Neste artigo vamos considerar em detalhes os métodos analíticos que se baseiam na mudança do estado de energia de átomos individuais. Estes são métodos ópticos de análise. Vamos dar uma descrição de cada um deles, destacar as características distintivas.
Definição
Métodos ópticos de análise - um conjunto de métodos baseados na mudança do estado de energia de átomos individuais. Seu segundo nome é espectroscopia atômica.
Os métodos ópticos de análise diferem no método de obtenção e posterior gravação do sinal (necessário para análise). A abreviatura OMA também é usada para designá-los. Métodos ópticos de análise são usados para estudar os fluxos de energia de valência, elétrons externos. Comum a toda a sua diversidade é a necessidade de decomposição preliminar em átomos (atomização) da substância analisada.
Tipos de método
Já sabemos o que é exatamente um método óptico de análise. Considere agora a variedade desses métodos:
- Refratométricoanálise.
- Análise polarimétrica.
- Um conjunto de métodos de absorção óptica.
Analisaremos cada uma das posições desta classificação de métodos ópticos de análise separadamente.
Variedade refratométrica
Onde o índice de refração é aplicável? Este tipo de método de análise óptico-espectral é amplamente utilizado no estudo de produtos alimentícios - gordura, tomate, sucos diversos, geléia, geléia.
A análise de refração é baseada na medição do índice de refração (outro nome é refração), que pode ser usado para julgar com segurança a natureza de uma determinada substância, sua pureza e porcentagem em soluções de massa.
A refração de um feixe de luz sempre ocorrerá na fronteira de dois meios diferentes, desde que tenham densidades diferentes. A razão do seno do ângulo de incidência para o seno do ângulo de refração será o índice de refração relativo da segunda substância para a primeira. Este valor é considerado constante.
De que depende o índice de refração? Em primeiro lugar, da natureza da matéria. O comprimento de onda da luz e a temperatura também importam aqui.
Se o ângulo da luz cair em 90 graus, esta posição será considerada o ângulo limite de refração. Seu valor dependerá apenas dos indicadores dos meios pelos quais a luz passa. O que dá? Se o índice de refração do primeiro meio estiver aberto ao pesquisador, depois de medir o ângulo de refração limite do segundo, ele poderá determinar o índice de refração do meio que já lhe interessa.
Variedade polarimétrica
Continuamos analisando os fundamentos dos métodos ópticos de análise. A polarimetria é baseada na propriedade de certos tipos de substâncias de alterar o vetor de oscilações da luz.
Substâncias que possuem essa notável propriedade, quando um feixe polarizado passa por elas, são chamadas de opticamente ativas. Por exemplo, as características estruturais das moléculas de toda a massa de açúcares determinam a manifestação da atividade óptica em várias soluções.
Um feixe polarizado é passado através de uma camada de uma solução de tal substância opticamente ativa. A direção da oscilação será alterada - o plano de polarização como resultado disso será girado em um certo ângulo. Será chamado de ângulo de rotação do plano de polarização. Esta posição depende do seguinte número de fatores:
- Rotação do plano de polarização.
- Espessura e concentração da camada de teste da solução.
- O comprimento de onda do feixe mais polarizado.
- Temperatura.
A densidade óptica de uma substância neste caso será caracterizada pela rotação específica. Qual é este valor? É entendido como o ângulo pelo qual o plano de polarização gira quando um feixe polarizado passa pela solução. Os seguintes valores condicionais são aceitos:
- 1 ml de solução.
- 1 g de substância dissolvida neste volume de solução.
- A espessura da camada de solução (ou o comprimento do tubo polarizador) é 1 dm.
Absorção ópticavariedade
Continuamos nos familiarizando com métodos ópticos de análise em química analítica. A próxima categoria na classificação é a absorção óptica.
Isso inclui os métodos de análise que se baseiam na absorção de radiação eletromagnética pelas substâncias analisadas. São considerados hoje os mais comuns em laboratórios de pesquisa, científicos, de certificação.
Quando a luz é absorvida, moléculas e átomos de substâncias absorventes passam para um novo estado excitado. Já, dependendo da variedade de tais substâncias, bem como da capacidade de transformar a energia absorvida por elas, é distinguido todo um conjunto de métodos ópticos de absorção. Vamos apresentá-los com mais detalhes no próximo subtítulo.
Classificação dos métodos de absorção óptica
Chamamos a sua atenção para a classificação destes métodos de análise óptica em química. É representado por quatro posições:
- Absorção atômica. O que está incluído aqui? Esta é uma análise baseada na absorção de energia luminosa pelos átomos das substâncias em estudo.
- Molecular absortivo. Este método baseia-se na absorção de luz por íons complexos e moléculas da substância estudada e analisada. Muita atenção é dada aqui às zonas infravermelha, visível e ultravioleta do espectro. Assim, estes são fotocolorimetria, espectrofotometria, espectroscopia IR. O que é importante destacar aqui? A espectrofotometria e a fotocolorimetria são baseadas na interação da radiação com vários sistemas homogêneos. Portanto, emEm química analítica, eles são frequentemente combinados em um grupo - métodos fotométricos.
- Nefelometria. Este tipo de análise baseia-se na absorção e posterior espalhamento da energia luminosa por partículas suspensas da substância em estudo.
- Análise fluorométrica (ou luminescente). O método baseia-se na medição da radiação que surge quando a energia é liberada por moléculas excitadas da substância que está sendo estudada pelo pesquisador. Representado por fluorescência e fosforescência. Vamos analisá-los separadamente.
Luminescência
Luminescência em geral no mundo científico é chamado de brilho de átomos, moléculas, íons e outras partículas e compostos de matéria mais complexos. Aparece como resultado da transição dos elétrons para o estado normal do estado excitado.
Assim, para que uma substância comece a ficar luminescente, uma certa quantidade de energia deve ser fornecida a ela de fora. As partículas da substância em estudo irão absorver energia, passando para um estado excitado, no qual permanecerão por um determinado período de tempo. Em seguida, retorne ao estado anterior de repouso, enquanto libera uma parte de sua própria energia na forma de quanta de luminescência.
Fosforescência e fluorescência
Dependendo do tipo de estado excitado, bem como do tempo de residência da substância nele, existem dois tipos de luminescência - fosforescência e fluorescência. Cada um deles se destaca por suas características distintas:
- Fluorescência. Uma espécie de auto-luminescência de uma certa substância, quecontinuará apenas quando irradiado. Quando o pesquisador remove a fonte de excitação, o brilho para instantaneamente ou após 0,001 segundo.
- Fosforescência. Uma espécie de auto-luminescência de uma determinada substância que continuará mesmo quando a luz que a excita for desligada.
É a fosforescência que é usada para estudar produtos alimentícios. O método de pesquisa luminescente ajuda a detectar uma substância na amostra estudada em sua concentração de 10-11g/g. Este método será bom para determinar certos tipos de vitaminas, a presença de proteínas e gorduras em produtos lácteos, estudar o frescor de produtos de carne e peixe, diagnosticar danos a frutas, vegetais e bagas. Além disso, a pesquisa luminescente é usada para detectar inclusões medicinais, conservantes, pesticidas e várias substâncias cancerígenas em produtos.
Todo o grupo de absorção é frequentemente combinado em uma categoria espectroquímica (ou espectroscópica) na classificação de métodos ópticos de análise em química analítica. Apesar do fato de que os métodos são inerentemente diferentes, todos eles têm uma coisa em comum: eles são baseados nas mesmas leis de absorção de luz. Mas, ao mesmo tempo, existem diferenças significativas no tipo de partículas absorventes, no design do hardware do estudo e assim por diante.
Variedade fotométrica
O nome do conjunto de métodos de análise de absorção molecular espectral. Eles são baseados na absorção seletivaradiação eletromagnética nas regiões do visível, ultravioleta e infravermelho pelas moléculas do componente em estudo. Sua concentração é determinada por um especialista de acordo com a lei Bouguer-Lambert-Beer.
A análise fotométrica inclui fotometria, espectrofotometria e fotocolorimetria.
Variedade Fotoeletrocolorimétrica
O método fotoeletrocolorimétrico é mais objetivo quando comparado à colorimetria visual. Assim, fornece resultados de pesquisa mais precisos. Vários FECs são usados aqui - colorímetros fotoelétricos.
O fluxo luminoso ao passar por um líquido colorido é parcialmente absorvido. O resto cai na fotocélula, onde surge uma corrente elétrica, que registra um amperímetro. Quanto mais intensa for a concentração da solução, maior será a sua densidade óptica. Quanto maior o grau de absorção da luz e menor a força da fotocorrente resultante.
Examinamos toda a classificação dos métodos de análise óptica usados hoje em química analítica: refratométrico, polarimétrico, absorção óptica. Eles estão unidos pela necessidade de atomização preliminar da substância. Mas, ao mesmo tempo, cada um dos métodos se distingue por suas características distintas - variedades de recepção e registro de um sinal para análise.
