- •Введение
- •Классификация методов анализа
- •Метрология анализа
- •Химические (классические) методы количественного анализа
- •Семинар 2. Физико-химические методы анализа. Атомная спектроскопия. Масс-спектрометрия. Ямр и эпр.
- •2.1. Обзор спектроскопических методов
- •2.2. Атомная спектроскопия
- •2.2.1. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •Эмиссионная фотометрия пламени -
- •2.2.2. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •2.3. Масс-спектрометрия
- •2.4. Радиоспектроскопия
- •2.4.1. Ядерный магнитный резонанс (ямр)
- •2.4.2. Электронный парамагнитный резонанс (эпр)
- •Семинар 3. Молекулярная спектроскопия.
- •3.1. Уф и видимая спектрофотометрия
- •3.2. Колебательная спектроскопия (ик и кр).
- •3.3. Люминесцентная спектроскопия
- •Семинар 4. Коллоидная химия.
- •4.1. Предмет коллоидной химии
- •4.2.Классификация дисперсных систем.
- •4.3. Роль поверхностных сил в дисперсных системах.
- •4.3.1. Смачивание
- •4.3.2. Капиллярная конденсация
- •4.4. Свойства коллоидных растворов
- •4.4.1. Оптические свойства
- •4.4.2. Электрические свойства
- •4.4.4. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •4.5. Устойчивость коллоидных растворов
- •4.6. Коллоиды почвы.
- •4.7. Методы получения и очистки дисперсных систем
- •4.8. Пористые тела
- •4.9.Гели
- •4.9. Эмульсии
- •4.10. Пены
- •5. Методы очистки и разделения
- •5.1. Экстракция.
- •5.2. Ионный обмен
- •5.3. Сорбция
- •5.4. Осаждение и соосаждение
- •6. Электрохимические методы анализа
- •6.1. Кулонометрия
- •6.2. Потенциометрия
- •6.3. Вольтамперометрия (полярография).
- •6.4. Кондуктометрия
- •7. Хроматография
- •7.1. Классификация по агрегатному состоянию фаз
- •7.2. Классификация на основе элементарного акта.
- •7.3. Классификация по способу проведения процесса
- •7.4. Аппаратурное оформление хроматографических процессов
- •8. Обзор методов анализа окружающей среды.
- •8.1. Атмосфера
- •8.2. Природные и сточные воды.
- •8.3. Почвы
3.3. Люминесцентная спектроскопия
Люминесценция - свечение атомов, молекул, ионов, комплексов, возникающее в результате электронного перехода в этих частицах при их возвращении из возбужденного состояния в нормальное. Для возбуждения применяются следующие источники:
1. УФ и видимое излучение (фотолюминесценция);
2. энергия химических реакций (хемилюминесценция);
3. поток электронов (катодолюминесценция);
4. радиоактивное излучение (радиолюминесценция);
5. рентгеновское излучение (рентгенолюминесценция);
6.механическое воздействие (триболюминесценция);
Преимущество молекулярной люминесцентной спектроскопии перед молекулярной абсорбционной - на порядок и более высокая чувствительность, так как интенсивность люминесценции можно увеличить, увеличивая интенсивность источника облучения. Возможно определение соединений с концентрацией менее чем 10-3 мкг/мл, то-есть на 1-2 порядка выше, чем молекулярной абсорбционной. Чувствительность фотолюминесцентной спектроскопии сравнима с атомной спектроскопией, при гораздо более простой аппаратуре.
Возбужденные состояния короткоживущие и электроны с верхнего уровня переходят в основное состояние, испуская квант света. Время перехода порядка 10-6-10-9 с. Форма спектра флуоресценции не зависит от частоты возбуждающего излучения. Спектр флуоресценции сдвинут в область меньших частот по сравнению со спектром поглощения.
Применяется для анализа неорганических веществ. Применяются органические реагенты, образующие комплекс с металлами. Например, 8-оксихинолин образует флуоресцирующие комплексы более чем с 25 элементами (Li, Ca, Mg, Ba, Al и др.) К сожалению, это неспецифический реагент. Родаминовые красители применяются для определения Au, In, Ga, Hg, B, Te и др. Люминесцентный метод определения лантанидов - один из наиболее чувствительных.
Спектры люминесценции многих органических соединений отличаются четко выраженной структурой и могут быть использованы для качественного анализа. Хемилюминесцентный анализ основан на превращении части энергии химической реакции в энергию возбуждения продуктов реакции. При этом не требуется внешнего источника возбуждающего излучения. Схема реакции:
А + В = Р* Р+h
где А и В - реагенты, Р* - продукт Р в возбужденном состоянии. Для регистрации излучения применяются фотоэлектронные умножители.
Хемилюминесцентные методы газового анализа применяются для определения озона, оксидов азота и аммиака (после их перевода в NO). Это высокочувствительные методы: пределы обнаружения ниже 10-4 мкг/м3.
Например, озон можно определить следующим образом:
NO+O3 = NO2* +O2
NO2* = NO2 + h .
Максимум этой хемилюминесценции наблюдается при 800 нм.
Семинар 4. Коллоидная химия.
4.1. Предмет коллоидной химии
Это наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. Дисперсными системами называются гетерогенные системы с большой поверхностью раздела фаз. Одна из фаз сплошная и называется дисперсионной средой, другая раздроблена и называется дисперсной фазой. К дисперсным системам относятся коллоидные растворы с диаметром растворенных частиц от десятков до тысяч ангстрем, а также капиллярно-пористые материалы, почвы, порошки, мембраны, нити и т. д. Особую роль в свойствах таких систем играют поверхностные силы, поскольку вещество в поверхностных слоях принимает особое состояние, отличающееся по свойствам от состояния в объеме фаз: температурами кипения, плавления, реакционной способностью и др.
Большинство природных тел и промышленных продуктов является дисперсными системами: биологические ткани, пищевые продукты, текстиль, почва, стройматериалы, бумага, кожа. В технике широко распространены адсорбенты, композиционные материалы, порошки, суспензии, эмульсии и т. п.