Ультрафіолетова і видима спектроскопії

Поглинання випромінювання в УФ- і видимій областях спектра пов'язані зі збудженням зовнішніх електронів (електронні спектри поглинання). В основно-му (незбудженому) стані електрони займають бідні енергією рівні

(σ- і π- орбіталі), а при збудженні вони переходять на рівні, багатші енергією, (n- орбіталі).

Поглинання випромінювання в УФ- і видимій областях обумовлене наяв-ністю в молекулі груп атомів, які називають хромофорами, що спричиняють забарвлення речовини. Хромофорами є групи, що містять одну або декілька кратних (ненасичених) зв'язків (=С=N‑, ‑N=N‑, ‑N=O) і їхні смуги поглинання викликані переходами електронів цих зв'язків. Слабоінтенсивні переходи можуть бути доказом наявності функціональних груп в молекулі і служать основою якісного аналізу.

Рис. 8 - Блок-схема спектрофотометра (фотоколориметра): 1 - джерело випромінення; 2 – монохроматор; 3 – кювета з чистим розчинником (або порожня); 4 – кювета з досліджуваним розчином; 5 – приймач випромінення; 6 – реєстратор

Принцип дії: випромінювання від джерела 1 з безперервним спектром випромінювання пропускають через монохроматор 2 (дифракційна решітка або призма) для одержання монохроматичного (певної λ або ν) випромінюван--ня. Пучки монохроматичного випромінювання однакової інтенсивності (потужності) проходять паралельно через кювети однакової товщини із чистим розчинником (або порожню) 3 і розчином досліджуваної речовини в тому ж розчиннику 4. Потім у приймачі 5 порівнюються інтенсивності обох пучків Ι_{0 і} Ι. Різниця інтенсивностей ∆І = Ι₀ - Ι фіксується реєстратором 6.

Спектрофотометрія. Використовується випромінення такого діапазону довжин хвиль: 200...900 нм (УФ‑, видима, ІЧ-області). Як монохроматор вико-ристовують дифракційну решітку (або призму), що дозволяє одержати строго монохроматичне випромінювання. Об'єкти аналізу - рідкі речовини й гомогенні розчини, що поглинають випромінювання даного діапазону. Якісний аналіз заснований на характеристичних спектрах поглинання. Кількісний аналіз заснований на дотриманні основного закону світлопоглинання. Градуювальний графік будують у координатах “оптична густина - концентрація речовини”. Інтервал робочих значень оптичної густини, що забезпечує максимальну відтворюваність результатів, дорівнює 0,10-1,0.

Криві спектрофотометричного титрування будують у координатах “оптична густина - об'єм розчину титранту”. Точку еквівалентності визначають по зламу кривої титрування.

Метод дозволяє аналізувати як індивідуальні речовини або однокомпонентні розчини, так і суміші речовин за умови різниці їхніх спектрів поглинання.

Фотоколориметрія. Використовують випромінення наступного діапазо-ну довжин хвиль: 400...750 нм (видима область). Об'єкти аналізу - рідкі забар-влені речовини або розчини. Як монохроматор використовують світлофільтри, що дозволяють одержувати поліхроматичне випромінювання вузького діапазо-ну довжин хвиль. Метод дозволяє виконувати ті ж визначення, що й спектрофо-тометрія, але з меншою точністю.

Атомно-абсорбційна спектроскопія (ААС). Це метод елементного аналізу, який проводять за інтенсивністю поглинання випромінювання шаром атомної пари елемента, що визначається. Використовують УФ-випромінювання, довжина хвилі якого відповідає найбільш інтенсивним і чутливим лініям спектра елемента, що визначається. Поглинання випромінення атомною парою підкоряється основному закону світлопоглинання. Кількісний аналіз проводять тільки прямими методами.

Принцип методу полягає в тому, що зразок, який аналізують, у вигляді аерозолю (аналогічно методу полум'яної фотометрії) або порошку вводять у зону високої температури атомізатора (полум'я горючого газу або електротермічний атомізатор). Під дією високої температури відбувається його випаровування і дисоціація молекул на окремі атоми. Цей процес називають атомізацією. Зона полум'я з атомною парою просвічується потоком характер-ристичного випромінювання певної інтенсивності. У результаті поглинання частини енергії атомами речовини інтенсивність світлового потоку зменшується, що реєструється за допомогою приймального пристрою (рис. 9).

Джерела повинні випускати випромінювання з вузькими резонансними лініями шириною 0,01 - 0,001 нм. Як джерела резонансного випромінювання

1 2 3 4 5 6

Рис. 9- Блок-схема атомно-абсорбційного спектрофотометра: 1 – джерело

резонансного випромінювання; 2 – атомізатор; 3 – монохроматор;

4 – фотоелемент; 5 – підсилювач; 6 – гальванометр.

використовують лампи з порожнім катодом і кулькові лампи. Лампа з порожнім катодом являє собою циліндричну посудину, заповнену неоном або аргоном. Катод виготовлений з певного металу. Під дією високої напруги атоми інертно-го газу заряджаються й бомбардують катод. Атоми металу, які вибиваються з катода, збуджуються й випускають випромінювання характеристичної довжини хвилі. Якщо проводять визначення декількох металів у зразку,то використову-ють лампи з комбінованим з декількох металів катодом.

У практиці ААС використовують горючі суміші, які складаються з паль-ного газу й газу-окислювача, склад яких наведений у табл. 4.

Таблиця 4- Полум'я, використовуване в ААС.

Пальний газ	Температура °C
Ацетилен	2100-2530	3000-3500
Бутан	1300-1900
Водень	2000-2320	2500-2800
Пропан	1900-2190	2800-3070
Ціан, диціан		4700-5200

Дата добавления: 2015-05-23