линии называются резонансными. Эти линии обладают наибольшей интенсивностью, и их чаще используют в практике количественного анализа.
Энергетическое состояние молекулы сложнее, чем у атомов. Наряду с движением электронов происходит колебание самих атомов и вращение молекул как целого. Поэтому в любом стационарном состоянии энергия молекул складывается из электронной, колебательной и вращательной энергий. Так же как и атом, молекула может существовать только в определенных энергетических состояниях, называемых энергетическими уровнями. Каждому электронному состоянию отвечают колебательные уровни, а каждому колебательному – вращательные уровни (рис. 13.1, б).
Переход электрона с одной орбитали на другую обязательно сопровождается изменением колебательного и вращательного состояний. Число энергетических состояний молекул велико, и энергии отдельных переходов бывают настолько близки, что распределить их невозможно. Поэтому в молекулярных спектрах спектральные линии с близкими частотами смещаются в одну полосу поглощения. Совокупность полос поглощения и излучения данного вещества называют его спектром.
|
|
Таким образом, в отличие от атомных спектров, состоящих из отдельных линий, молекулярные спектры состоят из совокупности полос. Характер поглощения или излучения (спектра) зависит от природы вещества, на этом основан качественный анализ. Для количественных измерений используют зависимость интенсивности светопоглощения от концентрации.
Атомный спектральный анализ основан на получении и изучении спектров излучения (эмиссии) или поглощения (абсорбции). Абсорбционные спектры проще эмиссионных, т. к. в них наблюдаются в основном резонансные линии. Оптические характеристические спектры наблюдаются, когда исследуемое вещество атомизировано и имеет малую плотность. Атомизацию проводят в высокотемпературных условиях: пламени горелки, электрической дуги, высоковольтной искры, высокочастотной плазмы, лазера.
Эмиссионная фотометрия пламени основана на измерении интенсивности излучения атомов, возбуждаемых нагреванием вещества в пламени. Интенсивность излучения I пропорциональна концентрации С ионов в растворе: I = k ⋅ C. Задача определения состоит в выделении характерного для данного элемента излучения и измерения его интенсивности. Осуществляется это с помощью специального прибора – пламенного фотометра, регистрирующего с помощью светофильтров излучения в некоторой области спектра. Этот метод применяется для определения щелочных (калия, натрия), щелочноземельных (магния, кальция, стронция, бария) металлов, реже марганца и меди.
Атомно-абсорбционная спектроскопия основана на поглощении излучения свободными (невозбужденными) атомами. В этом методе применяют атомизаторы различных видов: пламя, электротермические атомизаторы, тлеющий разряд, лазер. В качестве источника света используют источники, излучающие узкие полосы спектра: лампы с полым катодом, лампы с газовым разрядом низкого давления, безэлектродные радиочастотные лампы. При прохождении через пламя горелки спектр лампы ослабляется на опреде-