12. Люминесцентный метод

Люминесцентный метод основан на переводе молекул или атомов вещества в энергетическое возбужденное состояние и измерении интенсивности свечения, возникающего при возвращении молекул в состояние равновесия. Основным методом количественного химического люминесцентного анализа является флюориметрия - метод установления количества люминесцирующего вещества по интенсивности возникающей люминесценции. При этом существует определенная зависимость между интенсивностью люминесценции и концентрацией вещества. Флюориметрические методы принципиально ничем не отличаются от фотометрических и представляют лишь разновидность оптических методов, однако, имеют и свои специфические особенности.

Для количественного анализа существуют более сложные приборы - флюориметры (рисунок 17).

Поглощая свет соответствующей энергии, атом вещества переходит из нормального состояния Е₀ в возбужденное Е₁ при этом наблюдается свечение. Частоты поглощенного и излученного света равны (резонансное излучение). Во всех видах люминесценции проявляются характерные свойства веществ, что может служить основой для их распознавания и изучения. Флюориметрические измерения выполнят визуально и с помощью объективных методов регистрации возникающею излучения.

Основными узлами любой флюориметрической установки является источник возбуждающей реакции: первичное монохроматическое устройство и приемник лучистой энергии.

Люминесцентный анализ обладает исключительной чувствительностью: люминесценцию можно наблюдать при исследовании очень малых концентраций люминесцирующих веществ. Этот метод успешно конкурирует с большинством физико-химических методов.

Метод применяют для определения нефтепродуктов в воде, смолистых веществ в воздухе рабочей зоны, бензилового спирта в атмосферном воздухе.

13. Метод газовой хроматографии

Газовая хроматография – это физико-химический метод разделения смеси веществ, основанный на распределении компонентов между несмешивающимися фазами. Подвижной фазой является инертный газ, неподвижной – жидкость или твердое тело.

Анализ смесей исследуемых компонентов выполняют на специальных приборах – хроматографах (рисунок 18).

Различают два варианта газовой хроматографии – газоадсорбционную и газожидкостную. В газоадсорбционной хроматографии неподвижной фазой служит твердый адсорбент. В газожидкостной хроматографии такой фазой служит жидкость, нанесенная тонким слоем на инертный носитель. Сами носители не должны взаимодействовать с анализируемыми веществами.

Оба варианта газовой хроматографии применяются для анализа как газов, так и жидкостей .

Разделение компонентов смеси происходит вследствие разности в скоростях адсорбции или растворения. Газ-носитель (гелий, азот, аргон) переносит анализируемую пробу через хроматографическую колонку.

Метод газовой хроматографии позволяет определять ничтожно малые количества веществ, не обладающих специфическими реакциями и анализировать смеси десятков и сотен компонентов с близкими свойствами. Разделенные вещества фиксируются в виде пиков на хроматограмме. Местоположение пика на хроматограмме характеризуется временем удерживания. Время удерживания компонента – это период от момента ввода в колонку анализируемой пробы до момента выхода (максимум пика). Размер пика на хроматограмме прямо пропорционален количеству анализируемого вещества, что позволяет проводить количественный анализ (рисунок 19, 20).

Рисунок 20 – Хроматограмма разделения группы органических веществ ароматического и алифатического рядов

Хроматографы состоят из регулятора расхода газов, системы ввода проб, термостатирующей колонки детектора и регистрирующего устройства. Современные хроматографы построены по принципу блочной конструкции, включают набор детекторов и вычислительную технику для обработки хроматограмм.

Детектор регистрирует присутствие каждого компонента в пробе и позволяет измерить его количество. Детектор определяет его точность и чувствительность метода. Регистрация вещества осуществляется за счет изменения свойства газового потока, выходящего из хроматографической колонки и преобразующегося в электрический сигнал.

Центральной частью хроматографа является колонка, т.к. именно в ней происходит разделение компонентов смеси. Все остальные устройства в хроматографе предназначены для создания стабильных условий работы колонки и регистрации разделенных компонентов.

Колонки представляют собой трубки длиной от 1 до 10 м с внутренним диаметром 2-6 мм, изготовленные из стали, меди, стекла.

Метод газовой хроматографии является высокочувствительным, точным, универсальным, имеет большие преимущества по сравнению с другими методами; используется для определения токсичных веществ в воздухе, продуктах, воде и др.