- •Глава 8. Методы спектрального и оптического анализа
- •8.1 Оптический спектральный анализ: видимая и
- •8.1.1 Оптический анализ. Классификация спектров.
- •8.1.2 Эмиссионная спектроскопия
- •8.1.3 Спектроскопия поглощения уф и видимой областей спектра
- •8.1.4 Основные области уф-диапазона.
- •8.1.5 Применение уф-спектроскопии для анализа структуры
- •8.1.6 Виды переходов, активных в уф-диапазоне. Характеристика
- •2. Ненасыщенные углеводороды.
- •3. Ароматические углеводороды.
- •4. Карбонильные соединения
- •5. Тиокарбонильные соединения.
- •8.2.1 Основные виды колебаний в ик-области.
- •8.2.2. Общие принципы анализа ик-спектров органических соединений. Факторы, влияющие на ик-спектры.
- •8.2.3. Краткая характеристика ик-спектров отдельных классов органических веществ.
- •1. Углеводороды.
- •1.1. Предельные углеводороды (алканы).
- •1.2. Циклоалканы.
- •1.3 Непредельные углеводороды
- •1.3.1. Алкены
- •2. Ароматические соединения (бензолпроизводные).
- •3. Соединения, содержащие гетероатомы.
- •3.1. Кислородсодержащие соединения
- •3.1.1. Гидроксидсодержащие соединения.
- •3.1.2. Эфиры.
- •3.1.3. Карбонилсодержащие соединения.
- •3.2. Азотсодержащие соединения
- •3.2.1 Амины и амиды
- •3.2.2. Нитросоединения.
- •3.2.3. Нитрильные гуппы.
- •3.3. Серосодержащие соединения
- •3.4. Галогенсодержащие соединения.
- •8.3. Фотометрические методы анализа.
- •8.4. Фотоколориметрия.
- •8.4.1 Основные законы светопоглощения. Оптическая плотность.
- •8.4.3 Требования к веществам и растворам в фотоколориметрии.
- •8.4.5. Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа
- •8.5. Рефрактометрический анализ.
- •8.5.2 Факторы, влияющие на величину показателя преломления света.
- •8.6. Поляриметрический анализ.
- •8.6.1 Определение концентрации вещества методом
- •8.6.2 Устройство и принцип работы кругового поляриметра.
3.4. Галогенсодержащие соединения.
Атомы галогенов обладают высокой электроотрицательностью, поэтому в спектрах галогенпроизводных имеется достаточно интенсивная полоса поглощения, отвечающая связи С–Х. Колебания связи С–F расположены в интервале 1400 – 1000 см и имеют сложную форму. В сторону больших частот смещаются полосы групповых колебаний С–Н, С–С, С–О и других. Для хлорпроизводных характерной следует считать область частот 750 – 700 и 690 – 650 см Наличие нескольких атомов хлора у одного атома углерода несколько повышает частоту колебаний связи С–Cl. Бром- и йодпроизводные имеют относительно постоянное значение частоты, которое несколько ниже (600 – 500 см ), чем у фтор- и хлорпроизводных.
8.3. Фотометрические методы анализа.
Виды взаимодействия излучения с веществом.
Под фотометрическим анализом понимают определение содержания вещества путем измерения его оптических свойств в видимой, ультрафиолетовой или инфракрасной области спектра. Это такие методы, как фотоколориметрия; рефрактометрия; поляриметрия; нефелометрия; турбидиметрия и интерферометрия. Учитывая, что большинство оптических параметров по-разному зависят от длины волны излучения, поэтому при выполнении фотометрического анализа создают такие условия, когда преобладает только один из видов взаимодействия света с веществом, а влиянием других можно пренебречь.
Рисунок 8.30. Схема основных видов взаимодействия света с веществом.
А – источник света; Б – оптическая среда (вещество)
1 – отражение; 2 – преломление; 3 – поглощение;
4 – рассеяние; 5 – переизлучение (люминесценция) света
В оптическом диапазоне широко используют отражение, поглощение, преломление, рассеяние света, вращение плоскости поляризации, флюоресценцию (люминесценцию), а также интерференцию и дифракцию лучей (рисунок 8.30; 8.31).
Рисунок 8.31. Общая схема возможных явлений и процессов, протекающих
при взаимодействии ЭМИ (света) с веществом.
В рутинном анализе под фотометрией обычно подразумевают фотоколориметрию, в основе которой измерение поглощения света окрашенными средами, при этом рассеяние и преломление света либо не меняется в ходе анализа, либо должно быть пренебрежимо малой величиной. Более подробно специфика взаимодействия будет рассмотрена при описании соответствующих фотометрических методов.
8.4. Фотоколориметрия.
Фотоколориметрический анализ – один из наиболее широко применяемых оптических методов определения содержания вещества, базирующийся на измерении оптической плотности (абсорбционности) окрашенных сред. Под фотоколориметрией понимают метод анализа основанный на концентрационной зависимости оптической плотности при избирательном поглощении монохроматического света окрашенными средами. Его используют при определении содержания большого числа ионов металлов, образующих интенсивно окрашенные растворимые комплексы, некоторых неметаллов, а также полимерных пленок и стекол.
Метод обладает высокой чувствительностью и позволяет работать с сильно разбавленными растворами, содержащими микрограммы вещества. Благодаря низкой концентрации растворов, градуировочные характеристики имеют высокую линейность. Отклонение от линейности наблюдается в сильно рассеивающих или преломляющих средах, поэтому большинство коллоидных растворов нельзя анализировать данным способом. Аналогичная ситуация возможна и в растворах высокой концентрации склонных к образованию макромолекул за счет процесса ассоциации. С помощью фотоколориметрии можно снимать кинетические кривые. В этом случае выполняют либо фотометрическое титрование, либо хронометрический анализ с получением кривой зависимости изменения оптической плотности от времени выдержки (косвенная фотоколориметрия).