Химические тест-методы анализа

Быстро развиваются ХТМ. Тест-системы - индикаторные бумаги, трубки, порошки - простые, дешёвые, не требующие квалификации способы обнаружения определённого вещества и грубой оценки его концентрации на месте. Знакомые примеры - индикаторные бумажки для определения рН, трубка для определения спирта в выдыхаемом воздухе. Такие тест-системы выпускаются промышленностью для большого набора веществ и весьма полезны для экологов. Для каждого анализируемого вещества подбирается свой реагент, раствор которого пропитывает бумагу или частички силикагеля-наполнителя трубки. Общий принцип ХТМ- изменение цвета бумажки или наполнителя трубки. При прокачивании определённого объёма воздуха через трубку изменяется окраска некоторой доли наполнителя трубки, что даёт полуколичественную оценку концентрации искомого вещества в воздухе.

Применения ХТМ:

1) обнаружение метана в угольных шахтах

2) обнаружение утечки газа из газопровода

3) определение СО в выхдопных газах

4) анализ питьевой воды

5) контроль пищевых продуктов на рынке

6) анализ воздуха и т.д.

Лекция 2. Обзор физико-химических методов анализа. Атомная спектроскопия. Масс-спектрометрия. Инструментальные методы можно разделить на три группы:

1) Спектроскопические,2) электрохимические,3) хроматографические

2.1. Спектроскопические методы

Эти методы позволяют определить состав образцов, а также структуру веществ, без проведения химических реакций. Важнейшими преимуществами этих методов являются: быстрота, высокая чувствительность, избирательность, возможность автоматизации измерений и непрерывного контроля объектов. Они основаны на взаимодействии электромагнитного излучения (ЭМИ) с веществом. Вещество поглощает энергию излучения только на определённых частотах. Также только на определённых частотах вещество испускает ЭМИ при нагревании. Спектром называется зависимость степени поглощения или испускания ЭМИ от частоты или от длины волны и графически представляется кривой с максимумами и минимумами. Вид спектра и положение максимумов зависят от состава и структуры вещества.

ЭМИ обладает двоякой природой - волновой и корпускулярной, то-есть его можно рассматривать и как волну, и как частицу (квант). Явления отражения и рассеяния описывается волновой теорией, а поглощение - корпускулярной.

Частота  (в Гц) и длина волны в см) связаны между собой соотношением:

=c/,

где с - скорость света (равная 3* 10⁸ м/с).

Используют также величину 1/называемую волновым числом 

Энергия испускаемого или поглощаемого кванта равна:

Е= h

ЭМИ может воздействовать на ядра, электроны, атомы или молекулы, вызывая переходы между соответствующими энергетическими уровнями. В таблице 2 дан обзор диапазонов частот ЭМИ, соответствующих различным методам анализа.

Диапазон	м	 (Гц)	 (см^-1)	Энергия кванта эВ	Процесс
Радиочастотный (ЯМР, ЭПР)	10^1- 10^-1	^ ^	^	10^-4-10^-6	Переходы ядерных или электронных спинов в магнитном поле
Микроволновой	10^-1-10^-3	10^10	1	10^-4	Изменение вращ. х состояний молекулы
Оптический ИК ближний средний дальний	10^-3 10^-4 10^-5	3 10^14 3 10^13 3 10^12	10^4 10^3 10^2	1 0.1 0.01	Изменение колебательных состояний молекулы
Оптический видимый	(4 - 7)* 10^-7	^	^	3	Переходы валентных электронов
Оптический УФ	10^-8	^	^	10	Переходы валентных электронов
Рентгеновский	10^-8 - 10^-10	3 10^18	10^8	10^4	Переходы внутренних электронов
Гамма-излучение	10^-10 - 10^-13	3 10^20	10^10	10^6	Ядерные реакции