Оптические методы анализа
1.Классификация оптических методов анализа
1. Атомно-абсорбционный анализ основан на измерении поглощения монохроматического излучения атомами определенного вещества в газовой фазе после атомизации вещества.
2. Эмиссионный спектральный анализ основан на измерении интенсивности света, излучаемого атомами или ионами при их энергетическом возбуждении, например, в пламени электрического разряда.
3. Фотометрия пламени – разновидность эмиссионного спектрального анализа, в котором в качестве источника энергетического возбуждения используется пламя газовой горелки.
4. Молекулярный абсорбционный анализ основан на измерении светопоглощения молекулами или ионами.
5. Люминесцентный анализ основан на измерении интенсивности излучения люминесценции, то есть испускания электромагнитного излучения веществом под действием различных видов возбуждения.
6. Спектроскопия комбинационного рассеяния – метод основан на измерении интенсивности рассеянного света, возникающего в результате поляризации молекул под действием монохроматического излучения в ультрафиолетовом или видимом диапазоне электромагнитного спектра.
7. Нефелометрический анализ основан на измерении рассеяния света частицами дисперсных систем.
8. Турбидиметрический анализ основан на измерении ослабления интенсивности излучения при его прохождении через дисперсную систему.
9. Рефрактометрический анализ основан на измерении показателей преломления веществ.
10. Поляриметрический анализ основан на измерении угла вращения плоскости поляризации оптически активного вещества.
2.Атомно-абсорбционный анализ
Для атомизации вещества в приборах для ААС используют атомизаторы.
1) Пламя. Для получения различных температур пламени в горелку подают различные горючие смеси: светильный газ (смесь водорода (50 %), метана (34 %), окиси углерода (8 %)) – воздух (1500 – 1800 оС), ацетилен – воздух (2200 – 2300 оС), ацетилен – закись азота (2700 – 2950 оС). Проба подается в пламенный атомизатор в виде раствора (аэрозоль). Достоинства – высокая стабильность режима работы. Недостаток – низкая эффективность атомизации, так как проба находится в области высоких температур малое время.
2) Электротермические атомизаторы – это графитовая трубка, нагреваемая электрическим током большой силы. В верхней части трубки есть отверстие для ввода пробы. Можно использовать как жидкую, так и твердую пробу. Главное преимущество электротермической атомизации – значительное повышение чувствительности определения, так как проба дольше находится в области высоких температур. Второе преимущество – требуется меньший объем пробы (вместо нескольких мл – 1 капля раствора). Можно проводить измерения в вакуумной области (меньше 186 нм), в которой поглощают некоторые неметаллы (фосфор, мышьяк). При пламенной атомизации это невозможно из-за сильного поглощения кислорода в этой области. Еще одно преимущество – можно непрерывно изменять температуру атомизации, меняя силу тока.
В качестве источников излучения монохроматического излучения используют лампы с полым катодом и безэлектродные разрядные лампы.
Лампа с полым катодом представляет собой стеклянный или кварцевый баллон, заполненный инертным газом под низким давлением, внутри которого находятся катод и анод. Катод имеет форму чаши и изготовлен из чистого металла. При подаче напряжения на электроды возникает тлеющий разряд с образованием положительных ионов газа-наполнителя. Ионы бомбардируют катод и выбивают из него атомы металла, которые переходят в газовую фазу, возбуждаются под действием разности напряжения и начинают испускать излучение, характерное только для этого металла. С помощью дифракционного монохроматора из этого спектра испускания выделяют самую интенсивную линию. Это монохроматическое излучение и направляют на пробу. Если в пробе содержится металл, из которого изготовлен катод, то излучение будет сильно поглощаться. По интенсивности поглощения можно определить количество металла в пробе.
Безэлектродные разрядные лампы содержат небольшое количество чистого вещества или его летучего легко диссоциирующего соединения, которое под действием электрического разряда переводится в атомный пар и начинает излучать характерный только для этого вещества спектр. Дальше все как и в случае с лампами с полым катодом. Безэлектродные лампы используются для определения неметаллов: мышьяка, селена, теллура, фосфора, а также летучих металлов: ртути, рубидия, цезия.
Серьезным недостатком таких источников излучения является их направленность только на один элемент. Для определения каждого нового элемента требуется замена источника излучения.