Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Промышленный экологический мониторинг»

на тему «Спектральные методы анализа»

ВЫПОЛНИЛ

ст. гр. МАГ01-13-01 _____ ________ Шарифисламов А.Б.

(дата, подпись)

ПРОВЕРИЛ

Доцент _____________ Прахова М.Ю.

(дата, подпись)

Уфа 2013

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1 СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА 6

1.1 Общая характеристика метода 6

1.2 Важнейшие законы светопоглощения 6

(1.1) 6

1.3 Причины отклонений от закона Бера в спектрофотометрии 7

1.4 Аппаратура в спектрофотометрии 9

2 ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА 14

3 ИНФРАКРАСНАЯ СПЕТРОСКОПИЯ 22

4 АТОМНО-ЭМИССИОННЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА 28

4.1 Общая характеристика метода 28

4.2 Атомизаторы в атомной эмиссии 29

4.3 Аппаратура в атомно-эмиссионном анализе 30

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 34

Введение

Спектральные методы анализа - это методы, основанные на определении химического состава и строения веществ по их спектру.

Спектром вещества называют упорядоченное по длинам волн электромагнитное излучение, испускаемое, поглощаемое, рассеиваемое или преломляемое веществом. Методы, основанные на получении и изучении спектров испускания (эмиссии) электромагнитного излучения (энергии), называют эмиссионными, поглощения (абсорбции) - абсорбционными, рассеяния - методами рассеяния, преломления - рефракционными.

Спектр вещества получают, воздействуя на него температурой, потоком электронов, световым потоком (электромагнитной энергией) с определённой длиной волны (частоты излучения) и другими способами. При определённой величине энергии воздействия вещество способно перейти в возбуждённое состояние. При этом происходят процессы, приводящие к появлению в спектре излучения с определённой длиной волны.

Излучение, поглощение, рассеяние или рефракция электромагнитного излучения может рассматриваться как аналитический сигнал, несущий информацию о качественном и количественном составе вещества или о его структуре. Частота (длина волны) излучения определяется составом исследуемого вещества, а интенсивность излучения пропорциональна числу частиц, вызвавших его появление, т.е. количеству вещества или компонента смеси.

Каждый из аналитических методов обычно использует не полный спектр вещества, охватывающий диапазон длин волн от рентгеновских излучений до радиоволн, а только определённую его часть. Спектральные методы обычно различают по диапазону длин волн спектра, являющемуся рабочим для данного метода: ультрафиолетовые (УФ), рентгеновские, инфракрасные (ИК), микроволновые и т.д.

1 Спектрофотометрический метод анализа

1.1 Общая характеристика метода

Спектрофотометрией обычно называют метод оптического молекулярного абсорбцион­ного анализа (иногда в это понятие включают и метод атомно-абсорбционного анализа). Объектом спектрофотометрических измерений, как правило, являются растворы. Фотометрируемый раствор помещают в кювету — сосуд с плоскими параллельными прозрачными гранями.

Спектрофотометрический метод, будучи абсорбционным, основан на измерении поглощения света. Его чаще всего измеряют косвенно — путем сравнения интенсивнос­тей света внешнего источника, падающего на образец и прошедшего сквозь образец.

1.2 Важнейшие законы светопоглощения

Закон Бугера-Ламберта-Бера. Пусть слой однородной среды толщиной dl содержит светопоглощающее вещество в концентрации с. Через него пропускают монохроматиче­ский световой поток интенсивности I. Интенсивность света на выходе из слоя равна I + dI, причем dl < 0 (поток ослабляется). Экспериментально было установлено, что доля поглощенного света - dI/I прямо пропорциональна толщине слоя и концентрации поглощающего вещества:

(1.1)

Интегрируя это выражение, получаем:

(1.2)

Интенсивность светового потока, падающего на образец (т.е. при l= 0) обозначим как Iо. Подставляя в (1.2) l = 0 и I = I₀, находим, что const = - ln I₀. Подставляя это значение в (1.2) и переходя от натуральных логарифмов к десятичным, получаем:

(1.3)

(здесь k = 2.303).

Величина I/I₀ называется пропусканием и обозначается Т (0 < Т < 1). Величина

' (1.4)

называется оптической плотностью (значению Т = 1 соответствует А = 0, а Т = 0 — А = + оо). Коэффициент k называется коэффициентом поглощения.

Выражение (1.3) является основным законом светопоглощения и называется законом Бугера-Ламберта-Бера.

Если концентрация поглощающих частиц выражена в моль/л, а толщина слоя — в сантиметрах, то коэффициент поглощения обозначается буквой е и называется молярным коэффициентом поглощения. Общепринятая форма записи закона Бугера-Ламберта-Бера в спектрофотометрии выглядит как

А = elc (1.5)