4. Фотохімічний аналіз

Фотохімічні (від грецьк. фо£, — світло) методи засновані на

хімічних реакціях, що відбуваються під дією фотонів світла; вони

застосовуються для різноманітного аналітичного контролю. У

біогеохімії використовують ці реакції в аналізах, що вимагають

мінералізації органічних сполук, напр., при аналізах різного роду

вод, геологічних об’єктів. УФ світло ефективно розкладає органічні

сполуки, і вони цілком переходять у мінеральні форми, для яких

розроблені методики якісного і кількісного аналізу.

ПРАКТИКУМ З БІОГЕОХІМІЇ ДЛЯ ЕКОЛОГІВ 2

ПЕРЕДМОВА 4

ЧАСТИНА І. ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ЕКСПЕРИМЕНТУ В БІОГЕОХІМІЇ 6

К= (1.1) 27

Розділ 2. Сучасні методи аналізу в біогеохімії 29

ь-м 38

4_NJ N' 42

ІВ^С = — +І£С₀, (2.12) 60

Розділ 1. Біогеохімічне випробування 89

у ^А 94

ГДК• ⁽¹-⁷⁾ 94

^пк»Г-Т, "ш - '-^{79; пк}“²*=! =„|г²-^7; 119

К_літ, 8,3-10 120

О О 150

„Р a(Rea) 157

Забруднюючи біосферу, важкі метали утворюють міцні органометалокомплекси; це утруднює переведення йонів цих металів у розчинну форму і точну реєстрацію їхнього вмісту в біооб’єктах і водах. Техніка фотохімічного аналізу полегшує підготовку проб до аналізу на вміст небезпечних металів.

Запитання для контролю знань

1. До якого виду випромінювань відноситься випромінюван­ня, застосовуване у фотохімічних дослідженнях? Яка довжина його хвилі? Яке місце воно займає в електромагнітному спектрі довжин хвиль?

2. Назвіть і напишіть реакцію найважливішого фото­хімічного природного процесу.

3. Крім фотохімічних методів, застосовуваних в аналізі, назвіть практичне використання фотохімії в повсякденному житті, побуті, медицині, екології.

4. Калориметрія

Калориметрія (від лат. саіог — тепло) — сукупність методів вимірювання кількості теплоти, що виділяється або поглинається у будь-якому процесі. Основоположник методу — Дж. Блек (середина 18 ст.).

Стосовно до біогеохімії цими процесами є хімічні, біохімічні і фізіологічні явища, що супроводжуються енергетичними ефектами: випромінюванням, виділенням або поглинанням теплоти, появою електричного струму. Різні види енергії і роботи переходять у теплову — це і є причиною виміру і розрахунку теплоти процесів для оцінки їхньої енергетичної характеристики.

Строго кажучи, завдання запасання, збереження і вико­ристання енергії живими системами, вивчення законів перетворен­ня енергії складають предмет біоенергетики. Однак, біогеохімія, яка тісно пов’язана з проблемами енергетики біосфери, вивчає геохімічну діяльність живої речовини, що перетворює сонячну енергію на енергію біогеохімічних процесів.

їх джерело: фотосинтез, розкладання органіки, «хімічна робота» живої речовини, нерівноважність біосфери і її частин і т. д. Знання енергетики різних процесів, що супроводжуються тепло- перенесенням і пов’язаних з методом калориметрії, є необхідним для розуміння природних процесів.

Для визначення кількості теплоти сконструйовані спеціальні прилади, т. зв. калориметри - системи, які складаються з калориметричної посудини, у якій проходить досліджуваний процес, термометра (ртутного, кварцового, термопари, термо- резистора, термометра опору тощо), електронагрівача, необхідних пристосувань: мішалки, змійовиків охолодження оболонки, системи теплової ізоляції. Деякі конструкції передбачають калориметричну “бомбу” — металеву посудину, що герметично закривається і у яку вміщують досліджувану пробу і під тиском подають кисень у надлишку. У таких калориметрах звичайно визначають теплоти згоряння речовин. Цим методом визначають калорійність харчових продуктів.

У рідинних калориметрах, (заповнених водою, вазеліновою олією, розплавленим металом, напр., вп), теплота передається калориметричній рідині; втрати теплоти можна зменшити, помістивши посудину в зовнішню оболонку, напр., у посудину Д’юара. Теплоту (Я), що виділяється в калориметрі, розраховують за загальною теплоємністю (С_щ) усіх частин калориметра і зміною температури (АТ):

Я = С_пАТ. (2.16)

Для визначення стандартної ентальпії кількість теплоти перераховують на 1 моль (п — кількість речовини визначуваного продукту):

Н° = Я / п. (2.17)

Важливе значення для біогеохімії має калориметричне вивчення природи і структури розчинів, утворення мінералів, для кількісного аналізу сумішей і аналітичних робіт, напр., визначення чистоти речовини, наявності домішок. Для майбутніх екологів є

важливим знання природних і техногенних теплових полів при

проведенні еколого-геохімічних і геофізичних досліджень. Для визначення температури земної поверхні і приповерхневих частин літосфери широко використовують дистанційні методи — радіо- теплові і 14 зйомки з повітряних і космічних носіїв.

Як детектори теплового поля застосовують тепловізори, що працюють у широкому діапазоні 14 частот. У тепловізорах, стосовно до певного спектру 14 частот, є кристали, які вміщують для більшої чутливості в пристрій, що охолоджується рідким азотом або інертним газом. У результаті перетворення теплового випромінювання на електричний сигнал і трансформації у видиму аналогову форму воно фіксується в цифровому виді на дисплеї або екрані фотодатчика. Для наземних досліджень існують переносні тепловізори, що працюють з точністю до 0,1°.

При дослідженні температурного поля в свердловинах, акваторіях, на невеликих глибинах водойм і земної поверхні використовують електричні термометри опору і напівпровідникові терморезистори з межею виміру 0,05°. Для підвищення точності застосовують спеціальні диференційні термометри (0,01°).

Запитання для контролю знань

1. Що досліджує метод калориметрії? Яке його призначення в біогеохімії?

2. Які види термометрів ви знаєте? Які з них є найточнішими?

3. У чому відмінність колориметрії від калориметрії?

4. Тепловізор — це: а) прилад для нагрівання з дисплеєм температурного показника; б) детектор з дисплеєм для визначення теплового поля; в) ртутний термометр громіздкої конструкції. Виберіть правильну відповідь.