ამ სტატიაში დეტალურად განვიხილავთ იმ ანალიტიკურ მეთოდებს, რომლებიც ეფუძნება ცალკეული ატომების ენერგეტიკული მდგომარეობის შეცვლას. ეს არის ანალიზის ოპტიკური მეთოდები. მოდით მივცეთ თითოეული მათგანის აღწერა, გამოვყოთ გამორჩეული თვისებები.
განმარტება
ანალიზის ოპტიკური მეთოდები - ცალკეული ატომების ენერგეტიკული მდგომარეობის შეცვლაზე დაფუძნებული მეთოდების ერთობლიობა. მათი მეორე სახელია ატომური სპექტროსკოპია.
ანალიზის ოპტიკური მეთოდები განსხვავდება სიგნალის მიღებისა და შემდგომი ჩაწერის მეთოდით (აუცილებელია ანალიზისთვის). მათ აღსანიშნავად ასევე გამოიყენება აბრევიატურა OMA. ანალიზის ოპტიკური მეთოდები გამოიყენება ვალენტობის, გარე ელექტრონების ენერგეტიკული ნაკადების შესასწავლად. მათი მრავალფეროვნებისთვის საერთოა გაანალიზებული ნივთიერების ატომებად წინასწარი დაშლის (ატომიზაციის) საჭიროება.
მეთოდის ტიპები
ჩვენ უკვე ვიცით რა არის ანალიზის ოპტიკური მეთოდი. ახლა განიხილეთ ამ მეთოდების მრავალფეროვნება:
- რეფრაქტომეტრიულიანალიზი.
- პოლარიმეტრული ანალიზი.
- ოპტიკური შთანთქმის მეთოდების ნაკრები.
ჩვენ გავაანალიზებთ ანალიზის ოპტიკური მეთოდების ამ კლასიფიკაციის თითოეულ პოზიციას ცალ-ცალკე.
რეფრაქტომეტრიული ჯიში
სად გამოიყენება რეფრაქციული ინდექსი? ანალიზის ამ ტიპის ოპტიკურ-სპექტრული მეთოდი ფართოდ გამოიყენება საკვები პროდუქტების - ცხიმის, პომიდვრის, სხვადასხვა წვენების, მურაბის, მურაბის შესწავლისას.
რეფრაქციული ანალიზი ეფუძნება რეფრაქციული ინდექსის გაზომვას (სხვა სახელია გარდატეხა), რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონკრეტული ნივთიერების ბუნების, მისი სისუფთავისა და პროცენტული მასის ხსნარებში საიმედოდ შესაფასებლად.
სინათლის სხივის გარდატეხა ყოველთვის მოხდება ორი განსხვავებული მედიის საზღვარზე, იმ პირობით, რომ მათ აქვთ განსხვავებული სიმკვრივე. დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდება გარდატეხის კუთხის სინუსთან იქნება მეორე ნივთიერების ფარდობითი გარდატეხის მაჩვენებელი პირველთან. ეს მნიშვნელობა ითვლება მუდმივი.
რაზეა დამოკიდებული გარდატეხის ინდექსი? უპირველეს ყოვლისა, მატერიის ბუნებიდან. სინათლის ტალღის სიგრძე და ტემპერატურა აქ ასევე მნიშვნელოვანია.
თუ სინათლის კუთხე ეცემა 90 გრადუსზე, ეს პოზიცია ჩაითვლება გარდატეხის შემზღუდველ კუთხედ. მისი ღირებულება დამოკიდებული იქნება მხოლოდ იმ მედიის ინდიკატორებზე, რომლებშიც შუქი გადის. რას იძლევა? თუ პირველი გარემოს გარდატეხის ინდექსი ღიაა მკვლევარისთვის, მაშინ მეორის გარდატეხის შემზღუდველი კუთხის გაზომვის შემდეგ მას შეუძლია დაადგინოს მისთვის უკვე საინტერესო გარემოს რეფრაქციული ინდექსი.
პოლარიმეტრული ჯიში
ჩვენ ვაგრძელებთ ანალიზის ოპტიკური მეთოდების საფუძვლების ანალიზს. პოლარიმეტრია ეფუძნება გარკვეული ტიპის ნივთიერებების თვისებებს, შეცვალონ სინათლის რხევების ვექტორი.
ნივთიერებებს, რომლებსაც აქვთ ეს შესანიშნავი თვისება, როდესაც მათში პოლარიზებული სხივი გადის, ოპტიკურად აქტიური ეწოდება. მაგალითად, შაქრის მთელი მასის მოლეკულების სტრუქტურული მახასიათებლები განსაზღვრავს ოპტიკური აქტივობის გამოვლინებას სხვადასხვა ხსნარებში.
პოლარიზებული სხივი გადის ასეთი ოპტიკურად აქტიური ნივთიერების ხსნარის ფენაში. შეიცვლება რხევის მიმართულება - ამის შედეგად პოლარიზაციის სიბრტყე შემობრუნდება გარკვეული კუთხით. მას ეწოდება პოლარიზაციის სიბრტყის ბრუნვის კუთხე. ეს პოზიცია დამოკიდებულია შემდეგ ფაქტორებზე:
- პოლარიზაციის სიბრტყის ბრუნვა.
- ხსნარის საცდელი ფენის სისქე და კონცენტრაცია.
- ყველაზე პოლარიზებული სხივის ტალღის სიგრძე.
- ტემპერატურა.
ნივთიერების ოპტიკური სიმკვრივე ამ შემთხვევაში ხასიათდება სპეციფიკური ბრუნვით. რა არის ეს ღირებულება? გაგებულია, როგორც კუთხე, რომლითაც ბრუნავს პოლარიზაციის სიბრტყე, როდესაც პოლარიზებული სხივი გადის ხსნარში. მიღებულია შემდეგი პირობითი მნიშვნელობები:
- 1 მლ ხსნარი.
- 1გ ნივთიერება.
- ხსნარის ფენის სისქე (ან პოლარიზებული მილის სიგრძე) არის 1 დმ.
ამ მოცულობის ხსნარში გახსნილი
ოპტიკური აბსორბციამრავალფეროვნება
ვაგრძელებთ ანალიზის ოპტიკური მეთოდების გაცნობას ანალიტიკურ ქიმიაში. კლასიფიკაციის შემდეგი კატეგორიაა ოპტიკური შთანთქმა.
ეს მოიცავს ანალიზის იმ მეთოდებს, რომლებიც ეფუძნება გაანალიზებული ნივთიერებების მიერ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შთანთქმას. ისინი დღეს ყველაზე გავრცელებულად ითვლება კვლევით, სამეცნიერო, სასერტიფიკაციო ლაბორატორიებში.
როდესაც სინათლე შეიწოვება, შთამნთქმელი ნივთიერებების მოლეკულები და ატომები გადადიან აღგზნებულ ახალ მდგომარეობაში. უკვე, ასეთი ნივთიერებების მრავალფეროვნებიდან და მათ მიერ შთანთქმის ენერგიის გარდაქმნის უნარიდან გამომდინარე, გამოირჩევა შთანთქმის ოპტიკური მეთოდების მთელი ნაკრები. მათ უფრო დეტალურად წარმოგიდგენთ შემდეგ ქვესათაურში.
ოპტიკური შთანთქმის მეთოდების კლასიფიკაცია
თქვენს ყურადღებას ვაქცევთ ოპტიკური ანალიზის ამ მეთოდების კლასიფიკაციას ქიმიაში. იგი წარმოდგენილია ოთხი პოზიციით:
- ატომური აბსორბცია. რა შედის აქ? ეს არის ანალიზი, რომელიც დაფუძნებულია შესასწავლი ნივთიერებების ატომების მიერ სინათლის ენერგიის შთანთქმაზე.
- აბსორბციული მოლეკულური. ეს მეთოდი ეფუძნება შესწავლილი, გაანალიზებული ნივთიერების რთული იონებისა და მოლეკულების სინათლის შთანთქმას. აქ დიდი ყურადღება ეთმობა სპექტრის ინფრაწითელ, ხილულ და ულტრაიისფერ ზონებს. შესაბამისად, ეს არის ფოტოკოლორიმეტრია, სპექტროფოტომეტრია, IR სპექტროსკოპია. რისი ხაზგასმაა აქ მნიშვნელოვანი? სპექტროფოტომეტრია და ფოტოკოლორიმეტრია ეფუძნება რადიაციის ურთიერთქმედებას უამრავ ერთგვაროვან სისტემასთან. ამიტომ, inანალიტიკურ ქიმიაში ისინი ხშირად გაერთიანებულია ერთ ჯგუფში - ფოტომეტრულ მეთოდებში.
- ნეფელომეტრია. ამ ტიპის ანალიზი ეფუძნება შესწავლილი ნივთიერების შეჩერებული ნაწილაკების მიერ სინათლის ენერგიის შთანთქმას და შემდგომ გაფანტვას.
- ფლუორომეტრიული (ან ლუმინესცენტური) ანალიზი. მეთოდი ეფუძნება რადიაციის გაზომვას, რომელიც ჩნდება, როდესაც ენერგია გამოიყოფა მკვლევარის მიერ შესწავლილი ნივთიერების აღგზნებული მოლეკულებით. წარმოდგენილია ფლუორესცენციით და ფოსფორესცენციით. ჩვენ მათ ცალკე გავაანალიზებთ.
ლუმინესცენცია
ლუმინესცენცია ზოგადად მეცნიერულ სამყაროში ეწოდება ატომების, მოლეკულების, იონების და მატერიის სხვა უფრო რთული ნაწილაკების და ნაერთების ნათებას. ის ჩნდება ელექტრონების აღგზნებული მდგომარეობიდან ნორმალურ მდგომარეობაში გადასვლის შედეგად.
ამგვარად, იმისათვის, რომ ნივთიერებამ დაიწყო ლუმინესცირება, მას გარკვეული რაოდენობის ენერგია უნდა მიეწოდოს გარედან. შესწავლილი ნივთიერების ნაწილაკები შთანთქავს ენერგიას, გადადის აღგზნებულ მდგომარეობაში, რომელშიც ისინი დარჩებიან გარკვეული პერიოდის განმავლობაში. შემდეგ დაუბრუნდით დასვენების წინა მდგომარეობას, თანაც საკუთარი ენერგიის წილ მინიჭებას ლუმინესცენციის კვანტების სახით.
ფოსფორესცენცია და ფლუორესცენცია
აღგზნებული მდგომარეობის ტიპზე, ისევე როგორც მასში ნივთიერების ბინადრობის დროზე, განასხვავებენ ორი სახის ლუმინესცენციას - ფოსფორესცენციას და ფლუორესცენციას. თითოეული მათგანი გამოირჩევა თავისი გამორჩეული მახასიათებლებით:
- ფლუორესცენცია. გარკვეული ნივთიერების ერთგვარი თვითლუმინესცენცია, რომელიცგაგრძელდება მხოლოდ დასხივებისას. როდესაც მკვლევარი ამოიღებს აგზნების წყაროს, სიკაშკაშე შეჩერდება მყისიერად ან 0,001 წამის შემდეგ.
- ფოსფორესცენცია. გარკვეული ნივთიერების ერთგვარი თვითლუმინესცენცია, რომელიც გაგრძელდება მაშინაც კი, როცა მისი აღმგზნები შუქი გამორთულია.
ეს არის ფოსფორესცენცია, რომელიც გამოიყენება საკვები პროდუქტების შესასწავლად. ლუმინესცენტური კვლევის მეთოდი ხელს უწყობს ნივთიერების აღმოჩენას შესწავლილ ნიმუშში მისი კონცენტრაციით 10-11გ/გ. ეს მეთოდი კარგი იქნება ვიტამინების გარკვეული ტიპების დასადგენად, რძის პროდუქტებში ცილებისა და ცხიმების არსებობის, ხორცისა და თევზის პროდუქტების სიახლის შესასწავლად, ხილის, ბოსტნეულის და კენკრის დაზიანების დიაგნოსტირებისთვის. ასევე, ლუმინესცენტური კვლევა გამოიყენება პროდუქტებში სამკურნალო ჩანართების, კონსერვანტების, პესტიციდების და სხვადასხვა კანცეროგენული ნივთიერებების გამოსავლენად.
მთელი შთანთქმის ჯგუფი ხშირად გაერთიანებულია სპექტროქიმიურ (ან სპექტროსკოპულ) კატეგორიაში ანალიტიკურ ქიმიაში ანალიზის ოპტიკური მეთოდების კლასიფიკაციაში. იმისდა მიუხედავად, რომ მეთოდები არსებითად განსხვავებულია, მათ ყველას აქვს ერთი საერთო: ისინი ეფუძნება სინათლის შთანთქმის ერთსა და იმავე კანონებს. მაგრამ ამავე დროს, არსებობს მნიშვნელოვანი განსხვავებები შთამნთქმელი ნაწილაკების ტიპში, კვლევის ტექნიკის დიზაინში და ა.შ.
ფოტომეტრიული ჯიში
სპექტრული მოლეკულური შთანთქმის ანალიზის მეთოდების ნაკრების სახელწოდება. ისინი ეფუძნება შერჩევით აბსორბციასელექტრომაგნიტური გამოსხივება ხილულ, ულტრაიისფერ, ინფრაწითელ რეგიონებში შესწავლილი კომპონენტის მოლეკულებით. მის კონცენტრაციას ადგენს სპეციალისტი ბუგე-ლამბერ-ლუდის კანონის მიხედვით.
ფოტომეტრიული ანალიზი მოიცავს ფოტომეტრიას, სპექტროფოტომეტრიას და ფოტოკოლორიმეტრიას.
ფოტოელექტროკოლორიმეტრიული ჯიში
ფოტოელექტროკოლორიმეტრიული მეთოდი უფრო ობიექტურია ვიზუალურ კოლორიმეტრასთან შედარებით. შესაბამისად, ის იძლევა უფრო ზუსტ კვლევის შედეგებს. აქ გამოიყენება სხვადასხვა FEC - ფოტოელექტრული კოლომეტრი.
ფერად სითხეში გავლისას მანათობელი ნაკადი ნაწილობრივ შეიწოვება. დანარჩენი ეცემა ფოტოცელზე, სადაც წარმოიქმნება ელექტრული დენი, რომელიც აღრიცხავს ამპერმეტრს. რაც უფრო ინტენსიურია ხსნარის კონცენტრაცია, მით მეტია მისი ოპტიკური სიმკვრივე. რაც უფრო დიდია სინათლის შთანთქმის ხარისხი და მით უფრო მცირეა მიღებული ფოტოდინების სიძლიერე.
ჩვენ გამოვიკვლიეთ ოპტიკური ანალიზის მეთოდების მთელი კლასიფიკაცია, რომლებიც დღეს გამოიყენება ანალიტიკურ ქიმიაში: რეფრაქტომეტრიული, პოლარიმეტრიული, ოპტიკური შთანთქმა. მათ აერთიანებს ნივთიერების წინასწარი ატომიზაციის საჭიროება. მაგრამ ამავდროულად, თითოეული მეთოდი გამოირჩევა თავისი გამორჩეული მახასიათებლებით - ანალიზისთვის სიგნალის მიღებისა და რეგისტრაციის მრავალფეროვნებით.
