En este artículo consideraremos en detalle los métodos analíticos que se basan en cambiar el estado de energía de los átomos individuales. Estos son métodos ópticos de análisis. Demos una descripción de cada uno de ellos, res altemos las características distintivas.
Definición
Métodos ópticos de análisis: un conjunto de métodos basados en el cambio del estado de energía de los átomos individuales. Su segundo nombre es espectroscopia atómica.
Los métodos ópticos de análisis diferirán en el método de obtención y posterior registro de la señal (requerido para el análisis). También se utiliza la abreviatura OMA para designarlos. Los métodos ópticos de análisis se utilizan para estudiar los flujos de energía de valencia, electrones externos. Común a toda su diversidad es la necesidad de una descomposición preliminar en átomos (atomización) de la sustancia analizada.
Tipos de método
Ya sabemos qué es exactamente un método de análisis óptico. Considere ahora la variedad de estos métodos:
- Refractométricoanálisis.
- Análisis polarimétrico.
- Un conjunto de métodos de absorción óptica.
Analizaremos cada una de las posiciones de esta clasificación de métodos ópticos de análisis por separado.
Variedad refractométrica
¿Dónde se aplica el índice de refracción? Este tipo de método de análisis óptico-espectral se usa ampliamente en el estudio de productos alimenticios: grasa, tomate, varios jugos, mermelada, mermelada.
El análisis de refracción se basa en la medición del índice de refracción (otro nombre es refracción), que se puede utilizar para juzgar de forma fiable la naturaleza de una sustancia en particular, su pureza y porcentaje en soluciones másicas.
La refracción de un haz de luz siempre ocurrirá en el límite de dos medios diferentes, siempre que tengan diferente densidad. La relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción será el índice de refracción relativo de la segunda sustancia con respecto a la primera. Este valor se considera constante.
¿De qué depende el índice de refracción? En primer lugar, de la naturaleza de la materia. La longitud de onda de la luz y la temperatura también son importantes aquí.
Si el ángulo de la luz cae a 90 grados, esta posición se considerará el ángulo de refracción límite. Su valor dependerá solo de los indicadores de aquellos medios a través de los cuales pasa la luz. ¿Qué da? Si el índice de refracción del primer medio está abierto al investigador, luego de medir el ángulo de refracción límite del segundo, puede determinar el índice de refracción del medio que ya le interesa.
Variedad polarimétrica
Seguimos analizando los fundamentos de los métodos de análisis ópticos. La polarimetría se basa en la propiedad de ciertos tipos de sustancias de cambiar el vector de oscilaciones de la luz.
Las sustancias que tienen esta notable propiedad, cuando un haz polarizado las atraviesa, se denominan ópticamente activas. Por ejemplo, las características estructurales de las moléculas de la masa total de azúcares determinan la manifestación de la actividad óptica en varias soluciones.
Un haz polarizado pasa a través de una capa de una solución de tal sustancia ópticamente activa. Se cambiará la dirección de oscilación: el plano de polarización como resultado de esto se rotará en un cierto ángulo. Se llamará ángulo de giro del plano de polarización. Esta posición depende del siguiente número de factores:
- Rotación del plano de polarización.
- Espesor y concentración de la capa de prueba de la solución.
- La longitud de onda del haz más polarizado.
- Temperatura.
La densidad óptica de una sustancia en este caso se caracterizará por una rotación específica. ¿Cuál es este valor? Se entiende como el ángulo que gira el plano de polarización cuando un haz polarizado atraviesa la solución. Se aceptan los siguientes valores condicionales:
- 1 ml de solución.
- 1 g de sustancia disuelta en este volumen de solución.
- El grosor de la capa de solución (o la longitud del tubo polarizador) es de 1 dm.
Absorción ópticavariedad
Seguimos familiarizándonos con los métodos ópticos de análisis en química analítica. La siguiente categoría en la clasificación es la absorción óptica.
Esto incluye aquellos métodos de análisis que se basan en la absorción de radiación electromagnética por parte de las sustancias analizadas. Son considerados hoy en día los más comunes en laboratorios de investigación, científicos y de certificación.
Cuando se absorbe la luz, las moléculas y los átomos de las sustancias absorbentes pasarán a un nuevo estado de excitación. Ya, dependiendo de la variedad de tales sustancias, así como de la capacidad de transformar la energía absorbida por ellas, se distingue todo un conjunto de métodos ópticos de absorción. Los presentaremos con más detalle en el siguiente subtítulo.
Clasificación de los métodos de absorción óptica
Traemos a su atención la clasificación de estos métodos de análisis óptico en química. Está representado por cuatro posiciones:
- Absorción atómica. ¿Qué se incluye aquí? Este es un análisis basado en la absorción de energía luminosa por parte de los átomos de las sustancias en estudio.
- Absorción molecular. Este método se basa en la absorción de luz por iones y moléculas complejas de la sustancia estudiada y analizada. Aquí se presta mucha atención a las zonas infrarroja, visible y ultravioleta del espectro. En consecuencia, estos son fotocolorimetría, espectrofotometría, espectroscopia IR. ¿Qué es importante destacar aquí? La espectrofotometría y la fotocolorimetría se basan en la interacción de la radiación con una serie de sistemas homogéneos. Por lo tanto, enEn química analítica, a menudo se combinan en un solo grupo: métodos fotométricos.
- Nefelometría. Este tipo de análisis se basa en la absorción y posterior dispersión de la energía luminosa por parte de las partículas suspendidas de la sustancia objeto de estudio.
- Análisis fluorométrico (o luminiscente). El método se basa en la medición de la radiación que aparece cuando las moléculas excitadas de la sustancia que está estudiando el investigador liberan energía. Representado por fluorescencia y fosforescencia. Los analizaremos por separado.
Luminiscencia
La luminiscencia en general en el mundo científico se denomina resplandor de átomos, moléculas, iones y otras partículas y compuestos más complejos de la materia. Aparece como resultado de la transición de electrones al estado normal desde el estado excitado.
Así, para que una sustancia comience a luminiscente, se le debe suministrar una cierta cantidad de energía desde el exterior. Las partículas de la sustancia objeto de estudio absorberán energía, pasando a un estado excitado, en el que permanecerán durante un tiempo determinado. Luego regresa al estado anterior de reposo, mientras regala una parte de su propia energía en forma de cuantos de luminiscencia.
Fosforescencia y fluorescencia
Según el tipo de estado excitado, así como el tiempo de residencia de la sustancia en él, hay dos tipos de luminiscencia: fosforescencia y fluorescencia. Cada uno de ellos destaca por sus características distintivas:
- Fluorescencia. Una especie de autoluminiscencia de una determinada sustancia, quecontinuará sólo cuando sea irradiado. Cuando el investigador elimina la fuente de excitación, el brillo se detiene instantáneamente o después de 0,001 segundos.
- Fosforescencia. Una especie de autoluminiscencia de una determinada sustancia que continuará incluso cuando se apague la luz que la excita.
Es la fosforescencia que se usa para estudiar productos alimenticios. El método de investigación luminiscente ayuda a detectar una sustancia en la muestra estudiada en su concentración de 10-11g/g. Este método será bueno para determinar ciertos tipos de vitaminas, la presencia de proteínas y grasas en los productos lácteos, estudiar la frescura de los productos cárnicos y pesqueros, diagnosticar daños en frutas, verduras y bayas. Además, la investigación luminiscente se utiliza para detectar inclusiones medicinales, conservantes, pesticidas y diversas sustancias cancerígenas en los productos.
El grupo de absorción completo a menudo se combina en una categoría espectroquímica (o espectroscópica) en la clasificación de métodos ópticos de análisis en química analítica. A pesar de que los métodos son inherentemente diferentes, todos tienen algo en común: se basan en las mismas leyes de absorción de la luz. Pero al mismo tiempo, existen diferencias significativas en el tipo de partículas absorbentes, el diseño del hardware del estudio, etc.
Variedad fotométrica
El nombre del conjunto de métodos de análisis de absorción molecular espectral. Se basan en la absorción selectiva.radiación electromagnética en las regiones visible, ultravioleta e infrarroja por las moléculas del componente en estudio. Su concentración la determina un especialista según la ley de Bouguer-Lambert-Beer.
El análisis fotométrico incluye fotometría, espectrofotometría y fotocolorimetría.
Variedad fotoelectrocolorimétrica
El método fotoelectrocolorimétrico es más objetivo en comparación con la colorimetría visual. En consecuencia, proporciona resultados de investigación más precisos. Aquí se utilizan varios FEC: colorímetros fotoeléctricos.
El flujo luminoso al atravesar un líquido coloreado se absorbe parcialmente. El resto cae sobre la fotocélula, de donde surge una corriente eléctrica, que registra un amperímetro. Cuanto más intensa es la concentración de la solución, mayor es su densidad óptica. Cuanto mayor sea el grado de absorción de la luz y menor la fuerza de la fotocorriente resultante.
Examinamos toda la clasificación de métodos de análisis óptico utilizados hoy en día en química analítica: refractométrico, polarimétrico, absorción óptica. Están unidos por la necesidad de una atomización preliminar de la sustancia. Pero al mismo tiempo, cada uno de los métodos se distingue por sus características distintivas: variedades de recepción y registro de una señal para el análisis.
