Аналитическая химия II. Физические и физико-химические методы анализа

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Спектроскопические методы анализа основаны на взаимодействии (испускание, поглощении, рассеянии) электромагнитного излучения с веществом
A

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Области электромагнитных излучений, используемых в спектральных аналитических методах

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Монохроматическое излучение
Полихроматическое излучение

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Основные виды взаимодействия электромагнитного излучения с веществом
I0 – интенсивность падающего на образец излучения
Itr - интенсивность прошедшего излучения
Icohs – интенсивность упругоотраженного (когерентного, без изменения длины волны) излучения
Incohs – интенсивность неупругоотраженного (некогерентного, с изменением длины волны) излучения
Iem – интенсивность испущенного образцом излучения
Баланс излучения: I0 = Itr + Iabs +Icohs + Incohs

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Энергетические уровни
Согласно квантовой теории каждая частица вещества (атом, молекула, ядро) может находиться только в определенных стационарных состояниях, характеризуемых совокупностью различных физических признаков – распределением электронной плотности, длинами связей и т.д. Этим состояниям отвечает некоторая последовательность энергии Е – энергетических уровней.
Если данному значению энергии Е соответствует одно энергетическое состояние, то такой уровень называется невырожденным.
Если одному значению энергии Е соответствует два или более состояний, то такой уровень называется вырожденным.
Вырождение может сниматься в магнитном или электрическом полях, в результате энергетические уровни расщепляются.

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Схемы энергетических уровней и их взаимосвязь со спектральными линиями
E0 - основной уровень
E1,2,3… - возбужденные уровни
ΔEi,j = hνi,j = hc/λi,j

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Схема энергетических уровней двухатомной молекулы
E = Ee+Eν+Er
Ee – электронные
уровни
Eν – колебательные
уровни
Er – вращательный
уровни
Ee >>Eν >>Er

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Основные параметры спектральных линий
Причины уширения линии:
1.Естественная ширина: ΔE·Δt ≥ ћ (Г·τ ̴ ћ)
2.Уширение за счет эффекта Доплера: ν=ν0·(1±v/c)
3.Ударное (лоренцовское) уширение
4.Инструментальное уширение: I(λ)=∫Iline(λ’)·g(λ’-λ)dλ’
5.Наложение спектральных линий

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Предел обнаружения – содержание определяемого компонента, при котором
SNR=3 (Isignal = 3σ)

лекция4
Аналитическая химия 2. ФХМА
Классификация спектроскопических методов
По типу особенностей взаимодействия электромагнитного излучения различают спектроскопию испускания, поглощения и рассеяния. Спектроскопию испускания, в свою очередь, подразделяют на эмиссионную и люминесцентную (флуоресценция и фосфоресценция)
В соответствии с диапазонами энергии электромагнитного излучения спектроскопию подразделяют на следующие виды: γ-спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию, оптическую спектроскопию (в неё включают спектроскопию в УФ и видимой областях, а также ИК-спектроскопию), радиоспектроскопию (в неё включают микроволновую спектроскопию и собственно радиочастотную спектроскопию)
По изучаемым объектам спектроскопию подразделяют на ядерную, атомную и молекулярную. К ядерной спектроскопии относятся α-, ß-, γ-спектроскопия и спектроскопия ядерного гамма-резонанса. К атомной – атомно-эмиссионная, атомно-флуоресцентная, атомно-абсорбционная, рентгенофлуоресцентная ЭПР и ЯМР-спектроскопия. К молекулярной спектроскопии относятся электронная молекулярная абсорбционная спектроскопия (в УФ и видимой областях спектра), ИК спектроскопия, спектроскопия комбинационного рассеяния (КР), микроволновая и люминесцентная спектроскопия.