СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ



В данной работе рассматривается спектральный анализ, его применение в различных отраслях науки, виды спектрального анализа, его принцип работы и каким образом он используется в такой области науки как химия.

Ключевые слова: спектральный анализ, атом, абсорбция, эмиссия, люминисценция.

Атом любого химического элемента дает специфический только для него спектр, который абсолютно не похож на спектры других элементов. Атомы элементов способны излучать строго-определенный набор длин волн. На данном свойстве и основывается спектральный анализ.

Спектральный анализ – это совокупность методов качественного и количественного определения состава веществ, основанный на исследовании их спектров испускания, поглощения, отражения и люминисценции. Данный вид анализа широко применяется в таких областях как аналитическая химия, металлургия, астрофизика и археологии.

Спектральный анализ подразделяют на два вида:

1. Атомный – элементный состав вещества.

2. Молекулярный – соотношение атомов в самом веществе.

На данный момент видов спектрального анализа очень много. С помощью спектрального анализа можно обнаружить данный элемент в составе сложного вещества, если даже его масса не превышает 10−10. Это очень чувствительный метод, именно поэтому его используют очень часто.

В основе спектрального анализа лежат четыре основных процесса. Первым из них является абсорбция. Это взаимодействие исследуемого вещества с внешним электромагнитным излучением, приводящее его к частичному поглощению. Вторым процессом является люминесценция. Люминесценция – взаимодействие вещества с внешним электромагнитным излучением и последующее испускание квантов излучения, но уже с другой длиной волны. Третьим процессом является самопроизвольная эмиссия. Она заключается в самопроизвольном излучении анализируемым веществом, находящимся в состоянии плазмы. Например, в пламени горелки, либо в электрическом разряде. Последним процессом является рассеяние падающего на исследуемый образец электромагнитного излучения анализируемого вещества.

Взаимодействие анализируемого вещества и электромагнитным излучением бывает упругое и не упругое. При упругом взаимодействии не происходит изменение энергии электромагнитной волны, но изменяется направление распространения волны. К данному типу взаимодействия относится рефрактометрический метод анализа. Неупругое взаимодействие заключается в обмене энергии между электромагнитным излучением и излучением частицами вещества. Изменяется как внутреннее состояние частиц, так и энергия излучения. К данному типу взаимодействия относится абсорбционные методы (спектрометрия поглощения).

Спектральный анализ идет при получении аналитического сигнала, положение которого в регистрируемом спектре зависит от длины волны, энергии, частоты и волнового числа. Самым мощным методом в атомном спектральном анализе является: атомно – эмиссионный анализ (испускание свободных атомов и ионов в газовой фазе). Так же еще одним видом спектрального анализа является молекулярный спектральный анализ, который предполагает идентификацию данного вещества или определение его концентрации, массы или количества .

Именно с помощью спектрального анализа ученые смогли узнать химический состав звезд и Солнца. Оказалось, что звезды состоят из тех же химических элементов, которые есть и на Земле. Например, гелий первоначально открыли на Солнце и только потом его нашли и в атмосфере Земли.