Энэ нийтлэлд бид бие даасан атомуудын энергийн төлөвийг өөрчлөхөд үндэслэсэн аналитик аргуудыг нарийвчлан авч үзэх болно. Эдгээр нь шинжилгээний оптик аргууд юм. Тэдгээрийн тус бүрийг тайлбарлаж, онцлог шинж чанаруудыг нь тодруулцгаая.
Тодорхойлолт
Шинжилгээний оптик аргууд - бие даасан атомын энергийн төлөвийг өөрчлөхөд суурилсан аргуудын багц. Тэдний хоёр дахь нэр нь атомын спектроскопи.
Шинжилгээний оптик аргууд нь дохиог олж авах, цаашид бүртгэх арга (шинжилгээнд шаардлагатай) өөр өөр байна. OMA товчлолыг мөн тэдгээрийг тодорхойлоход ашигладаг. Шинжилгээний оптик аргыг валентын энергийн урсгал, гадаад электронуудыг судлахад ашигладаг. Тэдний олон янз байдлын нийтлэг зүйл бол шинжилж буй бодисыг атом болгон задлах (атомжуулах) хэрэгцээ юм.
Аргын төрлүүд
Шинжилгээний оптик арга гэж яг юу болохыг бид аль хэдийн мэддэг болсон. Одоо эдгээр аргуудын олон янз байдлыг авч үзье:
- Рефрактометршинжилгээ.
- Поляриметрийн шинжилгээ.
- Оптик шингээлтийн аргуудын багц.
Бид шинжилгээний оптик аргуудын энэ ангиллын байр суурь тус бүрийг тусад нь шинжлэх болно.
Рефрактометрийн төрөл
Хугарлын илтгэгч хаана хамаарах вэ? Энэ төрлийн оптик-спектр шинжилгээний аргыг хүнсний бүтээгдэхүүн - өөх тос, улаан лооль, төрөл бүрийн жүүс, чанамал, чанамал судлахад өргөн ашигладаг.
Хугарлын шинжилгээ нь хугарлын илтгэгчийг (өөр нэр нь хугарлын) хэмжихэд суурилдаг бөгөөд энэ нь тухайн бодисын мөн чанар, түүний цэвэр байдал, массын уусмал дахь эзлэх хувийг найдвартай үнэлэхэд ашигладаг.
Гэрлийн цацрагийн хугарал нь нягтрал нь өөр өөр байх тохиолдолд хоёр өөр орчны зааг дээр үргэлж тохиолддог. Туслах өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь хоёр дахь бодисын хугарлын илтгэгчийг эхнийхтэй харьцуулах болно. Энэ утгыг тогтмол гэж үзнэ.
Хугарлын индекс юунаас хамаардаг вэ? Юуны өмнө, материйн мөн чанараас. Гэрлийн долгионы урт болон температур энд бас чухал.
Хэрэв гэрлийн өнцөг 90 градусаар унавал энэ байрлалыг хугарлын хязгаарлах өнцөг гэж үзнэ. Үүний утга нь зөвхөн гэрэл дамждаг мэдээллийн хэрэгслийн үзүүлэлтээс хамаарна. Энэ нь юу өгөх вэ? Хэрэв эхний орчны хугарлын илтгэгч судлаачийн хувьд нээлттэй байвал хоёр дахь орчны хугарлын хязгаарын өнцгийг хэмжсэний дараа тэрээр аль хэдийн сонирхож буй орчны хугарлын илтгэгчийг тодорхойлж чадна.
Поляриметрийн төрөл
Бид шинжилгээний оптик аргын үндсийг үргэлжлүүлэн шинжилсээр байна. Поляриметр нь гэрлийн хэлбэлзлийн векторыг өөрчлөх тодорхой төрлийн бодисын шинж чанарт суурилдаг.
Ийм гайхалтай шинж чанарыг агуулсан бодисуудыг туйлширсан туяа дамжин өнгөрөхөд тэдгээрийг оптик идэвхтэй гэж нэрлэдэг. Жишээлбэл, чихрийн бүх массын молекулуудын бүтцийн онцлог нь янз бүрийн уусмал дахь оптик идэвхжилийн илрэлийг тодорхойлдог.
Ийм оптик идэвхтэй бодисын уусмалын давхаргаар туйлширсан цацрагийг дамжуулдаг. Хэлбэлзлийн чиглэл өөрчлөгдөнө - үүний үр дүнд туйлшрах хавтгай тодорхой өнцгөөр эргэлдэнэ. Үүнийг туйлшралын хавтгайн эргэлтийн өнцөг гэж нэрлэх болно. Энэ байрлал нь дараах хүчин зүйлээс хамаарна:
- Туйлшралын хавтгайн эргэлт.
- Уусмалын туршилтын давхаргын зузаан ба концентраци.
- Хамгийн туйлширсан цацрагийн долгионы урт.
- Температур.
Энэ тохиолдолд бодисын оптик нягт нь тодорхой эргэлтээр тодорхойлогдоно. Энэ үнэ цэнэ юу вэ? Энэ нь уусмалаар туйлширсан цацраг өнгөрөхөд туйлшралын хавтгай эргэх өнцөг гэж ойлгогддог. Дараах нөхцөлт утгыг хүлээн зөвшөөрнө:
- 1 мл уусмал.
- 1 г бодис энэ хэмжээний уусмалд ууссан.
- Уусмалын давхаргын зузаан (эсвэл туйлшрах хоолойн урт) нь 1 дм.
Оптик шингээлттөрөл
Бид аналитик химийн шинжилгээний оптик аргуудтай үргэлжлүүлэн танилцаж байна. Ангиллын дараагийн ангилал нь оптик шингээлт юм.
Үүнд шинжилгээнд хамрагдсан бодисуудын цахилгаан соронзон цацрагийг шингээхэд үндэслэсэн шинжилгээний аргууд орно. Эдгээрийг өнөөдөр судалгаа, шинжлэх ухаан, баталгаажуулалтын лабораториудад хамгийн түгээмэл гэж үздэг.
Гэрлийг шингээх үед шингээгч бодисын молекул, атомууд өдөөх шинэ төлөвт шилжинэ. Ийм бодисын олон янз байдал, тэдгээрийн шингэсэн энергийг хувиргах чадвараас хамааран шингээлтийн оптик аргуудын бүхэл бүтэн багцыг ялгаж үздэг. Бид тэдгээрийг дараагийн дэд гарчигт илүү дэлгэрэнгүй танилцуулах болно.
Оптик шингээлтийн аргуудын ангилал
Хими дэх оптик шинжилгээний эдгээр аргуудын ангиллыг бид танд хүргэж байна. Үүнийг дөрвөн байрлалаар төлөөлдөг:
- Атомын шингээлт. Энд юу багтсан бэ? Энэ нь судалж буй бодисуудын атомууд гэрлийн энергийг шингээхэд үндэслэсэн шинжилгээ юм.
- Шингээх молекул. Энэ арга нь судлагдсан, шинжлэгдсэн бодисын цогц ион ба молекулууд гэрлийг шингээхэд суурилдаг. Энд спектрийн хэт улаан туяаны, үзэгдэх ба хэт ягаан туяаны бүсэд ихээхэн анхаарал хандуулдаг. Үүний дагуу эдгээр нь фотоколориметри, спектрофотометр, IR спектроскопи юм. Энд юуг онцлох нь чухал вэ? Спектрофотометр ба фотоколориметр нь хэд хэдэн нэгэн төрлийн системтэй цацрагийн харилцан үйлчлэлд суурилдаг. Тиймээс, inАналитик химийн хувьд тэдгээрийг ихэвчлэн нэг бүлэгт нэгтгэдэг - фотометрийн аргууд.
- Нефелометри. Энэ төрлийн шинжилгээ нь судалж буй бодисын түдгэлзүүлсэн хэсгүүдийн гэрлийн энергийг шингээж, цааш тараахад үндэслэдэг.
- Флюрометрийн (эсвэл гэрэлтдэг) шинжилгээ. Энэ арга нь судлаачийн судалж буй бодисын өдөөгдсөн молекулуудаас энерги ялгарах үед гарч ирдэг цацрагийг хэмжихэд суурилдаг. Флюресцент ба фосфоресценцээр төлөөлдөг. Бид тэдгээрийг тусад нь шинжлэх болно.
Люминесцент
Шинжлэх ухааны ертөнцөд ерөнхийдөө гэрэлтэлтийг атом, молекул, ион болон бусад нарийн төвөгтэй тоосонцор, бодисын нэгдлүүдийн гэрэлтэлт гэж нэрлэдэг. Энэ нь өдөөгдсөн төлөвөөс электронууд хэвийн төлөвт шилжсэний үр дүнд илэрдэг.
Тиймээс аливаа бодис гэрэлтэж эхлэхийн тулд түүнд гаднаас тодорхой хэмжээний энерги нийлүүлэх ёстой. Судалгаанд хамрагдаж буй бодисын хэсгүүд нь энерги шингээж, өдөөх төлөвт шилжиж, тодорхой хугацаанд үлдэх болно. Дараа нь өмнөх амрах төлөв рүүгээ буцаж, гэрэлтэлтийн квант хэлбэрээр өөрийн энергийн хувийг бусдад өгнө.
Фосфоресценц ба флюресценц
Өдөөгдсөн төлөвийн төрөл, түүнчлэн түүний доторх бодисын оршин суух хугацаа зэргээс хамааран гэрэлтэх хоёр төрөл байдаг - фосфоресценц ба флюресценц. Тэд тус бүр өөрийн онцлог шинж чанараараа ялгардаг:
- Флуоресценц. Тодорхой бодисын өөрөө гэрэлтэх нэгэн төрөл бөгөөд энэ ньтуяа цацарсан үед л үргэлжлэх болно. Судлаач өдөөх эх үүсвэрийг арилгах үед гэрэл тэр дороо эсвэл 0.001 секундын дараа зогсох болно.
- Фосфоресценци. Тодорхой бодисыг өдөөдөг гэрэл унтарсан ч үргэлжлэх нэгэн төрлийн өөрөө гэрэлтдэг.
Хүнсний бүтээгдэхүүнийг судлахад фосфоресценцийг ашигладаг. Гэрэлтэгч судалгааны арга нь судалсан дээжинд байгаа бодисыг 10-11г/г агууламжтай байхад нь илрүүлэхэд тусалдаг. Энэ арга нь тодорхой төрлийн витамин, сүүн бүтээгдэхүүнд уураг, өөх тос байгаа эсэхийг тодорхойлох, мах, загасны бүтээгдэхүүний шинэлэг байдлыг судлах, жимс, хүнсний ногоо, жимс жимсгэний гэмтлийг оношлоход тохиромжтой. Мөн бүтээгдэхүүн дэх эмийн орц, хадгалалтын бодис, пестицид болон төрөл бүрийн хорт хавдар үүсгэгч бодисыг илрүүлэхэд гэрэлтэгч судалгааг ашигладаг.
Шингээлтийн бүх бүлгийг аналитик химийн шинжилгээний оптик аргуудын ангилалд ихэвчлэн спектр химийн (эсвэл спектроскопийн) ангилалд нэгтгэдэг. Аргууд нь угаасаа өөр боловч тэдгээр нь бүгд нэг нийтлэг зүйлтэй: тэдгээр нь гэрлийн шингээлтийн ижил хуулиуд дээр суурилдаг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн шингээх бөөмсийн төрөл, судалгааны техник хангамжийн загвар гэх мэт ихээхэн ялгаа бий.
Фотометрийн сорт
Спектрийн молекул шингээлтийн шинжилгээний багц аргын нэр. Эдгээр нь сонгомол шингээлт дээр суурилдагсудалж буй бүрэлдэхүүн хэсгийн молекулуудаар харагдахуйц, хэт ягаан, хэт улаан туяаны бүсэд цахилгаан соронзон цацраг. Түүний концентрацийг Bouger-Lambert-Beer хуулийн дагуу мэргэжилтэн тодорхойлно.
Фотометрийн шинжилгээнд фотометр, спектрофотометр, фотоколориметр орно.
Фотоэлектролориметрийн төрөл
Фотоэлектролориметрийн арга нь харааны колориметртэй харьцуулахад илүү бодитой юм. Үүний дагуу энэ нь илүү нарийвчлалтай судалгааны үр дүнг өгдөг. Энд янз бүрийн FEC ашигладаг - фотоэлектрик колориметр.
Өнгөт шингэнээр дамжин өнгөрөх гэрлийн урсгал нь хэсэгчлэн шингэдэг. Үлдсэн хэсэг нь амперметрийг бүртгэдэг цахилгаан гүйдэл үүсдэг фотоэлел дээр унадаг. Уусмалын концентраци илүү хүчтэй байх тусам түүний оптик нягтрал ихсэх болно. Гэрэл шингээх хэмжээ их байх тусам үүссэн фото гүйдлийн хүч бага байх болно.
Бид өнөөдөр аналитик химийн салбарт хэрэглэгдэж байгаа оптик шинжилгээний аргуудын ангиллыг бүхэлд нь авч үзсэн: рефрактометр, полярметр, оптик шингээлт. Тэдгээрийг бодисыг урьдчилан атомжуулах хэрэгцээ нэгтгэдэг. Гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн аргууд тус бүр нь өвөрмөц шинж чанараараа ялгагдана - дүн шинжилгээ хийх дохиог хүлээн авах, бүртгэх төрөл.
