Закон Бугера-Ламберта-Бера

Принципова схема сучасного хроматографа

1 - посудина для рухомої фази, 2 - насос; 3 - манометр, 4 - фільтр, 5 - демпфер; 6 - термостат; 7 - інжектор; 8 - колонка; 9-детектор, 10 - самописець

5.Класифікація методів спектроскопії за різними ознаками.

Методи спектометрії використовують для встановлення структури будови, сполук властивості ядер атомів, молекул, агрегатів для проведення якісного та кількісного аналізу. Основні обєкти спектрометріі: речовина; електромагнітні випромінювання; спектр; обладнання для реєстрації спектрів. Класифікація: 1. за принципом взаємодії: - абсорбційні(поглинання) - емісійні; - люмінісентні (холодні випромінювання); -дифракційні (відбивання, розсіювання). 2. За енергією випромінювання: Спектрометри комбінаційного розсіяння можуть бути однопроменевими і двопроменевими. Джерелом випромінювання в них зазвичай служать лазери, а для спостереження комбінаційних частот і придушення фону, що створюється первинним випромінюванням, застосовуються подвійні і потрійні монохроматори, а також голографічні дифракційні грати. Прилади забезпечуються пристроями для спостереження комбінаційного розсіяння в рідинах, кристалах, порошках під різними кутами і «на просвіт».

6. Емісійні атомні спектри іх природа та характеристика.

Походження - при зміні хоча б одного квантового числа атом отримує або віддає енергію. Це може трапитися при взаємодії атома з електромагнітним полем, при безпосередньому обміні енергією з іншими атомами або молекулами, наприклад, при зіткненні або при хімічних реакціях. При відсутності зовнішніх дій атом знаходиться в основному стані, тобто має найменшу енергію. При отриманні енергії зовні швидкість електронів збільшується - атом збуджується. Один атом за один акт поглинає або випускає тільки один фотон з певною енергією (частотою). Хімічний елемент складається з багатьох однакових атомів, що можуть переходити на різні енергетичні рівні, випускаючи або поглинаючи фотони різних частот. Сукупність усіх фотонів однієї частоти складає спектральну лінію, при поглинанні її називають абсорбційною, при випусканні - емісійною. Сукупність всіх абсорбційних або всіх емісійних ліній називають абсорбційним (поглинання) або емісійним (випускання) спектром речовини.

7. Рівняння Ван - Демтера.

h=A+B/u+C*u

h – висота,еквівалентна теоретичній тарілці;

A і В - константи, пов'язані зі швидкістю потоку і коефіцієнтом дифузії в ПФ;

C – константа.

Закон Бугера-Ламберта-Бера

Закон Бугера-Ламберта-Бера — закон експоненційного зменшення інтенсивності світла в середовищі в залежності від товщини:

де I — інтенсивність світла на глибині x матеріалу I₀— інтенсивність світла на поверхні, α — коефіцієнт поглинання.

10.Полумяна фотометрія.Аналіт.можливості,хар-ка методу

Полум'яна фотометрія є одним з варіантів емісійного спектрального аналізу і заснована на вимірюванні інтенсивності світла, випромінюваного порушеними частками (атомами або молекулами) при введенні речовини в полум'я пальника.
Принцип методу полягає в тому, що розчин аналізованого речовини розпилюють за допомогою стиснутого повітря в полум'ї пальника, де відбувається ряд складних процесів, внаслідок яких утворюються збуджені атоми або молекули. За рахунок енергії полум'я, легко збуджується атомом речовини (K, Na, Ca), повідомляється надлишкова енергія. Атоми цих металів переходять у збуджений стан, що характеризується переходом валентних (зовнішніх) електронів на більш високі енергетичні рівні. Через 10-8 секунди відбувається їх повернення на основні рівні, що супроводжується виділенням порцій енергії (квантів світла). Сукупність квантів світла призводить до утворення світлового потоку з довжиною хвилі, характерною для атомів K, Na, Ca. Їх випромінювання направляють в спектральний прилад, що виділяє випромінювання визначається елемента світлофільтрами або іншими монохроматор. Потрапляючи на детектор (фотоелемент), випромінювання викликає фотострум, який після підсилення вимірюють стрілочним гальванометром. Знаходження змісту визначається речовини проводять за допомогою градуювального графіка залежності величини фотоструму від концентрації елемента, який будують за результатами аналізу серії стандартних розчинів. Відхилення від лінійності градуювального графіка спостерігається в області великих (більше 100 мкг / мл у калію) і малих концентрацій. У першому випадку відбувається самопоглинання світла збудженого атома, а в другому - зменшується частка вільних атомів за рахунок зміщення рівноваги реакції іонізації атомів.

11. Тонкошарова хроматографія. Апаратурне оформлення процесу.

ТШХ – вик.для препаративних цілей, ідентифікації речовин, визн.їх чистоти, якісного та кількісного аналізу. Основою є адсорбційний метод, хоча також зустрічається метод розподільної хроматографії.Адсорбційний метод заснований на відмінності ступеня сорбції-десорбції поділюваних компонентів на нерухомій фазі.Адсорбція здійснюється за рахунок ван-дер-ваальсовскіх сил, що є основою фізичної адсорбції, полімолекулярних (утворення декількох шарів адсорбата на поверхні адсорбенту) і хемосорбції (хімічної взаємодії адсорбенту та адсорбату). У ТШХ порошкоподібний твердий сорбент наносять тонким шаром на платівку, а рідка рухома фаза просувається в площині цього шару у вигляді двомірної плями. цей метод має свої особливості, які відрізняють його від колоночастої хроматографії. До них належить мала тривалість аналізу, велика ефективність розділення, можливість аналізувати невелику кількість речовини та дуже просте проведення експерименту. Цей метод може застосовуватися у всіх варіантах хроматографії, окрім тих випадків, коли рухомою фазою є газ. Апаратура: капіляр (скляна трубка з внутрішнім діаметром 0.3-1.0 мм), ємність для ТШХ (хім.стакан з плоским дном), елюент (рухома фаза – газова чи рідка), сорбент (нерух.фаза), пластина. Далі – процес виділення плям.

13. Молярний коеф.поглинання, фіз.зміст

Молярний коефіцієнт поглинання - це оптична густина одномолярного розчину, вміщеного у кювету товщиною шару l = 1 см. Він є головною характеристикою поглинання забарвленої речовини у розчині при заданій довжині хвилі і змінюється зі зміною довжини хвилі світла. k = D/lC

D – оптична густина;l – товщина шару;C – концентрація. Молярний коефіцієнт поглинання не залежить від концентрації. Він є мірою чутливості фотометричних реакцій. Чим більше значення, тим вище чутливість визначення.Теоретично істинне значення можна було б одержати за таких умов: при сторогій монохроматичності світлового потоку;допустиме поглинання світла частинками одного виду;точно відома концентрація поглинаючих частинок;відсутність будь-якої взаємодії частинок із сторонніми іонами та розчинником;ідсутність впливу сторонніх іонів на забарвлену речовину. У зв’язку з неможливістю в реальній системі досягнути усіх цих умов, то користуються ефективним молярним коефіцієнтом поглинання при певній довжині хвилі.

14. Вик.та метрологічні хар-ки методів спектрального аналізу

Спектральні методи аналізу - це методи, засновані на визначенні хімічного складу і будови речовин з їх спектру.

Спектром речовини називають упорядкований по довжинах хвиль електромагнітне випромінювання, що випускається, що поглинається, розсіюється або переломлюється речовиною. Методи, засновані на одержанні та вивчення спектрів випускання (емісії) електромагнітного випромінювання (енергії), називають емісійними, поглинання (абсорбції) - абсорбційними, розсіювання - методами розсіювання, заломлення - рефракційні. Спектр речовини отримують, впливаючи на нього температурою, потоком електронів, світловим потоком (електромагнітною енергією) з певною довжиною хвилі (частоти випромінювання) та іншими способами. При певній величині енергії впливу речовина здатна перейти в збуджений стан. При цьому відбуваються процеси, що призводять до появи в спектрі випромінювання з певною довжиною хвилі. Лінійчаті спектри відіграють особливо важливу роль, тому що їх структура прямо пов'язана з будовою атома, адже ці спектри створюються ними, невідчувають зовнішніх впливів. Атоми будь-якого хімічного елемента дають спектр, не схожий на спектри інших елементів: вони здатні випромінювати суворо певний набір довжин хвиль.Кількісний аналіз складу речовини за його спектру утруднений, так як яскравість спектральних ліній залежить не тільки від маси речовини, але й відспособу збудження світіння. Однак при дотриманні стандартних умов збудження свічення можна проводити і кількісний спектральний аналіз. Атомні і молекулярні спектри є основою для емісійного і абсорбційного спектрального аналізу.

15. Хар-ка аналіт.сигналу в хроматографії. Елюційні та кількісні хар-ки хроматограми.

Аналіт.сигнал – сигнал, що свідчить про якісний чи кількісний склад проби. Хроматограма – графік залежності величини аналіт.сигналу (чи концентрації реч.) від часу пров.аналізу чи обєму рухомої фази. Може містити 1 і більше кривих елюювання окремих компонентів. Які ше наз.хроматографічними піками. Хроматограма є аналіт.сигналом у хроматографічних елюентних методах аналізу.

17. Відхилення від закону Бугера-Ламберта-Бера та їх причини.

Закон Бугера-Ламберта-Бера має низку обмежень, які треба враховувати, а саме:закон справедливий лише для монохроматичного випромінювання;величина коефіцієнту залежить від показника заломлення се­редовища, який практично не залежить від концентрації тільки у випадку малих її значень. У разі високих концентрацій розчине­ної речовини зміна показника заломлення спричиняє відхилення від закону;якщо в процесі зміни концентрації відбуваються фізико-хімічні зміни частинок, що поглинають світло (димеризація, полімери­зація, міцелоутворення, зміна складу тощо), то це викликає від­хилення від закону;температура під час вимірів повинна залишатися сталою;пучок випромінювання повинен бути паралельним.Відхилення від закону Бугера—Ламберта—Бера спостерігаються також в наступних випадках: 1) якщо різні форми поглинаючих частинок знаходяться в рівновазі, як, наприклад, у разі таутометрії або кислотно-основної рівноваги; 2) якщо системи мають явно виражену тенденцію до асоціації молекул розчиненої речовини між собою, або між молекулами розчиненої речовини і розчинника. Взаємодія розчиненої речовини з розчинником широко поширена, і його сліди можна спостерігати в кожному спектрі. У деяких випадках залежність D(C) відхиляється від прямої при використанні немонохроматичного світла. Дисоціація, полімеризація забарвлених сполук, взаємодія їх із розчинником або іншими компонентами розчину також змінюють світлопоглинання. Часто колір розчину і його оптична густина залежать від рН середовища. Зміна оптичної густини розчину може відбуватися внаслідок коагуляції, у деяких випадках – через руйнацію компонентів під впливом світла і т.п. Тому використовують свіжовиготовлені розчини, або добавляють до них стабілізатори. Якщо визначенню заважають сторонні забарвлені речовини, то виміри проводять при тій довжині хвилі, при котрій ці речовини не поглинають світло, або маскують цю речовину.

18. АЕС ІЗП принцип методу та аналіт.хар-ки

Атомно-емісійний спектральний АНАЛІЗ — метод, за яким досліджують пробу, яку вносять в атомізатор (що одночасно є джерелом випромінювання), де вона випаровується, сполуки дисоціюють і вільні атоми та іони переходять у збуджений стан. Через ~10–7с збуджений електрон переходить до основного стану, випромінюючи світло, яке за допомогою спектрального приладу розкладається на спектр і реєструється. Використання методу з аналітичною метою потребує підтримування порівняно постійної температури у джерелі збудження, тому що інтенсивність випромінювання світла Im при електронному переході з рівня m на основний залежить від абсолютної температури T згідно зі співвідношенням:Im = BN0 exp(-Em/kT), де B — константа; N0 — кількість незбуджених атомів; Em — енергія збудженого рівня; k — стала Больцмана. Окремі методики відрізняються за типом джерела збудження, а також способом введення в нього досліджуваної речовини. Для збудження використовують полум’я горючих газів у суміші з окиснювачами, електричну дугу постійного і змінного струму, імпульсний розряд, іскру. Як джерела збудження використовуються також і лазери. В АЕС-ІЗП. перспективне використання плазмотронів різних конструкцій, ВЧ- та НВЧ-розряду, магнетронних генераторів, індуктивно зв’язаної плазми. За допомогою різних прийомів у плазму цих розрядів вводиться проба у вигляді порошків, розпилених розчинів, що підвищує точність аналізу, починаючи від звичайних 1–20 до 0,5–3% маси. Прилади, які реалізують метод АЕС., дозволяють проводити елементний аналіз практично будь-яких речовин. У важливих випадках аналізу чистих речовин використання індуктивно зв’язаної плазми дає змогу досягти межі визначення вмісту елементів 10–5–10–6% маси. Метод емісійного аналізу поступається методам атомно-абсорбційного та атомно-флуоресцентного спектрального аналізу за селективністю і відтворенням. Переваги: − високушвидкість вимірювання (менше 1 хв);вимірювання низьких концентрацій елементів;широкий діапазон прямолінійної залежності аналітичного сигналу від концентрації ( до 6 порядків);задовільну відтворюваність результатів визначення як мікро- так і макроконцентрацій;− можливість одночасного визначення до 80 елементів.

19. Класифікації хроматографії

В основу класифікації можуть бути покладені різні ознаки:

1. Агрегатний стан фаз (рідинно – тверда, газово – тверда, рідинно – рідинна, газорідинна)

2. Природа елементарного акту (адсорбційна, іоннообмінна, осадова)

3. Спосіб відносного переміщення фаз (елюентна, фронтальна, витіснювальна та комбінований метод)

4. Апаратне оснащення процесу (колонкова, тонкошарова)

5. Мета процесу (аналітична-якісний і кількісний аналіз і препаративна-виділення речовини із суміші)

6. За ефективністю (класична і високоефективна)

21.Оптичні методи аналізу засновані на вимірі оптичних властивостей речовини(вимірювання,поглинання,відбиття,заломлення і т.д)Класифікація оптичних методів Атомно-абсорбційний аналіз. В основі методу лежить вимірювання поглинання монохроматичного випромінювання атомами визначеної речовини в газовій фазі після атомізації речовини. Емісійний спектральний аналіз. В основі методу лежить вимірювання інтенсивності світла, випромінюваного речовиною (найчастіше - атомами або іонами) при його енергетичному порушенні. Полум'яна фотометрія. Заснована на використанні газового полум`я як джерела енергетичного порушення випромінювання. Спектральний аналіз із використанням ефекту комбінаційного розсіювання світла (роману-ефекту). Заснований на вимірі інтенсивності випромінювання при явищі комбінаційного розсіювання світла. Рефрактометричний аналіз. Заснований на вимірюванні показників світлозаломлення речовин. Спектр поглинання - залежність коефіцієнта від частоти. Поряд із спектрами випромінювання, спектрами люмінесценції та іншими спектроскопічними методами, спектри поглинання широко використовуються в науці й техніці для аналізу хімічного сладу та інших властивотей речовин. Для визначення спектру поглинання зразка електромагнітні або акустичні хвилі широкого спектру пропускають через зразок. На виході випромінювання розкладають у спектр, і визначають її інтенсивність в залежності від частоти (довжини хвилі). Визначення спектру поглинання часто вимагає складних розрахунків, оскільки випромінювання не тільки поглинається в зразку, а й відбивається від нього. Необхідно також знати спектр джерела, який можна виміряти незалежно. Як і спектри випромінювання, оптичні спектри поглинання можуть бути суцільними, смугастими й лінійчастими. В спектрах поглинання газів виділяються окремі лінії, які називають фраунгоферовими. За присутністю характерних фраунгоферових ліній у спектрі поглинання можна визначити хімічний склад газу і, навіть, передбачити існування невідомого хімічного елемента, як це сталося із Гелієм. Багатоатомні гази мають складні спектри, що розбиваються на смуги внаслідок перекливання великого числа ліній, щільно розташованих у вузьких частотних діапазонах. Спектри поглинання рідин і твердих тіл суцільні.

22.Мас-спектрометрія — метод визначення хімічного, фазового складу і молекулярної структури речовини, що базується на реєстрації спектра мас йонів, утворених внаслідок іонізації атомів і (або) молекулпроби. Маса іона визначається за його відхиленням у магнітному полі. Іонізацію здійснюють пучком електронів або йонів, лазерним випромінюванням тощо. Рідини перед іонізацією часто випаровують. мас-спектроскопія належить до найінформативніших методів і відрізняється високими аналітичними характеристиками, дозволяє провести аналіз твердих, рідких і газоподібних речовин. Число хімічних елементів, що одночасно визначаються у природних об'єктах — до 40; одночасно з елементним складом (з точністю до 1% при наявності стандартних зразків і до 30% при безеталонному аналізі) визначається ізотопний склад (з точністю до 10⁻¹−10⁻²%) речовини. Границі виявлення: відносна 10⁻⁴−10⁻⁸ %, абсолютна 10⁻¹⁰−10⁻¹⁹ г. У геології, геохімії, космохімії використовують три основні напрямки мас-спектрометрії: ізотопний, молекулярний і елементний аналізи. Ізотопний аналіз (вимірювання поширеності ізотопів різних елементів в земних і космічних об'єктах та їх варіацій) дозволяє: отримувати інформацію про первинний ізотопний склад елементів, пов'язаний з процесами, що відбувалися під час формування Сонячної системи або в період, що передував (процеси нуклеосинтезу); встановлювати розповсюдженість радіогенних ізотопів; визначати абсолютний вік порід, мінералів і рудних тіл; вимірювати варіації розповсюдженості стабільних ізотопів в земній корі, її надрах і космічних об'єктах; вивчати роль біосфери в процесах формування родов. горючих корисних копалин (вугілля, нафти і газу).Молекулярний аналіз (аналіз складних сумішей органічних сполук і визначення їх структури) використовується для визначення складу органічних сполук у ґрунтах, реєстрації органічного забруднення вод, для вивчення складу нафт і їх фракцій з метою оптимізації процесів їх переробки, а також у протеоміці для визначення протеому.Елементний аналіз дозволяє визначати склад домішок порід, мінералів і рудних утворень і дослідити розподіл елементів в мікрооб'ємах природних об'єктів, пов'язаний з магматичними і осадовими процесами.Мас-спектрометр – прилад, що розділяє заряджені частинки (звичайно йони) із різним відношенням маси частинки до її електричного заряду. Принцип дії полягає у впливі електричного та магнітного полів на пучки йонів, що рухаються у вакуумі. Для реєстрації йонних струмів, як правило, використовуються підсилювачі постійного струму або фотопластинки.

27. Для виявлення (проявлення плям) речовин на пластинках використовують УФ і видиме світло, флуоресценцію, пари йоду, різні хімічні проявники (для похідних фенотіазину - 10%-вий розчин H2SO4 в етанолі;- для похідних фенотіазину, піразолону - 5 або 10%-вий розчин FеСl3;- для алкалоїдів, похідних 1,4-бензодіазепіну, п-амінобензойної кис­лоти - реактив Драгендорфа за Муньє. ), якими обприскують пластину. Для кількісного визначення використовують різні детектори (спектрофотометричні, радіоактивні тощо). У цьому випадку зазвичай використовують горизонтальне елюювання. Однак ці методи використовують досить рідко, оскільки вони поступаються рідинній колонковій Х.

31. Рівняння ВЕТТ. Критерії ефективності у хроматографії. Найважливішими параметрами хроматографічного розділення є його ефективність і селективність. Ефективність колонки, вимірювана висотою теоретичних тарілок (ВЕТТ) і обернено пропорційна їх числа (N) тим вище, ніж вже пік речовини, що виходить при тому ж часу утримування. Значення ефективності може бути обчислено за хроматограмі за такою формулою: N = 5.54 . (tR/1/2) 2 ,де tR- час утримування, w 1/2- ширина піку на половині висоти. Знаючи число теоретичних тарілок, що припадає на колонку, довжину колонки L і середній діаметр зерна сорбенту dc, легко отримати значення висоти, еквівалентній теоретичної тарілці (ВЕТТ), і наведеної висоти (ПВЕТТ):ВЕТТ = L/N ПВЕТТ = ВЕТТ/d c Ці характеристики дозволяють порівнювати ефективності колонок різних типів, оцінювати якість сорбенту і якість заповнення колонок.

33.Методи кількісного фотометричного аналізу.Фотометричний аналіз, сукупність методів хімічного кількісного аналізу, заснованих на залежності між концентрацією речовини в розчині або газі і поглинанням випромінювання. Ця залежність для монохроматичного випромінювання виражається (у певної області концентрацій) Бугера – Ламберта – Віра законом . Ф. а. включає виміру у видимій, ультрафіолетовій і інфрачервоній областях спектру. Зазвичай при Ф. а. порівнюють інтенсивність випромінювання, що пройшло через пробу аналізованого матеріалу, з первинною інтенсивністю або інтенсивністю еталонного зразка. Метод Ф. а., у якому використовується видиме світло, називається колориметрією . Ф. а., в процесі якого сканується інтенсивність проходящего випромінювання, що диспергує на монохроматичні складові, називається спектрофотометрією . Близький до Ф. а. метод атомної абсорбції, а також методи турбідіметричного і нефелометричного аналізу .

34.Секторні аналізатори в МС. Отримані при іонізації іони за допомогою електричного поля переносяться в мас- аналізатор . Там починається другий етап мас- спектрометричного аналізу - сортування іонів по масах . Існують наступні типи мас- аналізаторів :безперервні мас- аналізатори та імпульсні мас- аналізатори.Різниця між безперервними і імпульсними мас- аналізаторами полягає в тому , що в перших іони надходять безперервним потоком , а в других - порціями , через певні інтервали часу. Мас- спектрометр може мати два мас- аналізатора . Такий мас- спектрометр називають тандемним . Тандемні мас спектрометри застосовуються, як правило , разом з « м'якими » методами іонізації , при яких не відбувається фрагментації іонів аналізованих молекул ( молекулярних іонів) . Таким чином перший мас- аналізатор аналізує молекулярні іони. Залишаючи перший мас- аналізатор , молекулярні іони фрагментуються під дією зіткнень з молекулами інертного газу або випромінювання лазера , після чого їх фрагменти аналізуються в другому мас- аналізаторі .

37.Розчини порівняння у фотометрії. По забарвленні розчинів забарвлених речовин можна визначати концентрацію тієї чи іншої компонента чи візуально, або за допомогою фотоелементів – приладів, перетворюють світлову енергію у електричну. Відповідно до цим розрізняють фотометричний візуальний метод аналізу, званий часто колориметрическим, і метод аналізу із застосуванням фотоелементів – власне фотометричний метод аналізу. Фотометрический метод є об'єктивним методом, оскільки результати їх залежить від здібностей спостерігача, на відміну результатів колориметрического – суб'єктивного методу.Для того щоб отримати надійні результати необхідно використовувати розчин, який містить всі компоненти за вийнятеом аналіту.

38.Стилоскопи, спектрографи, спектрометри, квантометри. Стилоскоп - прилад, призначений для швидкого візуального якісного та порівняльного кількісного аналізу поширених марок легованих сталей і кольорових сплавів за їхніми спектрами випромінювання. Стилоскоп забезпечує:Можливість визначення фосфору і вуглецю в іскровому режимі; Проведення аналізів в стаціонарних та польових умовах; Високу надійність роботи ; Зручність експлуатації ; Спектро́граф— спектральний прилад, у якому приймач випромінювання одночасно реєструє весь можливий електромагнітний спектр. Приймачами випромінювання можуть бути фотоматеріали, багатоелементні фотоприймачі, електронно-оптичні перетворювачі. Диспергувальна система (система, що поділяє потік випромінювання залежно від довжини хвилі) може бути призмою, дифракційною граткою тощо. Спектро́метр -

спектральний прилад зі сканувальним пристроєм, який за допомогою фотоелектричних приймачів дає змогу кількісно оцінювати розподіл енергії у спектрі. Квантометр– прилад, що аналізує хімічний склад речовин (наприклад, металів тощо) за їхнім випромінюванням.

39.Види детекторів та їх харктеристика. Найважливішим елементом хроматографа є детектор , тобто пристрій, здатний реагувати на зміну концентрації визначається речовини . Детектори умовно діляться на універсальні і селективні. Детектор по теплопровідностіналежить до універсальних. Принцип його дії полягає в зміні температури нагрітої нитки при обдувании її газом (пробою ) з різною теплопровідністю.Що стосується селективних детекторів , то їх спектр дуже великий. Полум'яно - іонізаційний детектор .Цей детектор селективно визначає вуглеводні. Принцип його дії полягає в зміні сили струму в плазмі воднево - кисневого полум'я при попаданні в неї горючих сполук вуглецю. Полум'яно - фотометричний детектор. Даний детектор визначає випромінювання молекул або атомів речовини при їх попаданні в плазму воднево - кисневого полум'я . Теоретично ПФД може визначати дуже широкий спектр речовин , однак на практиці він найчастіше використовується при аналізі сполук сірки , азоту і фосфору , а також іноді ртуті. Термоіонний детектор.У цьому детекторі використовується невеликий керамічний кульку з таблеткою з солі лужного металу (сульфат рубідію або бромід цезію ) , що нагрівається до високої температури. Цей детектор використовується для селективного визначення азоту і фосфору. Електронозахоплюючий детектор У даному виді детектора використовується джерело бета- частинок ( електронів),. Якщо в газі , що проходить повз такого радіоактивного джерела , виявляються молекули , схильні до іонізації , виникає пропорційний їх концентрації струм , який можна виміряти. Електрохімічний детектор. Вихідні з колонки сірковмісні речовини вступають в реакцію на поверхні електроліту , в результаті чого створюється потік електронів ( редокс- реакція) між вимірювальними електродами. Це специфічний детектор , чутливість до конкретної групи речовин визначається обраним електролітом. Хемілюмінесцентний детектор . Даний детектор є одним з найскладніших , проте володіє неперевершено високою чутливістю для певних груп компонентів (зокрема , сірковмісних - до 0,1 частин на мільярд )

41.Хромато-мас-спектрометрія - метод аналізу сумішей головним чином органічних речовин та визначення слідових кількостей веществв об'ємі рідини. Метод заснований на комбінації двох самостійних методів - хроматографії та мас-спектрометрії. За допомогою першого здійснюють розділення суміші на компоненти, за допомогою другого - ідентифікацію та визначення будови речовини, кількісний аналіз. Відомі 2 варіанти хромато-мас-спектрометрія, що представляють собою комбінацію мас-спектрометрії або з газо-рідинної хроматографією (ГЖХ), або з високоефективної рідинної хроматографією. Мас-спектрометрія (англ. mass spectrometry; рос. масс-спектрометрия, нім. Massenspektrometrie) — метод визначення хімічного, фазового складу і молекулярної структури речовини, що базується на реєстрації спектра мас йонів, утворених внаслідок іонізації атомів і (або) молекул проби. Маса іона визначається за його відхиленням у магнітному полі.

43.Для горизонтального елюювання хроматографічна камера має жолоб для рухомої фази і додатково містить пристрій для подавання рухомої фази до нерухомої. Найчастіше використовують метод вертикального (висхідного) елюювання. Стінки хроматографічної камери вистилають фільтрувальним папером. Рухому фазу наливають у камеру в кількості, достатній для того, щоб після змочування фільтрувального паперу покрити дно камери шаром рідини, необхідним для хроматографування. Для насичення хроматографічну камеру з рухомою фазою закривають кришкою й витримують протягом 1 год при температурі від 20 до 25 °С. Об’єми розчинів аналізованих речовин наносять невеликими порціями, одержуючи смуги або круглі плями на підхожій відстані від нижнього краю та від бічних країв пластинки. Розчини наносять на лінію, паралельну нижньому краю пластинки, на відстані не менше 10 мм між пробами. Після випаровування розчинників з нанесених проб пластинку поміщають у хроматографічну камеру якомога більш вертикально, стежачи за тим, щоб плями або смуги знаходилися вище поверхні рухомої фази. Камеру закривають, залишають її при температурі від 20 до 25 °С у захищеному від прямих сонячних променів місці. Після того як рухома фаза пройде необхідну відстань, зазначену в окремій статті, пластинку виймають, сушать і виявляють плями зазначеним способом. У випадку двовимірної Х. після першого хроматографування пластинку сушать і роблять друге хроматографування у напрямку, перпендикулярному до першого. Для виявлення (проявлення плям) речовин на пластинках використовують УФ і видиме світло, флуоресценцію, пари йоду, різні хімічні проявники, якими обприскують пластину. Для кількісного визначення використовують різні детектори (спектрофотометричні, радіоактивні тощо). У цьому випадку зазвичай використовують горизонтальне елюювання. Однак ці методи використовують досить рідко, оскільки вони поступаються рідинній колонковій Х. Основне застосування ТШХ у фармацевтичному аналізі — ідентифікація й граничний контроль домішок. Метод як простий і ефективний найчастіше використовують у невеликих лабораторіях. У фармакопейних монографіях його поступово заміняють на більш універсальну і точну ВЕРХ.

45.Фотометричний Спектр електромагнітного випромінювання в залежності від довжини хвиль ділять на декілька областей: ультрафіолетову – 180 – 400 нм; видиму – 400 – 700 нм; інфрачервону – 700 – 110 нм. Фотометричний метод аналізу ґрунтується на вибірковості поглинання розчину речовини ультрафіолетового, видимого і інфрачервоного світла. Інколи цей метод називають методом адсорбційної спектроскопії. Всі методи фотометричного аналізу високо чутливі і вибіркові; в них використовується різноманітна апаратура. Екстракційно-фотометричний аналіз базується на сполученні екстракції визначуваної речовини і наступного її фотометричного визначення. Цей метод застосовується:1. При аналізі складних сумішей; 2. Коли необхідно визначити малі кількості одних речовин в присутності великих кількостей інших; 3. При визначенні домішок в присутності основних компонентів; 4. Коли безпосереднє визначення досліджуваного елемента в суміші є неможливим (повне перекривання кривих поглинання). При екстракції малих кількостей домішок відбувається не тільки їхнє виділення, але й концентрування.

46.Атомно-абсорбційна спектроскопія – фізико-хімічний метод аналізу, який заснований на поглинанні електромагнітного випромінювання вільними атомами в незбудженому (основному) стані. В даному випадку поняття «вільними» дуже суттєве, адже в оптичному діапазоні, що відповідає енергіям валентних електронів, вільні атоми і багатоатомні молекули та групи атомів дають зовсім різні спектри. Тому важливою передумовою атомно-абсорбційних визначень є переведення визначуємої речовини (елементу) в стан атомного пару. Для цього застосовується джерело високої температури – атомізатор.
Атомно-абсорбційний аналіз був заснований в 1955 р. англійським фізиком Уолшем.
При певній довжині хвилі, що відповідає оптичному переходу атома з основного стану на збуджений рівень, поглинання випромінювання веде до зменшення заселеності основного рівня. Величина аналітичного сигналу пов'язана з концентрацією атомів в основному незбудженому стані і, отже, з концентрацією елемента в аналізованому зразку. Вимірюючи частку поглинутого електромагнітного випромінювання, можна кількісно визначити вміст сполук визначуваного елементу.
В концептуальному плані атомно-абсорбційний метод мало відрізняється від спектрофотометричного (і тому іноді розглядається в якості однієї з його різновидів – високотемпературної газової спектрометрії). Аналітичним сигналом в атомно-абсорбційному методі служить оптична щільність (абсорбція), яка прямо пропорційна концентрації поглинаючих атомів. Основні відмінності атомно-абсорбційного методу від спектрофотометричного пов’язані з характером атомних спектрів і з специфікою фізико-хімічних процесів в високотемпературному газі.
В основі атомно-абсорбційної спектроскопії як кількісного методу аналізу лежить явище поглинання світла в УФ та видимому діапазоні нейтральними атомами (193,7 нм – 852,0 нм).
Кількісний атомно-абсорбційний метод заснований на основному законі світлопоглинання –Бугера-Ламберта-Бера, який пов'язує абсорбцію атомної пари А з концентрацією визначуваного елементу, представлений формулою (1.1):
(1.1)
де Т − пропускання; І0 і І – інтенсивність падаючого і пройденого через атомізатор світла, l − товщина поглинаючого шару; k – атомний коефіцієнт поглинання, пропорційний імовірності оптичного переходу.
Майже для всіх елементів значення k перебуває в межах 107 – 109. Порівняння з фотометричним методом, де максимальне значення молярного коефіцієнта світлопоглинання ε – 105, показує, що чутливість атомно-абсорбційного методу вище.

47. Положення зони хроматографіруемого компонента встановлюють за величиною коефіцієнта Rf , рівний відношенню швидкості руху його зони до швидкості руху фронту розчинника. На практиці величину Rf розраховують як відношення відстані l , пройденого речовиною , до
віддалі L , пройденого розчинником :R f = l/L Зазвичай для розрахунку вибирають точку в центрі плями Величина Rf залежить від багатьох факторів : типу хроматографічного паперу (її пористості , щільності , товщини , ступеня гідратації ) і сорбенту ( розміру зерна , природи груп на поверхні , товщини шару, його вологості) , природи речовини , розчинників , складу рухомої фази , умов експерименту (температури , часу хроматографирования тощо). При сталості всіх параметрів хроматографирования значення коефіцієнта Rf визначається тільки індивідуальними властивостями кожного компонента.

49.Електронна іонізація
Електронна іонізація (ЕІ, іонізація електронним ударом, EI - Electron Ionization or Electron Impact) - найбільш поширений у мас-спектрометрії метод іонізації речовин в газовій фазі.
В при електронній іонізації молекули аналізованого речовини потрапляють в потік електронів рухаються від еммітірующего їх катода до анода. Енергія рухомих електронів зазвичай 70 еВ, що згідно формулі де Бройля відповідає довжині стандартної хімічного зв'язку в органічних молекулах (близько 0,14 нм). Електрони викликають іонізацію аналізованих молекул з утворенням катіон-радикалів:
M + e - = M. + + 2e -
Електронна іонізація відбувається в вакуумі (порів. з хімічної іонізацією), щоб запобігти масове утворення іонів атмосферних газів, які можуть рекомбінувати з іонами аналізованого речовини і руйнувати їх.
Так як енергія електронів значно перевищує енергію хімічного зв'язку, відбувається фрагментація іонів. Хімія фрагментації іонів при електронній фрагментації добре вивчена, тому, знаючи маси фрагментів і їх інтенсивності можна передбачити первісну структуру речовини. Мас-спектри, отримані за допомогою методу електронної іонізації добре відтворювані, тому на сьогоднішній день існують бібліотеки, що містять сотні тисяч спектрів різних речовин, що значно полегшують якісний аналіз.
Деякі речовини піддаються дуже інтенсивної фрагментації, породжуючи лише низькомолекулярні фрагменти, що утрудняють ідентифікацію. Для аналізу таких речовин існує альтернативний метод хімічної іонізації

50.Джерела випромінювання в атомній абсорбції
Лінії поглинання вільних атомів мають спектральну ширину порядку 10 -2 нм, тобто значно вужче, ніж смуги поглинання молекул (1 – 100 нм). Тому в атомній абсорбції різко посилюються вимоги до ступеня монохроматичності джерела випромінювання в порівнянні з спектрофотометрією. Недостатня монохроматизація приводить до того. Що вимірювання абсорбції стає неможливим. Тому в атомній абсорбції використовуються спеціальні, високо монохроматичні і разом з тим дуже потужні джерела електромагнітного випромінювання – лампи з порожнистим катодом і безелектродні розрядні лампи.
Лампи з порожнистим катодом являють собою скляний циліндр в якому розміщені катод та анод (рис.1.3).
Циліндр заповнений неоном або аргоном з тиском декілька мілібар. Катод має форму циліндра з аналізуємого елементу. Якщо прикласти напругу в декілька сотень вольт між електродами виникає тліючий заряд. Під дією струму позитивних іонів газу (Ne+ або Ar+) з матеріалу катоду, з його поверхні вибиваються атоми, які переходять в збуджений стан і випромінюють спектр елементу, що міститься на катоді.
В безелектродних розрядних лампах міститься невелика кількість чистої речовини, що переводиться в атомарний стан дією мікрохвильового поля. Спектр поглинання такої лампи такий самий, що і в лампи з порожнистим катодом з визначуваного елементу. Безелектродні розрядні лампи використовуються головним чином для визначення неметалів ( As, Se, Te, P) та летких металів (Hg, Rb, Cs).
В атомно-абсорбційних спектрометрах використовують також лампи з короткою дугою – ксенонові лампи з джерелом випромінювання суцільного спектру (ВР-ІСС ААС) – ксенонова лампа (рис. 1.4).
Ксенонова лампа має модифіковану конструкцію електродів, працює під високим тиском.

51.Якісний аналіз
Найважливіші характеристики хроматограми - час утримування t r і пов'язаний з нею утримуваний об'єм - відбивають природу речовин, їх здатність до сорбції на матеріалі нерухомої фази і, отже, при сталості умов хроматографування є засобом ідентифікації речовини. Для даної колонки з певними швидкістю потоку і температурою час утримування кожного з'єднання постійно (рис), де t R (a) - час утримування компонента А аналізованої суміші з моменту введення в колонку до появи на виході з колонки максимуму піку, t R (BC) - час утримування внутрішнього стандарту (спочатку відсутнє в аналізованій суміші речовина), h - висота піку (мм), a 1 / 2 - ширина піку на половині його висоти, мм.
Для ідентифікації речовини за хроматограмі зазвичай використовують стандартні зразки або чисті речовини. Порівнюють час утримування невідомого компонента t Rx з часом утримування t RCT відомих речовин. Але більш надійна ідентифікація з вимірювання відносного часу утримування
При цьому в колонку спочатку вводять відома речовина (внутрішній стандарт) і вимірюють час його утримування t R (BC), потім хроматографічно поділяють (хроматографіруют) досліджувану суміш, в яку заздалегідь додають внутрішній стандарт. Відносний час утримування визначають за формулою.
Кількісний аналіз
В основі цього аналізу лежить залежність висоти піку h або його площі S від кількості речовини. Для вузьких піків краще вимір h, для широких розмитих - S. Площа піку вимірюють різними способами: множенням висоти піка (h) на його ширину (а 1 / 2), виміряну на половині його висоти; за допомогою інтегратора. Електричними або електронними інтеграторами постачені сучасні хроматографи.
Для визначення вмісту речовин у пробі використовують в основному три методи: метод абсолютної градуювання, метод внутрішньої нормалізації і метод внутрішнього стандарту.
Метод абсолютної градуювання заснований на попередньому визначенні залежності між кількістю введеного речовини і площею або висотою піка на хроматограмі. У хроматограму вводять певну кількість градуювальної суміші і визначають площі або висота отриманих піків. Будують графік залежності площі або висоти піку від кількості введеної речовини. Аналізують досліджуваний зразок, вимірюють площу або висоту піка визначається компонента і на підставі градуювального графіка розраховують його кількість.
Метод внутрішньої нормалізації заснований на приведенні до 100% суми площ всіх піків на хроматограмі.
Цей метод дає інформацію тільки про відносне змісті компонента в суміші, але не дозволяє визначити його абсолютну величину.
Метод внутрішнього стандарту заснований на порівнянні обраного параметра піка аналізованого речовини з тим же параметром стандартного речовини, введеного в пробу у відомій кількості. У досліджувану пробу вводять певну кількість такого стандартного речовини, пік якого досить добре відділяється від піків компонентів досліджуваної суміші.

В останніх двох методах потрібне введення поправочних коефіцієнтів, які характеризують чутливість використовуваних детекторів до аналізованих речовин. Для різних типів детекторів і різних речовин коефіцієнт чутливості визначається експериментально.
У рідинної адсорбційної хроматографії використовується також аналіз фракцій розчинів, зібраних в момент виходу речовини з колонки. Аналіз може бути проведений різними фізико-хімічними методами.
Рідинну адсорбційну хроматографію застосовують в першу чергу для поділу органічних речовин. Цим методом вельми успішно вивчають склад нафти, вуглеводнів, ефективно розділяють - транс-і цис-ізомери, алкалоїди та ін За допомогою ВЖХ можна визначати барвники, органічні кислоти, амінокислоти, цукру, домішки пестицидів і гербіцидів, лікарських речовин та інших забруднювачів у харчових продуктах.

53. Молекулярна спектроскопія-вивчає молекулярні спектри випромінювання, поглинання та відбивання електромагнітних хвиль в діапазоні хвилевих чисел 10³ -10⁵ см^-1. Включає інфрачервону спектроскопію (ІЧ-спектроскопію), спектроскопію у видимій частині спектру і ультрафіолетову спектроскопію (УФ-спектроскопію).

Молекулярну спектроскопію використовують для визначення структури, функцій і динаміки поведінки різних речовин за допомогою їх електромагнітних характеристик, дослідження кінетики хімічних реакцій, складу речовин, зокрема визначення наявності в речовині функційних груп та структурних фрагментів, ідентифікації міжфазних взаємодій тощо.

Різновиди:

-Молекулярно-абсорбційний спектральний аналіз:ґрунтуються на вибірковому поглинанні речовинами електромагнітного випромінювання в різних областях спектра: в ультрафіолетовій (УФ), видимій та інфрачервоній (ІЧ) згідно з основним законом світлопоглинання.

У залежності від характеру електромагнітного випромінювання фотометричні методи поділяють:

-на колориметрію та фотоколориметрію, що ґрунтуються на поглинанні розчинами немонохроматичного світла у видимій ділянці спектра;

-спектрофотометрію, що ґрунтується на вибірковому поглинанні розчинами речовин монохроматичного випромінювання в УФ, видимій та ІЧ-ділянках спектра.

-Спектроскопія комбінаційного розсіювання — це двофотонна спектроскопія, яка базується на непружному розсіюванні, при якому молекула переходить у нижній збуджений стан, обмінюючись двома фотонами з полем випромінювання. У цьому процесі поглинається фотон накачування, а випромінюється раманівський фотон. Оскільки у разі двофотонного переходу парність початкового і кінцевого станів повинна бути однаковою, комбінаційне розсіювання дає інформацію, додаткову по відношенню до спектрів ІЧ-поглинання, яке потребує зміни парності.

-ІЧ спектроскопі́я -, основана на взаємодії речовини з електромагнітним випромінюванням в ІЧ діапазоні: між червоним краєм видимого спектра(хвильове число 14000 см⁻¹) і початком короткохвильового радіодіапазону (20 см⁻¹).

-Мікрохвильова спектроскопія-досліджуєспектри речовин в сантиметровому і міліметровому діапазонах довжин хвиль ( мікрохвилі або надвисокі частоти )

-Люмінесцентна- полягає в тому , що реєструюча спектральна залежність є функцією двох змінних - довжини хвилі збудження λex і довжини хвилі випущення λem . Якщо λex підтримується постійною , а λem сканується , то вимірюється спектр люмінесценції ( спектральна залежність інтенсивності люмінесцентного випускання від довжини хвилі). Якщо сканується λex при постійній λem , то виходить спектр збудження люмінесценції ( спектральна залежність ефективності збудження люмінесценції від довжини хвилі).Люмінесцентні методи включають в себе дослідження з використанням флуоресценції ( флуориметр ) і фосфоресценції ( фосфоріметрія ) .

55. На хроматографічну пластинку на відстані 1см від краю помічають лінію старту (по краям пластинки роблять мітки). На лінію старту, уникаючи порушення шару сорбенту, наносять капіляром по 1 мкл розчинів суміші барвників та свідків на відстані 0,5-1 см один від одного. Край пластинки, на який нанесені розчини опускають в хроматографічну камеру з рухомою фазою, рівень якої складає 0,5 см від дна камери. Пластинку поміщають в нахиленому вигляді. Камеру герметично закривають. Після того, як фронт розчинника по пластинці підніметься на висоту до 0,5-1 см від верхнього краю пластинки, пластинку витягують і відразу помічають лінію фронту розчинника. Висушують пластинку на повітрі чи в потоці гарячого повітря від фена чи сушилки.

Обробка хроматограм:

1. Вимірюють лінійкою відстані (h_f,h₁,h₂,... ).

2. Розраховують фактори утримування компонентів за формулою :

3. Із одержаної хроматограми можна оцінити ефективність розділення:

N=16(h_x/m_x)², H=m_х²/16h_x,

де m_x - діаметр плями, мм.

62. Принципова схема АЕС спектрометра представлена ​​на фіг.1 . Сутність способу полягає в тому , що реєструється інтенсивність я пройшов досліджуваний поглинач ( 3 ) гамма- випромінювання ( або інтенсивність вторинного рентгенівського випромінювання / електронів конверсії ) як функція доплеровской швидкості V джерела ( 2 ) , що задається системою руху (1). Сигнальний процесор системи руху ( 8 ) формує цифровий код , відповідний мінливої ​​в часі доплеровской швидкості V , цей цифровий код служить адресою комірки пам'яті для накопичення реєстрованих даних ( 6 ) . При реєстрації іонізуючої частки детектор ( 4 ) формує аналоговий імпульс , амплітуда якого пропорційна енергії частинки. Якщо амплітуда імпульсу потрапляє в заданий на дискримінаторі ( 5 ) діапазон амплітуд (вікно дискримінатора ) , то останній формує цифровий імпульс, що викликає інкремент значення інтенсивності я в пам'яті даних ( 6 ) за заданим сигнальним процесором ( 8 ) адресою . Накопичений в пам'яті даних ( 6 ) спектр I ( V ) передається в комп'ютер через інтерфейсну частину спектрометра (7).

63. Число теоретичних тарілок,

N - величина, що характеризує якість колонки і розраховується за параметрами утримування обраного речовини за формулою: N = 16 (t_R / W_b) ² = 5.545 (t_R / W_h) ²,де t_R - час утримування піку, W_b - ширина піка на його напіввисоті, W_h - ширина піку біля основи. Число теоретичних тарілок викор у ретифікації та у високоефект рідинній хроматографії (рідинна хроматографія високого тиску,) — один з ефективних хроматографічних методів аналізу і розділення складних сумішей. Принцип хроматографічного розділення також лежить в основі ряду технологічних процесів. Ректифікація - масообмінних процес, який здійснюється в протівоточних колонних апаратах з контактними елементами (насадки, тарілки). У процесі ректифікації відбувається безперервний обмін між рідкої і парової фазою.

65. Критерії чутливості у фотометрії

Фотометричний метод аналізу - один з найстаріших і поширених методів фізико-хімічного аналізу. Його поширенню сприяли порівняльна простота необхідного обладнання, особливо для візуальних методів, висока чутливість і можливість застосування для визначення майже всіх елементів періодичної системи і великої кількості органічних речовин. Фотометричний метод аналізу може застосовув для вел діапазону визначених концентрацій. Його викор як для визначення основних компонентів різних складних технічних об'єктів з вмістом до 20 -30% визначається компонента, так і для визнач мікродомішок в цих об'єктах при утриманні їх до 10 ^-3 - 10 ^-4%. Комбінування фотометричних методів з деякими методами розділення - хромотографічним, екстракційним дозволяє на 1-2 порядки підвищити чутливість визначення, довівши його до 10 ^-5. . Чутливість фотометричної реакції залежить від вибору реагенту та умов проведення реакції.

66.Метрологія,основні положення

Довгий час метрологія була описовою наукою про різні міри та співвідношення між ними. Метрологія в її суч розумінні — це наука про вимірювання, методи та засоби забезпечення єдності вимірювань і способи досягнення необхідної точності їх. Єдність вимірювань — стан вимірювань, коли результати виражені у прийнятих одиницях, а похибки вимірювань прийняті із заданою ймовірністю. Єдність вимірювань необхідна для порівняння результ вимірювань, проведених у різних місцях, в різний час, з викор різних методів і засобів вимір. Точність вимір означає макс наближеність їх результатів до істинного значення вимірюваної величини.Одним із головних завдань метрології є забезпечення єдності і необхідної точності вимірювань на підприємствах галузі і держави. Метрологія має важливе значення для науково-технічного прогресу, оскільки без вимірювань, без постійного підвищення їх точності неможливий розвиток жодної з галузей науки і техніки. Для забезпечення науково-технічного прогресу метрологія повинна випереджати у своєму розвитку інші галузі науки, бо для кожної з них точні вимір і достовірна інф. є основоположними.

• ⇐ Назад
• -2
• -1
• 0
• 1
• 2
• 3
• 4
• 5
• 6
• 7
• 8
• 9
• 10
• 111213
• Далее ⇒