Спектральный анализ
эмиссионный АСА(по спектрам
испускания атомов, ионов и молекул, возбуждённым различными источниками
электромагнитного излучения в диапазоне от g-излучения до микроволнового),
атомно-абсорбционный СА(осуществляют по спектрам поглощения
электромагнитного излучения анализируемыми объектами (атомами, молекулами,
ионами вещества, находящегося в различных агрегатных состояниях)), атомно-
флуоресцентный СА, молекулярный спектральный анализ (МСА) (
молекулярный состав веществ по молекулярным спектрам поглощения,
люминесценции и комбинационного рассеяния света.), качественный
МСА(достаточно установить наличие или отсутствие аналитических линий
определяемых элементов. По яркости линий при визуальном просмотре можно
дать грубую оценку содержания тех или иных элементов в пробе),
количественный МСА(осуществляют сравнением интенсивностей двух спектральных
линий в спектре пробы, одна из которых принадлежит определяемому элементу,
а другая (линия сравнения) - основному элементу пробы, концентрация
которого известна, или специально вводимому в известной концентрации
элементу).
В основе МСА лежит качественное и количественное сравнение измеренного
спектра исследуемого образца со спектрами индивидуальных веществ.
Соответственно различают качественный и количественный МСА. В МСА
используют различные виды молекулярных спектров, вращательные [спектры в
микроволновой и длинноволновой инфракрасной (ИК) областях], колебательные и
колебательно-вращательные [спектры поглощения и испускания в средней ИК-
области, спектры комбинационного рассеяния света (КРС), спектры ИК-
флуоресценции], электронные, электронно-колебательные и электронно-
колебательно-вращательные [спектры поглощения и пропускания в видимой и
ультрафиолетовой (УФ) областях, спектры флуоресценции]. МСА позволяет
проводить анализ малых количеств (в некоторых случаях доли мкг и менее)
веществ, находящихся в различных агрегатных состояниях.
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.
Самым точным из перечисленных анализов является атомно-абсорбционный
СА. Методика проведения ААА по сравнению с др. методами значительно проще,
для него характерна высокая точность определения не только малых, но и
больших концентраций элементов в пробах. ААА с успехом заменяет трудоёмкие
и длительные химические методы анализа, не уступая им в точности.
Заключение
В настоящее время определены спектры всех атомов и составлены таблицы
спектров. С помощью спектрального анализа были открыты многие новые
элементы: рубидий, цезий и др. Элементам часто давали названия в
соответствии с цветом наиболее интенсивных линий спектра. Рубидий дает
темно-красные, рубиновые линии. Слово цезий означает «небесно-голубой». Это
цвет основных линий спектра цезия.
Именно с помощью спектрального анализа узнали химический состав Солнца
и звезд. Другие методы анализа здесь вообще невозможны. Оказалось, что
звезды состоят из тех же самых химических элементов, которые имеются и на
Земле. Любопытно, что гелий первоначально открыли на Солнце, и лишь затем
нашли в атмосфере Земли. Название этого
элемента напоминает об истории его открытия: слово гелий означает в
переводе «солнечный».
Благодаря сравнительной простоте и универсальности спектральный анализ
является основным методом контроля состава вещества в металлургии,
машиностроении, атомной индустрии. С помощью спектрального анализа
определяют химический состав руд и минералов.
Состав сложных, главным образом органических, смесей анализируется по
их молекулярным спектрам.
Спектральный анализ можно производить не только по спектрам
испускания, но и по спектрам поглощения. Именно линии поглощения в спектре
Солнца и звезд позволяют исследовать химический состав этих небесных тел.
Ярко светящаяся поверхность Солнца - фотосфера - дает непрерывный спектр.
Солнечная атмосфера поглощает избирательно свет от фотосферы, что приводит
к появлению линий поглощения на фоне непрерывного спектра фотосферы.
Но и сама атмосфера Солнца излучает свет. Во время солнечных затмений,
когда солнечный диск закрыт Луной, происходит обращение линий спектра. На
месте линий поглощения в солнечном спектре вспыхивают линии излучения.
В астрофизике под спектральным анализом понимают не только определение
химического состава звезд, газовых облаков и т. д., но и нахождение по
спектрам многих
других физических характеристик этих объектов: температуры, давления,
скорости движения, магнитной индукции.
Важно знать, из чего состоят окружающие нас тела. Изобретено много
способов определения их состава. Но состав звезд и галактик можно узнать
только с помощью спектрального анализа.
Экспрессные методы АСА широко применяются в промышленности, сельском
хозяйстве, геологии и многих др. областях народного хозяйства и науки.
Значительную роль АСА играет в атомной технике, производстве чистых
полупроводниковых материалов, сверхпроводников и т. д. Методами АСА
выполняется более 3/4 всех анализов в металлургии. С помощью квантометров
проводят оперативный (в течение 2-3 мин) контроль в ходе плавки в
мартеновском и конвертерном производствах. В геологии и геологической
разведке для оценки месторождений производят около 8 млн. анализов в год.
АСА применяется для охраны окружающей среды и анализа почв, в
криминалистике и медицине, геологии морского дна и исследовании состава
верхних слоев атмосферы, при
разделении изотопов и определении возраста и состава геологических и
археологических объектов и т. д.
Итак, спектральный анализ применяется почти во всех важнейших сферах
человеческой деятельности. Таким образом, спектральный анализ является
одним из важнейших аспектов развития не только научного прогресса, но и
самого уровня жизни человека.
Литература
Заидель А. Н., Основы спектрального анализа, М., 1965,
Методы спектрального анализа, М,, 1962;
Чулановский В. М., Введение в молекулярный спектральный анализ, М. - Л.,
1951;
Русанов А. К., Основы количественного спектрального анализа руд и
минералов. М., 1971
| |  скачать работу |
Спектральный анализ |
