Файл: Физикохимические.docx

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.11.2023

Просмотров: 786

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ФИЗИКО­ХИМИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА

Основной закон светопоглощения (Закон Бугера­Ламберта­Бера)

Основные узлы приборов абсорбционной спектроскопии

Спектрофотометр СФ­ 4

Основные узлы приборов для эмиссионного спектрального анализа

Качественный эмиссионный спектральный анализ

РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Основные узлы рентгеноспектральных приборов

Количественный рентгеноструктурный анализ

Практическое применение Рентгеноспектральные методы анализа имеют разнообразные области применения. В геологии, горном деле, металлургии и гидрометаллургии этим методом определяют состав минералов, руд, и продуктов их переработки ‐ шлаков, концентратов и т. д., устанавливают состав легированных сталей и сплавов, в химических отраслях промышленности (электрохи‐ мии, нефтехимии и т. д.) анализируют исходное сырье и готовую продукцию, в ядерной тех‐ нике контролируют изменения в составе замедлителей, теплоносителей и т. д. Широко ис‐ пользуются рентгеноспектральные методы для анализа керамики, стекла, пластмасс, абра‐ зивов, катализаторов и других материалов сложного химического состава. Весьма эффектив‐ ным оказалось применение рентгеноспектрального флуоресцентного анализа для контроля загрязнением окружающей среды (определение содержания различных элементов в аэро‐ золях, почвах, воде, растительных и животных тканях и т. д.). Например, в аэрозолях опре‐ деляют до 40 элементов от натрия до свинца. Рентгеноспектральный анализ показал, в ча‐ стности, что источником загрязнения атмосферы кальцием служит цементная промышлен‐ ность, свинцом и бромом ‐ выхлопные газы автомобилей и т. д.Широкое применение нашел рентгеноспектральный метод определения толщины по‐ крытий ‐ тонкого слоя, нанесенного на основной материал, как, например, цинка на оцинко‐ ванном железе, слоя ферропорошка на магнитофонной ленте и т. д. Метод основан на ис‐ пользовании градуировочных графиков, показывающих зависимость интенсивности спек‐ тральной линии от толщины покрытия. Градуировочный график строится по стандартам с известной толщиной слоя.Очень эффективным оказалось применение рентгеновского флуоресцентного метода в анализе космических объектов. С помощью спектрометрической аппаратуры РИФМА (рент‐ геновский, изотопный флуоресцентный метод анализа), установленной на «Луноходе‐1», было определено содержание основных породообразующих элементов непосредственно на поверхности Луны. Для возбуждения флуоресцентного излучения применялись радиоактив‐ ные источники, характеризующиеся высокой стабильностью и не нуждающиеся в электри‐ ческой энергии. В качестве детектора использовались пропорциональные счетчики. Элек‐ трический импульс счетчика преобразовывался и по радио передавался на Землю.Широко известны и весьма важны применения рентгеновского излучения во многих других областях науки и техники (определение структуры кристаллов, рентгеновская дефек‐ тоскопия изделий, диагностика заболеваний и т. д.). Общая характеристика метода Методами рентгеноспектрального анализа определяют состав различных сплавов, руд, минералов, цементов, пластмасс и многих других изделий, устанавливают характер за‐ грязнений окружающей среды, анализируют космические объекты и т. д. Он используется для определения больших содержаний (десятки процентов) и небольших примесей (10‐ 2...10‐3 %). Предел обнаружения рентгеноспектральными методами в общем ограничивает‐ ся величинами порядка (10‐2...10‐3 %). Сочетание с химическими методами обработки позво‐ ляет его значительно снизить. Средняя квадратичная погрешность методов составляет при‐ мерно 2...5%, при благоприятных условиях она снижается до

Газовая хроматография

Качественный хроматографический анализ

КОНДУКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Измерение электропроводности растворов

ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Измерительная ячейка и электроды потенциометрического ме­ тода анализа.

Приборы для измерения ЭДС гальванического элемента

Спектрофотометр СФ­ 4

Спектрофотометр имеет кварцевую оптику и поэтому пригоден для работы в ультра‐ фиолетовой и видимой области спектра. В областях спектра 220…350 нм ‐ применяют водо‐ родную лампу; в области 320…1100 нм ‐ лампу накаливания.Призма 4 разлагает световой поток, и свет отражается задней серебреной плоскостью призмы. Установив призму 4 соответствующим образом, можно получить на диафрагме 5 монохроматические пучки света разных длин волн.Монохроматический пучок пропускают сначала через растворитель (фон), на котором проводят спектрофотометрическое исследование, и при помощи электрической схемы ком‐ пенсируют начальный фототок. Исследуемым раствором и изменение фототока компенси‐ руют специальным измерительным потенциометром. Показания потенциометра характери‐ зуют поглощение исследуемого раствора.

    1. Спектрофотометр ИКС­ 12

В качестве источника инфракрасных лучей используется силитовый стержень, накали‐ ваемый током 7‐8 A до 1300…1400 °С.Поток инфракрасных лучей попадает на отражающее зеркало 2 и сферическое зеркало 3, концентрирующее лучи в узкий пучок. Этот пучок инфра‐ красных лучей проходит через кювету 4, где часть лучей поглощается раствором. Затем лучи проходят через входную щель 5, ширину которой можно изменить и, отразившись от зерка‐ ла 6,попадаютнаразлагающуюпризму7. Пройдя её,лучиотражаютсяотзеркала8,проходя обратный путь через призму, отражаются от зеркала 6 и 9 и попадают на сферическое зерка‐ ло 10, которое концентрирует эти лучи на спае термоэлемента 11.Возникающая в термоэлементе электродвижущая сила усиливается фотоэлектриче‐ ским усилителем и подаётся на записывающее устройство. Поворачивая зеркало 8, можно направлятьнатермоэлементразныеучасткиинфракрасногоспектра.

На самописце получа‐ ют запись – спектрограмму.

  1. ЭМИССИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД АНАЛИЗА

    1. Теоретические основы эмиссионной спектроскопии

Методыэмиссионногоспектральногоанализаоснованынаизмерениидлиныволныи интенсивности света, излучаемого атомами и ионами вещества в газообразном состоя‐ нии.Испускание света атомами происходит за счёт изменение энергии атомов. Атомы мо‐ гут обладать только строго определёнными дискретными значениями внутренней энергии: E0, Е1, Е2и т.д.Это означает также, что атомы не могут иметь энергию, промежуточную ме‐ жду E1и Е2и т.д. В невозбуждённом (нормальном) состоянии атомы обладают минималь‐ ной энергии E0. При подведении энергии, (например при столкновении с быстролетящими электронами, энергия которых достаточна для возбуждения), атомы возбуждаются, т.е. пе‐ реходят на более высокий энергетический уровень: E1, Е2и т.д.Через очень короткое вре‐ мя (10‐8 с) атом самопроизвольно возвращается в нормальное или какое‐то более низкое возбужденное состояние. Освобождающаяся при этом энергия E излучается в виде свето‐ вого кванта hΔЕ=h.Частотаизлученияопределяется соотношением:

 = ΔЕ =

h

Е* — Е

h ,


где E*и E‐ энергия атома в возбуждённом и нормальном состояниях.
Схема энергетических состояний атома:


E3

E2

E1
Энергия необходимая дляперевода атома из основного состоянияв возбуждённое состояние, называет‐ ся энергией возбуждения, а энергия, необходимая для ионизации ‐ энергией ионизации Eи.ИнтенсивностьспектральныхлинийI,вопределённыхусловиях,определяетсявыра‐ жением:I=· c,где‐коэффициентпропорциональности;c‐концентрацияэлементав пробе.Коэффициент α зависит от параметров разряда, условий поступления вещества в плаз‐ му и констант, характеризующих возбуждение и последующие переходы. Если условия раз‐ ряда не меняются при изменении концентрации, то коэффициент  остаётся постоянным и уравнение I= ·cвыполняется достаточно хорошо. Однако не все кванты, испускаемые воз‐ буждёнными частицами, достигает приемника света. Квант света может быть поглощён не‐ возбуждённым атомом (самопоглощение). Самопоглощение учитывается в уравнении Лома‐ кина:I=a ·cb,где а зависит от режима работы источника возбуждения, его стабильности, температуры и т.д.; b ‐ коэффициент самопоглощения, учитывающий поглощение квантов света невозбуж‐ дёнными атомами.В логарифмической форме:lgI=lga+b·lgc. (4.1.1)Линейная зависимость lgIотlgcочень удобна для построения градуировочного гра‐ фика. Уравнение (4.1.1) является основой количественного спектрального анализа.Методы ЭСА (эмиссионного спектрального анализа), используются во многих областях науки и техники и в различных отраслях народного хозяйства. Этим методом выполняется значительная часть анализов в метал‐ лургической промышленности. Существенную роль играет спектральный анализ природных и сточных вод, почвы, атмосферы и других объектов окружающей среды.Преимуществаэмиссионногоспектральногоанализа:

  1. низкий предел обнаружения;

  2. высокая точность;

  3. быстрота выполнения анализов;

  4. универсальность.
Среднийпределобнаруженияметодамиэмиссионнойспектроскопиисоставляет10‐5…10‐7%.Погрешностьопределения±1…2%.
    1. 1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   22

Основные узлы приборов для эмиссионного спектрального анализа

Прибордляпроведенияспектральногоанализаимеетследующиеосновные узлы:

  • источниквозбуждения;

  • диспергирующийэлемент;

  • приёмник света.
Кроме основных узлов в любом спектральном приборе есть оптическая система, предназначенная для получения параллельного пучка света, его фокусировки, изменение хода лучей и т.д.В источнике возбуждения вещество атомизируется и возбуждённые атомы или ионы испускают свет, который диспергирующим элементом разделяется в пространстве на от‐ дельные составляющие, а приёмник света их фиксирует. Источник возбуждения (ИВ) переводит пробу (из конденсированной фазы) в парооб‐ разную фазу и возбуждает вещество в этой фазе.Наибольшее применение в качестве источ‐ ника возбуждения получили пламя, дуга и искра.К источнику возбуждения часто относят и устройство для введения анализируемой пробы.Вид и конструкция, которой зависят от характера, агрегатного состояния и физиче‐ ских свойств пробы. Анализируемые металлические образцы в электрических источниках возбуждения обычно служат электродами разрядного промежутка. Растворы вводят в ис‐ точник возбуждения с помощью распылителя, порошкообразные пробы ‐ с помощью специ‐ альных устройств или при использовании угольных электродов, в которых высверливается канал для набивки порошкообразной пробы. Принимают также брикетирование анализи‐ руемого порошка с добавкой металлов, их оксидов и графита. Изготовленный брикет затем становится электродом.

  • Пламя (даёт достаточно яркий и стабильный спектр). Пламя обычной газовой го‐ релки имеет температуру примерно 900°С. Смесь Н2 с воздухом даёт 2100 °С, Н2 с О2‐ 2800 °С.

Смотрите также файлы