Учебное пособие Барнаул 2008 (075. 8)
жүктеу/скачать 3.38 Mb.
|
|
возбужденное состояние. Поглощение энергии этими атомами невозможно, поэтому происходит эмиссия (испускание) фотонов возбужденных атомов. Определение элементов в большинстве случаев – металлов в атомной спектроскопии проводят чувствительным селективным методом при длине волны, характерной для каждого элемента. Предел обнаружения элементов методом атомной спектроскопии достигают от 10-12 до 10-14 г. Метод атомной спектроскопии находит широкое применение в химии, биохимии, экологии и др., а также в анализе различных видов сырья и пищевых продуктов. Метод позволяет определить около 70 различных элементов; используется для одновременного определения 26 большого числа элементов (многоэлементный анализ); для серийного анализа, благодаря высокой чувствительности и быстроте. К числу недостатков спектрального анализа следует отнести влияние структуры и химической неоднородности анализируемых материалов на результаты определения; отсутствие стабильных источников возбуждения спектров, а также трудность эталонирования. Спектроскопия магнитного резонанса. Масс-спектроскопия. Применение радио- и микроволновой областей электромагнитного спектра в аналитической химии и физико-химических исследованиях основывается на явлениях ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонансов. Спектрометрия ядерного магнитного резонанса изучает магнитный резонанс, возникающий в результате взаимодействия магнитного момента ядра с внешним магнитным полем. Вещество, исследуемое методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР), помещают одновременно в два магнитных поля – одно постоянное, а другое радиочастотное. Измерение осуществляют на ЯМР-спектрометре, основными составляющими элементами которого являются: электромагнит (в простых приборах используют постоянный магнит); генератор радиочастотного излучения; датчик, в который помещают пробирку с образцом; электронный усилитель и интегратор; самописец. Методы ЯМР значительно производительнее, по сравнению с базовыми методами анализа, и во многих случаях отличаются меньшей погрешностью определения, вместе с тем они требуют использования специально подготовленных образцов сравнения и иногда взвешивания пробы. Данные методы используют в основном для оценки состояния и свойств воды и жира в сырье и готовой продукции. Масс-спектрометрия занимает особое положение среди спектроскопических методов. Этот метод получил свое название из-за формального сходства и графического изображения масс-спектров со спектрами спектроскопических методов. В масс-спектроскопии вещество не подвергается воздействию электромагнитного излучения. Метод основан на изучении тока от фрагментов ионов, полученных из нейтральных молекул вещества путем воздействия на них пучка электронов. Методмасс-спектрометрииприменяютвнаучно- исследовательской практике для идентификации соединений и установления строения неизвестных веществ, точного определения молекулярной массы, определения элементного состава, анализа 27 следовых количеств биологически активных соединений, определения аминокислотнойпоследовательностипептидов,анализа многокомпонентных смесей и т.д. 4.1.3 Фотометрический метод В фотометрическом анализе определяемое вещество переводят в окрашенное соединение, после чего измеряют светопоглощение раствора. Фотометрические методы количественного анализа основаны на избирательной способности различных веществ и их растворов поглощать световой поток. В зависимости от способа измерения светопоглощения различают несколько методов фотометрического анализа. 1) Визуальное сравнение интенсивности окраски по отношению к известному стандарту называют визуальной колориметрией. 2) Если для измерения светопоглощения применяют светоэлемент со светофильтром, то прибор называют фотометром или фотоэлектроколориметром(ФЭК),аметоданализа– фотоколориметрическим. Этот метод основан на анализе немонохроматического света. 3) Метод, основанный на поглощении монохроматического света, называется спектрофотометрическим, а прибор – спектрофотометр. Основные области применения фотометрического анализа те же, что и спектрального анализа. Его используют для определения редуцирующих веществ, общего сахара, алкоголя, цветность патоки, качества красителей, содержание некоторых тяжелых металлов. Результаты при фотометрическом анализе более точные, нет необходимостиприменятьзаранеепроверенныестандарты. Фотометрические методы широко применяются для автоматического, а также для дистанционного анализа. 4.1.4 Нефелометрический анализ Нефелометрический метод анализа мутных сред основан на сравнении интенсивности света, рассеянного исследуемой мутной жидкостью и жидкостью принятой в качестве стандарта. Нефелометрическийметодопределенияколичества одноклеточных организмов в суспензии (плотность клеток, МЛН/МЛ) позволяет с довольно высокой точностью оценивать динамику роста биомассы и находит широкое применение в биотехнологии пищевых продуктов. 28 Этообусловленотем,чтоклеткимикроорганизмов (микроводоросли, дрожжевые клетки, азотобактерии и др.) не претерпевают изменений и не растворяются в суспензии в течение времени проведения исследований. Нефелометрический метод нельзя применить для подсчета частиц, имеющих различную дисперсность. В целом, нефелометрический метод может дать достаточно точные данные о числе клеток в объеме при исследовании равнодисперсных гомогенных суспензий. При учете числа клеток нефелометрическим методом используют фотоэлектроколориметр (ФЭК). 4.1.5 Люминесцентный анализ Люминесцентный анализ близок к фотометрическому по характеру, а нередко и по ходу химических операций. Определяемый компонент при помощи той или иной химической операции переводится в химическое соединение, способное к люминесценции. Для определения количества люминесцирующего продукта реакции раствор освещают ультрафиолетовым (или коротковолновым видимым) светом. Различают две группы методов: 1) непосредственное наблюдение люминесцирующего вещества или собственная люминесценция; 2) проведение химической реакции, при которой определяемый компонент предварительно переводится в люминесцирующее соединение. Первая группа методов применяется в основном для анализа материалов безхимическойобработки.Вторая,наиболее распространенная группа методов, связана с предварительной химической реакцией. Люминесцентный близок к фотометрическому также по области применения и отличается более высокой чувствительностью. В люминесцентном анализе вещество должно поглотить свет, после чего часть поглощенной энергии отдается в виде люминесцентного излучения. Однако этот эффект сигнала наблюдается в темноте, т.е. на нулевом фоне. Ограничения люминесцентного метода обусловлены тем, что многие переходные металлы, которые легко дают окрашенные комплексы и определяются фотометрически, труднее определяются люминесцентным методом. На люминесцентный анализ влияет ряд 29 факторов, например, окисление люминесцирующих примесей и др. реактива, действие других 4.1.6 Поляриметрический метод Поляриметрический метод физико-химического анализа основан на измерении вращения плоскости поляризации света оптически активными веществами. Этим методом в пищевой промышленности определяют содержание сахарозы, общего сахара, сорбита, соотношение основных компонентов, содержание редуцирующих веществ патоки и др. Свет представляет собой электромагнитные волны, колебания которых происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, т.е. перпендикулярной направлению луча (рисунок 4.3). а – естественный лучб – поляризованный луч Рисунок 4.3 – Схема световых колебаний Направление большой стрелки соответствует направлению луча, а радиально расходящиеся маленькие стрелки условно изображают различные плоскости, в которых происходят колебания естественного луча. Колебания поляризованного луча происходят только в одной плоскости, также перпендикулярной направлению распространения луча. Если естественный свет пропустить через подобие фильтра, который задержит колебания во всех плоскостях, кроме одной, то он превратится в поляризованный свет. В качестве такого фильтра используют поляризационную призму Николя, изготавливаемую из исландского шпата, или поляроид, представляющий собой полимерную пленку с нанесенным на неё специальным составом. Если свет пропустить через два поляроида, то результат будет зависеть от их взаимного расположения. Если плоскость колебания пропускаемых 30 лучей первого поляроида совпадает с плоскостью колебания пропускаемых лучей второго, световые лучи пройдут полностью. Если же второй поляроид будет занимать другое положение по отношению к первому, то поляризованный луч будет проходить через второй поляроид не полностью. Некоторые вещества (многие органические соединения, в том числе углеводы) обладают способностью поворачивать поверхность поляризации проходящего через них поляризованного луча. Такие вещества называют оптически активными веществами. Поляриметрические методы применяют обычно для объектов, в которых практически содержится только одно оптически активное вещество, чаще всего сахароза. Однако исследуемый объект может содержать два или более оптически активных веществ. Если исследуемый объект содержит одно оптически активное вещество, то поляриметрические определения просты и занимают мало времени. Оптическая активность вещества характеризуется удельным вращением, под которым понимается угол, на который повернется плоскость поляризации при прохождении поляризованного луча через раствор, в 1 см3 которого содержится 1 г растворенного вещества, при толщине слоя раствора (длине поляризационной трубки), равной 1 дм. Удельное вращение зависит не только от природы вещества, но и от температуры, длины поляризованного света и растворителя, поэтому его принято относить к температуре 20 °С и желтой линии натрия и обозначать [σ] 20 Д с указанием растворителя. Угол вращения плоскости поляризации [α] определяют по формуле 4.2 α = [σ] l ⋅с , 100 (4.2) где l – длина трубки, дм; c – концентрация вещества, г/100 мл; σ – удельное вращение, град. Пользуясь формулой (4.2), вычисляем количество вещества в граммах, содержащееся в 100 см3 раствора, т.е. концентрацию (с) с= α ⋅ 100 . l ⋅ [σ ] (4.3) Для измерения оптической активности – вращения плоскости поляризации используют прибор поляриметр или его разновидность 31 сахариметр, с помощью которого можно определять содержание сахарозы в растворе неизвестной концентрации без предварительной навески. Недостаткомполяриметрическогометодаявляется необходимость использования сравнительно больших навесок исследуемого объекта, а также осветление растворов. 4.2 Электрохимические методы Электрохимические методы основаны на взаимодействии вещества с электрическим током и обратно. Методы количественного электрохимическогоанализаделятсяследующимобразом: электровесовойметод,потенциометрическоетитрование, кондуктометрическийметод,полярографическийанализ, амперометрическое титрование и кулонометрическое титрование. 4.2.1 Электровесовой метод Определяемый элемент выделяют электролизом, чаще всего осаждением на катоде, затем электрод взвешивают. Метод применяют, главным образом, для определения некоторых основных компонентов сплавов. Метод характеризуется высокой точностью, однако полное осаждение требует длительного времени. 4.2.2 Потенциометрический метод Метод основан на титровании с применением специально подобранного индикаторного электрода. Этот метод применяется для жүктеу/скачать 3.38 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|