), N. Dunford (USA) at maraming iba pang mga siyentipiko, ngunit gayunpaman ang katumbas na teorya ay malayo pa sa kumpleto.

S. a. Ang mga linear operator ay may ilang mahahalagang aplikasyon sa klasikal na mekanika (lalo na ang teorya ng oscillations), electrodynamics, quantum mechanics, teorya ng mga random na proseso, differential at integral equation, at iba pang larangan ng matematika at matematikal na pisika.

Lit.: Courant R., Hilbert D., Paraan ng mathematical physics, trans. mula sa German, 3rd ed., vol. 1, M. - L., 1951; Akhiezer N.I., Glazman I.M., Teorya ng mga linear na operator sa Hilbert space, 2nd ed., M., 1966; Plesner A.I., Spectral theory of linear operators, Moscow, 1965; Riese F., Szekefalvi Nagy B., Lectures on Functional Analysis, trans. mula sa French, Moscow, 1954; Széquefalvi-Nagy B., Foias Ch., Harmonic analysis ng mga operator sa isang Hilbert space, trans. mula sa French, Moscow, 1970; Dunford N., Schwartz J. T., Mga linear na operator, trans. mula sa Ingles, bahagi 2-3, M., 1966-74; Keldysh M. V., Lidsky V. B., Mga problema ng spectral theory ng non-self-adjoint operator, sa: Tr. 4th All-Union Mathematical Congress, tomo 1, L., 1963, p. 101-20.

Ang Physical Encyclopedia Geological Encyclopedia ay isang pisikal na paraan ng qualitative at quantitative na pagtukoy ng komposisyon ng isang substance, na isinasagawa ng optical spectra nito. Mayroong atomic at molecular spectral analysis, emission (by emission spectra) at absorption (by spectra ... ... Malaki encyclopedic Dictionary

Spectral analysis- isang matematikal at istatistikal na pamamaraan para sa pagsusuri ng mga serye ng oras, kung saan ang isang serye ay itinuturing na isang kumplikadong hanay, isang pinaghalong harmonic oscillations na nakapatong sa bawat isa. Ang pokus ay sa dalas... Diksyunaryo ng Ekonomiya at Matematika

SPECTRAL ANALYSIS- pisikal. pamamaraan ng qualitative at quantitative na pagtukoy ng kemikal. komposisyon ng anumang mga sangkap batay sa pagkuha at pag-aaral ng kanilang optical spectrum. Depende sa likas na katangian ng spectra na ginamit, ang mga sumusunod na uri ay nakikilala: emissions (emission C ... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia

Ang nilalaman ng artikulo. I. Liwanag ng mga katawan. Emission spectrum. solar spectrum. Mga linya ng Fraunhofer. Prismatic at diffraction spectra. Kulay ng scattering ng prism at grating. II. Mga spectroscope. Naka-crank at direktang spectroscope à vision directe.… … Encyclopedic Dictionary F.A. Brockhaus at I.A. Efron