ФХМИ.Лекция 10флуор рефр

Лекция 10.

Флуориметрия

Флуориметрия — это метод элементного и молекулярного анализа, основанный на способности органических и неоргани­ческих веществ (атомов, ионов и более сложных частиц) флуо­ресцировать, т. е. поглощать излучение от источника и снова его излучать (светиться, люминесцировать) при большей длине вол­ны в результате перехода электронов из возбужденного состояния в нормальное. Количественное определение веществ основа­но на зависимости интенсивности флуоресценции от концентра­ции вещества в пробе. Принцип измерения состоит в облучении пробы излучением УФ-области и измерении спектра флуорес­ценции с помощью фотодетектора.

Флуориметрия, относящаяся к методам эмиссионной спек­троскопии, характеризуется высокой чувствительностью — в 100—10000 раз превышающей чувствительность абсорбционных оптических методов. Метод пригоден для измерения очень ма­лых концентраций веществ. Он более селекти­вен, так как флуоресцирует меньшее число соединений по сравнению с числом соединений, способных поглощать излуче­ние.

Флуориметрию применяют для количественного определе­ния полициклических органических соединений, бензпиренов, металлоорганических соединений, витаминов, белков, нитратов, нитритов, сульфидов, цианидов, токсичных металлов и неметаллов (B, Be и др.) в составе пищевых продуктов.

Часто в целях идентификации проводят визуальные наблю­дения за цветом люминесценции, например для определения вида и сорта муки, вида мяса, установления природы молочных продуктов и пищевых жиров. Так, оболочки, алейроновый слой и зародыш зерновки пшеницы и ржи имеют более интенсивное синее свечение по сравнению с эндоспермом. Следовательно, чем ниже сорт муки, тем более яркой флуоресценцией она обла­дает. Разные виды муки тоже имеют разный цвет флуоресцен­ции: ячменная мука — матово-белый, гороховая — розовый, со­евая — сине-зеленый.

По-разному флуоресцирует мышечная ткань разных видов животных: для мышц говядины характерны бархатистые тем­но-красные оттенки, для баранины — темно-коричневые, для свинины — светло-коричневые. Флуоресцентный анализ приго­ден также для определения сортности мяса. Соединительная и хрящевая ткани имеют ярко-голубой цвет свечения, жировая ткань — светло-желтый. По цвету флуоресценции можно выявлять случаи фальсифи­кации молока. Свежее доброкачественное коровье молоко имеет флуоресценцию ярко-желтого цвета, а молоко с добавлением соды или 15 % воды флуоресцирует бледными желтоватыми от­тенками.

Наблюдаются различия в цвете флуоресценции пищевых жи­ров. Животные топленые жиры (говяжий, бараний, свиной) не флуоресцируют, масло коровье имеет ярко-желтую флуоресцен­цию, а маргарин — голубую. Этот идентификационный признак позволяет простым способом обнаруживать примесь маргарина в сливочном масле.

Сейчас стараются выпускать универсальные приборы, которые включают в себя несколько аналитических методов, так «Флюорат-02» включает: флюориметрию, фотометрию и хемилюминометрию. Это позволяет аналитику подобрать оптимальный метод определения каждого компонента.

Тема: Отражение, преломление света и вращение плоскости поляризации

Отражение, преломление света и вращение плоскости поляризации лежат в основе таких широко используемых методов как рефрактометрия, поляриметрия, фотометрия рассеяния света и микроскопия.

Рефрактометрический метод анализа

Рефракция – явление преломления луча света на границе раздела двух сред, различных по оптической плотности. Явление лучепреломления, или рефракция луча света, наступает тогда, когда луч света, направленный наклонно к плоскости раздела двух сред, переходит из одной среды в другую (скорость распространения света в этих средах не одинакова).

Количественно рефракцию оценивают по углу или показателю преломления света. Рефрактометрический метод анализа – метод, основанный на зависимости угла или показателя преломления света от состава системы, так как каждая система отличается определенной оптической плотностью. Рефрактометрия основана на измерении относительных показателей преломления веществ.

Показа́тель преломле́ния вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде

Относительным показателем преломления ŋ называют отношение скорости света в воздухе с_в и в данной среде с_с, т.е.

,

Физический смысл n состоит в том, что он показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данной среде. Каждое вещество в твердом или растворенном состоянии состоит из определенных частиц (молекул, ионов), которые в различной степени препятствуют прохождению света, поэтому при прочих равных условиях показатель преломления для каждого вещества – своя постоянная величина. При прохождении через какую-либо среду свет как электромагнитное излучение взаимодействует с молекулами и атомами веществ и изменяет свою скорость. Показатель преломления при прочих постоянных условиях связан прямой пропорциональной зависимостью с концентрацией в растворе и его измерение широко используется в количественном анализе.

Применение.

• Идентификация органических жидкостей,

• Определение глобулинов, альбуминов для биохимических исследований,

• Определение содержания водорастворимых экстрактивных ве­ществ в кофе, чае, безалкогольных напитках,

• Определение водорастворимых сухих веществ в соках и нектарах, сахаров — в ликероводочных изделиях, винах, коньяках, влаги в меде.

Поляриметрия

Определенные химические соединения обладают «оптической активностью», т.е. если через них пропускать плоскополяризованный свет, то они поворачивают плоскость колебаний света на опре­деленную величину — угол вращения а. Это свойство является характеристичным, такие вещества называются оптически активными. Типичным оптически активным центром является атом углерода с четырьмя различными заместителями.

Пример: молекула сахарозы

Такие изомеры называются энантиомерами, или оптическими антиподами. Один из них вращает плоскость поляризованного луча влево (L-форма), другой — на такой же угол вправо (D- форма).

Поляриметрия — метод определения концентрации оптиче­ски активных веществ в термостатируемом растворе путем из­мерения угла вращения плоскости поляризации света. Угол вращения зависит от толщины слоя раствора, температуры, длины волны света, природы растворителя и растворенного ве­щества, а также от концентрации последнего. Измерив, угол вращения при стандартных условиях, по калибровочному гра­фику находят концентрацию раствора. Для измерения вращения плоскости поляризации используются относительно простые устройства.

Принцип работы поляриметра

Схема поляриметра показана на рис.1.

Монохроматичный свет лампы с парами натрия поляризуется приз­мой Николя. (Призму Николя изготавливают из двух треугольных кусков кристалла кальцита, соединенных слоем канадского бальзама и используют как для образования линейно-поляризованного света, так и для его анализа). Поляризованное излучение проходит через образец, ко­торый заключен в трубку известной длины, затем через анализатор (призму Николя) и попадает на окуляр, где его можно наблюдать. Поскольку положение полного погашения света трудно зарегистриро­вать визуально, в большую часть приборов входит еще одна неболь­шая призма Николя, смонтированная под углом в несколько градусов к поляризационной призме. Через эту малую призму проходит поло­вина всего пучка. Первичную юстировку прибора проводят, когда на пути пучка нет образца.

Метод применяют для быстрого определения сахаров в водных растворах, а также не­которых других оптически активных веществ — алкалоидов, эфирных масел и др.

Если другие оптически активные вещества отсутствуют, сахарозу можно непосредственно определять по измерениям угла вращения. Если имеются другие оптически актив­ные вещества, необходимо измерить вращение плоскости поляризации до и после гидролиза раствора сахара.

Для повышения точности измерений угла вращения плоскости поляризации до мирового уровня, разработки новых типов поляриметров и сахариметров и расширения класса исследуемых веществ был усовершенствован Государственный первичный эталон ГЭТ 50—2008.

3