Практическое применение спектрального анализа

- анализ исходного сырья и готовой продукции в металлургии

- анализ геологических проб при поиске полезных ископаемых

- анализ природных и сточных вод, почвы, атмосферы

- анализ медицинских и биологических объектов

- анализ чистых материалов в электронной технике, анализ реактивов

- анализ образцов в космических исследованиях и др.

Атомно-абсорбционный спектральный анализ.

При поглощении кванта света hν атом А переходит в возбужденное состояние А*:

А + hν → А*

Возбуждение атома связано с переходом его электронов на более высокие энергетические уровни. Тогда, если на невозбужденный атом направлять излучение с энергией, равной энергии такого электронного перехода, то это излучение в виде квантов будет поглощаться атомами, а интенсивность самого внешнего излучения будет падать. Эти явления составляют основу метода атомно-абсорбционной спектроскопии. Таким образом, если в эмиссионной спектроскопии концентрация вещества связывалась с интенсивностью излучения, которое было прямо пропорционально числу возбуждённых атомов, то здесь аналитический сигнал (уменьшение интенсивности излучения) связан с числом невозбужденных атомов.

К абсорбционной спектроскопии относятся такие широко используемые анализы, как:

– спектрофотометрический анализ – основан на определении спектра поглощения или измерении светопоглощения при строго определенной длине волны ( λ ). Эта спектральная линия соответствует максимуму кривой поглощения данного вещества;

– фотоколориметрический анализ – основан на измерении интенсивности окраски исследуемого окрашенного раствора или сравнении ее с интенсивностью окраски стандартного раствора.

Практическое применение

- определение небольших содержаний около 70 элементов таблицы Менделеева

- анализ металлов, сплавов, продуктов гидрометаллургии, концентратов и др.

- определение содержания микроэлементов в почве, удобрениях, растениях

- анализ крови на свинец, ртуть, висмут.

Закон Бугера-Ламберта-Бера

Это основной закон фотометрии, устанавливающий количественную зависимость светопоглащения (уменьшение интенсивности света, проходящего через раствор окрашенного вещества) и концентрации раствора окрашенного вещества.

Если на окрашенный прозрачный раствор падает свет интенсивности (I₀), то часть его (I_А) поглощается молекулами растворенного вещества, а часть излучения (I_t) проходит через раствор, т.е. I₀= I_t+ I_А

На основании экспериментальных данных было установлено, что:

Слои вещества одинаковой толщины, при прочих равных условиях (Т, Р, V, pH = const), всегда поглощают одну и ту же часть падающего на них светового потока

I_t= I₀·10^-kl,

где l – толщина поглощающего слоя в см, k – коффициент поглощения, I₀ – интенсивность падающего светового потока, I_t – интенсивность светового потока после прохождения через слой жидкости.

Коэффициент поглощения k зависит от природы растворенного вещества, длины волны падающего света и пропорционален концентрации растворенного вещества:

k=ε·C_m

где С_m – молярная концентрация вещества, моль/л, ε – молярный коэффициент поглощения, не зависящий от концентрации (справочная величина).

Тогда закон фотометрии принимает вид:

I_t= I₀·10^-ε·С·l

Логарифм отношения называется оптической плотностью D:

lg = D = ε·c·l (*)

Отсюда главное следствие закона Бугера-Ламберта-Бера: оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации вещества и толщине поглощающего слоя

Отношение интенсивности светового потока, прошедшего через раствор (I_t), к интенсивности падающего светового потока (I₀), выраженное в процентах, называют пропусканием и обозначают буквой Т:

Т= , %

Величина Т, отнесенная к толщине слоя раствора в 1 см, называется коэффициентом пропускания.