Тема 2. Спектральные методы анализа

2.1. Теоретические основы

В настоящее время к оптическому излучению принято относить излучение с длинами электромагнитных волн в диапазоне от 1нм. до 1мм. При этом различают три спектральные области оптического излучения: ультрафиолетовую, видимую и инфракрасную.

Ультрафиолетовое излучение (УФ) – это невидимое человеческим глазом электромагнитное излучение с длинами волн монохроматических составляющих в приделах 400-10нм. По данным международной комиссии по освещению (МКО) принято выделять три спектральные области УФ:

1. область с длиной волны 315-400нм;

2. область с длиной волны 280-315нм;

3. область с длиной волны 100-280нм.

Источники УФ излучения – высокотемпературная плазма, ускоренные электроны, некоторые лазеры, солнце, звезды и др. Приемники УФ – различные детекторы ионизирующих излучений.

Видимым излучением, или светом, называют излучение, которое способно непосредственно вызывать зрительное ощущение. Диапазон длин волн спектральной области видимого излучения довольно условен. Принято считать, что нижняя граница лежит между 380 и 400нм, а верхняя – между 760-780 нм. Источники видимого излучения – лампы накаливания, газоразрядные лампы, солнце, звезды и др. Приемники видимого излучения - фотоматериалы, актинометры, люксометры и др.

Инфракрасное излучение (ИК) – это не видимое человеческим глазом электромагнитное излучение длин волн от 780нм. до 1-2мм. Принято различать три спектральные области ИК:

1. область А с длиной волны 780-1400нм;

2. область В с длиной волны 1,4-3,0мкм;

3. область С с длиной волны 3,0мкм.-1мм.

ИК составляет большую часть излучения ламп накаливания, газоразрядных ламп, около 50% излучения солнца. ИК испускают некоторые лазеры. Для регистрации ИК пользуются тепловыми (например болометрами) и фотоэлектрическими приемниками, а также специальными фотоматериалами

Все оптические методы анализа в зависимости от принципа действия подразделяют на следующие три группы.

В первую группу входят методы, основанные на поглощение светового потока – фотометрия, Спектрофотометрия, атомно-абсорбционный метод. Сущность этих методов заключается в использовании основного закона поглощения света (закон Бугера – Ламберта – Бера), который выражает зависимость между концентрацией окрашенного раствора и его способностью поглощать свет. При изучении методики абсорбционных методов следует обратить особое внимание на достоинства и недостатки визуальной и отдельных видов фотоэлектроколориметрии.

Во вторую группу объединены эмиссионные методы, основанные на определении количественного и качественного состава вещества по спектру излучения. Для того, чтобы вещество излучало свет, ему требуется дополнительная энергия, по этому в зависимости от формы возбуждения атомов эмиссионные методы делят на фотометрию пламени, спектральный анализ (на фотопластинках), атомно-флуоресцентный анализ, люминесцентный анализ и др.

Третья группа включает рефрактометрический метод анализа, в основе которого лежит изменение величины показателя преломления света в зависимости от концентрации пробы, и поляриметрический метод, в котором используют способность оптически активных веществ вращать плоскость поляризации поляризованного луча света. Данные методы широко применяют для определения концентрации сахаров, сухих веществ и др.