Презентация на тему "Методы основанные на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Методы основанные на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом

  Молекулярная спектрометрия

• 
  Слайд 2
  

  Диаграмма энергетических состояний молекул и возможных переходов из одного состояния в другое.

• 
  Слайд 3
  

  АБСОРБЦИОННАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ В УФ- И ВИДИМОЙ ОБЛАСТЯХ СПЕКТРА.

• 
  Слайд 4

  Основной закон светопоглощения(Закон Бугера-Ламберта-Бера)

• 
  Слайд 5
  

  Полуширина ( при ½ макс) полосы пропускания светофильтров: 1 – интерференционный светофильтр; 2 – абсорбционный светофильтр.

• 
  Слайд 6

  Принцип аддитивности (правило аддитивности) оптических плотностей

  где 1, 2…n– молярные коэффициенты поглощения компонентов смеси; с1, с2…сn – молярные концентрации компонентов смеси.

• 
  Слайд 7

  Фотоколориметрия и спектрофотометрия

  Фотометрия

• 
  Слайд 8
  

  Два общих случая использования в химическом анализе мокулярной спектрометрии в видимой и УФ областях

• 
  Слайд 9
  

  1. Идентификация и определение в растворах концентрации веществ в тех химических формах, в каких они находятся в растворе.

• 
  Слайд 10
  

  Вторым, наиболее часто встречающимся случаем использования молекулярной абсорбционной спектрометрии в анализе является двухстадийная схема анализа, включающая в качестве первой стадии образование в растворе аналитической формы определяемого вещества в результате его взаимодействия со специальным фотометрическим реагентом.

• 
  Слайд 11

  Выбор оптимальных условий проведения фотометрических измерений

  Выбор спектральной области для фотометрических измерений

• 
  Слайд 12
  

  Оптимальная спектральная область, в которой проводят фотометрические измерения, определяется спектрами поглощения фотометрируемого комплекса и применяемого реагента. При этом существуют два общих случая и промежуточные варианты между ними.

• 
  Слайд 13
  

  Сравнение погрешности фотометрического определения при разных длинах волн поглощаемого света: а – линия в спектре, по которой определяется фотометрируемое соединение; б – зависимость А от с при макс и мин.

• 
  Слайд 14
  

  Спектр поглощения диэтилдитиокарбамината меди в хлороформе (c5 > c4 > c3 > c2 > c1)

• 
  Слайд 15
  

  Зависимость оптической плотности раствора диэтилдитиокарбамината меди от его концентрации при  = 436 нм и  = 540 нм.

• 
  Слайд 16
  

  Второй общий случай, когда спектры поглощения фотометрируемого соединения и применяемого реагента перекрываются

• 
  Слайд 17
  

  Перекрывание полос поглощения в спектрах определяемого соединения (1) и реагента (2).

• 
  Слайд 18
  

  Спектры поглощения равновесных форм определяемого элемента: 1 – спектр основного соединения; 2 – спектр конкурентной формы.

• 
  Слайд 19

  Выбор оптимальных условий проведения фотометрических измерений

  Выбор оптимального диапазона оптических плотностей.

• 
  Слайд 20
  

  Зависимость относительной погрешности (, %) определения концентрации от оптической плотности раствора (при sr = 0,003): 1 – кривая рассчитана по уравнению Шмидта; 2,3 – кривые рассчитаны для спектрофтометра СФ-4 и фотоколориметра ФЭК-М, соответственно.

• 
  Слайд 21

  Уравнение Шмидта

  .После дифференцирования и соответствующих преобразований можно получить уравнение Шмидта: Согласно основному закону светопоглощения:

• 
  Слайд 22

  Выбор оптимальных условий проведения фотометрических измерений

  Отклонения от основного закона светопоглощения.

• 
  Слайд 23

  инструментальные (физические) и химические

  Главной физической причиной кажущихся отклонений является немонохроматичность поглощаемого светового потока. Другой физической причиной нарушения закона Б.Л.Б. является рассеяние света. Рассеяние света может возникать в оптической схеме прибора вследствие его отражения от поверхностей линз, зеркал и т.п., а кроме того, в растворе при возникновении конвективных потоков за счет неравномерного нагрева.

• 
  Слайд 24
  

  Влияние рассеянного света на истинную оптическую плотность раствора (прямая линия – в отсутствие рассеянного света).

• 
  Слайд 25
  

  Основными «химическими» причинами кажущихся отклонений являются различные побочные реакции, которые приводят к различной (и часто неколичественной) степени связанности аналита в светопоглощающее соединение. Среди этих побочных реакций наиболее важными являются реакции комплексообразования ионов металлов и протонирования фотометрических реагентов.

• 
  Слайд 26

  Выбор условий образования аналитических форм.

  Существуют две схемы образования аналитических форм для фотометрического анализа. Первая, наиболее общая схема предполагает прямую химическую реакцию между аналитом и фотометрическим реагентом M+R=MR, которая приводит к образованию окрашенного соединения, способного к поглощению света в видимой области спектра.

• 
  Слайд 27
  

  Вторая косвенная схема предполагает определение аналита по реакции со вспомогательным окрашенным соединением. В этом случае используют вспомогательное светопоглощающее соединение M1R, с которым аналиты М или А взаимодействуют по реакциям катионного или анионного обмена, не образуя при этом светопоглощающих соединений:M1R + M ⇄MR + M1M1R + A ⇄M1A + RВ результате этих реакций концентрация вспомогательного светопоглощающего соединения M1R (и соответственно оптическая плотность раствора) уменьшается пропорционально концентрации вступивших в реакцию аналитов M или А.

• 
  Слайд 28

  Выбор условий образования аналитических форм.

  Аналитические формы аналитов и реакции их образования

• 
  Слайд 29

  Способы измерения светопоглощения (оптической плотности)

  Фотометрические методы определения концентрации растворов основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартными и анализируемыми растворами. Степень поглощения света фотометрируемыми растворами измеряют с помощью специальных оптических приборов - фотоэлектроколориметров и спектрофотометров, в которых световая энергия, проходящая через фотометрируемый раствор, преобразуется фотоприемником в электрическую с последующим усилением электрического сигнала и его индикацией.

• 
  Слайд 30

  Аналитические формы аналитов и реакции их образования

  В фотометрическом анализе применяются различные по природе реагенты, наиболее распространенными продуктами реакций которых с аналитами являются: 1. Хелатные (внутрикомплексные) соединения металлов с хелатообразующими органическими реагентами. 2. Соединения металлов с кислотными и основными органическими красителями. 3. Разнолигандные комплексные соединения и ионные ассоциаты. 4. Однороднолигандные комплексы металлов с неорганическими лигандами и гетерополисоединения.

• 
  Слайд 31
  

  Современные приборы позволяют проводить измерения в видимой области спектра (400-760 нм) и в примыкающих к ней ультрафиолетовой (300-400 нм) и инфракрасной (760-1000 нм) областях. Приемниками излучения являются фотоэлементы разных типов, монохроматорами — светофильтры с шириной полосы пропускания 10-15 нм (интерференционные светофильтры) или 30—50 нм (абсорбционные светофильтры).

• 
  Слайд 32
  

  Принципиальная схема фотометрического однолучевогоприбора с прямым способом измерения: 1 – источник света; 2 – линза; 3 – светофильтр или монохроматор; 4,4 - кюветы с растворами сравнения и фотометрируемым, соответственно; 5 – фотоэлемент; 6 – усилитель; 7 – регистрирующий прибор.

• 
  Слайд 33
  

  Принципиальная схема фотометрического двухлучевого прибора с компенсационным способом измерения: 1 – источник света; 2 – светофильтр; 3 – линза; 4,4 - зеркала; 5,5 - кюветы с раствором сравнения и фотометрируемым, соответственно; 6,6 - щелевые диафрагмы; 7,7 - фотоэлементы; 8 – усилитель; 9 – нуль-индикатор.

• 
  Слайд 34

  Спектрофотометры

  Спектрофотометры также предназначены для измерения коэффициентов пропускания или оптической плотности растворов, но их возможности намного шире по спектральному диапазону (от 190 до 1100нм), монохроматизации света (до1-2нм), автоматизации и быстродействию всех измерений, сочетанию с ПК, с выдачей спектров и количественных данных на мониторе ПК.

• 
  Слайд 35
  

  Концентрацию аналита определяют путем сравнения оптических плотностей анализируемого и стандартных растворов известных концентраций. Для этих целей, как правило, применяют один из следующих вариантов.

  1. Метод сравнения: сх = сст 2. Метод градуировочного графика А = f (с), построенного по стандартным растворам аналита 3. Метод стандартных добавок

• 
  Слайд 36

  ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

• 
  Слайд 37
  

  Зеркальная симметрия спектров поглощения и люминесценции раствора красителя родамина 6Ж в этаноле: 1 – спектр поглощения возбуждающего излучения ( - молярный коэффициент поглощения); 2 – спектр люминесцентного излучения (Iл – интенсивность люминесценции;  - длина волны).

• 
  Слайд 38
  

  Схематическое изображение спектров поглощения (П) и люминесценции (Л) молекул и областей пропускания оптимальных фильтров (заштрихованные участки): Iл – интенсивность люминесценции;  - молярный коэффициент поглощения;  - длина волны.

• 
  Слайд 39

  Приемы сужения полос в спектрах люминесценции

  регистрация спектров люминесценции при глубоком охлаждении (метод Шпольского). метод синхронного сканирования. Синхронные спектры – спектры, получаемые при одновременном изменении длин волн возбуждения и испускания с постоянным сдвигом  между ними. С помощью современных спектрофлуориметров можно регистрировать синхронные спектры с шириной полосы излучения 8-10 нм

• 
  Слайд 40

  Интенсивность люминесценции.

  Эффективность преобразования энергии возбуждения (Епогл.) в энергию излучения (Елюм) характеризуют абсолютным энергетическим (эн) и квантовым (кв) выходом люминесценции. и , где Nл и Nn – число излучаемых и поглощенных квантов света, соответственно.

• 
  Слайд 41

  Интенсивность люминесценции

  Эффективность преобразования энергии возбуждения (Епогл.) в энергию излучения (Елюм) характеризуют абсолютным энергетическим (эн) и квантовым (кв) выходом люминесценции.

• 
  Слайд 42

  Закон Вавилова

  При возбуждении флуоресценции излучением коротковолновой части спектра, величина энергетического выхода до некоторого предела увеличивается пропорционально длине волны возбуждающего излучения.

• 
  Слайд 43

  Тушение (гашение) люминесценции.

  Под тушением люминесценции понимается любой процесс физической или химической природы, который приводит к уменьшению интенсивности люминесценции. К их числу относят все процессы, сопровождающиеся безызлучательными потерями молекулой избыточной энергии, полученной ею при возбуждении.

• 
  Слайд 44
  

  Измерение интенсивности люминесценции.1 - источник возбуждающего излучения; 2,4 – сфетофильтры; 3 – кювета с анализируемым раствором; 5 – фотоэлемент или фотоумножитель; 6 – электронный усилитель; 7 – регистрирующий прибор.

• 
  Слайд 45
  

  Полосы в спектре флуоресценции сдвинуты в область больших длин волн по сравнению с полосами в спектрах поглощения тех же молекул. (Закон Стокса и Ломмеля).

• 
  Слайд 46
  

  В то же время форма полос поглощения и флуоресценции определяется одинаковым расположением колебательных подуровней основного S и возбужденного S1 электронных состояний, являющихся характеристическим признаком молекул каждого типа, и поэтому спектр люминесценции симметричен спектру поглощения (правило зеркальной симметрии Левшина).