Ультрафиолетовая спектроскопия

Метод ультрафиолетовой спектроскопии основан на способности атомов и молекул вещества испускать, поглощать или рассеивать электромагнитное излучение. Изменение интенсивности электромагнитного

Ультрафиолетовая спектроскопия

Контрольная работа

Экология

Другие контрольные работы по предмету

Экология

Сдать работу со 100% гаранией
1

Ультрафиолетовая спектроскопия

Содержание

Введение

1. Методы ультрафиолетовой спектроскопии, применяемые для контроля качества окружающей среды

2. Основные факторы, оказывающие влияние на правильность анализа и особенности их учета

3. Пример методики выполнения контроля окружающей среды

Заключение

Введение

В последнее время экологическая ситуация в мире довольно напряженная. Требуются более усовершенствованные методы очистки сточных вод, атмосферного воздуха, почвы. Но для того, чтобы избавиться от загрязнений, нужно понять ее структуру и состав. Для этого существуют экоаналитический контроль. Его главной задачей является надежность и точность получаемых данных во время экспертизы.

Метод ультрафиолетовой спектроскопии основан на способности атомов и молекул вещества испускать, поглощать или рассеивать электромагнитное излучение. Изменение интенсивности электромагнитного излучения после взаимодействия с веществом связано с качественным и составом вещества, что обуславливает широкое распространении и интенсивное развитие данного метода в анализе. Также ультрафиолетовая спектроскопия применяется в экоаналитическом контроле.

Целью данной работы является нахождение факторов, влияющие на надежность метода ультрафиолетовой спектроскопии.

1. Методы ультрафиолетовой спектроскопии

Применяются для контроля качества окружающей среды.

Электронные спектры поглощения. В основе метода ультрафиолетовой спектроскопии лежит способность подавляющего большинства органических веществ различных классов поглощать свет в области 250-280 нм. В этой области интенсивно поглощают ненасыщенные соединения и соединения ароматического ряда с различными группировками атомов, в то числе протеины, фенолы, гуминовые и другие сложные соединения. Неорганические ионы, за малым исключением, в этой области не поглощаются.

Электронные спектры поглощения наблюдаются в результате ультрафиолетового излучения; при этом происходит переход (возбуждение) валентного электрона с занимаемого им уровня на уровень с более высокой энергией.

Ультрафиолетовым излучением, называется электромагнитное излучение с длинами волн 10-400 нм. Поскольку компоненты земной атмосферы поглощают излучение с длиной волны ниже 200 нм, под определением «ультрафиолетовые лучи» обычно понимают излучение с длиной волны 200-400 нм – это ближняя ультрафиолетовая область.Для излучения области спектра от 1 до 200 нм необходимо использовать вакуумные устройства («область вакуумного ультрафиолетового излучения», «дальняя ультрафиолетовая область»).В качестве растворителей используют воду, этилен, гексан, гептан, изооктан и др. очень важно, чтобы растворитель не содержал примесей, поглощающих в той же области, что и исследуемые вещества. Перечень некоторых растворителей представлен в таблице 1[1].

Таблица 1 – Области поглощения растворителей

No

Растворитель

Область поглощения, нм

1

Ацетонитрил

190

2

Вода

191

3

Циклогексан

195

4

Гексан

195

5

Метанол

201

6

Этанол

204

7

Диэтиловый эфир

215

8

Хлористый метилен

220

9

Хлороформ

237

10

Четыреххлористый углерод

257

Растворители влияют на спектр поглощения растворенного вещества.Наблюдающиеся изменения определяются как характером вещества, так и свойствами растворителя. Если неполярное соединение растворено в неполярном растворителе, то спектр его в этом случае ближе всего к спектру в газовой фазе. В полярных растворителях спектр неполярного соединения несколько изменяется в результате взаимодействия диполь – индуцированный диполь. Наибольшие изменения в спектре происходят при растворении полярного вещества в полярном растворителе вследствие сильных диполь-дипольных взаимодействий. В протонных растворителях, кроме того, образуются водородные связи, что приводит к еще более сильному изменению спектра.Измерения светопоглощения проводят главным образом в диапазоне 220-370 нм. При более низких значениях длин волн сильнее сказывается влияние посторонних веществ.

Молярный коэффициент поглощения e (является мерой того, насколько хорошо химические частицы идентичных молекул поглощают длину света) и оптическая плотность раствора А (это физическая величина, мера непрозрачности слоя вещества для световых лучей) различны для разных длин волн излучения, проходящего через исследуемый раствор. Для полной характеристики растворов различных соединений пользуются их спектрами поглощения (кривыми светопоглощения).Спектры поглощения представляются как полосы с резко выраженными максимумами, каждый из которых связан с процессом перехода электрона с одной орбитали на другую, либо с переносом электрона от одного атома к другому внутри комплексного иона, либо с переносом электрона от иона растворенного вещества к молекуле растворителя (рисунок 1). Полоса поглощения характеризуется абсциссой максимума поглощения lмакс и его ординатой Амакс, eмакс.

Рисунок 1 - Электронный спектр вещества

Абсцисса максимума lмакс определяется происходящим при поглощении изменением энергии системы. Чем меньше энергия, требуемая для перехода или переноса электрона, тем ниже частота поглощенного кванта, тем в более длинноволновой области электронного спектра лежит полоса поглощения. Ордината максимума поглощения Амакс (eмакс) определяется вероятностью данного электронного перехода, вызвавшего полосу. Чем эта вероятность больше, тем выше коэффициент поглощения. Например, для переноса электрона с орбитали одного атома на орбиталь другого внутри молекулы комплексного соединения эта вероятность высока и eмакс = 100 – 10000. Переход электрона внутри атома (возбуждение) менее вероятен, и eмакс для этого случая значительно ниже (eмакс = 30 – 300).

Важные сведения о природе поглощающих излучение веществ может дать форма полос поглощения. Если излучение поглощается частицами строго одинаковой природы и полоса поглощения может быть приписана лишь одному определенному электронному переходу, то эта полоса имеет симметричную форму гауссовой кривой распределения.

Отклонение формы полосы от симметричной кривой Гаусса говорит о наложении разных переходов, осуществляемых в одной и той же молекуле (ионе), либо о наличии смеси поглощающих излучение веществ, либо о идущем в растворе ступенчатом комплексообразовании. Что будет приводить к ошибкам как качественного, так и количественного анализа (погрешностям, в том числе систематическим). Выбор растворителя иногда влияет на вид спектра УФ-области из-за взаимодействия растворенного вещества с растворителем. при переходе от неполярных растворителей к полярным может пропадать тонкая структура, а максимумы поглощения будут сдвигаться.

Для оценки степени поглощения исследуемого раствора, содержащего какое-либо соединение, проводят сравнение интенсивности потока излучения, проходящего сквозь этот раствор с интенсивностью потока излучения, проходящего сквозь раствор, поглощение которого принимают равным нулю – раствор сравнения. Под исследуемым подразумевают любой раствор, поглощение которого измеряют относительно раствора сравнения. Раствор, содержащий неизвестную концентрацию соединения, называют исследуемым.

При работе с исследуемыми растворами всегда желательно производить измерения в области спектра, где достигается максимальное поглощение. В этой области всегда достигается максимальная чувствительность и точность методов анализа. Законы светопоглощения и условия их применимости. Связь между интенсивностями падающего и прошедшего потоков электромагнитного излучения устанавливается законом Бугера – Ламберта:

Iпр.=I0∙eal , (1)

где а – коэффициент поглощения; l - толщина поглощающего слоя.Согласно этому закону однородные слои одного и того же вещества одинаковой толщины поглощают одну и ту же долю падающей на них световой энергии (при постоянной концентрации растворенного вещества).Основной закон светопоглощения описывает ослабление интенсивности потока в монохроматического излучения при прохождение через слой вещества:

A= ɛlC, (2)

где А – оптическая плотность;ɛ - молярный коэффициент светопоглощения; С – концентрация раствора. Уравнение (2) позволяет рассчитать молярные коэффициенты поглощения из экспериментальных данных. Однако уравнение (2) соблюдается строго, а экспериментальные значения молярных коэффициентов поглощения (называемые средними молярными коэффициентами поглощения) совпадают с теоретическими только при выполнении ряда условий. Поглощаемое излучение должно быть строго монохраматично, поток его лучей – плоскопараллелен. При данной длине волны должны поглощаться только частицы одного типа. Не должны протекать побочные химические реакции, изменяющие концентрацию поглощающих частиц.

На практике эти условия выполняются не всегда. Это может привести к отличиям экспериментальных значений от истинных, а также к нарушениям линейной зависимости A= ƒ(C). При наличие в растворе светопоглощающих частиц нескольких типов, не взаимодействующих между собой, оптическая плотность описывается законом аддитивности оптических плотностей Фирордта:

A=ɛ1lC1+ɛ2lC2+...+ɛnlCn=lΣɛiCi , (3)

где Ci – концентрация частиц i-готипа;ɛi – молярный коэффициент поглощения частиц i-готипа.На законе аддитивности оптических плотностей основаны практически все способы спектрофотометрического анализа многокомпонентных смесей. Для строгого соблюдения этого закона необходимо выполнение тех же условий, что и для соблюдения основного закона светопоглощения, и, кроме того, отсутствие физико-химических взаимодействий между поглощающими частицами [2].

Молярный коэффициент светопоглощения характеризует чувстви

Лучшие

Похожие работы

1 2 3 4 > >>