ในบทความนี้ เราจะพิจารณาในรายละเอียดวิธีการวิเคราะห์ที่อิงจากการเปลี่ยนแปลงสถานะพลังงานของอะตอมแต่ละตัว นี่เป็นวิธีการวิเคราะห์เชิงแสง มาอธิบายแต่ละอันกันดีกว่า เน้นคุณสมบัติที่โดดเด่น
คำจำกัดความ
วิธีการวิเคราะห์เชิงแสง - ชุดของวิธีการที่ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงสถานะพลังงานของอะตอมแต่ละตัว ชื่อที่สองของพวกเขาคืออะตอมมิกสเปกโตรสโคปี
วิธีการวิเคราะห์เชิงแสงจะแตกต่างกันในวิธีการรับและบันทึกสัญญาณเพิ่มเติม (จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์) ตัวย่อ OMA ยังใช้เพื่อกำหนด วิธีการวิเคราะห์ทางแสงใช้เพื่อศึกษาการไหลของพลังงานของเวเลนซ์อิเล็กตรอนภายนอก ความหลากหลายร่วมกันคือความจำเป็นในการสลายตัวเบื้องต้นเป็นอะตอม (การทำให้เป็นละออง) ของสารที่วิเคราะห์
ประเภทของวิธี
เรารู้แล้วว่าวิธีการวิเคราะห์เชิงแสงคืออะไรกันแน่ ลองพิจารณาวิธีการต่างๆ เหล่านี้:
- การหักเหของแสงบทวิเคราะห์
- การวิเคราะห์โพลาริเมตริก
- ชุดวิธีการดูดกลืนแสง
เราจะวิเคราะห์แต่ละตำแหน่งของการจำแนกประเภทของวิธีการวิเคราะห์เชิงแสงแยกกันเพิ่มเติม
วัดการหักเหของแสง
ดัชนีการหักเหของแสงอยู่ที่ไหน? วิธีการวิเคราะห์สเปกตรัมแสงประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการศึกษาผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น ไขมัน มะเขือเทศ น้ำผลไม้ต่างๆ แยม แยม
การวิเคราะห์การหักเหของแสงขึ้นอยู่กับการวัดดัชนีการหักเหของแสง (ชื่ออื่นคือการหักเห) ซึ่งสามารถใช้เพื่อตัดสินธรรมชาติของสารเฉพาะ ความบริสุทธิ์ และเปอร์เซ็นต์ของสารในสารละลายมวลอย่างน่าเชื่อถือ
การหักเหของลำแสงจะเกิดขึ้นที่ขอบของตัวกลางที่ต่างกัน 2 ตัวเสมอ โดยมีความหนาแน่นต่างกัน อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมหักเหจะเป็นดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ของสารที่สองกับสารแรก ค่านี้ถือเป็นค่าคงที่
ดัชนีหักเหขึ้นอยู่กับอะไร? ประการแรกจากธรรมชาติของสสาร ความยาวคลื่นแสงและอุณหภูมิก็มีความสำคัญเช่นกัน
ถ้ามุมของแสงตกที่ 90 องศา ตำแหน่งนี้จะถือเป็นมุมหักเหแสงจำกัด ค่าของมันจะขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้ของสื่อที่แสงผ่านเท่านั้น มันให้อะไร? หากดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางแรกเปิดให้ผู้วิจัยเปิดกว้าง หลังจากวัดมุมการหักเหของแสงวินาทีที่จำกัดแล้ว เขาก็สามารถกำหนดดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางที่เขาสนใจอยู่แล้วได้
โพลาริเมตริกวาไรตี้
เรายังคงวิเคราะห์พื้นฐานของวิธีการวิเคราะห์เชิงแสงต่อไป โพลาริเมตริกขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารบางชนิดในการเปลี่ยนเวกเตอร์ของการแกว่งของแสง
สารที่มีคุณสมบัติโดดเด่นนี้ เมื่อลำแสงโพลาไรซ์ผ่านเข้าไป เรียกว่าแอกทีฟแอกทีฟ ตัวอย่างเช่น ลักษณะโครงสร้างของโมเลกุลของมวลน้ำตาลทั้งหมดเป็นตัวกำหนดการแสดงออกของกิจกรรมทางแสงในสารละลายต่างๆ
ลำแสงโพลาไรซ์ถูกส่งผ่านชั้นของสารละลายของสารออกฤทธิ์ทางแสงดังกล่าว ทิศทางของการสั่นจะเปลี่ยนไป - ระนาบของโพลาไรซ์อันเป็นผลมาจากสิ่งนี้จะถูกหมุนในมุมหนึ่ง จะเรียกว่ามุมการหมุนของระนาบโพลาไรซ์ ตำแหน่งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการดังต่อไปนี้:
- การหมุนระนาบโพลาไรเซชัน
- ความหนาและความเข้มข้นของชั้นทดสอบของสารละลาย
- ความยาวคลื่นของลำแสงโพลาไรซ์มากที่สุด
- อุณหภูมิ.
ความหนาแน่นเชิงแสงของสารในกรณีนี้จะมีลักษณะเฉพาะโดยการหมุนเฉพาะ ค่านี้คืออะไร? เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นมุมที่ระนาบโพลาไรซ์หมุนเมื่อลำแสงโพลาไรซ์ผ่านสารละลาย ยอมรับค่าเงื่อนไขต่อไปนี้:
- สารละลาย 1 มล.
- สาร 1 กรัมที่ละลายในปริมาตรของสารละลายนี้
- ความหนาของชั้นสารละลาย (หรือความยาวของหลอดโพลาไรซ์) คือ 1 dm.
การดูดกลืนแสงวาไรตี้
เรายังคงทำความคุ้นเคยกับวิธีการวิเคราะห์เชิงแสงในเคมีวิเคราะห์ หมวดหมู่ถัดไปในการจัดประเภทคือการดูดกลืนแสง
รวมถึงวิธีการวิเคราะห์ที่อิงจากการดูดกลืนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโดยสารที่วิเคราะห์ ห้องปฏิบัติการเหล่านี้ได้รับการพิจารณาว่าเป็นที่นิยมมากที่สุดในห้องปฏิบัติการวิจัย วิทยาศาสตร์ และการรับรอง
เมื่อแสงถูกดูดกลืน โมเลกุลและอะตอมของสารดูดซับจะเข้าสู่สถานะใหม่ที่น่าตื่นเต้น ขึ้นอยู่กับความหลากหลายของสารดังกล่าวรวมถึงความสามารถในการเปลี่ยนพลังงานที่ถูกดูดซับโดยวิธีการออปติคัลการดูดกลืนทั้งชุดนั้นแตกต่างกัน เราจะนำเสนอในรายละเอียดเพิ่มเติมในหัวข้อย่อยถัดไป
การจำแนกวิธีการดูดกลืนแสง
เราขอนำเสนอการจัดหมวดหมู่วิธีการวิเคราะห์เชิงแสงในวิชาเคมีเหล่านี้ มันถูกแสดงโดยสี่ตำแหน่ง:
- การดูดกลืนอะตอม รวมอะไรไว้ที่นี่? นี่คือการวิเคราะห์โดยอิงจากการดูดกลืนพลังงานแสงโดยอะตอมของสารที่กำลังศึกษา
- โมเลกุลดูดซับ. วิธีนี้อิงจากการดูดกลืนแสงโดยไอออนเชิงซ้อนและโมเลกุลของสารที่ศึกษาและวิเคราะห์ ที่นี่ให้ความสนใจอย่างมากกับโซนอินฟราเรด ที่มองเห็นได้ และรังสีอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัม ดังนั้นสิ่งเหล่านี้คือโฟโตคัลเลอร์ริเมทรี, สเปกโตรโฟโตเมตรี, อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี สิ่งสำคัญที่จะเน้นที่นี่คืออะไร? เครื่องวัดสเปกโตรโฟโตเมตรีและโฟโตคัลเลอร์มีพื้นฐานมาจากการทำงานร่วมกันของรังสีกับระบบที่เป็นเนื้อเดียวกันจำนวนหนึ่ง ดังนั้นในในเคมีวิเคราะห์ พวกมันมักจะรวมกันเป็นกลุ่มเดียว - วิธีโฟโตเมตริก
- เนฟีโลเมตรี. การวิเคราะห์ประเภทนี้อิงจากการดูดกลืนและการกระเจิงต่อไปของพลังงานแสงโดยอนุภาคแขวนลอยของสารภายใต้การศึกษา
- การวิเคราะห์ฟลูออโรเมตริก (หรือแบบเรืองแสง) วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการวัดรังสีที่ปรากฏขึ้นเมื่อพลังงานถูกปลดปล่อยโดยโมเลกุลที่ถูกกระตุ้นของสารที่กำลังศึกษาโดยผู้วิจัย แสดงโดยการเรืองแสงและเรืองแสง เราจะวิเคราะห์แยกกัน
เรืองแสง
การเรืองแสงโดยทั่วไปในโลกวิทยาศาสตร์เรียกว่าการเรืองแสงของอะตอม โมเลกุล ไอออน และอนุภาคและสารประกอบที่ซับซ้อนกว่าอื่นๆ ของสสาร ปรากฏเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนไปสู่สภาวะปกติจากสภาวะตื่นเต้น
ดังนั้น เพื่อให้สารเริ่มเรืองแสง จะต้องส่งพลังงานจำนวนหนึ่งจากภายนอกไปยังสารดังกล่าว อนุภาคของสารที่ทำการศึกษาจะดูดซับพลังงาน ผ่านเข้าสู่สภาวะตื่นเต้น ซึ่งจะคงอยู่ชั่วระยะเวลาหนึ่ง จากนั้นกลับสู่สภาวะพักก่อนหน้าในขณะที่ให้พลังงานของตัวเองในรูปของควอนตัมเรืองแสง
ฟอสฟอรัสและเรืองแสง
ขึ้นอยู่กับชนิดของสถานะตื่นเต้น เช่นเดียวกับเวลาพำนักของสารในนั้น การเรืองแสงมีสองประเภท - เรืองแสงและเรืองแสง แต่ละอันโดดเด่นด้วยคุณลักษณะที่โดดเด่น:
- เรืองแสง. การเรืองแสงในตัวเองของสารบางชนิด ซึ่งจะดำเนินต่อไปเมื่อฉายรังสีเท่านั้น เมื่อผู้วิจัยขจัดแหล่งที่มาของการกระตุ้น แสงจะหยุดทันทีหรือหลังจาก 0.001 วินาที
- ฟอสฟอรัสเซนส์. การเรืองแสงในตัวเองของสารบางอย่างที่จะคงอยู่แม้เมื่อปิดไฟที่ตื่นเต้นแล้ว
เรืองแสงที่ใช้ศึกษาผลิตภัณฑ์อาหาร วิธีการวิจัยเรืองแสงช่วยในการตรวจหาสารในตัวอย่างที่ศึกษาที่ความเข้มข้น 10-11g/g วิธีนี้เหมาะสำหรับการพิจารณาวิตามินบางชนิด การมีอยู่ของโปรตีนและไขมันในผลิตภัณฑ์นม ศึกษาความสดของผลิตภัณฑ์จากเนื้อสัตว์และปลา การวินิจฉัยความเสียหายของผลไม้ ผัก และผลเบอร์รี่ นอกจากนี้ การวิจัยเรืองแสงยังใช้เพื่อตรวจหาการรวมตัวของยา สารกันบูด ยาฆ่าแมลง และสารก่อมะเร็งต่างๆ ในผลิตภัณฑ์
กลุ่มการดูดกลืนทั้งหมดมักถูกรวมเป็นหมวดหมู่สเปกโตรเคมี (หรือสเปกโตรสโกปี) ในการจำแนกวิธีการวิเคราะห์ทางแสงในเคมีวิเคราะห์ แม้ว่าวิธีการจะแตกต่างกันโดยเนื้อแท้ แต่ก็มีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกัน นั่นคือ อาศัยกฎการดูดกลืนแสงเดียวกัน แต่ในขณะเดียวกัน ประเภทของอนุภาคดูดซับ การออกแบบฮาร์ดแวร์ของการศึกษาวิจัย และอื่นๆ ก็มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ
ความหลากหลายทางแสง
ชื่อชุดวิธีการวิเคราะห์การดูดกลืนโมเลกุลสเปกตรัม พวกมันขึ้นอยู่กับการดูดซึมที่เลือกการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในบริเวณที่มองเห็นได้ อัลตราไวโอเลต และอินฟราเรดโดยโมเลกุลของส่วนประกอบที่กำลังศึกษา ความเข้มข้นจะถูกกำหนดโดยผู้เชี่ยวชาญตามกฎหมายของ Bouguer-Lambert-Beer
การวิเคราะห์โฟโตเมตริกรวมถึงโฟโตเมทรี สเปกโตรโฟโตเมทรี และโฟโตคัลเลอร์ริเมทรี
Photoelectrocolorimetric หลากหลาย
วิธี photoelectrocolorimetric มีวัตถุประสงค์มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ colorimetry ภาพ ดังนั้นจึงให้ผลการวิจัยที่แม่นยำยิ่งขึ้น มีการใช้ FEC หลายตัวที่นี่ - โฟโตอิเล็กทริกคัลเลอริมิเตอร์
ฟลักซ์การส่องสว่างเมื่อผ่านของเหลวสีถูกดูดซับบางส่วน ส่วนที่เหลือตกลงบนโฟโตเซลล์ซึ่งมีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นซึ่งลงทะเบียนแอมมิเตอร์ ยิ่งความเข้มข้นของสารละลายเข้มข้นขึ้นเท่าใด ความหนาแน่นของแสงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งระดับการดูดกลืนแสงมากขึ้นและความแรงของโฟโตเคอร์เรนต์ที่ได้ก็จะยิ่งน้อยลง
เราตรวจสอบการจำแนกประเภทวิธีการวิเคราะห์เชิงแสงทั้งหมดที่ใช้ในเคมีวิเคราะห์ในปัจจุบัน: การหักเหของแสง, โพลาริเมตริก, การดูดกลืนแสง พวกมันรวมกันโดยความจำเป็นในการทำให้เป็นละอองเบื้องต้นของสาร แต่ในขณะเดียวกัน แต่ละวิธีก็มีความโดดเด่นด้วยลักษณะเฉพาะ - ความหลากหลายของการรับและการลงทะเบียนสัญญาณสำหรับการวิเคราะห์