Молекулярная спектроскопия

Молекулярная спектроскопия – раздел спектроскопии, изучающий спектры поглощения, излучения (эмиссии) и рассеяния излучения органическими молекулами и молекулярными ионами в газообразном, жидком и твердом агрегатных состояниях, а также твердыми неорганическими материалами.

Применение спектрофотометрии позволяет проводить количественное измерение микрокомпонентов образца. С помощью спектрофотометрического метода можно определить ионы металлов, органические вещества, частицы, которые представляют интерес с точки зрения экологии. Адсорбционные светофильтры поглощают УФ-участок спектра, пропуская остальные спектра этого излучения. Интерференционные светофильтры действуют по принципу интерференции волн электромагнитного излучения.

УФ-спектрофотометрию применяют как для качественного, так и количественного анализа, в основном - для изучения жидких образцов, но этим методом пользуются и для анализа газообразных и твердых веществ. Фазовое состояние образца имеет большое влияние на природу переходов, наблюдаемых в УФ-и световой участках спектра поглощения. 

Поглощение УФ или светового  излучения обычно приводит к переходу молекулы от одного из участков колебательных  уровней основного электронного состояния на колебательный уровень  возбужденного электронного состояния. Каждый из этих переходов соответствует  некоторому изменению энергии, поэтому  может происходить только в результате поглощения фотона, который имеет  такую же энергию. 

Спектральные методы анализа  основаны на изучении спектров излучения, поглощения и рассеяния. 

Излучение или поглощение квантов энергии электромагнитного  излучения атомами или молекулами вещества, определяется, можно рассматривать  как процесс возникновения характеристических сигналов, дают представление о количественном состоянии вещества. 

Интенсивность аналитического сигнала пропорциональна количеству частиц, повлекших его, а именно количества вещества, определяется, или ее компонентов.  

Спектральные методы предоставляют  широкие возможности для наблюдения за соответствующими аналитическими сигналами  в различных участках спектра  электромагнитного излучения и  их изучения. 

Зависимость между концентрацией  вещества в растворе и поглощением  излучения определяется по закону Бугера - Бера: оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества, анализируется, и толщине слоя раствора: 

Оптические методы делятся  на оптическую молекулярную оптическую атомную спектроскопию. В первом случае аналитические сигналы участка  спектра от 100 до 800 нм является следствием электронного перехода в молекулах, во втором - в атомах. 

Наиболее широко на практике применяют фотометрические средства молекулярного спектрального анализа, основанные на измерении интенсивности светового потока. Для этого анализа используются химические реакции, вызывающие изменение окраски раствора. Световой поток воспринимается фотоэлементом, в котором световая энергия преобразуется в электрическую. Возникает электроток, который измеряют гальванометром.  

В фотометрическом анализе  рассматривают поглощение электромагнитного  излучения в УФ-или видимой областях спектра. Наиболее употребительные методы фотометрического анализа базируются на поглощении в участках спектра (интервал длины - 400-780 нм). Это дает возможность получить много интенсивно окрашенных соединений, пригодных для фотометрического определения.

Химические реакции, применяемые  в данном методе, должны обязательно  сопровождаться возникновением, изменением или поглощением света раствором.  

Методом спектрофотометрии определяют наличие того или иного компонента за изменением интенсивности окраски раствора. Монохроматическое излучение применяется здесь как в световой, так и прилегающих к ней УФ-и ИК-областях спектра. Преобразование световой энергии в электрическую происходит в фотоэлементе. Пучок монохроматического света получают с помощью светофильтров. Сила электротока прямо пропорциональна интенсивности освещения. По сравнению с фотометрическим методом спектрофотометрия обеспечивает получение более точных результатов. 

Большинство ионов металлов - железа, бария, висмута, кадмия, марганца, меди, ртути, свинца, серебра, таллия, хрома, цинка-определяют спектрофотометрическим методом. Как реактивы применяют о фенантролин, малахитовый зеленый, дифенилкар-базидий т.п..