Спектральные методы анализа основаны на взаимодействии электромагнитного излучения (квантов света) с веществом.
Спектральный анализ с высокой точностью характеризует состав вещества, отличается высокой избирательностью, универсальностью и чувствительностью. С его помощью можно исследовать любые вещества в различных агрегатных состояниях. Практическая значимость спектральных аналитических методов заключается в возможности осуществления автоматического контроля измеряемых параметров.
Электромагнитное излучение представляет собой вид энергии, который распространяется со скоростью света (3 х 108 м/с в вакууме) и имеет двойственную природу – волновую и квантовую. Электромагнитное излучение характеризуется электрическим и магнитным векторами, которые колеблются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Волновые характеристики электромагнитного излучения – длина волны λ (м) и частота излучения ν (с–1).
Спектральные методы позволяют регистрировать и исследовать сигналы в различных областях спектра электромагнитного излучения. В табл. приведены классификация спектральных методов исследования согласно процессам, индуцируемым воздействием электромагнитного излучения на вещество, а также волновые и квантовые характеристики излучения.
|
|
Классификация спектральных методов
Область спектра; | Процесс, | Длина | Е, |
вид спектроскопии | индуцируемый | волны, | кДж/моль |
воздействием | м | ||
излучения | |||
Радиочастотная: | Спиновые переходы | 10–2–10 | ~10–6 –10–2 |
ЯМР-спектроскопия | |||
ядер | |||
ЭПР-спектроскопия | Спиновые переходы | ||
электронов | |||
Микроволновая; | Вращение молекул | 10–2–10–1 | ~10–1 |
вращательная спектроскопия | |||
Инфракрасная; | Колебания атомов | 10–2–10–3 | ~10 |
ИК-спектроскопия | в молекулах | ||
Видимая и ультрафиолетовая; | Переходы | 10–3–10–8 | ~100–600 |
оптическая спектроскопия | валентных | ||
электронов | |||
Рентгеновская; | Переходы | 10–7–10–8 | ~104 |
рентгеновская спектроскопия | внутренних | ||
электронов | |||
Гамма-лучевая; | Перестройка | 10–7–10–9 | ~106 –108 |
ядерная гамма-резонансная | ядер | ||
спектроскопия | |||