Ɍɚɛɥɢɰɚ 4
ȾɅɂɇɕ ȼɈɅɇ ɋɉȿɄɌɊȺ ɂ ɋɈɈɌȼȿɌɋɌȼɍɘɓɂȿ ɂɆ ɈɄɊȺɋɄɂ
ɂɧɬɟɪɜɚɥɵ ɞɥɢɧ |
|
|
|
|
|
|
|
Ⱦɨɩɨɥɧɢɬɟɥɶɧɵɣ ɰɜɟɬ |
|||
ɜɨɥɧ ɩɨɝɥɨɳɚɟ- |
|
ɐɜɟɬ ɩɨɝɥɨɳɚɟɦɨɝɨ |
|
(ɧɚɛɥɸɞɚɟɦɵɣ ɰɜɟɬ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ɦɨɝɨ ɫɜɟɬɚ, ɧɦ |
|
|
ɢɡɥɭɱɟɧɢɹ |
|
ɪɚɫɬɜɨɪɚ) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
400-435 |
|
|
|
|
Ɏɢɨɥɟɬɨɜɵɣ |
|
ɀɟɥɬɨ-ɡɟɥɟɧɵɣ |
||||
435-480 |
|
|
|
|
|
ɋɢɧɢɣ |
|
ɀɟɥɬɵɣ |
|||
480-490 |
|
|
|
|
Ɂɟɥɟɧɨɜɚɬɨ-ɫɢɧɢɣ |
|
Ɉɪɚɧɠɟɜɵɣ |
||||
490-500 |
|
|
|
|
ɋɢɧɟ-ɡɟɥɟɧɵɣ |
|
Ʉɪɚɫɧɵɣ |
||||
500-560 |
|
|
|
|
|
Ɂɟɥɟɧɵɣ |
|
ɉɭɪɩɭɪɧɵɣ |
|||
560-580 |
|
|
|
|
ɀɟɥɬɨ-ɡɟɥɟɧɵɣ |
|
Ɏɢɨɥɟɬɨɜɵɣ |
||||
580-595 |
|
|
|
|
|
ɀɟɥɬɵɣ |
|
ɋɢɧɢɣ |
|||
595-605 |
|
|
|
|
Ɉɪɚɧɠɟɜɵɣ |
|
Ɂɟɥɟɧɨɜɚɬɨ-ɫɢɧɢɣ |
||||
605-730 |
|
|
|
|
|
Ʉɪɚɫɧɵɣ |
|
ɋɢɧɟ-ɡɟɥɟɧɵɣ |
|||
730-760 |
|
|
|
|
ɉɭɪɩɭɪɧɵɣ |
|
Ɂɟɥɟɧɵɣ |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ɍɚɛɥɢɰɚ 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ⱦɥɢɧɚ ɜɨɥɧɵ Ȝ |
|
ɑɚɫɬɨɬɚ Ȟ, Ƚɰ |
ȼɨɥɧɨɜɨɟ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ɱɢɫɥɨ ı, ɫɦ-1 |
|||
ɦ |
|
|
ɦɤɦ |
|
ɧɦ |
|
|||||
10-7 |
|
|
0,1 |
|
100 |
|
3·1015 |
105 |
|||
10-6 |
|
|
1 |
|
1000 |
|
3·1014 |
104 |
|||
10-5 |
|
|
10 |
|
10000 |
|
3·1013 |
103 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ɍɚɛɥɢɰɚ 5.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
ɉɟɪɟɯɨɞ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ɑɬɨ ɧɚɞɨ ɫɞɟɥɚɬɶ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ɨɬ |
|
|
|
ɤ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ı, ɫɦ-1 |
|
|
|
Ȟ, Ƚɰ |
|
|
ı ɭɦɧɨɠɢɬɶ ɧɚ 3·1010 |
||||
Ȝ, ɦɤɦ |
|
|
|
Ȟ, Ƚɰ |
|
|
3·1014 ɪɚɡɞɟɥɢɬɶ ɧɚ Ȝ |
||||
Ȝ, ɧɦ |
|
|
|
Ȟ, Ƚɰ |
|
|
3·1017 ɪɚɡɞɟɥɢɬɶ ɧɚ Ȝ |
||||
Ȝ, ɦɤɦ |
|
|
|
ı, ɫɦ-1 |
|
|
|
1014 ɪɚɡɞɟɥɢɬɶ ɧɚ Ȝ |
|||
Ȟ, Ƚɰ |
|
|
|
Ȝ, ɦɤɦ |
|
|
3·1014 ɪɚɡɞɟɥɢɬɶ ɧɚ Ȟ |
||||
Ȟ, Ƚɰ |
|
|
|
ı, ɫɦ-1 |
|
|
Ȟ ɪɚɡɞɟɥɢɬɶ ɧɚ 3·1010 |
||||
ı, ɫɦ-1 |
|
|
|
Ȝ, ɦɤɦ |
|
|
|
104 ɪɚɡɞɟɥɢɬɶ ɧɚ Ȟ |
ɉɪɢɦɟɱɚɧɢɟ: ı – ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɱɢɫɥɨ; Ȟ – ɱɚɫɬɨɬɚ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ; Ȝ– ɞɥɢɧɚ ɜɨɥɧɵ.
111
112
Схема 4
ЭМИССИОННЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Эмиссионные методы анализа
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Эмиссионный спектральный анализ |
|
|
Пламенная фотометрия |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Методы основаны на измерении длины волны излучения и его мощности возбужденных в высокотемпературных источниках света (электрическая дуга, электрическая искра) атомов анализируемых веществ.
В основе метода лежит использование спектрального излучения возбужденных в газовом пламени атомов определяемых элементов. Применяется для анализа щелочных и щелочно-земельных элементов талия.
Флуориметрия
Метод основан на измерении интенсивности флуоресценции анализируемых веществ. Люминесценцией (холодное свечение) называют свечение, которое возникает под действием на некоторые вещества электромагнитного излучения и сразу прекращается после удаления источника излучения. Люминесценция возникает в результате электронного перехода при возвращении частиц из возбужденного состояния в нормальное, т.е. молекула вещества преобразует поглощенную энергию в собственное излучение. В возбужденное состояние частицы вещества могут переходить под действием:
•света – флуоресценция;
•рентгеновского излучения – рентгенолюминесценция;
•химической реакции – хемилюминесценция.
113
|
|
Таблица 6 |
ЭМИССИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ |
||
|
|
|
Качественный анализ |
|
Количественный анализ |
Основой метода является свойство возбужденного хими- |
В основе метода – связь между интенсивностью спект- |
|
ческого атома анализируемого элемента излучать линей- |
ральной линии и концентрацией элемента. |
|
чатый спектр. |
Обычно используют интенсивность не отдельной ли- |
|
Задача качественного анализа – отыскать линии определя- |
нии, а отношение двух спектральных линий, принадле- |
|
емого элемента в спектре пробы. |
жащих разным элементам. В качестве свойства, связан- |
|
Принадлежность аналитической линии данному элементу |
ного с концентрацией элемента, используют отношение |
|
устанавливается по длине волны и интенсивности линии. |
интенсивности аналитической линии определяемого |
|
Предел обнаружения 10-2–10-5%. |
компонента к интенсивности аналитической линии дру- |
|
|
гого компонента (внутреннего стандарта) в этом же |
|
|
спектре (линия сравнения). |
|
|
В зависимости от способа оценки интенсивности разли- |
|
|
чают следующие методы количественного эмиссионно- |
|
|
го спектрального анализа: |
|
|
• |
визуальные; |
|
• |
фотографические; |
|
• |
фотоэлектрические. |
|
Предел обнаружения – до 0,1%, до 10-7–10-9 г. |
114
|
Таблица 7 |
ЭМИССИОННАЯ ПЛАМЕННАЯ ФОТОМЕТРИЯ |
|
|
|
Качественный анализ |
Количественный анализ |
Основой метода является возбуждение в пламени спектра |
Определение элемента основано на функциональной за- |
атомов определяемых элементов. |
висимости интенсивности спектральной линии (I) от |
Используют пламя газовой смеси, состоящей из газа-топ- |
концентрации элемента в растворе (С). |
лива и газа-окислителя (например: ацетилен + кислород). |
Основное уравнение: lgI = lga + b·lgC, |
Излучение определяемого атома элемента выделяется с |
где: а – коэффициент пропорциональности (зависит от |
помощью светофильтра или монохроматора. |
температуры источника возбуждения, его стабиль- |
Светофильтр выбирают так, чтобы максимум его пропус- |
ности); |
кания совпадал с длиной волны спектральной линии ато- |
b – коэффициент самопоглощения, учитывающий |
мов определяемого элемента. |
поглощение квантов света невозбужденными ато- |
Анализ проводят по спектрам атомов, испускаемым в пла- |
мами. |
мени. |
Количественные определения проводят: |
Определяют в основном щелочные и щелочноземельные |
• методом градуировочного графика (линейная зависи- |
элементы, талий. |
мость lgI = f(lgC)); |
|
• методом добавок. |
|
Средний предел обнаружения 10-3–10-4%. |
115
|
Таблица 8 |
ФЛУОРИМЕТРИЯ |
|
|
|
Качественный анализ |
Количественный анализ |
Анализ основан на способности анализируемого вещества |
Анализ основан на зависимости интенсивности флуо- |
в соответствующих условиях люминесцировать. Иденти- |
ресценции растворов от концентрации флуоресцирую- |
фикацию органических соединений проводят по спект- |
щих веществ. |
ральным характеристикам флуоресценции или по цвету |
Интенсивность флуоресценции для разбавленных раст- |
флуоресцентного излучения. |
воров в области концентрации 10-7–10-4 моль/дм3 опре- |
Для неорганических ионов используют реакцию образова- |
деляют по формуле: |
ния комплексных соединений с органическими реагента- |
F = I0·2,3·ε·C·b·φ, |
ми, которая приводит к появлению люминесценции. |
где: F – интенсивность флюоресценции, квант·с-1; |
Пример: натрий–цинк–уранилацетат люминесцирует зе- |
I0 – интенсивность возбуждающего света, квант·с-1; |
леновато-желтым цветом. |
С – концентрация раствора, моль·л-1; |
При анализе смеси люминесцирующих веществ применя- |
ε – молярный коэффициент поглощения; |
ют светофильтры для выделения люминесценции опреде- |
b – толщина флуоресцирующего слоя; |
ленной длины волны. |
φ – квантовый выход флуоресценции, зависящий |
|
от природы вещества. |
|
Предел обнаружения 10-7 моль/дм3. |
|
Экстракционно-люминесцентынй количественный |
|
анализ используют в анализе веществ, содержащих |
|
примеси, мешающие определению. |
|
Исследуемое вещество экстрагируют органическим |
|
растворителем и определяют описанным выше спосо- |
|
бом. |
116
Схема 5
МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ ИНТЕНСИВНОСТИ СВЕТА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ СО ВЗВЕШЕННЫМИ ЧАСТИЦАМИ В РАСТВОРЕ
Методы, основанные на измерении интенсивности света при взаимодействии с суспензиями
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Турбидиметрия |
|
|
|
|
Нефелометрия |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Метод определения концентрации основан на измерении интенсивности света, прошедшего через среду, содержащую взвешенные частицы (суспензии, эмульсии).
S = A = lg II0 = −k l C ,
где: S – мутность раствора (соответствует оптической плотности (А) и определяется по закону Бугера-Ламберта-Бера);
k – коэффициент мутности раствора; l – толщина слоя;
С – концентрация взвешенных частиц. Уравнение справедливо только для очень разбав-
ленных суспензий.
Метод определения концентрации основан на измерении интенсивности света Ip, рассеянного взвешенными частицами, которая пропорциональна концентрации взвешенных частиц (С).
Ip = k C .
Для двух мутных сред с частицами одинаковой формы и размеров отношение интенсивности рассеянного света пропорционально отношению концентраций раствора.
I1p |
= |
C |
1 |
|
C1 |
= |
I1p C |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Ip2 |
C2 |
; |
Ip2 . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ɍɚɛɥɢɰɚ 9 |
ɋɉɈɋɈȻɕ ɄɈɅɂɑȿɋɌȼȿɇɇɈȽɈ ɈɉɊȿȾȿɅȿɇɂə ȼ ɆȿɌɈȾȺɏ |
||||||
|
ɌɍɊȻɂȾɂɆȿɌɊɂɂ ɂ ɇȿɎȿɅɈɆȿɌɊɂɂ |
|
||||
Ɍɭɪɛɢɞɢɦɟɬɪɢɹ |
|
ɇɟɮɟɥɨɦɟɬɪɢɹ |
||||
1. Ɇɟɬɨɞ ɝɪɚɞɭɢɪɨɜɨɱɧɨɝɨ ɝɪɚɮɢɤɚ |
1. Ɇɟɬɨɞ ɝɪɚɞɭɢɪɨɜɨɱɧɨɝɨ ɝɪɚɮɢɤɚ |
|||||
ɇɚ ɨɫɧɨɜɚɧɢɢ ɞɚɧɧɵɯ ɬɭɪɛɢɞɢ- |
|
ɉɨ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɚɦ ɧɟɮɟɥɨɦɟɬɪɢɱɟ- |
||||
ɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɯ ɢɡɦɟɪɟɧɢɣ ɫɟɪɢɢ ɫɬɚɧ- |
ɫɤɢɯ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɣ ɫɟɪɢɢ ɫɬɚɧɞɚɪɬ- |
|||||
ɞɚɪɬɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɨɜ ɫ ɢɡɜɟɫɬɧɨɣ ɤɨɧ- |
ɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɨɜ ɫ ɢɡɜɟɫɬɧɨɣ ɤɨɧɰɟɧɬ- |
|||||
ɰɟɧɬɪɚɰɢɟɣ ɫɬɪɨɹɬ ɝɪɚɮɢɤ ɡɚɜɢɫɢ- |
ɪɚɰɢɟɣ ɫɬɪɨɹɬ ɝɪɚɮɢɤ: |
|
||||
ɦɨɫɬɢ Ⱥ = f (C) (ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɧɟɥɢ- |
|
|
I |
f(C); |
||
ɧɟɣɧɚɹ). |
|
|
|
ɚ) ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ |
I0 |
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ⱥ |
|
|
I0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
§ I |
· |
|
|
|
|
|
¨ |
¸ |
|
|
|
|
|
¨ |
¸ |
|
|
|
|
|
©I0 |
¹x |
|
|
|
|
ɋ |
|
ɋɯ |
|
ɋ |
2. Ɍɭɪɛɢɞɢɦɟɬɪɢɱɟɫɤɨɟ ɬɢɬɪɨɜɚɧɢɟ |
|
ɋ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟɦ |
ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ |
|||
|
|
|
|
|||
Ɇɟɬɨɞ ɨɫɧɨɜɚɧ ɧɚ ɪɟɚɤɰɢɢ ɨɛ- |
ɭɜɟɥɢɱɢɜɚɟɬɫɹ ɱɢɫɥɨ ɪɚɫɫɟɢɜɚɸɳɢɯ |
|||||
ɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɨɫɚɞɤɨɜ ɦɚɥɨɪɚɫɬɜɨɪɢɦɵɯ |
ɱɚɫɬɢɰ, ɢ ɢɧɬɟɧɫɢɜɧɨɫɬɶ ɪɚɫɫɟɢɜɚɸ- |
|||||
ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ |
ɬɢɬɪɚɧɬɚ |
ɫ ɪɚɫɬɜɨɪɨɦ |
ɳɟɝɨ ɫɜɟɬɚ ɜɨɡɪɚɫɬɚɟɬ. |
|
||
ɚɧɚɥɢɡɢɪɭɟɦɨɝɨ ɜɟɳɟɫɬɜɚ. |
|
ɛ) ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ Ⱥɤɚɠ = f(lgC). |
||||
|
|
|
|
|||
ȼ ɬɨɱɤɟ ɷɤɜɢɜɚɥɟɧɬɧɨɫɬɢ ɧɚɛ- |
Ⱥɤɚɠ |
|
|
|||
ɥɸɞɚɟɬɫɹ |
ɦɚɤɫɢɦɭɦ |
ɩɨɦɭɬɧɟɧɢɹ. |
|
|
|
|
Ⱦɚɥɶɧɟɣɲɟɟ ɩɪɢɛɚɜɥɟɧɢɟ ɬɢɬɪɚɧɬɚ |
|
|
|
|
||
ɧɟ ɢɡɦɟɧɹɟɬ ɫɬɟɩɟɧɶ ɦɭɬɧɨɫɬɢ. |
|
|
|
|
||
Ⱥ |
|
|
|
|
|
|
lgɋ
Ʉɚɠɭɳɚɹɫɹ ɨɩɬɢɱɟɫɤɚɹ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ Ⱥɤɚɠ ɭɦɟɧɶɲɚɟɬɫɹ ɫ ɪɨɫɬɨɦ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ.
Ɍɷɤɜ |
|
V, ɫɦ3 |
|
Ʉɪɢɜɚɹ ɬɭɪɛɢɞɢɦɟɬɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɬɢɬɪɨɜɚɧɢɹ
117
118
Схема 6
МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЯВЛЕНИИ ПОЛЯРИЗАЦИИ МОЛЕКУЛ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
Методы, основанные на явлении поляризации молекул под действием светового излучения
Рефрактометрия
Метод основан на измерении относительного показателя преломления света (n) исследуемым веществом.
n = V1 = sinα , V2 sinβ
где: n – отношение скорости распространения света в воздухе (V1), или синуса угла падения (sin α) к скорости света в анализируемом растворе (V2) или синусу угла преломления (sin β) в анализируемом растворе.
Принято представлять значение n при определенных условиях: t° = 20°С;
λ = 589,3 нм (желтая линия натрия) Прибор для измерения n – рефрактометр. Точность измерений ±2·10-4.
При этом показатель преломления обозначают n20D .
Поляриметрия
Метод основан на измерении угла вращения плоскости поляризации (α) поляризованного луча света, прошедшего через оптически активную среду.
[α]20D = αl 100C ,
где: [α]20D – величина удельного вращения (const);
α – измеренный угол вращения в градусах; l – толщина слоя, в дм;
С– концентрация раствора , в г/100 мл.
αзависит от:
•природы растворителя;
•концентрацииоптическиактивноговещества(С);
•толщиныслояоптическиактивноговещества(l);
Условия: |
t° = 20°С; |
[α]D20 |
|
λ = 589,3 нм. |
|
Прибор для измерения α – поляриметр. Точность измерений ±0,02°.