Абсорбційні методи аналізу

Можливості і практичне застосування

Якісний і кількісний аналіз

Якісний люмінесцентний аналіз заснований на здатності досліджуваної речовини у відповідних умовах до люмінесценції, або, рідше, до гасіння люмі-несценції. Виникнення або зникнення люмінесценції звичайно спостерігається візуально. Власною люмінесценцією володіють іони лантанідів та ін., а також деякі органічні сполуки.

Дуже чутливими є якісні люмінесцентні реакції, які протікають при додаванні деяких органічних реактивів до розчину неорганічних речовин і супроводжуються яскравою люмінесценцією. Наприклад, інтенсивну люмінес-ценцію викликають додавання саліцилової кислоти до розчину солі цинку або 8-оксихіноліну до розчину солі літію, що може бути використане для їхнього якісного визначення.

За допомогою люмінесцентних вимірів можна проводити експрес-контроль якості зернових, м'ясних продуктів, різних видів рослинної сировини, готової продукції масложирової промисловості, хлібопекарської, кондитерської, молочно-консервної й інших галузей харчової промисловості.

Кількісний люмінесцентний аналіз засновано на прямій залежності інтенсивності люмінесценції від концентрації люмінесціюючої речовини. У практиці кількісного люмінесцентного аналізу звичайно застосовуються методи градуювального графіка, добавок і обмежуючих розчинів (див. розділ «Фото-метрія полум'я».) До теперішнього часу розроблені методи кількісного люміне-сцентного визначення майже всіх елементів при вмісті в середньому 1·10^‑5 %.

Люмінесцентний метод аналізу відрізняється низькою межею виявлення (ГВ = 1·10^-4 – 1·10^-7 %), високою точністю аналізу (1-2 %), экспресністю, гарною відтворюваністю результатів вимірів (Sr = 0.01 - 0.05).

Методи, засновані на власній люмінесценції речовин, більш селективні, ніж методи визначення елементів, які використовують органічні реагенти. Вибірковість люмінесцентного аналізу можна підвищити, варіюючи експери- ментальними умовами (довжиною хвилі збудження і реєстрацією сигналу, хімічними параметрами, наприклад, pH розчину, температурою і т.д.)

Метод застосовують для визначення низьких вмістів іонів металів, зв'яза-них у люмінесцентний комплекс, для визначення мікотоксинів, антибіотиків, вітамінів групи B, алкалоїдів та ін. у харчовій сировині і продуктах харчування

Абсорбційні методи аналізу засновані на вибірковому поглинанні (абсор-бції) електромагнітного випромінювання частками (атомами, іонами, молекула-ми) речовини. При цьому речовина вступає у фізичну взаємодію з електромаг-нітним випромінюванням, поглинаючи його енергію. У результаті цього збіль-шується внутрішня енергія частки. Енергія, що поглинається речовиною, затра-чається на рух електронів, коливання атомів і обертання молекул. При цьому електрони, атоми або молекули переходять із основного стану з енергією Е в збуджений з енергіями Е', Е'' і т.д. Різниця в енергіях основного й збудженого станів відповідає поглинутій енергії

Е' – Е = ∆Е = hν = h·с·ν = ,

де h - стала Планка; с - швидкість світла у вакуумі.

Із цього рівняння випливає, що частота ν, хвильове число ν і довжина хвилі λ, при яких відбувається поглинання випромінювання речовиною – основ-ні величини, що характеризують різницю енергій основного і збудженого станів Ці величини тісно пов'язані із внутрішньою будовою атомів і молекул.

Фізичні зміни атомів і молекул залежать від частоти випромінювання, що поглинається, (табл. 3). Залежно від діапазону довжин хвиль (частот) випромі-нювання, що поглинається, розрізняють рентгенівську, ультрафіолетову (УФ), видиму, інфрачервону (ІЧ) і мікрохвильову спектроскопію. Кожен вид спектро-скопії обумовлений певними фізичними змінами частки речовини (табл. 3) Залежно від цих змін розрізняють: електронну, коливальну й обертальну спектроскопію.

Сукупність характерних (дозволених) для даної частки енергетичних станів називають її спектром поглинання. Розрізняють спектри обертання, молекулярного коливання, електронні. Тип спектра поглинання залежить від фізичних змін частки речовини при поглинанні енергії і, як правило, є сукуп-ністю різних спектрів частки (табл. 3). Спектр поглинання представляють у вигляді графічної залежності оптичних характеристик (оптична густина, інтен-сивність або потужність потоку випромінювання, пропускання випромінюван-ня) від довжини хвилі (частоти, хвильового числа) випромінювання, що погли-нається. Вигляд спектра поглинання залежить від будови частки (тобто дозво-лених для неї енергетичних рівнів). Оскільки переходи частки в різні енерге-тичні стани мають різну ймовірність, спектр поглинання являє собою криву, що має один або кілька максимумів. Прості частки (атоми, одноатомні іони) мають лінійний спектр, а складні (багатоатомні іони, молекули) - смугастий спектр. Чим складніша частка, тим складніший її спектр

Таблиця 3 - Електромагнітний спектр поглинання

λ, див 1 10^-2 10^-4 10^-6 10^-8 10^-10

Спектра-льна область	Мікро-хви-льо-ва	Далека інф-ра-чер-вона	Інфрачервона	Видима	Ультрафіо-летова	Ультрафіоле-това вакуумна	Рентгенів-ська
Причини погли-нання випромі-нювання	Обертання молекул
Молекулярні коливання (атомів і груп атомів)
Переходи зовнішніх електронів
Переходи внутрішніх електронів

.

Ёёё

Спектр поглинання використовують для: проведення якісного аналізу, вибору оптимальної довжини хвилі (частоти, хвильового числа) випромінюван-ня, що поглинається, при проведенні кількісного аналізу. Найбільша чутливість визначення (максимальний аналітичний сигнал) досягається при довжині хвилі (частоті, хвильовому числі), що відповідає максимуму спектра поглинання. Спектри поглинання реєструють за допомогою спектрографів, спектрофотомет-рів, фотоелектроколориметрів.

Кількісний аналіз абсорбційними методами засновано на вимірюванні зменшення інтенсивності (потужності) потоку електромагнітного випромінювання, пропущеного через шар речовини, і базується на дотриманні основного закону світлопоглинання (закону Бугера-Ламберта-Бера): розчини однієї і тієї ж забарвленої речовини при однаковій концентрації й товщині шару поглинають рівні кількості світлової енергії, тобто світлопоглинання таких розчинів однакове.

I = I₀ · 10^{-ε · ι · с}, або А = lg = ε · с · ι,

де I ₀, I - інтенсивності падаючого і того, що пройшло через розчин, випромінювання, відповідно; ι - товщина шару розчину; ε - коефіцієнт поглинання, що не залежить від концентрації речовини; с - концентрація речовини; А - оптична густина.

Кількісний аналіз в УФ- і видимій спектроскопії засновано на строгому дотриманні основного закону світлопоглинання. Для забезпечення цього необхідне виконання наступних умов:

- падаюче випромінювання повинне бути строго монохроматичним і плоско- паралельним;

- випромінювання даної довжини хвилі (частоти) повинне поглинатися тільки одним типом часток;

- поглинаючі частки повинні бути рівномірно розподілені в об'ємі розчину, що аналізується, не взаємодіяти між собою й іншими компонентами;

- на поглинання частки не повинні впливати ні розчинник, ні іонна сила розчину;

- досліджуваний розчин повинен бути гомогенним ізотропним середовищем, що не розсіює, і розчинник повинен бути прозорий.

При проведенні кількісного аналізу використовують як прямі способи визначення концентрації (метод градуйовочного графіка, метод добавок тощо), так і титриметричні методи з фотометричним визначенням точки еквівалентності.

Дата добавления: 2015-05-23