Файл: 1. хроматографический метод разделения и анализа сложных смесей хроматографический метод анализа находит самое широкое применение.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
– молярный показатель поглощения представляет собой оптическую плотность одномолярного раствора вещества при толщине поглощающего слоя 10 мм.
- удельный показатель поглощения представляет собой оптическую плотность 1% раствора при толщине поглощающего слоя 1 см.
Коэффициент поглощения в УФ–области может достигать больших значений (до 105 л см-1 моль-1). В ИК–области величина ε имеет незначительные значения и обычно не определяется.
Независимо от области спектра приборы для измерения пропускания или поглощения состоят из 5 основных узлов:
1 – источник излучения энергии; 2 – диспергирующее устройство, позволяющее выделить ограниченную область длин волн; 3 – кюветы для пробы и растворителя; 4 – детектор, превращающий энергию излучения в измеряемый сигнал; 5 – индикатор сигнала со шкалой.
Источник излучения в УФ–области – водородная или дейтериевая лампа. В водородной лампе происходит свечение водорода при разряде, причем возникает практически сплошное излучение в области 200 – 400 нм.
ИК–излучение получают от инертного твердого тела, нагретого электрическим током до очень высокой температуры. Так, например, стержень из карбида кремния, называемый глобаром, при нагревании до 1500
С между двумя электродами излучает энергию в области 1 – 40 мкм.
Монохроматор – это диспергирующее устройство, разлагающее излучение на составляющие его волны разной длины. Наиболее универсальными монохроматорами в УФ–области являются призмы, изготовленные из кварца или стекла. Для ИК–спектроскопии используют призмы из галогенидов щелочных или щелочноземельных металлов. С диспергирующим элементом связана система линз, зеркал и щелей, которая направляет излучение с требуемой длиной волны от монохроматора к детектору прибора.
Детекторы – в УФ–области обычно применяют фотоэлементы, позволяющие световую энергию преобразовать в электрическую.
ИК–излучение обнаруживают по повышению температуры зачерненного материала, помещенного на пути потока.
Измерительная шкала спектрофотометра проградуирована в процентах пропускания Т и в величинах оптической плотности D, а шкала длин волн или волновых чисел - в нанометрах или обратных сантиметрах соответственно.
Спектрофотометры представляют собой комбинацию из основных узлов, рассмотренных выше, и различаются по сложности и рабочим характеристикам. Спектрофотометры бывают одно- и двухлучевые. Наиболее часто применяются двухлучевые приборы, в которых световой поток разделяется на два – основной и поток сравнения. При таком способе измерения большинство случайных помех от источника и детектора компенсируются, что обеспечивает меньшую погрешность определения.
Принципиальное отличие УФ– и ИК– спектрометров заключается в различном расположении кювет: между диспергирующим устройством и фотоприемником в УФ–спектрофотометрах или между источником излучения и диспергирующим устройством в ИК–спектрометрах. Это объясняется тем, что в УФ области поглощение может достигать больших величин, что позволяет достаточно точно измерить поглощение монохроматичного светового потока. В ИК–области поглощение принимает незначительные значения, что затрудняет его непосредственное измерение. Поэтому для регистрации ИК–спектров используют так называемую обращенную конструкцию приборов, в которых фиксируется весь спектр излучения, прошедший через вещество. Тогда ИК–спектр будет иметь высокие значения пропускания во всей области кроме участка, при котором произошло поглощение. Поэтому шкала регистрирующего устройства в ИК–спектрометрах проградуирована на пропускание. УФ–спектрофотометры откалиброваны как на пропускание, так и на оптическую плотность.
Важнейшей характеристикой электромагнитного излучения является его спектр. Спектры поглощения в УФ– и ИК– областях имеют различную природу и характеризуются как электронный и колебательный спектры соответственно.
Если органическая молекула взаимодействует с излучением в УФ–области спектра, то при определенной частоте произойдет поглощение кванта энергии, сопровождающееся переходом валентных электронов с основного на возбужденный уровень.
Поэтому физическую природу полос поглощения в УФ–области связывают с электронными переходами: при поглощении молекулой электромагнитного излучения в УФ–области происходит переход между электронными уровнями молекулы.
В УФ–области поглощают молекулы, имеющие в своей структуре хромофорные группы, сопряженные между собой. Чем длиннее система сопряжения, тем в более длинноволновой области спектра поглощает вещество.
Полосы, связанные с возбуждением колебательных уровней энергии, расположены в области спектра примерно от 300 до 4000-5000 см-1, что соответствует энергии квантов ИК–излучения (3 – 60 кДж/моль).
Энергия ИК–излучения недостаточна для осуществления электронных переходов; под действием ИК–излучения возможны только колебательные и вращательные переходы.
Вследствие этого физическую природу полос поглощения в ИК–области связывают с колебаниями атомов в молекуле: при поглощении молекулой электромагнитного излучения в ИК–области происходит переход между колебательными уровнями энергии одного электронного состояния. При этом изменяются также и вращательные уровни энергии, поэтому ИК–спектры являются колебательно – вращательными.
В многоатомной молекуле все ядра совершают сложные колебательные движения. Нормальные колебания принято подразделять на валентные, характеризующиеся движением атомов по осям связей, и деформационные, при которых изменяются валентные углы, в то время как длины связей практически не меняются.
При нормальном колебании все ядра молекулы колеблются с одинаковой частотой и фазой, хотя амплитуды их колебаний могут существенно различаться. Поэтому в нормальном колебательном состоянии в молекуле центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают и, следовательно, молекула будет в целом неполярной, хотя каждая химическая связь может быть поляризована.
При поглощении ИК–излучения амплитуда колебаний атомов в молекуле возрастает и осуществляется их переход на разные колебательные квантовые уровни. При этом колебательный процесс сопровождается общим изменением диполя молекулы.
Таким образом, в ИК–области поглощают молекулы, у которых при возбуждении колебательных движений атомов изменяется электрический момент диполя.
Частота колебаний зависит от массы атомов в молекуле и действующих между ними сил. А число колебательных состояний молекулы в значительной степени определяется числом атомов и, следовательно, числом образованных ими связей.
- удельный показатель поглощения представляет собой оптическую плотность 1% раствора при толщине поглощающего слоя 1 см.Коэффициент поглощения в УФ–области может достигать больших значений (до 105 л см-1 моль-1). В ИК–области величина ε имеет незначительные значения и обычно не определяется.
1. Характеристика спектроскопических методов анализа
1.4. Характеристика спектрофотометров
Независимо от области спектра приборы для измерения пропускания или поглощения состоят из 5 основных узлов:
1 – источник излучения энергии; 2 – диспергирующее устройство, позволяющее выделить ограниченную область длин волн; 3 – кюветы для пробы и растворителя; 4 – детектор, превращающий энергию излучения в измеряемый сигнал; 5 – индикатор сигнала со шкалой.
Источник излучения в УФ–области – водородная или дейтериевая лампа. В водородной лампе происходит свечение водорода при разряде, причем возникает практически сплошное излучение в области 200 – 400 нм.
ИК–излучение получают от инертного твердого тела, нагретого электрическим током до очень высокой температуры. Так, например, стержень из карбида кремния, называемый глобаром, при нагревании до 1500
С между двумя электродами излучает энергию в области 1 – 40 мкм.Монохроматор – это диспергирующее устройство, разлагающее излучение на составляющие его волны разной длины. Наиболее универсальными монохроматорами в УФ–области являются призмы, изготовленные из кварца или стекла. Для ИК–спектроскопии используют призмы из галогенидов щелочных или щелочноземельных металлов. С диспергирующим элементом связана система линз, зеркал и щелей, которая направляет излучение с требуемой длиной волны от монохроматора к детектору прибора.
Детекторы – в УФ–области обычно применяют фотоэлементы, позволяющие световую энергию преобразовать в электрическую.
ИК–излучение обнаруживают по повышению температуры зачерненного материала, помещенного на пути потока.
Измерительная шкала спектрофотометра проградуирована в процентах пропускания Т и в величинах оптической плотности D, а шкала длин волн или волновых чисел - в нанометрах или обратных сантиметрах соответственно.
Спектрофотометры представляют собой комбинацию из основных узлов, рассмотренных выше, и различаются по сложности и рабочим характеристикам. Спектрофотометры бывают одно- и двухлучевые. Наиболее часто применяются двухлучевые приборы, в которых световой поток разделяется на два – основной и поток сравнения. При таком способе измерения большинство случайных помех от источника и детектора компенсируются, что обеспечивает меньшую погрешность определения.
Принципиальное отличие УФ– и ИК– спектрометров заключается в различном расположении кювет: между диспергирующим устройством и фотоприемником в УФ–спектрофотометрах или между источником излучения и диспергирующим устройством в ИК–спектрометрах. Это объясняется тем, что в УФ области поглощение может достигать больших величин, что позволяет достаточно точно измерить поглощение монохроматичного светового потока. В ИК–области поглощение принимает незначительные значения, что затрудняет его непосредственное измерение. Поэтому для регистрации ИК–спектров используют так называемую обращенную конструкцию приборов, в которых фиксируется весь спектр излучения, прошедший через вещество. Тогда ИК–спектр будет иметь высокие значения пропускания во всей области кроме участка, при котором произошло поглощение. Поэтому шкала регистрирующего устройства в ИК–спектрометрах проградуирована на пропускание. УФ–спектрофотометры откалиброваны как на пропускание, так и на оптическую плотность.
1. Характеристика спектроскопических методов анализа
1.5. Характеристика спектров поглощения
Важнейшей характеристикой электромагнитного излучения является его спектр. Спектры поглощения в УФ– и ИК– областях имеют различную природу и характеризуются как электронный и колебательный спектры соответственно.
Если органическая молекула взаимодействует с излучением в УФ–области спектра, то при определенной частоте произойдет поглощение кванта энергии, сопровождающееся переходом валентных электронов с основного на возбужденный уровень.
Поэтому физическую природу полос поглощения в УФ–области связывают с электронными переходами: при поглощении молекулой электромагнитного излучения в УФ–области происходит переход между электронными уровнями молекулы.
В УФ–области поглощают молекулы, имеющие в своей структуре хромофорные группы, сопряженные между собой. Чем длиннее система сопряжения, тем в более длинноволновой области спектра поглощает вещество.
Полосы, связанные с возбуждением колебательных уровней энергии, расположены в области спектра примерно от 300 до 4000-5000 см-1, что соответствует энергии квантов ИК–излучения (3 – 60 кДж/моль).
Энергия ИК–излучения недостаточна для осуществления электронных переходов; под действием ИК–излучения возможны только колебательные и вращательные переходы.
Вследствие этого физическую природу полос поглощения в ИК–области связывают с колебаниями атомов в молекуле: при поглощении молекулой электромагнитного излучения в ИК–области происходит переход между колебательными уровнями энергии одного электронного состояния. При этом изменяются также и вращательные уровни энергии, поэтому ИК–спектры являются колебательно – вращательными.
В многоатомной молекуле все ядра совершают сложные колебательные движения. Нормальные колебания принято подразделять на валентные, характеризующиеся движением атомов по осям связей, и деформационные, при которых изменяются валентные углы, в то время как длины связей практически не меняются.
При нормальном колебании все ядра молекулы колеблются с одинаковой частотой и фазой, хотя амплитуды их колебаний могут существенно различаться. Поэтому в нормальном колебательном состоянии в молекуле центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают и, следовательно, молекула будет в целом неполярной, хотя каждая химическая связь может быть поляризована.
При поглощении ИК–излучения амплитуда колебаний атомов в молекуле возрастает и осуществляется их переход на разные колебательные квантовые уровни. При этом колебательный процесс сопровождается общим изменением диполя молекулы.
Таким образом, в ИК–области поглощают молекулы, у которых при возбуждении колебательных движений атомов изменяется электрический момент диполя.
Частота колебаний зависит от массы атомов в молекуле и действующих между ними сил. А число колебательных состояний молекулы в значительной степени определяется числом атомов и, следовательно, числом образованных ими связей.