Dans cet article, nous examinerons en détail les méthodes analytiques basées sur la modification de l'état énergétique des atomes individuels. Ce sont des méthodes optiques d'analyse. Donnons une description de chacun d'eux, soulignons les traits distinctifs.
Définition
Méthodes d'analyse optiques - un ensemble de méthodes basées sur la modification de l'état énergétique d'atomes individuels. Leur deuxième nom est la spectroscopie atomique.
Les méthodes d'analyse optiques diffèrent dans la méthode d'obtention et d'enregistrement ultérieur du signal (requis pour l'analyse). L'abréviation OMA est également utilisée pour les désigner. Des méthodes d'analyse optiques sont utilisées pour étudier les flux d'énergie de valence, les électrons externes. Le point commun à toute leur diversité est la nécessité d'une décomposition préalable en atomes (atomisation) de la substance analysée.
Types de méthodes
Nous savons déjà ce qu'est exactement une méthode d'analyse optique. Considérez maintenant la variété de ces méthodes:
- Réfractométriqueanalyse.
- Analyse polarimétrique.
- Un ensemble de méthodes d'absorption optique.
Nous analyserons séparément chacune des positions de cette classification des méthodes d'analyse optiques.
Variété réfractométrique
Où l'indice de réfraction est-il applicable ? Ce type de méthode d'analyse optique-spectrale est largement utilisé dans l'étude des produits alimentaires - graisse, tomate, jus divers, confiture, confiture.
L'analyse réfractive est basée sur la mesure de l'indice de réfraction (un autre nom est la réfraction), qui peut être utilisé pour juger de manière fiable de la nature d'une substance particulière, de sa pureté et de son pourcentage dans des solutions de masse.
La réfraction d'un faisceau lumineux se produira toujours à la limite de deux milieux différents, à condition qu'ils aient une densité différente. Le rapport du sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction sera l'indice de réfraction relatif de la seconde substance à la première. Cette valeur est considérée comme constante.
De quoi dépend l'indice de réfraction ? Tout d'abord, de la nature de la matière. La longueur d'onde et la température de la lumière comptent également ici.
Si l'angle de la lumière tombe à 90 degrés, cette position sera considérée comme l'angle de réfraction limite. Sa valeur ne dépendra que des indicateurs des supports traversés par la lumière. Qu'est-ce que ça donne ? Si l'indice de réfraction du premier milieu est ouvert au chercheur, alors après avoir mesuré l'angle de réfraction limite du second, il peut déterminer l'indice de réfraction du milieu qui l'intéresse déjà.
Variété polarimétrique
Nous continuons à analyser les bases des méthodes d'analyse optiques. La polarimétrie est basée sur la propriété de certains types de substances de modifier le vecteur des oscillations lumineuses.
Les substances qui ont cette propriété remarquable, lorsqu'un faisceau polarisé les traverse, sont dites optiquement actives. Par exemple, les caractéristiques structurelles des molécules de la masse entière de sucres déterminent la manifestation de l'activité optique dans diverses solutions.
Un faisceau polarisé traverse une couche d'une solution d'une telle substance optiquement active. La direction d'oscillation sera modifiée - le plan de polarisation à la suite de cela sera tourné d'un certain angle. On l'appellera l'angle de rotation du plan de polarisation. Cette position dépend du nombre de facteurs suivants:
- Rotation du plan de polarisation.
- Épaisseur et concentration de la couche test de la solution.
- La longueur d'onde du faisceau le plus polarisé.
- Température.
La densité optique d'une substance dans ce cas sera caractérisée par une rotation spécifique. Quelle est cette valeur ? Il s'entend de l'angle de rotation du plan de polarisation lorsqu'un faisceau polarisé traverse la solution. Les valeurs conditionnelles suivantes sont acceptées:
- 1 ml de solution.
- 1 g de substance dissoute dans ce volume de solution.
- L'épaisseur de la couche de solution (ou la longueur du tube polarisant) est de 1 dm.
Absorption optiquevariété
Nous continuons à nous familiariser avec les méthodes d'analyse optiques en chimie analytique. La catégorie suivante dans la classification est l'absorption optique.
Cela inclut les méthodes d'analyse basées sur l'absorption du rayonnement électromagnétique par les substances analysées. Ils sont aujourd'hui considérés comme les plus répandus dans les laboratoires de recherche, scientifiques, de certification.
Lorsque la lumière est absorbée, les molécules et les atomes des substances absorbantes passent dans un nouvel état excité. Déjà, en fonction de la variété de ces substances, ainsi que de la capacité à transformer l'énergie absorbée par elles, on distingue tout un ensemble de méthodes optiques d'absorption. Nous les présenterons plus en détail dans le sous-titre suivant.
Classification des méthodes d'absorption optique
Nous portons à votre connaissance la classification de ces méthodes d'analyse optique en chimie. Il est représenté par quatre positions:
- Absorption atomique. Qu'est-ce qui est inclus ici ? Il s'agit d'une analyse basée sur l'absorption de l'énergie lumineuse par les atomes des substances étudiées.
- Moléculaire absorbant. Cette méthode est basée sur l'absorption de la lumière par des ions complexes et des molécules de la substance étudiée et analysée. Une grande attention est portée ici aux zones infrarouge, visible et ultraviolette du spectre. En conséquence, ce sont la photocolorimétrie, la spectrophotométrie, la spectroscopie IR. Qu'est-ce qu'il est important de souligner ici ? La spectrophotométrie et la photocolorimétrie sont basées sur l'interaction du rayonnement avec un certain nombre de systèmes homogènes. Par conséquent, dansEn chimie analytique, elles sont souvent combinées en un seul groupe - les méthodes photométriques.
- Néphélométrie. Ce type d'analyse est basé sur l'absorption et la diffusion ultérieure de l'énergie lumineuse par les particules en suspension de la substance étudiée.
- Analyse fluorométrique (ou luminescente). La méthode est basée sur la mesure du rayonnement qui apparaît lorsque l'énergie est libérée par les molécules excitées de la substance étudiée par le chercheur. Représenté par la fluorescence et la phosphorescence. Nous les analyserons séparément.
Luminescence
La luminescence en général dans le monde scientifique est appelée la lueur des atomes, des molécules, des ions et d'autres particules et composés plus complexes de la matière. Il apparaît à la suite de la transition des électrons à l'état normal à partir de l'état excité.
Ainsi, pour qu'une substance commence à luminescence, une certaine quantité d'énergie doit lui être fournie de l'extérieur. Les particules de la substance étudiée absorberont de l'énergie, passant dans un état excité, dans lequel elles resteront pendant un certain temps. Revenir ensuite à l'état de repos précédent, tout en cédant une part de sa propre énergie sous forme de quanta de luminescence.
Phosphorescence et fluorescence
Selon le type d'état excité, ainsi que le temps de séjour de la substance qu'il contient, il existe deux types de luminescence - la phosphorescence et la fluorescence. Chacun d'eux se distingue par ses caractéristiques distinctives:
- Fluorescence. Une sorte d'auto-luminescence d'une certaine substance, quine continuera que lorsqu'il est irradié. Lorsque le chercheur supprime la source d'excitation, la lueur s'arrête soit instantanément, soit après 0,001 seconde.
- Phosphorescence. Une sorte d'auto-luminescence d'une certaine substance qui continue même lorsque la lumière qui l'excite est éteinte.
C'est la phosphorescence qui est utilisée pour étudier les produits alimentaires. La méthode de recherche luminescente permet de détecter une substance dans l'échantillon étudié à sa concentration de 10-11g/g. Cette méthode sera utile pour déterminer certains types de vitamines, la présence de protéines et de graisses dans les produits laitiers, étudier la fraîcheur des produits à base de viande et de poisson, diagnostiquer les dommages aux fruits, légumes et baies. En outre, la recherche luminescente est utilisée pour détecter les inclusions médicinales, les conservateurs, les pesticides et diverses substances cancérigènes dans les produits.
L'ensemble du groupe d'absorption est souvent regroupé dans une catégorie spectrochimique (ou spectroscopique) dans la classification des méthodes d'analyse optique en chimie analytique. Malgré le fait que les méthodes soient intrinsèquement différentes, elles ont toutes un point commun: elles reposent sur les mêmes lois d'absorption de la lumière. Mais en même temps, il existe des différences significatives dans le type de particules absorbantes, la conception matérielle de l'étude, etc.
Variété photométrique
Le nom de l'ensemble des méthodes d'analyse d'absorption moléculaire spectrale. Ils sont basés sur l'absorption sélectiverayonnement électromagnétique dans les domaines visible, ultraviolet, infrarouge par les molécules du composant étudié. Sa concentration est déterminée par un spécialiste selon la loi Bouguer-Lambert-Bière.
L'analyse photométrique comprend la photométrie, la spectrophotométrie et la photocolorimétrie.
Variété photoélectrocolorimétrique
La méthode photoélectrocolorimétrique est plus objective que la colorimétrie visuelle. En conséquence, il donne des résultats de recherche plus précis. Divers FEC sont utilisés ici - colorimètres photoélectriques.
Le flux lumineux lors du passage à travers un liquide coloré est partiellement absorbé. Le reste tombe sur la cellule photoélectrique, où un courant électrique se produit, qui enregistre un ampèremètre. Plus la concentration de la solution est intense, plus sa densité optique est élevée. Plus le degré d'absorption de la lumière est élevé et plus la force du photocourant résultant est faible.
Nous avons examiné toute la classification des méthodes d'analyse optique utilisées aujourd'hui en chimie analytique: réfractométrique, polarimétrique, absorption optique. Ils sont unis par la nécessité d'une atomisation préalable de la substance. Mais en même temps, chacune des méthodes se distingue par ses caractéristiques distinctives - les variétés de réception et d'enregistrement d'un signal pour analyse.
