11:34 Абсорбционная (поглощающая) спектроскопия | |
|
Абсорбционная (поглощающая) спектроскопия (лат. Absorbere - поглощать и spectrum - видимо, видения) - раздел физики, изучающий спектры поглощения веществом электромагнитного излучения.
Интенсивность электромагнитных волн при их прохождении через вещество
уменьшается вследствие того, что атомы или молекулы вещества переходят
из низших энергетических уровней на высшие с последующими обратными
безызлучательной переходами, при которых энергия возбуждения молекул
переходит во внутреннюю энергию вещества.
Существует также механизм поглощения электромагнитных волн, при котором
молекула переходит безызлучательной на промежуточный уровень, а затем
излучается квант с большей длиной волны (см. Флуоресцентный анализ). Вид спектра зависит от строения и агрегатного состояния вещества.
Если вещество находится в разреженном газообразном состоянии, то спектр
(зависимость оптической плотности или коэффициента поглощения от длины
электромагнитных волн) состоит из отдельных узких пиков. При А.с.
вещества, находящегося в конденсированном состоянии за счет
взаимодействия между молекулами, ширина линий поглощения увеличивается,
нередко превращаясь в сплошные полосы. Таким образом, по агрегатному состоянию А.с.
делится на газовую, жидкостную, твердого тела и атомно-абсорбционной
(вещество разлагается на атомы (атомизируется) и в таком состоянии
наблюдаются спектры поглощения). По диапазонам длин волн А.с. делится на УФ, инфракрасную и радиоспектроскопии и спектроскопию в видимой области спектра.
Спектроскопия в каждом из этих диапазонов имеет свои специфические
особенности, связанные с тем, что происходят переходы между
энергетическими уровнями различных взаимодействующих систем в
зависимости от длины электромагнитных волн.
Для определения спектров используют спектрометры, спектрофотометры,
интерферометры, конструкция которых зависит от рабочего диапазона.
Оптические спектрометры состоят из источника излучения, монохроматора,
где как диспергирующий элемент используется призма или дифракционная
решетка, камеры для образцов и регистрирующей системы, состоящей из
детектора, радиоизмерительной системы и записывающего устройства
(самозаписувач или ЭВМ). Самозаписувач фиксирует спектры в виде непрерывной кривой, а в случае использования ЭВМ спектры подаются в цифровом виде. А.с. широко используется для определения структуры вещества, его идентификации, а также для количественного анализа.
Каждая новая вещество, получаемое с помощью синтеза или естественным
путем, имеет индивидуальные спектры поглощения, отражающие
энергетический спектр атомов или молекул.
Для идентификации используются атласы спектров, которые приводятся для
каждой чистого вещества во всех стандартных диапазонах длин волн. Применение А.с. для количественного анализа основывается на таких законах: Закон Бугера - Ламберта: если исследуемое вещество однородна, а параллельный световой поток падает перпендикулярно к ее поверхности, то интенсивность света I, прошло сквозь слой вещества толщиной d, равна: I = I 0 exp (-k 2 d), где I 0 - интенсивность света, падающего на вещество; k 2 - монохроматический коэффициент поглощения. Для характеристики поглощающей способности используется оптическая плотность D = ln (I 0 / I), D = kd, а также коэффициент пропускания T = I / I 0. Коэффициент k зависит от длины волны света, поскольку эффективное сечение поглощения зависит от электронных конфигураций атомов и молекул, а также от вероятностей переходов между их энергетическими уровнями. Закон Бера: коэффициент поглощения пропорционален концентрации молекул вещества, поглощающего, равномерно распределенных между молекулами вещества, не поглощает (растворителя). K λ = ε λ • c, где k λ - монохроматический коэффициент поглощения; ε λ - молярный монохроматический показатель поглощения; c - молярная концентрация. ([C] = моль / м 3, [ε λ] = м 2 моль, [k λ] = м -1). Объединенный закон Бугера - Ламберта - Бера: I = I 0 exp (-εcd) или D = εcd. Используя эти законы, можно определять концентрацию вещества, а при УФ-спектроскопии значение для максимального полосы поглощения является дополнительной информацией для идентификации вещества. В последнее время все большее распространение получает лазерная спектроскопия, принципы которой позволяют увеличить разделительную способность в миллионы раз, а чувствительность довести до предельно возможного уровня. Лит .: Браун Д., Флойд А., Сейнзбери М. спектроскопии органических веществ. - М., 1992; Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия. - М., 2003.
| |
|
| |
| Всего комментариев: 0 | |