XV ші дәріс тақырыбы
Оптикалық әдістер
Оптикалық анализ әдістері деп заттың электромагниттік сәулемен әрекеттесуіне негізделген анализ түрлерін айтады. Әрекеттесетін бөлшектердің түріне және энергиясының өзгертілу тәсіліне байланысты әдістерді мынадай түрлерге бөледі:
1. газ күйіндегі атомдар мен зат иондарының сәулелену кезіндегі, жарық энергиясының мөлшерін анықтауға негізделген әдіс – атомды-эмиссиялық спектроскопия деп аталады;
2. зерттелетін зат атомдарының жарық энергиясын сіңіруіне негізделген әдіс – атомды-абсорбциялық спектроскопия деп аталады;
3. зерттелетін зат молекулаларының және күрделі иондарының спектрдің ультрафиолетті, көрінетін, инфрақызыл облыстарындағы жарық энергиясын сіңіруіне негізделген әдіс – молекулалы-абсорбциялық спектроскопия деп аталады;
4. зерттелетін зат бөлшектерінің жарық энергиясын сіңіру мен шағылдандыру қабілеттеріне негізделген әдістер – турбидиметрия және нефелометрия деп аталады;
5. зерттелетін зат молекулаларының сәулеленуін өлшеуге негізделген әдіс – люминесцентті деп аталады.
Молекулалы – абсорбциялық анализ
Молекулалы – абсорбциялық анализде зерттелетін зат молекулаларының электромагнитті сәулені таңдап сіңіру қасиеті пайдаланылады. Фотонның (кванттың) сәулелену жиілігі оның энергиясымен Планк теңдеуі арқылы байланысады:
Е=h·ν (15.1)
мұндағы: Е – фотон энергиясы; h – Планк тұрақтылығы (6,624·10-24 эрг·с); ν – сәулелену жиілігі.
Фотонның белгілі энергиясы бар, ол молекулалар мен атомдардың бір квантталған энергиялық күйден екінші күйге ауысуына әкеледі. Фотонды сіңірген молекула өзінің негізгі минималды энергиясымен сипатталатын (Е1) күйінен энергиясы жоғары (Е2) қозған күйге ауысады:
h·ν = ΔЕ = Е2 – Е1 (15.2)
М + h·ν = М* (15.3)
мұндағы: М* - қозған күйдегі молекула немесе атом. Қозған күйде молекула өте аз уақыт болады (10-8 – 10-9с). Қозу энергиясын жылу энергиясына айналдыру арқылы молекула өзінің негізгі кұйіне қайта оралуына тырысады: М* = М + жылу
Егер қарқындылығы I0-ге тең жарық ағыны боялған ерітінді арқылы өтсе, онда оның сәулелерінің біраз мөлшерін ерітінді бойына сіңіреді де ерітіндіден шыққанда оның қарқындылығы I – дейін азаяды.
Жарық ағынын фотондар ағыны деп қарауға болады, онда сіңіру процесі фотондар мен химиялық зат молекулаларының арасындағы соқтығысу санына тәуелді болады.
Ерітінді арқылы өткен сәуле қарқындылығының кемігенін өткізу коэффициенті (Т) сипаттайды:
(15.4)
Теріс таңбасымен алынған Т-ң логарифмі
(15.5)
оптикалық тығыздық А деп аталады. Оптикалық тығыздық ерітіндінің сініру қабілетін сипаттайды.
I0 – түсетін сәуленің қарқындылығы
I – шыққан сәуленің қарқындылығы
C – ерітіндінінің концентрациясы, моль/л
l – сіңіретін қабаттың қалындығы.
Электромагнитті сәуленің қарқындылығы, ерітіндінің концентрациясы және сіңіретін қабат қалындығының арасындағы сандық қатынасы Бугер-Ламберт-Бердің қосылған заңымен анықталады:
I = I0·10-εlc (15.6)
Негізгі әдебиет: 1[190-200], [212-245], 3[149-181], 4[179-188].