Тақырып:микротолқынды спектроскопия

Жоспары:
Негізін қалаушы
Микротолқынды спектроскопия
МВ-СӘУЛЕЛЕНУДІҢ ЗАТПЕН ӨЗАРА ӘРЕКЕТТЕСУІ
Қатты материалдардың түрлері
ХИМИЯЛЫҚ ТӘЖІРИБЕДЕ МВ-СӘУЛЕЛЕНУДІ ҚОЛДАНУ
Модульдік микротолқынды сынама дайындау жүйесі

Американдық физик Уиллис Евгений Ламб (1913-2008) 1942 жылдан 1952 жылға дейін Колумбия университетінің радиациялық зертханасында қосымша жұмыс істеді. Оның зерттеулері негізінен радар мен микротолқынды техникамен байланысты болды. Молекулалық сәулелермен айналысатын Раби тобымен бірге жұмыс істей отырып, Ламб атомдардың метастабильді күйлеріне қызығушылық танытты.
Негізін қалаушы

Микротолқынды спектроскопия-бұл сантиметр және миллиметр толқын ұзындығының диапазонындағы (микротолқындар немесе ультра жоғары жиіліктер) заттардың спектрлері зерттелетін радио спектроскопия аймағы. Бұл диапазонға молекулалардың айналмалы және айналмалы-инверсиялық спектрлерінің көпшілігі енеді , оларды қатты заттар мен сұйықтықтарда байқау мүмкін емес, м.с. көбінесе газдардың радиоспектроскопиясымен анықталады.
Микротолқынды спектроскопия
М. с. — физикалық және химиялық зерттеулердің тиімді әдісі. Молекулалардың айналмалы спектрлерінің жиілігін өлшеу молекулалардың құрылымын жоғары дәлдікпен анықтауға және химиялық байланыстың табиғатын зерттеуге мүмкіндік береді. Молекуланың сіңірілуінің айналмалы спектрі оның конфигурациясына, яғни молекуланың сызықтық, сфералық, симметриялы немесе асимметриялық шыңдарға жататындығына байланысты. Кез-келген молекуланың айналу спектрін, егер оның инерция моменттері белгілі болса, молекуланың конфигурациясы мен мөлшеріне байланысты есептеуге болады. Теориялық есептелген молекулалардың айналмалы спектрлерін эксперименталды түрде бақыланатындармен салыстыру молекуланың конфигурациясын, байланыс ұзындығын және олардың арасындағы бұрыштарды анықтауға мүмкіндік береді.

МВ сәулесі газ тәрізді, сұйық немесе қатты күйдегі заттармен әрекеттесе алады. Ғылыми-зерттеу практикасында кеңінен қолданылатын радиожиілік спектроскопиясы молекулалардың қасиеттері туралы ақпарат алуға мүмкіндік беретін МВ-сәулеленудің молекулалармен өзара әрекеттесуін талдауға негізделген.
Химиялық тәжірибе үшін MV радиациясының сұйық және қатты заттармен әрекеттесуі өте қызықты. МВ радиациясының айтарлықтай сіңуі көптеген Сұйықтықтар мен сұйық ерітінділерді сәулелендіру кезінде байқалады. Әсіресе күшті сіңіру су мен су ерітінділерінде байқалады. МВ сәулеленуінің қатты үлгілермен әрекеттесуі оның шағылысуымен, жұтылуымен және үлгінің көлемінен босатылмай өтуімен бірге жүруі мүмкін.
МВ-СӘУЛЕЛЕНУДІҢ ЗАТПЕН ӨЗАРА ӘРЕКЕТТЕСУІ

Қатты материалдарды МВ сәулеленуімен әрекеттесу сипатына қарай үш топқа бөлуге болады.
Бірінші топқа тегіс беті MV сәулелерін толығымен көрсететін металдар кіреді. Бұл жағдайда металл қызбайды, өйткені оның көлеміне МВ радиациясының энергия шығыны іс жүзінде жоқ. Егер металдың беті өрескел болса, онда МВ сәулесі мұндай беттерде доға разрядын тудыруы мүмкін.
Екінші топқа МВ сәулеленуін іс жүзінде өзгермеген көлем арқылы өткізетін диэлектриктер жатады: балқытылған кварц, түрлі әйнектер, фарфор және фаянс, полиэтилен, полистирол және фторопласттар (тефлон және т.б.).
Сонымен, диэлектриктер үшінші топқа жатады, олардың көлемінен өткен кезде МВ сәулеленуі сіңеді, атап айтқанда үлгілердің жылынуымен бірге жүреді.
Қатты материалдардың түрлері

Қазіргі уақытта МВ-сәулелену зертханалық тәжірибеде тірі және жансыз табиғаттың әртүрлі объектілеріне (минералдар, жидектер, жемістер, саңырауқұлақтар), тамақ өнімдеріне, техникалық материалдарға (қорытпалар, шлактар, басқа да өндіріс қалдықтары) талдау жүргізу кезінде кеңінен қолданылады.МВ-сәулеленуді пайдалану сынамаларды талдауға дайындау кезінде уақыт шығындарын он-жиырма есе азайтуға мүмкіндік береді. МВ-сәулеленуді пайдалану сынаманы ерітіндіге ауыстыру уақытының да, сынаманың бастапқы ерітіндісін шоғырландыру уақытының да айтарлықтай қысқаруына әкеледі. Үлгінің еру уақытының қысқаруы үш фактордың әсерінен болады: жоғары температураны қамтамасыз ету, автоклавты контейнерде (сынама орналасқан жерде) жоғары қысымды және ерітіндіге МВ-сәулеленудің ерекше әсерін жасау.
ХИМИЯЛЫҚ ТӘЖІРИБЕДЕ МВ-СӘУЛЕЛЕНУДІ ҚОЛДАНУ

Сонымен қатар, MV радиациясын қолдану кезінде үлгіні дайындау уақытының азаюы талданатын жүйенің кейбір ерекшеліктерімен байланысты болуы мүмкін. Сонымен, МВ сәулеленуінің әсерінен ерітіндіде люминесцентті кешендердің пайда болуы (талданатын элементтерді люминесцентті анықтау кезінде маңызды), сорбенттегі талданатын ионды алу уақыты немесе иондардың хроматографиялық бөлінуі және басқа процестер едәуір жеделдейді. Қышқылдарды (HNO3, HF), тотықтырғыштарды (сутегі асқын тотығы, калий персульфаты) пайдалана отырып, органикалық сынамаларды жедел ыдырату үшін МВ-сәулеленуді пайдалану перспективалы болады.

Модульдік микротолқынды сынама дайындау жүйесі

Пайдаланған әдебиет
1. Пробоподготовка в микроволновых печах: Теория и практика / Под ред. Г.М. Кингстона, Л.Б. Джесси. - М.: Мир, 1991. - 336 с.
2. Архангельский Ю.С., Девяткин И.И. Сверхвысокочастотные нагревательные установки для интенсификации технологических процессов. - Саратов: Саратов. гос. ун-т, 1983. - 140 с.
3. Чмиленко Ф.А., Бакланов А.Н. Интенсификация пробоподготовки при определении элементов - примесей в пищевых продуктах // Журн. аналит. химии. - 1999. - Т. 54 - №1. - С. 6-16.
4. Бердоносов С.С., Бердоносова Д.Т., Знаменская И.В. Микроволновое излучение в химической практике // Хим. технология. - 2000. - №3. - С. 2-8. . Бердоносов С.С., Прокофьев М.А., Лебедев В.Я. и др. Отжиг дефектов в неорганических кристаллогидратах при их облучении МВ-полем // Неорган. материалы. - 1997. - Т. 33 - №10. - С. 1257-1262.