Перший спектральний аналіз

Вперше спектральний аналіз спробували зробити фізики Кірхгоф і Бунзен в 1859 році, спорудивши спектроскоп.

Світло пропускався в нього через вузьку щілину, прорізану з одного краю підзорної труби (ця труба з щілиною називається коліматор). З коліматора промені падали на призму, накриту скринькою, обклеєні з середини чорним папером. Призма відхиляла у бік промені, які йшли з щілини. Виходив спектр. Після цього завісили вікно шторою і поставили біля щілини коліматора запалений пальник. У полум'я свічки вводили по черзі шматочки різних речовин, і дивилися через другу підзорну трубу на що виходить спектр. Виявлялося, що розпечені пари кожного елемента давали промені строго певного кольору, і призма відхиляла ці промені на строго певне місце, і ні один колір тому не міг замаскувати іншого. Це дозволило зробити висновок, що знайдений радикально новий спосіб хімічного аналізу - за спектром речовини. У 1861 Кірхгоф довів на основі цього відкриття присутність в хромосфері Сонця ряду елементів, поклавши початок астрофізики.

Спектральний аналіз

Спектральний аналіз – фізичний метод аналізу хімічного складу речовини, на основі досліджування спектрів випускання і поглинання атомів чи молекул.

Спектроскопія (спектральний аналіз) — область фізики, використовувана для ідентифікації з'єднань, дослідження складу, будови і кількісного аналізу індивідуальних речовин і багатокомпонентних систем.

Спектри визначаються властивостями електронних оболонок атомів і молекул і коливанням молекул, також різницею маси та структури атомних ядер на положення енергетичних рівнів, також вони залежать від взаємодії атомів і молекул з навколишнім середовищем.

Спектральний аналіз використовує широкий інтервал довжин хвиль – від ренгенівських до мікрорадіохвиль. В спектральний аналіз не входять мас-спектроскопічні методи аналізу, бо не відносяться до області використання електромагнітних хвиль.

Атоми будь-якого хімічного елементу дають спектр, не схожий на спектри всіх інших елементів: вони здатні випромінювати строго певний набір довжин хвиль.

Видима частина сонячного випромінювання при вивченні за допомогою спектроаналізуючих приладів виявляється неоднорідною – в спектрі спостерігаються лінії поглинання, вперше описані в 1814 році І. Фраунгофером. Спектральний аналіз дозволяє отримати інформацію про склад Сонця, оскільки певний набір спектральних ліній виключно точно характеризує хімічний елемент. Так, за допомогою спостережень спектру Сонця був відкритий гелій. За допомогою спектрального аналізу дізналися, що зірки складаються з тих же самих елементів, які є і на Землі. За допомогою спектрального аналізу можна виявити даний елемент у складі складної речовини. Завдяки універсальності спектральний аналіз є основним методом контролю складу речовини в металургії, машинобудуванні, атомній індустрії.

Інколи замість терміну спектральний аналіз вживається термін спектрохімічний аналіз.

Типи спектральних аналізів

Різні типи спектральних аналізів варто розглядати з трьох точок зору:

1) за розв’язком задачі:

• елементарний, коли визначається склад зразка за елементами;

• ізотропний, коли визначається склад зразка за ізотропами;

• молекулярний, коли визначається молекулярний склад зразка;

• структурний, коли визначаються всі чи основні структурні зв’язки на молекулярному рівні.

2) за методами які використовуються:

- емісійний, використовуються спектри випромінювання, головним чином атомів;

- абсорбаційний, використовуються спектри поглинання, головним чином молекул та їх структуних частин;

- комбінований, використовуються спектри комбінованого розсіювання твердих, рідких і газоподібних зразків, які виникають при попаданні монохроматичного випромінювання;

- люмінісцентний, використовуються спектри люмінісценсії речовини, що виникає через збудження ультрафіолетовим чи катодним випромінюванням;

- рентгенівський, використовуються :

* рентгенівнькі спектри атомів, отриманих при переході внутрішніх електронів в атомах;

* дифракцію рентгенівських променів при переході їх через досліджуваний об’єкт для випромінювання структури речовини.

- радіоспектроскопічний, використовуються спектри поглинання молекул мікрохвильовій зоні спектра з довжинами хвиль більше 1 мм.

3) за характером отриманих результатів:

- якісний, коли в результаті аналізу визначається склад без вказівки на кількісне відношення компонентів, або дається оцінка- мало, дуже мало, багато;

- напівякісний, або грубо якісний (наближений). В цьому випадку результат отримується у вигляді оцінки складу компонентів в деяких інтервалах концентрації в залежності від метода наближення кількісної оцінки;

- кількісний, в результаті якого отримується точний кількісний склад вхідних елементів чи зв’язків у зразку.