Абсорбционная спектроскопия

Абсорбционная спектроскопия

Группа методов анализа, основанная на измерении уменьшения интенсивности (мощности) светового потока (электромагнитного излучения) представляет собой абсорбционную спектроскопию.

Поглощая электромагнитное излучение, атомы и молекулы вещества переходят из основного в энергетически возбужденное состояние. В возбужденном состоянии молекулы и атомы находятся недолго (порядка 10−9−10−8 с). Вызванные поглощением определенных квантов энергии электронные переходы характеризуются строго определенными полосами поглощения в электронных спектрах поглощающих молекул. Поглощение квантов электромагнитного излучения происходит только в том случае, когда энергии поглощаемого кванта совпадает с разностью энергий основного и возбужденного состояний молекулы:

ΔЕ = Ев −Е0 = hν – условие Бора.

В зависимости от типа поглощаемого излучения и способа преобразования избыточной энергии веществом различают следующие абсорбционные методы анализа:

1. Молекулярный абсорбционный анализ по поглощению излучения молекулами или сложными ионами в УФ→ВС→ИК областях света. К этой группе методов относят спектрофотометрию (ближний УФ→ВС→ ближний ИК), колориметрию (ВС), ИК-спектроскопию. Спектрофотометрия и колориметрия составляют фотометрический анализ.

2. Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа. Основаны на измерении рассеянного или поглощенного света (ВС) взвешенными частицами анализируемого вещества.

3. Атомно-абсорбционный анализ основан на поглощении световой энергии атомами определяемого вещества.

 Фотометрический анализ

Анализ разделяют на колориметрию и спектрофотометрию.

Колориметрия – метод анализа, основанный на измерении поглощения монохроматического излучения, как правило – в видимой области спектра. Необходимая длина волны монохроматического света задается сменой светофильтров. В современных приборах их может быть около 11.

[pic 1]

Спектрофотометрия – метод анализа, основанный на применении монохроматического излучения, создаваемого дифракционной решеткой, как в видимой, так и в ближних ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.

Любое вещество поглощает и рассеивает электромагнитное излучение. Вещества, поглощающие излучение с длинами волн 400-760 нм (видимый свет), окрашены. Зависимость светопоглощения от длины волны излучения выражается кривой (спектром) поглощения света данным веществом. Спектр поглощения обычно представляют в виде графика, на котором по оси абсцисс откладывают длину волны λ, а на оси ординат – оптическую плотность раствора D (рис. 1).

Спектр поглощения является индивидуальной характеристикой вещества на определенной длине волны. На изучении спектров поглощения основан качественный анализ поглощающих свет веществ, в том числе и открытие многих функциональных групп в органических веществах. Наряду с поглощением или рассеянием видимого света, для анализа часто используют поглощение излучения в ультрафиолетовой (200 – 400 нм) области спектра. Характер и величина поглощения и отражения света зависят от природы вещества и его концентрации в растворе. Это и используют как для качественного, так и количественного анализа.

[pic 2]

Для количественного определения вещества фотометрическим методом, его переводят в соединение, поглощающее световое излучение. После этого определяют ослабление интенсивности потока излучения при прохождении его через поглощающую среду определенной толщины. Количественный анализ по светопоглощению основан на использовании закона Бугера-Ламберта-Бера (3).

Атом, ион или молекула, поглощая квант света, переходит в более высокое энергетическое состояние. Обычно это бывает переход с основного, невозбужденного уровня на один из более высоких, чаще всего на первый возбужденный уровень. Вследствие поглощения излучения при прохождении его через слой вещества интенсивность излучения уменьшатеся и тем больше, чем выше концентрация светопоглощающего вещества.