абсорбційна спектроскопія

абсорбційна спектроскопія вивчає спектри поглинання електромагнітного випромінювання атомами і молекулами речовини в різних агрегатних станах. Інтенсивність світлового потоку при його проходженні через досліджувану середу зменшується внаслідок перетворення енергії випромінювання в розл. форми внутр. енергії в-ва і (або) у енергію вторинного випромінювання. Поглощат. здатність в-ва залежить гол. обр. від електронної будови атомів і молекул, а також від довжини хвилі і поляризації падаючого світла, товщини шару, концентрації в-ва, т-ри, наявності електричні. і магн. полів. Для вимірювання поглощат. здатності використовують спектрофотометри-оптич. прилади, що складаються з джерела світла, камери для зразків, монохроматора (призма або дифракційна грати) і детектора. Сигнал від детектора реєструється у вигляді безперервної кривої (спектру поглинання) або в вигляді таблиць, якщо спектрофотометр має вбудовану ЕОМ. Застосування абсорбційної спектроскопії засноване на слід. законах.

1. Закон Бугера-Ламберта: якщо середу однорідна і шар в-ва перпендикулярний падає паралельного світлового потоку, то I = I0 exp (- kd), де I0 і I-інтенсивності соотв. падаючого і пройшов через в-во світла, d-товщина шару, k-коеф. поглинання, к-рий не залежить від товщини поглинаючого шару і інтенсивності падаючого випромінювання. Для характеристики поглощат. здібності широко використовують коеф. екстинкції, або светопоглощенія; k '= k/2,303 (в см-1) і оптич. щільність А = lg I0/I, а також величину пропускання Т = I/I0. Відхилення від закону відомі тільки для світлових потоків надзвичайно великий інтенсивності (для лазерного випромінювання). Коеф. k залежить від довжини хвилі падаючого світла, тому що його величина визначається електронною конфігурацією молекул і атомів і ймовірностями переходів між їхніми електронними рівнями. Сукупність переходів створює спектр поглинання (абсорбції), характерний для даного в-ва.

2. Закон Бера: кожна молекула або атом незалежно від відносить. розташування ін молекул атомів поглинає одну й ту ж частку енергії випромінювання, тобто , Де з-концентрація в-ва. Якщо з виражена в моль/л, наз. молярним коеф. поглинання. Відхилення від цього закону свідчать про освіту димерів, полімерів, асоціатів, про хім. взаємодії поглинаючих частинок.

3. Об'єднаний закон Бугера-Ламберта-Бера:

Вид спектру поглинання визначається як природою утворюють його атомів і молекул, так і агрегатним станом в-ва. Спектр розріджених атомарних газів - ряд вузьких дискретних ліній, положення яких брало залежить від енергії основного та збуджених електронних станів атомів. Спектри молекулярних газів - смуги, освічені тісно розташованими лініями, що відповідають переходах між коливальним і обертальним енергетичних. рівнями молекул. Спектр в-ва в конденсують. фазі визначається не тільки природою складових його молекул, але і межмол. взаємодіями, що впливають на структуру електронних рівнів. Зазвичай такий спектр складається з низки широких смуг розл. інтенсивності. Іноді в ньому виявляється структура коливання. рівнів (особливо у кристалів при охолодженні). Прозорі середовища, напр. вода, кварц, не мають у спектрі смуг поглинання, а володіють лише кордоном поглинання.

За спектрами поглинання проводять якостей. і кількостей. аналіз в-в (див. Ольберса аналіз, Атомно-абсорб-Ціон аналіз). Абсорбційна спектроскопія широко застосовують для вивчення будови в-ва. Вона особливо ефективна при дослідженні процесів в рідких середовищах; щодо змін положення, інтенсивності і форми смуг поглинання судять про зміни складу і будови поглинають світло частинок без їх виділення з розчинів.

Для спостереження за процесами, що відбуваються протягом короткого проміжку часу (від неск. с до ~ 10-12 с), широко застосовують методи кінетіч. спектроскопії. Вони засновані на реєстрації (за допомогою фотопластинок або фотоелектріч. приймачів) спектрів поглинання або випускання досліджуваної системи після короткочасного впливу на неї, напр. швидкого змішування з реагентами або порушення зовн. джерелом енергії - світлом, потоком електронів, електричні. полем і т.п. Спектром порівняння служить спектр "не збудженому" системи. Методи кінетіч. спектроскопії використовують для вивчення механізму р-цій (зокрема, для встановлення складу промежут. продуктів), кількостей. визначення швидкостей р-цій.

Список літератури

Ельяшевіч М. А., Атомна і молекулярна спектроскопія, М., 1962;

Дайер Д. Р., Додатки абсорбційної спектроскопії органічних сполук, М., 1970;

Немодрук А. А., Безрогова Е.В., фотохімічні реакції в аналітичній хімії, М., 1972;

Сайдо Г.В., Свердлова О.В., Практичний посібник з абсорбційної молекулярної спектроскопії, Л., 1973;

Методи дослідження швидких реакцій, пров. з англ., М., 1977.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.xumuk.ru/