Методи за спектрален анализ
. Спектри, методи за тяхното получаване, характеристики, класификация и използване за аналитични цели. Основните елементи на спектралните инструменти и тяхното предназначение
Методите за спектрален анализ са методи, основаващи се на определяне на химичния състав и структура на веществата по техния спектър.
Спектърът на веществото се нарича електромагнитно излъчване, подредено по дължини на вълните, излъчено, абсорбирано, разпръснато или пречупено от вещество. Методи, базирани на получаване и изучаване на емисионните (емисионни) спектри на електромагнитното излъчване (енергия), се наричат емисия, абсорбция (абсорбция) - абсорбция, разсейване - разсейване, пречупване - пречупване.
Спектърът на веществото се получава чрез въздействие върху него с температура, електронен поток, светлинен поток (електромагнитна енергия) с определена дължина на вълната (честота на излъчване) и по други начини. При определена стойност на енергията на удара веществото може да премине в възбудено състояние. В този случай се случват процеси, които водят до появата в спектъра на излъчване с определена дължина на вълната (Таблица 2.2.1).
Емисията, абсорбцията, разсейването или пречупването на електромагнитното излъчване може да се разглежда като аналитичен сигнал, носещ информация за качествения и количествения състав на веществото или за неговата структура. Честотата (дължината на вълната) на лъчението се определя от състава на изследваното вещество, а интензивността на лъчението е пропорционална на броя на частиците, предизвикали появата му, т.е. количеството вещество или компонент на смес.
Всеки от аналитичните методи обикновено не използва пълния спектър на веществото, обхващащ диапазона на дължината на вълната от рентгеновите лъчи до радиовълните, а само определена част от него. Спектралните методи обикновено се различават от обхвата на дължините на вълните на спектъра, който работи за този метод: ултравиолетова (UV), рентгенова, инфрачервена (IR), микровълнова и др.
Техниките, които работят в UV, видимия и IR диапазона, се наричат оптични. Те се използват най-вече в спектрални методи поради сравнителната простота на оборудването за получаване и регистриране на спектър.
Оптичните спектри са резултат от промени в енергията на атомите или молекулите.
В резултат на промяна в енергията на атом или молекула, те преминават от основно състояние с възможно най-ниската вътрешна енергия E0 в възбудено състояние с енергия E1. Вътрешната енергия е дискретна (квантова) величина, поради което преходът на атом или молекула от основно състояние в друго винаги е придружен от скок-подобна промяна в енергията, т.е. получаване или отдаване на част (квант) енергия.
Квантовете на електромагнитното излъчване са фотони, чиято енергия е свързана с честотата и дължината на вълната на излъчване чрез известната връзка
където Е = Е1 - Е2, Е1 е началната енергия, а Е2 е енергията на крайното състояние на атом или молекула, между които настъпва преходът; h е константата на Планк; c е скоростта на светлината; - честота; - дължина на вълната на електромагнитното излъчване.
Когато атомът се възбуди, електроните се придвижват от външните запълнени нива към незапълнените по-високи енергийни нива.
Атомът не може да остане дълго време във възбудено състояние. Той се стреми да се откаже от получената излишна енергия и да се върне в невъзбудено състояние. След много кратко време (10-8-10-7s) атомът спонтанно се връща от възбудено състояние в земята или междинно.