Analiza spektralna, jej rodzaje i zastosowania

Analiza spektralna została odkryta w 1859 r. Przez Bunsena i Kirchhoffa, profesorów chemii i fizyki w jednej z najstarszych i najbardziej prestiżowych instytucji edukacyjnych w Niemczech - Heidelberg University nazwanej na cześć Ruprechta i Karla. Odkrycie optycznej metody badania składu chemicznego ciał i ich stanu fizycznego przyczyniło się do identyfikacji nowych pierwiastków chemicznych (indu, cezu, rubidu, helu, tal i galu), pojawienia się astrofizyki i stało się rodzajem przełomu w różnych dziedzinach postępu naukowego i technologicznego.

Przełom w nauce i technologii

Analiza spektralna znacznie rozszerzyła pole badań naukowych, co pozwoliło na uzyskanie dokładniejszych definicji jakości cząstek i atomów, zrozumienie ich wzajemnych relacji i ustalenie, co spowodowało, że ciała emitują energię świetlną. Wszystko to było przełomem w dziedzinie nauki i technologii, ponieważ ich dalszy rozwój jest nie do pomyślenia bez jasnej wiedzy o składzie chemicznym substancji, które są obiektami ludzkiej działalności. Dziś nie wystarczy ograniczyć się do oznaczania zanieczyszczeń, nowe wymagania są nakładane na metody analizowania substancji. Tak więc, przy wytwarzaniu materiałów polimerowych, bardzo wysoka czystość stężenia zanieczyszczeń w wyjściowych monomerach jest bardzo ważna, ponieważ jakość gotowych polimerów często zależy od tego.

Cechy nowej metody optycznej

Podwyższone wymagania dotyczą również opracowania metod zapewniających dokładność i dużą prędkość. analiza. Metody analizy chemicznej nie zawsze wystarczające do tych celów, fizykochemiczne i fizyczne metody określania składu chemicznego mają wiele cennych cech. Wśród nich wiodące miejsce zajmuje analiza spektralna, która jest połączeniem metod ilościowego i jakościowego określania składu badanego obiektu, w oparciu o badanie widm interakcyjnych materii i promieniowania. W związku z tym uwzględniono również widma akustyczne. fale elektromagnetyczne promieniowanie, dystrybucja energii i masa cząstek elementarnych. Dzięki analizie spektralnej stało się możliwe dokładne określenie składu chemicznego i temperatury substancji, obecności pola magnetycznego i jego intensywności, prędkości ruchu i innych parametrów. Metoda oparta jest na badaniu struktury światła emitowanego lub absorbowanego przez analit. Podczas przepuszczania pewnej wiązki światła na bocznej powierzchni trójkątnego pryzmatu białe elementy światła refrakcyjnego tworzą widmo na ekranie, rodzaj tęczowego paska, w którym wszystkie kolory są zawsze ułożone w pewnej ustalonej kolejności. Rozchodzenie się światła następuje w postaci fal elektromagnetycznych, a pewna długość każdego z nich odpowiada jednemu z kolorów tęczowego paska. Ustalenie składu chemicznego materii według widma jest bardzo podobne do metody znajdowania przestępcy przez odciski palców. Widma liniowe, a także wzory na palcach, charakteryzują się wyjątkową indywidualnością. Z tego powodu określa się skład chemiczny. Analiza spektralna umożliwia wykrycie pewnego składnika w składzie substancji złożonej, której masa nie jest większa niż 10-10. To dość czuła metoda. Spektroskop i spektrografy służą do badania widm. W pierwszym spektrum jest badane i jest fotografowane za pomocą spektrografów. Powstały obraz nazywa się spektrogramem.

Rodzaje analizy spektralnej

Wybór metody analizy spektralnej w dużej mierze zależy od celu analizy i rodzaju widm. Tak więc, analizy atomowe i molekularne są wykorzystywane do określenia składu cząsteczkowego i pierwiastkowego substancji. W przypadku określania składu widm emisyjnych i absorpcyjnych stosuje się metody emisji i absorpcji. W badaniu składu izotopowego obiektu stosujemy analizę spektrometryczną mas, która jest przeprowadzana z widm mas jonów cząsteczkowych lub atomowych.

Zalety metody

Analiza spektralna determinuje elementarny i molekularny skład substancji, umożliwia przeprowadzenie jakościowego odkrycia poszczególnych elementów badanej próbki, a także uzyskanie ilościowego oznaczenia ich stężeń. Substancje o podobnych właściwościach chemicznych są bardzo trudne do analizy metodami chemicznymi, ale są określane spektralnie bez żadnych problemów. Jest to na przykład mieszanina pierwiastków ziem rzadkich lub gazów obojętnych. Obecnie wyznaczane są widma wszystkich atomów, a ich tabele są zestawiane.

Aplikacje do analizy spektralnej

Najlepiej opracowane techniki atomowej analizy spektralnej. Służą do oceny szerokiej gamy obiektów w geologii, astrofizyce, metalurgii żelaza i metali nieżelaznych, chemii, biologii, inżynierii mechanicznej i innych gałęziach nauki i przemysłu. Niedawno zwiększyła się liczba praktycznych zastosowań i spektroskopii molekularnej. Jego metody wykorzystywane są w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i petrochemicznym do badania substancji organicznych, rzadziej i związków nieorganicznych. Analiza spektralna i jej zastosowanie w środowisku naukowym pozwoliło stworzyć astrofizykę. Później, w nowym przemyśle, udało się ustalić skład chemiczny chmur gazu, gwiazd, Słońca, co było absolutnie niemożliwe przy pomocy innych metod analizy. Metoda ta umożliwiła także znalezienie z widma wielu innych fizycznych właściwości tych obiektów (ciśnienie, temperatura, prędkość ruchu, indukcja magnetyczna). Analiza spektralna została również zastosowana w dziedzinie medycyny sądowej, przy jej pomocy można znaleźć dowody znalezione na miejscu zbrodni, ustalić broń zabójstwa i ujawnić kilka konkretnych przestępstw.

Zaawansowane laboratoryjne metody diagnostyczne

Analiza spektralna jest szeroko stosowana. w medycynie. Służy do oznaczania obcych substancji w organizmie ludzkim, diagnozowaniu, w tym chorobom onkologicznym na wczesnym etapie ich rozwoju. Obecność lub brak wielu chorób można ustalić za pomocą laboratoryjnych badań krwi. Najczęściej jest to choroba przewodu pokarmowego, obszar moczowo-płciowy. Liczba chorób, które determinują analizę spektralną krwi, stopniowo rośnie. Metoda ta zapewnia najwyższą dokładność wykrywania biochemicznych zmian we krwi w przypadku nieprawidłowego działania jakiegokolwiek ludzkiego narządu. W trakcie badania specjalne urządzenia absorpcyjne rejestrują widma absorpcji w podczerwieni wynikające z ruchu wibracyjnego cząsteczek, surowica, i określa się wszelkie odchylenia jego składu cząsteczkowego. Analiza spektralna sprawdza również skład mineralny ciała. Materiałem do badań w tym przypadku są włosy. Każdy brak równowagi, niedobór lub nadmiar minerałów jest często związany z wieloma chorobami, takimi jak choroby krwi układ sercowo-naczyniowy skóry, układ trawienny alergie, zaburzenia rozwojowe i wzrostowe dzieci, obniżona odporność, zmęczenie i osłabienie. Tego typu testy są uważane za najnowsze postępowe metody diagnostyki laboratoryjnej.

Unikalność metody

Dzisiejsza analiza spektralna znalazła zastosowanie w prawie wszystkich najważniejszych dziedzinach ludzkiej działalności: w przemyśle, medycynie, medycynie sądowej i innych dziedzinach. Jest to najważniejszy aspekt rozwoju postępu naukowego, jak również poziom i jakość ludzkiego życia.