Молекулярная спектрометрия и спектроскопия

Принцип молекулярной спектроскопии заключается в изучении количественного и качественного изменения светового потока: светопоглощения, светорассеивания, светопреломления. В молекулярной спектрометрии и спектроскопии используются аналитические сигналы электромагнитного излучения от 200 до 750 нм (ближнее УФ-излучение, видимое и ближнее ИК-излучение).

Как известно, внутренняя энергия молекулы складывается из трех основных составляющих: энергии движения электронов (Еэл.), энергии колебаний атомов молекулы (Екол.) и энергии вращения молекулы (Евр.).

Е = Еэл. + Екол. + Евр.

При поглощении излучения в видимой, УФ и ИК областях спектра происходит изменение электронной составляющей общей энергии

В зависимости от характера взаимодействия световой энергии с определяемым веществом и типа измерительной аппаратуры раз­личают следующие разновидности молекулярной фотометрии:

1. фотоэлектроколориметрия испектроскопия – определение содержания вещества по поглощению растворами монохроматического света;

2. нефелометрию и турбидиметрию – по интенсивности рассеи­вания или поглощения светового потока взвешенными частицами в суспензиях и коллоидных растворах определяемого вещества;

3. люминесцентный анализ (флуорометрия) – определение ко­личества вещества по интенсивности флуоресценции (вторичному электромагнитному излучению), возникающей при облучении ве­щества ультрафиолетовыми лучами.

4. ИК-спектроскопия – идентификация и определение содержания веществ в продукции по поглощению объектами инфракрасного излучения.

Фотометрия (фотоэлектроколориметрия и спектрометрия)

Фотометрический метод количественного анализа основан на способности окрашенных соединений определяемого вещества поглощать электромагнитное излучение. Все окрашенные соединения оптически активны, но непропор­ционально поглощают световую энергию разных длин волн спектра света. Цвет раствора обусловливается той частью падающего светового потока, которая проходит через раствор, не поглощаясь. В силу этого при определении любого вещества необходимо устанавливать такую длину волны светового потока, при которой его поглощение раствором будет максимальным. Это достигается за счет монохроматоров: светофильтров, диспергирующей призмы или дифракционной решетки.

Фотоэлектроколориметрический метод анализа широко используется при оценке качества растениеводческой продукции:

1) для определения веществ, обладающей определенной окраской в естественных условиях, например, каротина;

2) при исследовании веществ, способных формировать устойчивые окрашенные соединения в результате химических реакций с другими соединениями.

Общая схема выполнения определения веществ фотометрическим методом включает следующие стадии:

1) подготовку пробы и переведения определяемого вещества в растворимую форму в результате минерализации или использования вытяжек;

2) получение окрашенной аналитической формы определяемого вещества в результате проведения химической реакции и обеспечение устойчивости окраски раствора;

3) измерение оптической плотности раствора, т.е. регистрация аналитического сигнала с помощью средств измерений.

Оптическую плотность фотометрируемых растворов измеряют с помощью фотоэлектроколориметров и спектрофотометров. Измерение оптической плотности производят по отношению к раствору сравнения или нулевого раствора. В качестве раствора сравнения чаще всего используют исходный растворитель. Фотоэлектроколориметры предназначены для измерения пропускания или оптической плотности растворов в диапазоне 315-630 нм. Эти приборы снабжены набором узкополосных абсорбционных светофильтров с полушириной пропускания 5-15 нм.

Спектрофотометрические методы основаны на использовании монохроматического излучения в широком диапазоне длин волн: ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной областей спектра. В приборе используется монохроматическое излучение с полушириной пропускания волн всего в 1-5 нм. Это позволяет повысить чувствительность и селективность метода по сравнению с фотоколориметрическими. Приборы, применяемые в спектрофотомерии – спектрофотомет­ры, более сложные по устройству по сравнению с фотоколори­метрами.