Методика проведения

Применение

История

Преимущества

• Высокая чувствительность и селективность;
• Экономичность;
• Простота и доступность аппаратуры;
• Высокая производительность анализа;
• Наличие большого числа аттестованных аналитических методик.

Систематическое изучение спектров началось во 2-й пол. 19 в. В 1859 Г. Р. Кирхгоф сформулировал принципы спектрального анализа. Н. Бор в 1913 объяснил закономерности в расположении спектральных линий. Изучение спектров атомов послужило основой создания квантовой механики. По спектрам были открыты несколько химических элементов. Спектральный анализ по оптическим спектрам атомов был предложен в 1859 году Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном. С его помощью гелий был открыт на Солнце ранее, чем на Земле.

Методы спектроскопии используют для исследования уровней энергии атомов, молекул и образованных из них макроскопич. систем, изучения строения и свойств химических соединений, для проведения качественного и количественного анализа веществ (атомно-абсорбционный анализ, атомно-флуоресцентный анализ, люминесцентный анализ, фотометрический анализ, фотометрия пламени эмиссионная, фотоэлектронная спектроскопия).

Разделы физики и аналитической химии, посвященные изучению спектров взаимодействия излучения и материи (в том числе, электромагнитного излучения, радиации, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др.).

Области применения спектроскопии разделяют по объектам исследования: атомная спектроскопия, молекулярная спектроскопия, масс-спектроскопия, ядерная спектроскопия и другие.

В оптических абсорбционных методах измеряют зависимость интенсивности излучения I, прошедшего через вещество или рассеянное веществом, от частоты v (или длины волны), то есть определяют функцию I(v). Область длин волн простирается от 0,3 нм до 200 м. Столь значительный диапазон длин волн требует различных источников излучения и выявляет различные физические свойства вещества.

Кроме оптических методов широко распространены методы масс-спектрометрии, рентгеновской спектроскопии, ядерной спектроскопии и многие другие. В органической химии большое распространение для идентификации веществ получили молекулярные электронные и колебательные спектры, а также спектры ядерного магнитного резонанса.

Атомы каждого химического элемента имеют строго определенные резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектрах видны линии (тёмные или светлые) в определённых местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах.

Оптический спектральный анализ характеризуется относительной простотой выполнения, отсутствием сложной подготовки проб к анализу, незначительным количеством вещества (10–30 мг), необходимого для анализа на большое число элементов. Атомарные спектры (поглощения или испускания) получают переведением вещества в парообразное состояние путем нагревания пробы до 1000–10000 °C. В качестве источников возбуждения атомов при эмиссионном анализе токопроводящих материалов применяют искру, дугу переменного тока, при этом пробу помещают в кратер одного из угольных электродов. Для анализа растворов широко используют пламя или плазму различных газов.

В последнее время наибольшее распространение получили эмиссионные и масс-спектрометрические методы спектрального анализа, основанные на возбуждении атомов и их ионизации в аргоновой плазме индукционных разрядов, а также в лазерной искре. Спектральный анализ — чувствительный метод и широко применяется в аналитической химии, астрофизике, металлургии, машиностроении, геологической разведке и др.

В теории обработки сигналов Спектральный анализ также означает анализ распределения энергии сигнала (например, звукового) по частотам, волновым числам и т. п.