Реферат: Методы молекулярной спектрометрии в анализе объектов окружающей среды

Главное свойство линейчатых спектров состоит в том, что длины волн (или частоты) линейчатого спектра какого-либо вещества зависят только от свойств атомов этого вещества, но совершенно не зависят от способа возбуждения свечения атомов. Атомы любого химического элемента дают спектр, не похожий на спектры всех других элементов: они способны излучать строго-определенный набор длин волн.

На этом и основан спектральный анализ - метод определения химического состава вещества по его спектру.

Подобно отпечаткам пальцев у людей линейчатые спектры имеют неповторимую индивидуальность. Неповторимость узоров на коже пальца помогает часто найти преступника. Точно так же благодаря индивидуальности спектров имеется возможность определить химический состав тела. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества. Это очень чувствительный метод.

Количественный анализ состава вещества по его спектру затруднен, так как яркость спектральных ли­ний зависит не только от массы вещества, но и от способа воз­буждения свечения. Так, при низ­ких температурах многие спектраль­ные линии вообще не появляются. Однако при соблюдении стандарт­ных условий возбуждения свечения можно проводить и количественный спектральный анализ.

Чтоб худого про царя не болтал народ зазря,

Действуй строго по закону, то бишь действуй... втихаря.

(с) Л.Филатов “Сказ про Федота-стрельца”

Какие великие люди и какие простые формулы!

(с) Миненко А.С, ДонГТУ, кафедра ПМиИ

Закон Бугера – Ламберта - Бера

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 возбуужденный уровень. Вследствие поглощения излучения при прохождении его через слой вещества интенсивность излучения уменьшатеся и тем больше, чем выше концентрация светопоглощающего вещества.

Закон Бугера – Ламберта – Бера связывает ууменьшение интенсивности цвета, прошедшего через слой светопоглощающего вещества, с концентрацией вещества и толщиной слоя. Чтобы учеть потери света на отражение и рассеяние, сравнивают интенсивности цвета, прошедшего через исследуемый раствор и растворитель. При одинаковой толщине слоя в кюветах, из одинакового материала, содержащих один и тот же растворитель, потери на отражение и рассеяние света будут примерно одинаковы у обоих пучков и уменьшение интенсивности света будет зависеть от концентрации вещества.

Уменьшение интенсивности света, прошедшего черз раствор, характеризуется коэффициентом пропускания (или просто пропусканием) Т, где I и I₀ – соответственно интенсивности света, прошедшего через раствор и растворитель.

Т=I/I₀

Взятый с обратным знаком логарифм Т называется оптической плотностью А:

-lgT= - lgl/l₀ = lg l₀ /l = A

Уменьшение интенсивности света при прохождении его через раствор подчиняется закону Бугера – Ламберта – Бера :

I=I₀ * 10 ^{- elc} или I/I₀ =10^{- elc}

Где e - молярный коэффициент поглощения ,

l – толщина светопоглощающего слоя ,

с – концентрация раствора

Физический смысл молярного коэффициента поглощения сразу становится ясным, если мы принимаем с = 1 моль/л и l = 1 см. Тогда А= e.

Следовательно, молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщиние слоя 1 см.

Оптическая плотность раствора, содержащего несколько окрашеных веществ, обладает свойством аддитивности , которое называют свойством аддитивности светопоглощения . В соответствии с этим законом поглощение света каким-либо веществом не зависит от присутствия в растворе других веществ. При наличи окрашеных веществ в растворе каждое из них будет давать свой аддтивный вклад в экспериментально определяемую оптическую плотность. Т.е. мы получаем:

A=l(e₁ c₁ + e₂ c₂ + e_k c_k )

В соответствии с уравнением –lgT = A = elc

получается, что зависимость оптической

плотности от концентации графически выражается прямой линией, выходящей из начала координат. Опыт же показывает, что линейная зависимость наблюдается не всегда. При практическом применении закона необходимо учитывать следущие ограничения:

1. Закон справедлив для монохроматического света. Чтобы отметить это ограничение в уравнение вводят индексы и записывают в виде: A _l = e _l lc. Индекс l указывает, что величиныы А и e относятся к монохроматическому свету с длиной волны l