In questo articolo considereremo in dettaglio quei metodi analitici che si basano sul cambiamento dello stato energetico dei singoli atomi. Questi sono metodi ottici di analisi. Diamo una descrizione di ciascuno di essi, evidenziandone i tratti distintivi.
Definizione
Metodi di analisi ottici: un insieme di metodi basati sulla modifica dello stato energetico dei singoli atomi. Il loro secondo nome è spettroscopia atomica.
I metodi di analisi ottici differiranno nel metodo per ottenere e registrare ulteriormente il segnale (necessario per l'analisi). Per designarli si usa anche l'abbreviazione OMA. I metodi ottici di analisi vengono utilizzati per studiare i flussi energetici di valenza, gli elettroni esterni. Comune a tutta la loro diversità è la necessità di una preliminare decomposizione in atomi (atomizzazione) della sostanza analizzata.
Tipi di metodo
Sappiamo già cos'è esattamente un metodo di analisi ottico. Considera ora la varietà di questi metodi:
- Rifrattometricoanalisi.
- Analisi polarimetrica.
- Un insieme di metodi di assorbimento ottico.
Analizzeremo ciascuna delle posizioni di questa classificazione dei metodi di analisi ottici ulteriormente separatamente.
Varietà rifrattometrica
Dove è applicabile l'indice di rifrazione? Questo tipo di metodo di analisi ottico-spettrale è ampiamente utilizzato nello studio dei prodotti alimentari: grasso, pomodoro, succhi vari, marmellata, marmellata.
L'analisi di rifrazione si basa sulla misurazione dell'indice di rifrazione (un altro nome è rifrazione), che può essere utilizzato per giudicare in modo affidabile la natura di una particolare sostanza, la sua purezza e percentuale nelle soluzioni di massa.
La rifrazione di un raggio di luce si verificherà sempre al confine di due mezzi diversi, a condizione che abbiano una densità diversa. Il rapporto tra il seno dell'angolo di incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione sarà l'indice di rifrazione relativo della seconda sostanza rispetto alla prima. Questo valore è considerato costante.
Da cosa dipende l'indice di rifrazione? Innanzitutto dalla natura della materia. Anche la lunghezza d'onda della luce e la temperatura contano qui.
Se l'angolo della luce cade a 90 gradi, questa posizione sarà considerata l'angolo di rifrazione limite. Il suo valore dipenderà solo dagli indicatori di quei mezzi attraverso i quali passa la luce. Cosa dà? Se l'indice di rifrazione del primo mezzo è aperto al ricercatore, dopo aver misurato l'angolo limite di rifrazione del secondo, può determinare l'indice di rifrazione del mezzo già di suo interesse.
Varietà polarimetrica
Continuiamo ad analizzare le basi dei metodi di analisi ottici. Il polarimetrico si basa sulla proprietà di alcuni tipi di sostanze di modificare il vettore delle oscillazioni della luce.
Le sostanze che hanno questa notevole proprietà, quando un raggio polarizzato le attraversa, sono dette otticamente attive. Ad esempio, le caratteristiche strutturali delle molecole dell'intera massa di zuccheri determinano la manifestazione dell'attività ottica in varie soluzioni.
Un raggio polarizzato viene fatto passare attraverso uno strato di una soluzione di tale sostanza otticamente attiva. La direzione dell'oscillazione verrà modificata: il piano di polarizzazione verrà quindi ruotato di un certo angolo. Si chiamerà angolo di rotazione del piano di polarizzazione. Questa posizione dipende dal seguente numero di fattori:
- Rotazione del piano di polarizzazione.
- Spessore e concentrazione dello strato di prova della soluzione.
- La lunghezza d'onda del raggio più polarizzato.
- Temperatura.
La densità ottica di una sostanza in questo caso sarà caratterizzata da una rotazione specifica. Qual è questo valore? È inteso come l'angolo attraverso il quale ruota il piano di polarizzazione quando un raggio polarizzato passa attraverso la soluzione. Sono accettati i seguenti valori condizionali:
- 1 ml di soluzione.
- 1 g di sostanza disciolto in questo volume di soluzione.
- Lo spessore dello strato di soluzione (o la lunghezza del tubo polarizzatore) è 1 dm.
Assorbimento otticovarietà
Continuiamo a familiarizzare con i metodi ottici di analisi in chimica analitica. La prossima categoria nella classificazione è l'assorbimento ottico.
Questo include quei metodi di analisi che si basano sull'assorbimento della radiazione elettromagnetica da parte delle sostanze analizzate. Sono considerati oggi i più diffusi nei laboratori di ricerca, scientifici, di certificazione.
Quando la luce viene assorbita, le molecole e gli atomi delle sostanze assorbenti passeranno in un nuovo stato eccitato. Già, a seconda della varietà di tali sostanze, nonché della capacità di trasformare l'energia da esse assorbita, si distingue tutta una serie di metodi ottici di assorbimento. Li presenteremo più dettagliatamente nel prossimo sottotitolo.
Classificazione dei metodi di assorbimento ottico
Portiamo alla vostra attenzione la classificazione di questi metodi di analisi ottica in chimica. È rappresentato da quattro posizioni:
- Assorbimento atomico. Cosa è incluso qui? Si tratta di un'analisi basata sull'assorbimento di energia luminosa da parte degli atomi delle sostanze studiate.
- Molecolare assorbente. Questo metodo si basa sull'assorbimento della luce da parte di ioni complessi e molecole della sostanza studiata e analizzata. Molta attenzione è prestata qui alle zone infrarosse, visibili e ultraviolette dello spettro. Di conseguenza, si tratta di fotocolorimetria, spettrofotometria, spettroscopia IR. Cosa è importante evidenziare qui? La spettrofotometria e la fotocolorimetria si basano sull'interazione della radiazione con un numero di sistemi omogenei. Pertanto, nelIn chimica analitica, sono spesso combinati in un gruppo: i metodi fotometrici.
- Nefelometria. Questo tipo di analisi si basa sull'assorbimento e sull'ulteriore diffusione dell'energia luminosa da parte delle particelle sospese della sostanza in esame.
- Analisi fluorometrica (o luminescente). Il metodo si basa sulla misurazione della radiazione che appare quando l'energia viene rilasciata dalle molecole eccitate della sostanza studiata dal ricercatore. Rappresentato da fluorescenza e fosforescenza. Li analizzeremo separatamente.
Luminescenza
La luminescenza in generale nel mondo scientifico è chiamata il bagliore di atomi, molecole, ioni e altre particelle e composti più complessi della materia. Appare come risultato della transizione degli elettroni allo stato normale dallo stato eccitato.
Così, affinché una sostanza cominci a brillare, una certa quantità di energia deve essere fornitale dall'esterno. Le particelle della sostanza in studio assorbiranno energia, passando in uno stato eccitato, in cui rimarranno per un certo periodo di tempo. Quindi torna allo stato di riposo precedente, mentre cede una parte della propria energia sotto forma di quanti di luminescenza.
Fosforescenza e fluorescenza
A seconda del tipo di stato eccitato e del tempo di permanenza della sostanza al suo interno, esistono due tipi di luminescenza: fosforescenza e fluorescenza. Ognuno di essi si distingue per le sue caratteristiche distintive:
- Fluorescenza. Una specie di autoluminescenza di una certa sostanza, checontinuerà solo quando irradiato. Quando il ricercatore rimuove la fonte di eccitazione, il bagliore si interrompe all'istante o dopo 0,001 secondi.
- Fosforescenza. Una sorta di autoluminescenza di una certa sostanza che continuerà anche quando la luce che la eccita si spegnerà.
È la fosforescenza che viene utilizzata per studiare i prodotti alimentari. Il metodo di ricerca luminescente aiuta a rilevare una sostanza nel campione studiato alla sua concentrazione di 10-11g/g. Questo metodo sarà utile per determinare alcuni tipi di vitamine, la presenza di proteine e grassi nei prodotti lattiero-caseari, studiare la freschezza di carne e prodotti ittici, diagnosticare danni a frutta, verdura e bacche. Inoltre, la ricerca sulla luminescenza viene utilizzata per rilevare inclusioni medicinali, conservanti, pesticidi e varie sostanze cancerogene nei prodotti.
L'intero gruppo di assorbimento è spesso combinato in una categoria spettrochimica (o spettroscopica) nella classificazione dei metodi ottici di analisi in chimica analitica. Nonostante il fatto che i metodi siano intrinsecamente diversi, hanno tutti una cosa in comune: si basano sulle stesse leggi di assorbimento della luce. Ma allo stesso tempo, ci sono differenze significative nel tipo di particelle assorbenti, nella progettazione hardware dello studio e così via.
Varietà fotometrica
Il nome dell'insieme dei metodi di analisi dell'assorbimento molecolare spettrale. Si basano sull'assorbimento selettivoradiazione elettromagnetica nelle regioni del visibile, dell'ultravioletto, dell'infrarosso da parte delle molecole del componente in studio. La sua concentrazione è determinata da uno specialista secondo la legge Bouguer-Lambert-Beer.
L'analisi fotometrica include fotometria, spettrofotometria e fotocolorimetria.
Varietà fotoelettrocolorimetrica
Il metodo fotoelettrocolorimetrico è più obiettivo rispetto alla colorimetria visiva. Di conseguenza, fornisce risultati di ricerca più accurati. Qui vengono utilizzati vari FEC: colorimetri fotoelettrici.
Il flusso luminoso quando passa attraverso un liquido colorato viene parzialmente assorbito. Il resto cade sulla fotocellula, dove nasce una corrente elettrica che registra un amperometro. Più intensa è la concentrazione della soluzione, maggiore è la sua densità ottica. Maggiore è il grado di assorbimento della luce e minore è la forza della fotocorrente risultante.
Abbiamo esaminato l'intera classificazione dei metodi di analisi ottica utilizzati oggi in chimica analitica: rifrattometrico, polarimetrico, assorbimento ottico. Sono accomunati dalla necessità di un'atomizzazione preliminare della sostanza. Ma allo stesso tempo, ciascuno dei metodi si distingue per le sue caratteristiche distintive: varietà di ricezione e registrazione di un segnale per l'analisi.
