En aquest article considerarem amb detall aquells mètodes analítics que es basen en canviar l'estat energètic dels àtoms individuals. Aquests són mètodes òptics d'anàlisi. Fem una descripció de cadascun d'ells, destaquem les característiques distintives.
Definició
Mètodes òptics d'anàlisi: un conjunt de mètodes basats en canviar l'estat energètic dels àtoms individuals. El seu segon nom és espectroscòpia atòmica.
Els mètodes òptics d'anàlisi diferiran pel que fa al mètode d'obtenció i enregistrament posterior del senyal (necessari per a l'anàlisi). També s'utilitza l'abreviatura OMA per designar-los. Els mètodes òptics d'anàlisi s'utilitzen per estudiar els fluxos d'energia de valència, electrons externs. Comú a tota la seva diversitat és la necessitat de la descomposició preliminar en àtoms (atomització) de la substància analitzada.
Tipus de mètodes
Ja sabem què és exactament un mètode òptic d'anàlisi. Considereu ara la varietat d'aquests mètodes:
- Refractomètricanàlisi.
- Anàlisi polarimètrica.
- Un conjunt de mètodes d'absorció òptica.
Analitzarem cada una de les posicions d'aquesta classificació de mètodes òptics d'anàlisi per separat.
Varietat refractomètrica
On és aplicable l'índex de refracció? Aquest tipus de mètode d'anàlisi òptic-espectral s'utilitza àmpliament en l'estudi de productes alimentaris: greix, tomàquet, sucs diversos, melmelada, melmelada.
L'anàlisi de refracció es basa en mesurar l'índex de refracció (un altre nom és refracció), que es pot utilitzar per jutjar de manera fiable la naturalesa d'una substància concreta, la seva puresa i el seu percentatge en solucions en massa.
La refracció d'un feix de llum sempre es produirà al límit de dos medis diferents, sempre que tinguin una densitat diferent. La relació entre el sinus de l'angle d'incidència i el sinus de l'angle de refracció serà l'índex de refracció relatiu de la segona substància a la primera. Aquest valor es considera constant.
De què depèn l'índex de refracció? En primer lloc, des de la naturalesa de la matèria. La longitud d'ona de la llum i la temperatura també importen aquí.
Si l'angle de la llum cau a 90 graus, aquesta posició es considerarà l'angle límit de refracció. El seu valor dependrà només dels indicadors d'aquells mitjans pels quals passa la llum. Què dóna? Si l'índex de refracció del primer medi està obert a l'investigador, després de mesurar l'angle de refracció límit del segon, pot determinar l'índex de refracció del medi que ja li interessa.
Varietat polarimètrica
Continuem analitzant els conceptes bàsics dels mètodes òptics d'anàlisi. La polarimètrica es basa en la propietat de certs tipus de substàncies de canviar el vector de les oscil·lacions de la llum.
Les substàncies que tenen aquesta propietat notable, quan un feix polaritzat les travessa, s'anomenen òpticament actives. Per exemple, les característiques estructurals de les molècules de tota la massa de sucres determinen la manifestació de l'activitat òptica en diverses solucions.
Un feix polaritzat es fa passar per una capa d'una solució d'aquesta substància òpticament activa. Es canviarà la direcció d'oscil·lació: com a resultat d'això, el pla de polarització girarà un angle determinat. S'anomenarà angle de gir del pla de polarització. Aquesta posició depèn dels següents factors:
- Rotació del pla de polarització.
- Gesssor i concentració de la capa de prova de la solució.
- La longitud d'ona del feix més polaritzat.
- Temperatura.
La densitat òptica d'una substància en aquest cas es caracteritzarà per una rotació específica. Quin és aquest valor? S'entén com l'angle pel qual gira el pla de polarització quan un feix polaritzat travessa la solució. S'accepten els següents valors condicionals:
- 1 ml de solució.
- 1 g de substància dissolta en aquest volum de solució.
- El gruix de la capa de solució (o la longitud del tub polaritzador) és d'1 dm.
Absorció òpticavarietat
Continuem familiaritzant-nos amb els mètodes òptics d'anàlisi en química analítica. La següent categoria de la classificació és l'absorció òptica.
Això inclou aquells mètodes d'anàlisi que es basen en l'absorció de radiació electromagnètica per part de les substàncies analitzades. Actualment es consideren els més habituals en laboratoris de recerca, científics i de certificació.
Quan s'absorbeix la llum, les molècules i els àtoms de les substàncies absorbents passaran a un nou estat excitat. Ja, depenent de la varietat d'aquestes substàncies, així com de la capacitat de transformar l'energia absorbida per elles, es distingeix tot un conjunt de mètodes òptics d'absorció. Els presentarem amb més detall al següent subtítol.
Classificació dels mètodes d'absorció òptica
Portem a la vostra atenció la classificació d'aquests mètodes d'anàlisi òptica en química. Està representat per quatre posicions:
- Absorció atòmica. Què s'inclou aquí? Es tracta d'una anàlisi basada en l'absorció d'energia lumínica per part dels àtoms de les substàncies en estudi.
- Molecular absorbent. Aquest mètode es basa en l'absorció de llum per part d'ions i molècules complexes de la substància estudiada i analitzada. Aquí es presta molta atenció a les zones infraroja, visible i ultraviolada de l'espectre. En conseqüència, es tracta de fotocolorimetria, espectrofotometria, espectroscòpia IR. Què és important destacar aquí? L'espectrofotometria i la fotocolorimetria es basen en la interacció de la radiació amb una sèrie de sistemes homogenis. Per tant, enEn química analítica, sovint es combinen en un sol grup: mètodes fotomètrics.
- Nefelometria. Aquest tipus d'anàlisi es basa en l'absorció i la dispersió addicional de l'energia lluminosa per part de partícules en suspensió de la substància en estudi.
- Anàlisi fluoromètrica (o luminiscent). El mètode es basa en la mesura de la radiació que apareix quan l'energia és alliberada per molècules excitades de la substància que està estudiant l'investigador. Representat per fluorescència i fosforescència. Els analitzarem per separat.
Luminescència
La luminescència en general al món científic s'anomena resplendor d'àtoms, molècules, ions i altres partícules i compostos més complexos de la matèria. Apareix com a resultat de la transició dels electrons a l'estat normal des de l'estat excitat.
Així, perquè una substància comenci a luminiscencia, s'ha de subministrar-li una certa quantitat d'energia des de l'exterior. Les partícules de la substància en estudi absorbiran energia, passant a un estat excitat, en el qual romandran durant un període de temps determinat. A continuació, torna a l'estat de repòs anterior, mentre regala una part de la seva pròpia energia en forma de quants de luminescència.
Fosforescència i fluorescència
Depenent del tipus d'estat excitat, així com del temps de residència de la substància en ell, hi ha dos tipus de luminescència: fosforescència i fluorescència. Cadascun d'ells destaca per les seves característiques distintives:
- Fluorescència. Una mena d'autoluminescència d'una determinada substància, quecontinuarà només quan s'irradia. Quan l'investigador elimina la font d'excitació, la resplendor s'aturarà a l'instant o després de 0,001 segons.
- Fosforescència. Una mena d'autoluminescència d'una determinada substància que continuarà fins i tot quan s'apaga la llum que l'excita.
És la fosforescència que s'utilitza per estudiar els productes alimentaris. El mètode d'investigació luminescent ajuda a detectar una substància a la mostra estudiada a la seva concentració de 10-11g/g. Aquest mètode serà bo per determinar certs tipus de vitamines, la presència de proteïnes i greixos en productes lactis, estudiar la frescor de la carn i els productes del peix, diagnosticar danys a fruites, verdures i baies. A més, la investigació luminescent s'utilitza per detectar inclusions medicinals, conservants, pesticides i diverses substàncies cancerígenes en els productes.
El grup d'absorció sencer es combina sovint en una categoria espectroquímica (o espectroscòpica) en la classificació de mètodes òptics d'anàlisi en química analítica. Tot i que els mètodes són inherentment diferents, tots tenen una cosa en comú: es basen en les mateixes lleis d'absorció de la llum. Però, al mateix temps, hi ha diferències significatives en el tipus de partícules absorbents, el disseny del maquinari de l'estudi, etc.
Varietat fotomètrica
El nom del conjunt de mètodes d'anàlisi d'absorció molecular espectral. Es basen en l'absorció selectivaradiació electromagnètica a les regions visible, ultraviolada i infraroja per part de les molècules del component en estudi. La seva concentració la determina un especialista segons la llei Bouguer-Lambert-Beer.
L'anàlisi fotomètrica inclou fotometria, espectrofotometria i fotocolorimetria.
Varietat fotoelectrocolorimètrica
El mètode fotoelectrocolorimètric és més objectiu en comparació amb la colorimetria visual. En conseqüència, ofereix resultats de recerca més precisos. Aquí s'utilitzen diversos FEC: colorímetres fotoelèctrics.
El flux lluminós en passar per un líquid de color s'absorbeix parcialment. La resta cau sobre la fotocèl·lula, on sorgeix un corrent elèctric, que registra un amperímetre. Com més intensa és la concentració de la solució, més gran és la seva densitat òptica. Com més gran sigui el grau d'absorció de la llum i menor serà la força del fotocorrent resultant.
Vam examinar tota la classificació dels mètodes d'anàlisi òptica que s'utilitzen actualment en química analítica: refractomètrica, polarimètrica, absorció òptica. Els uneix la necessitat d'atomització prèvia de la substància. Però al mateix temps, cadascun dels mètodes es distingeix per les seves característiques distintives: varietats de recepció i registre d'un senyal per a l'anàlisi.
