- •1. Фотометрический анализ (молекулярная абсорбционная спектроскопия). Теоретические основы
- •1.1. Методы фотометрического анализа
- •1.2. Основной закон светопоглощения (закон Бугера-Ламберта-Бера)
- •1.3. Спектр светопоглощения (спектральная характеристика вещества)
- •1.4. Отклонения от основного закона светопоглощения
- •1.5. Закон аддитивности светопоглощения
- •1.6. Качественный спектрофотометрический анализ
- •1.7. Количественный анализ по светопоглощению
- •1.7.1. Подчинение основному закону светопоглощения
- •1.7.2. Определение концентрации вещества в растворе с помощью градуировочного графика
- •1.7.3. Определение концентрации веществ в смеси
- •1.8. Приборы для измерения поглощения растворов. Принципиальные схемы и основные элементы
- •1.9. Спектрофотометрическое титрование
- •Необходимые реактивы и принадлежности
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы
- •Необходимые реактивы, приборы
- •Необходимые реактивы, приборы
- •Необходимые релжтиеы, приборы
- •Порядок работы на колориметре фотоэлектрическом; концентрационном кфк-2мп
- •Вопросы
- •Необходимые реактивы, приборы
- •Методика определения
- •Вопросы
- •Необходимые реактив, . Приборы
- •Методика онределения
- •Порядок работы на приборе лмф-69
- •Вопросы
- •2. Эмиссионный спектральный анализ
- •2.1. Теоретические основы эмиссионной спектроскопии
- •2.2. Качественный спектральный анализ
- •2.3. Количественный спектральный анализ
- •2.4. Источники возбужнения
- •2.5. Пламенная фотометрия
- •2.6. Применение эмиссионного спектрального анализа
- •Необходимые реактивы, приборы, посуда
- •Вопросы
- •3. Люминесцентный анализ
- •3.1.Теоретические основы метода
- •3.2. Спектры поглощения и спектры люминесценции
- •3.3. Энергетический и квантовый выходы люминесценции
- •3.4. Интенсивность люминесценции
- •3.5. Качественный анализ
- •3.6. Количественный анализ
- •3.7. Применение люминесцентного метода для анализа пищевых продуктов и с/х сырья
- •3.8. Аппаратура люминесцентного анализа
- •Аппаратура ы реактивы
- •Выполнение работы
- •Работа 2. Определение свободного и связанного витамина в2 в пищевых продуктах
- •Необходимые реактивы, приборы
- •Вопросы
- •4. Хроматография
- •4.1. Основные принципы и классификация хроматографических методов анализа
- •4.2. Характеристика хроматографических методов анализа
- •4.2.1. Адсорбционная хроматография (жидкостно-адсорбционная, жидкостная твердoфазная хроматография)
- •4.2.2. Ионообменная хроматоарафия (жидкостная твердофазная хроматография (жтх))
- •4.2.3. Распределительная хроматография (жидкость-жидкостная хроматография жжх))
- •4.2.4. Осадочная хроматография
- •4.2.5. Газовая хроматография
- •4.2.6. Жидкостная высокоскоростная (высокоэффективная) хроматография
- •4.2.7. Гель-хроматография
- •4.2.8. Молекулярный ситовой анализ
- •Вопросы
- •Вопросы
- •Работа 2. Определение углеводов методом тонкослойной хроматографии
- •Работа 3. Изучение свойств ионообменных смол
- •Работа 4. Концентрирование ионов меди (II) из разбавленных растворов методом ионообменной хроматографии
- •Необходимые реактивы, приборы
- •Работа 5. Отделение железа от меди и ее качественное определение
- •Работа 6. Определение никеля по величине зоны хроматограммы
- •Работа 7. Определение спиртов методом газо-жидкостной хроматографии на лабораторном хроматографе
- •Вопросы
- •Работа 8. Идентификация и количестенное определение веществ в газо-жидкостной хроматографии (гжх) по хроматограммам свидетелей и таблицам
- •Работа 9. Определение содержания влаги в спиртах методом внутреннего стандарта
- •Литература
2.3. Количественный спектральный анализ
Попытки использовать зависимость интенсивности спектральной линии от концентрации элемента в пробе для количественного определения долгое время оставались безуспешными.
Одной из основных причин неудач была недостаточная стабильность условий возбуждения. Интенсивность спектральной линии при прочих равных условиях определяется количеством возбужденных атомов, которое зависит не только от концентрации элемента в пробе, но и от условий возбуждения. Перевод анализируемой твердой пробы в плазму связан с протеканием процессов плавления, испарения и возгонки. На состав плазмы, таким образом, оказывает влияние температура и теплота плавления компонентов пробы, давление пара, температура источника возбуждения и многие другие факторы, поэтому состав вещества в плазме источника возбуждения существенно отличается от состава исходной конденсированной пробы. Недостаточная стабильность условий возбуждения может вызвать изменения в составе и температуре плазмы, что в дальнейшем приводит к изменению интенсивности спектральных линий, и, как следствие, к колебаниям в результатах анализа.
При стабильной работе источника возбуждения связь между интенсивностью спектральной линии и концентрацией элемента в пробе устанавливается уравнением Ломакина:
J = a ∙ Cb
Причем, при малых концентрациях коэффициент самопоглощения b = 1 и уравнение принимает вид:
J = a ∙ C, т.е. наблюдается линейная зависимость.
Коэффициент “а” зависит ог режима работы источника возбуждения, его стабильности, температуры и т.д., “b” - коэффициент самопоглоцаения, учитывающий поглощение квантов света невозбужденными атомами.
Спектры можно рассматривать визуально, фотографиронагь на пластинку (спектрографы) или фиксировать фотоэлектрически по фототоку (спектрометры).
Наиболее яркой в спектре будет линия, отвечающая переходу с первого возбужденного уровня на основной. Линию, отвечающую этому переходу, называют резонансной, аналитической или последней.
2.4. Источники возбужнения
Источники возбуждения переводят пробу из конденсированной фазы в парообразную и возбуждают вещество в этой фазе. В большинстве источников возбуждения эти функции совмещаются, однако в некоторых случаях применяют два устройства: одно для получения газовой фазы, другое - для возбуждения.
Источник возбуждения должен обеспечивать необходимую яркость спектра по сравнению с фоном и быть достаточно стабильным, т.е. интенсивности спектральных линий должны оставаться постоянными, по крайней мере за время измерения. Современные успехи количественного эмиссионного анализа в значительной степени достигнуты в связи с созданием источников возбуждения высокой стабильности. Наибольшее применение в качестве источников возбуждения получили дуга, искра, пламя.
Дуга. Электрическая дуга - это электрический разряд при сравнительно большой силе тока (5-7 А) и небольшом напряжении (50-80 В). Разряд поддерживается за счет термоэлектронной эмиссии с раскаленной поверхности катода. Разряд пропускают между электродами из анализируемых элементов. Температура дуги достигает 5000-6000 °С.
В дуге удается получить спектр почти всех элементов. Используется дуга постоянного и переменного тока. Для обеспечения непрерывности горения и стабилизации процесса разряда применяют специальные дуговые генераторы. Яркость дугового спектра достаточно велика, а иногда и чрезмерна, что может явиться недостатком, т.к. значительно увеличивает фон. Не всегда достаточная воспроизводимость условий возбуждения в дуге ограничивает применение дуговых спектров в основном качественным и полукачественным анализом. Существенным недостатком луги является также значительное разрушение анализируемого образца.
Искра. Для получения искры используют специальные искровые генераторы. При горении искры развивается температура 7000-10000 °С и происходит возбуждение всех элементов. При необходимости температура может быть повышена до 12000 оС и выше.
Основное достоинство искры - это большая стабильность условий разряда и, следовательно, необходимая в количественном анализе стабильность условий возбуждения. Работа с искрой практически не вьгзывает разрушения образца, что выгодно отличает искру от дуги.
Пламя. Возбуждение атомов в пламени имеет в основном термический характер. Температура пламени зависит от состава горючей смеси. Пламя обычной газовой горелки имеет температуру примерно 900 °С, смесь водорода с воздухом дает 2100 °С, водорода с кислородом 2800 °С, ацетилена с кислородом - около 3000 °С.
Пламя дает достаточно яркий и стабильный спектр испускания. Спектральный эмиссионный анализ с использованием в качестве источника возбуждения пламени называют пламенно-эмиссионным анализом. Простота регулировки и надежность работы пламенных источников обусловили широкое применение пламенно-фотометрических методов. С помощью пламенных источников определяют свыше 40 элементов (Мg, Cu, Мr, Т1, щелочные элементы, щелочно-земельные и т.д.), при этом общая картина спектра является более простой, чем дугового или искрового.