Органолептический анализ. Классификация его видов.

Органолептический анализ. Классификация его видов.

Органолептика – наука о сенсорных свойствах (качествах) сред и ингредиентов и их измерений с помощью органов чувств человека, биологических объектов и искусственных сред.

Различаю качественный и количественный органолептический анализ:

Качественный органолептический анализ объекта используется для характеристики его свойств без их количественной оценки. Этот анализ могут проводить как потребители продукции, так и эксперты.

Количественный органолептический анализ предназначается для количественной оценки силы выраженности свойств. Он основан на количественных характеристиках человека; его проводят дегустаторы.

Назначение количественного анализа: проверка соответствия продукции требованиям технических норм продукции; определение уровня безопасности продукции; определение порчи продукции; определение уровня количества продукции.

Основные виды органолептического анализа подразделяются в зависимости от органов чувств человека (зрение, обоняние, вкус, осязание).

Поэтому различают следующие виды органолептического анализа:

· визуальный;

· обонятельный;

· вкусовой;

· осязательный.

Визуальный анализ используется на 1-ой стадии анализа, поскольку это не разрушающий метод анализа; он является наиб чувств видом анализа, поскольку зрение человека – основной вид получения информации. Через зрение поступает 80-90% информации. Этот вид используется для характеристики формы, размеров, свойств поверхности, цветовой характеристики и иногда химические свойства.

Обонятельный вид – 2-я стадия органолептического анализа как не разрушающего метода и 2-го по чувствительности. Применяется для определения, оценки аромата, букета и т.п. а также для регистрации порчи продукта.

Вкусовой 3-й этап, чувствительность которого слабее; он регистрирует вкусовые ощущения, такие как кислый, сладкий.

Осязательный – окончательный этап; может быть разрушающим и неразрушающим.

Основы визуального органолептического анализа.

Свет – электромагнитное излучение, которое воздействует на органы зрения человека и восприятие которое представляет собой 350-750нм.

Цвет – восприятие электромагнитного излучения глазом человека в определенном диапазоне длины волн.

Человеческий глаз состоит из сетчатки, которая вкл. в себя первичные и вторичные клетки. Колбочковидные клетки отвечают за восприятие цвета, а палочковидные за восприятие света. Глаз человека имеет 3 пика чувствительности в следующих областях: синего, зеленого и красного цвета. А общий воспринимаемый цвет определяется их соотношением.

Основные функции глаза:

1) Фокусировка на сетчатку.

2) Восприятие ахроматического и хроматического цвета

Ахроматический цвет – черный, белый, серый.

Хроматический – красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Существует 254 градации каждого цвета. Человек в состоянии различать 2000 оттенков, а дегустатор 17000

3) Преобразование светового сигнала в электрический импульс, т.е. перекодировка информации.

Визуальный анализ позволяет определить следующие свойства объектов:

1) Поглощение, связанное с химическим анализом, с химическими свойствами объекта;

2) Отражение (оценка шероховатой поверхности)

3) Рассеивание (оценка гладкого, блестящего, тусклого, глянцевого, объекта)

4) Насыщенность (связанная с частотой волны света).

 

Основы обонятельного анализа.

Рецепторами органов обоняния является нейроны. Механизм восприятия запахов заключается в следующем: каждая молекула имеет свою молекулярную структуру. Она связывается определенной мембраной рецептора, при этом изменяется потенциал на этой мембране, которая передается внутрь клетки.

Человек может различать 10000 запахов, но наиболее яркими являются только 7: камфорный, мускусный, цветочный, мятный, эфирный, острый. Все остальные запахи –комбинация этих семи запахов.

Количественная характеристика запахов:

1) Порог ощущений – минимальная концентрация обонятельный веществ, кот порождает у нас какие-либо ощущения.

2) Порог распознания – минимальная концентрация вещества, которая позволяет идентифицировать запахи.

3) Порог различия - минимальная разница между 2-мя воспринимаемыми сигналами.

Запахи можно разделит по ощущениям на: отрицательные, нейтральные, положительные.

Сила запаха определяется концентрацией и обычно ее выражают в баллах.

 

Основы вкусового анализа.

Вкусовой органолептический анализатор в ротовой полости и связан с языком.

Язык содержит 3 основных вида рецепторов:

1) нитевидные сосочки, воспринимают кислый и соленый вкус.

2) Телобовидные сосочки – горький вкус.

3) Грибовидные – сладкий вкус.

Примерная чувствительность языка: кислый 0,01%; сладкий 0,2%; соленый 0,1%; горький 0,4%.

Количественная характеристика вкусового анализа:

1) Порог ощущения.

2) Порог распознавания.

3) Порог различия.

4) Порог насыщения.

Интенсивность вкуса выражается в баллах.

Аппетит – комплексное ощущение возникает в полости рта в результате зрительного, обонятельного, вкусового ощущений.

 

Основы осязательного анализа.

Осязание – восприятие текстуры, формы, размеров, массы, консистенции и температуры.

Существует 3 вида рецепторов:

1) Рецепторы реагирующие на касание.

2) Рецепторы реагирующие на давление.

3) Рецепторы реагирующие на вибрацию.

Текстура – макроструктура объекта. Ее можно разделить на: твердую, волокнистую, клейкую, хрупкую, рассыпчатую, шершавую и т.п.

Основные характеристики структуры:

1) Упругость

2) Липкость

3) Пластичность

4) Хрупкость

5) Консистенция.

Подбор дегустаторов. Требования, предъявляемые к ним.

Дегустатор – измерительный прибор, обладающий следующими особенностями: многопараметрический анализатор; подтверждение влияния внешних факторов и среды; адаптируемое устройство.

Чаще всего в органолептическом анализе в качестве дегустаторов являются люди, которые прошли специальную подготовку и обладают необходимыми способностями.

Требования:

1) Отсутствие заболеваний;

2) Нормальное психологическое и физическое состояние;

3) Наличие определенного уровня сенсорной чувствительности, которая определяется по результатам физиологических испытаний;

4) Наличие знаний о технических требованиях продукции;

5) Знание терминологического органолептического анализа;

6) Точность и воспроизводимость показаний;

7) Прохождение аттестации.

Сенсорную чувствительность дегустатора делят на 4 группы: чувствительная, средняя удовлетворительная, низкая.

Для работы дегустатором выбирают лиц с удовлетворительной и выше чувствительностью.

Профессиональный отбор дегустаторов – система мероприятий направленных на выявление индивидуальных качеств, оценивается по психологическому здоровью, общественным и специальным способностям.

Оценку осуществляют в 3 этапа.

1) клинические испытания, которые поводят в больницах по специальным тестам на санитарные и физиологические отклонения.

2) Оценка сенсорной чувствительности.

3) Психологические испытания.

Принцип действия рефрактометров.

Для определения показателя преломления используются рефрактометры и интерферометры.

Общая характеристика рефрактометров: на практике наиболее распространены рефрактометры Аббе: ИРФ-22, РЛ, МРФ-454. Эти рефрактометры предназначены для быстрого определения показателя преломления и средней дисперсии твёрдых тел и малых количеств жидкости. Их важная особенность: они используют «белый свет» (дневной или электрический). В таких приборах можно измерить показатель преломления в интервале 1,2-2,0.

 

Поляризованный свет.

Поляриметрический анализ по сравнению с рефрактометрическим анализомболее специфичен. Если рефрактометрия пригодна для идентификации и изучения строения практически любых соединений, то поляриметрия м.б. использована только при работе с оптически активными в-вами.

Оптически активные в-ва - в-ва, способные вращать плоксоть поляризации проходящего ч/з них света.

Представление об оптич. активности в-ва связано с электромагнитной теорией света и теорией взаимодействия электромагнитного излучения с в-вом.

Согласно эл/магн теории, световые волны- поперечные волны, т.е. колебания этих волн проходят в плоскости перпендикулярно к направлению луча. При этом электрич. поле и магнитная индукция волны перпендикулярны друг другу.

 

E- напряжённость

H- магнитная индукция

Луч света распространяется вдоль Ох, то колебания осущ-ся в плоскости перпендикулярно Ох. Е меняется в плоскости ZX. Колебания E и H раполагаются в перпендикулярных плоскостях.

Если проекция вектора эл. поля Е на плоскость перпендикулярна направлению распространения луча представляющего. собой 1 линию, то такой луч- плоскополяризованный. (линейная поляризация СС):

В том случае, когда такие проекции ориентированы по всем направлениям, то луч света- неполяризованный: все, кроме СС.

Плоскость, в к-рой происходит колбание вектора напряж-сти эл поля Е наз. плоскость поляризации.

Плоскополяризованные лучи света получают при пропускании естественного луча света ч/з призмы, вырезанные из оптически активных минералов.

Если сложить 2 линейно поляризованных луча, плоскости поляризации, к-е взаимно перпендикулярны, и разность фаз составляющую П/2, то это приводит к получениюлучей в форме правой или левой спирали, т.е. это приводит к круговой поляризации света.

 

Характеристика ОАВ

Мерой ОАВ является угол вращения плоскости поляризации (α). Этот угол зависит от толщины слоя, индивидуальных свойств ОАВ. Его определяют α= , где - удельное вращение плоскости поляризации, т. е. угол вращения при 20 в монохроматическом свете (линия D в спектре Na) с длиной волны 589 нм. Измеряется в градусах.

– толщина слоя в дм, она равна длине кюветы для растворов.

- плотность вещества.

Для растворов угол вращения плоскости поляризации представлен в виде зависимости от концентрации раствора:

, где c – концентрация раствора.

Угол вращения плоскости поляризации ОАВ определяют с помощью приборов поляриметров и сахариметров. Зависимость угла вращения плоскости поляризации от λ поляризованного света (дисперсию оптического вращения) определяют с помощью спектрополяриметров.

 

 

22. Принцип действия поляриметров.

Основным узлом прибора и поляриметрического и спектроскопического анализа является поляризатор и анализатор, которые представляют собой пластинки или призмы, изготовленные из ОАВ.

Естественный луч, прошедший через поляризатор становится плоскополяризованным.

Поскольку анализатор является точно такой же призмой как и поляризатор, то, если поляризатор и анализатор установить так, чтобы их плоскости поляризации были взаимно параллельными, то естественный луч света, пройдя через поляризатор, становится плоскополяризованным и дальше в этом состоянии проходит через анализатор.

 

 

 

1 – неполяризованный луч света;

2 – поляризатор;

3 – анализатор;

4 – окуляр.

Если анализатор повернуть на 90 , таким образом, чтобы плоскости 2 и3 оказались взаимно перпендикулярны, то вышедший из поляризатора луч света не сможет пройти через анализатор.

Такое расположение поляризатора и анализатора называется постановкой «на темноту». Поскольку за анализатором в окуляре будут тёмные поля.

 

 

Темнота

 

Этот эффект используется в приборах для определения угла поляризации различных веществ. Для этого между поляризатором и анализатором располагают ОАВ в кювете. При этом, за анализатором появляется свет.

5 55 5 5

 

3- кювета с анализируемым веществом;

4 – анализатор;

5 – окуляр.

Появление света за анализатором объясняется тем, что луч света, вышедший из кюветы с ОАВ, колеблется не в плоскости, перпендикулярной к плоскости анализатора, а в некоторой плоскости MN, поскольку ОАВ в кювете несколько сместили плоскость поляризации. На основании правила параллелограмма луч MNраспадается на 2 луча

 

 

N

β

0 R

M

 

Из этих лучей луч OR колеблется в плоскости анализатора и поэтому проходит через него. В этом случае, чтобы установить поляризатор и анализатор «на темноту», необходимо анализатор повернуть на угол β, к поверхности так, чтобы плоскость анализатора стала перпендикулярна к плоскости луча MN.

В качестве источника света используют Na лампу, которая даёт излучение 589 нм. Для более жёсткой монохроматизации используют систему фильтр.

 

 

Принцип работы.

Световой поток от эл. лампы 1 проходит через светофильтр 2 и попадает на стекл. пластину 3. На этой пластинке часть светового потока отражается и попадает на стекл. рассеиватель 6, а др. часть свет. потока проходит через пластинку 3 и попадает в кювету 4, кот. заполнена исслед. раств. Световой поток, прошедший через кювету, гасится в ловушке 5. Часть светового потока, кот. отразилась от частиц в раств., проходит через линзу 7, уравнительную диафрагму 8! и линзу 9!, и при помощи ромбической линзы 10! направляется через светофильтр 11 в окуляр 12, освещая т.о. одну половинку оптического поля.

Световой поток от рассеивателя 6 проходит такой же путь: через линзу 7; уравнительную диафрагму8; линзу 9, ромбич. призму 10, светофильтр 11 и попадает в окуляр 12, освещая вторую половину оптического поля.

При проведении нефелометрических измерений используют калибровочный график, зависимости показаний уравнительной диафрагмы от конц. стандартных растворов.

Используя калибровочный график определяют конц. анализируемого раствора по показаниям уравнительной диафрагмы 8!.

Ошибка метода – 10-15%, она складывается из 2х ошибок: ошибки проведения самого измерения и ошибки при подготовке стандартных растворов.

 

Основы спектроскопии.

Метод основан на взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, кот. приводит к возникновению в вещ. различных энергетических переходов: электронных, колебательных, вращательных, переходов связанных с изменением направления магнитного момента электронов и ядер.

Электромагнитное излучение представляет собой вид энергии, кот. распределяется в вакууме со скоростью 300 тыс. Км в сек. и кот. выступает в форме света, теплового и УФ излучения в микро- и радиоволн, гамма и рентгеновских лучей.

Свойства эл.маг. излучения иногда удобнее описывать исходя из его волновой структуры, а иногда из корпускулярной природы.

С волновой точки зрения, как классическая импульсная волна, основными эл.маг. характеристиками явл.:

1) длина волны (м), характер-т наименьшее расстояние между точками синусоидальной волны частиц, колеб-ся в одинаковой фазе.

В зависимости от длины волны в эл.маг. спектре выделяют следующие участки:

l	Участок
0,001-0,1 А˚	Гамма лучи
0,1-100 А˚	Рентгеновские лучи
100-3600А˚ (10-360 н.м.)	УФ
360-760 н.м	Видимый свет
760-100 тыс. н.м	ИК
1мм-1м	микроволны
Свыше 1 м	Радиоволновое излучение

2) частота колебаний (с) – это число колебаний в сек.

3) волновое число ( )- величина, обратная длине волны.

4) энергия колебаний

где - постоянна Планка

 

29. Классификация спектр. методов:

 

1) по области электр-магнитн. излучения:

-гаммалучевая спектроскопия

-рентген.

-ультрафиол.

-видимая

-инфракрасная

-микроволновая

-радиочастотная

2) по характеру взаимодействия излучения с в-вом:

- спектроскопия поглощения (абсорбционная)

- спектр-я испускания (эмисионная)

- спектр-я рассеяния

- спектр-я отражения

3) по типу изучаеых объектов:

- атомная

- молекулярная

4) по фазовому состоянию анализируемого в-ва:

- газов

- жидкостей

- тв. тел

- растворов

 

 

Виды спектров в фотометрии.

Графическое изображения распред-я поглощаемой энергии по длинам волн вызывается спектром поглощ вещ-ва. Виды спектров зависят от величин, кот откладываются на О_Х и О_У.

Как правила. На О_Х- длина волны (λ), частоту (ð) либо волновое число (ω), а по О_У откладывается оптич плотность (Д), log Д отражен в % (Т%) либо коэф-т поглощения (ε). Вид этих спектров в зав-ти от системы координат может быть:

В зав-ти от log оптич плотности, это будет выглядеть наоборот.

В зав-ти от коэф-та поглощения могут наблюдаться несколько мах:

Так как поглощаемая энергия приводит не только к изменению электронных, но и колебат. и вращат. состояний поглощаемых молекул, то наблюдаются спектры поглощения. Они предст собой широкие полосы с одним или несколько мах-ми в непрерывной области поглощениями, либо несколькими мах-ми в различных областях, разделенные областями пропускания.

Полосы поглощ-ия в электронном спектре характ-тся длиной волны λ_МАХ и интенс-тью, кот измеряются в этом мах-ме. Положение полосы на шкале длин волн опред-тся разностью энергий состояния до и после перехода. К сожалению проводить качеств. анализ только по спектру поглощ-ия невозможно, потому что полосы поглощ-ия различных химических вещ-в перекрываются и сильно искажаются, а также смещаются под действием растворителя.

 

 

Применение фотометрии.

По своей применяемости в практике заводских, контролирующих и исследовательских лабораториях фотометрия явл-тся самым распространенным методом.

Достоинства метода: 1. Доступность, дешевизна, простота работы и обслуживания. 2. Точность анализа 1-2%. Экспрессность метода, не требует высокой квалификации персонала 3. Обладает высокой универсальностью и избирательностью.

Фотометрия используется для колич-го определения продуктов питания: белков, сахара, жиров, нитратов, нитритов и токсичных элементов.

 

Фотометрия пламени.

Вариант атомно-эмиссионной спектроскопии с атомизацией в пламени – метод эмиссионной фотометрии пламени. Конструктивно пламенный атомизатор для атомно-эмиссионной спектроскопии представляет собой горелку, в которой атомизируемую пробу (раствор) подают в пламя, распыляя её с помощью форсунки.

Схема пламенного атомизатора:

1-пламя, 2-ёмкость с раствором пробы, 3-форсунка, 4-трубка для подачи раствора в форсунку, 5-распыленная проба.

Принцип работы пламенного атомизатора. Окислитель и горючий газ подаются под определённым давлением в форсунку 3, в которой образуется разрежение (вакуум), за счёт которого раствор пробы из ёмкости 2 поднимается в форсунку, где распыляется в виде факела 5. При этом смесь горючего газа и окислителя поджигается, образуя пламя 1. Таким образом, проба распыляется внутри пламени 1, где образуется высокая температура, и капли пробы мгновенно испаряются.

При сгорании горючей смеси, состоящей из горючего газа и окислителя образуется пламя, которое состоит из 2-х основных зон: восстановлений и окислений.

Для смеси «светильный газ-воздух» температура внутри пламени распределяется следующим образом: самая высокая температура образуется в окислительной зоне, а самая низкая – в восстановительной.

В восстановительной зоне образуется излучение света практически во всём ультрафиолетовом и видимом диапазоне. Это излучение накладывается на линии испускания возбуждённых атомов, поэтому восстановительную зону не используют для аналитических целей. Окислительная зона излучает интенсивно свет в инфракрасной области и очень мало в ультрафиолетовой и видимых областях. Поэтому эту область используют в аналитических целях. Температуру, состав и окислит.-восстановительные свойства пламени в определённых пределах изменяют соотношением горючего газа и окислителя.

Пламя – самый низкотемпературный источник атомизации и возбуждения, используемый в атомно-эмиссионной спектроскопии (температура =1500-3000 С). Эти температуры оптимальны для определения легко атомизируемых и возбудимых элементов. В 1-ю очередь щелочные и щелочно-земельные металлы. Для этих металлов метод фотометрии пламени является 1-м из самых чувствительных методов. Предел обнаружения достигает 10 массовых %.

Достоинство фотометрии пламени: высокая стабильность и хорошая воспроизводимость результатов измерений.

 

Тема 7: Атомно-абсорбционная спектроскомпия. (1) Основы метода: ААС основана на поглащении излучения, оптич. диапазона невозбужденными свободными атомами.

Т.о. в ААС как и в АЭС необход. предварит-но атомизировать пробу, но если в АЭС аналитич. сигнал формир-ся возбужд-ми атомами, то в ААС он формируется невозбужден-ми атомами

63. Основной закон поглощения света. Вел-на оптической плотности атомн. пара в соотв-и с основным законом светопоглощения, прямопропорц-на концентрации поглощающих частиц атомов определенного элемента в атомизаторе. где - коэф-нт поглащения света свободн. атомами, - концентрация поглощающих частиц, L - длина оптического пути. При постоянном усилении атомизации и задан. режиме работы прибора конц-ция атомов в атомизаторе прямопроп-на концентрации определенного элемента в пробе A=K*L*C. C- концентрация определ. эл-та в пробе, K- коэф-т, включ. в себя коэф-т поглащения и коэф-т пропорц-ти между и C. Этот коэф-т К является сторого эмпирической величиной кот. зависит от условий анализа. К наход-ся опытным путем, напр., с пом. градуировочного графика.

(2) Методы атомизации проб. В о тлич. от АЭС, в ААС(Атомно-абсорбционная спектроскомпия) роль атомизатора проб сост. в том, чтобы перевести пробы в атомн. сост-е, но не в возбужденное. Поэтому рабоч. диапазон температур в ААС ниже, чем в АЭС(800-3000С). Осн. тип источников атомизации, кот. прим-ся в ААС-пламена и эл-термич(непламеню) атомизаторы.

 

64. Пламенные атомизаторы. -для ААС(Атомно-абсорбционная спектроскомпия) предст. собой горелку по аналогии с атомизатором для АЭС. Однако конструкции для ААС отлич-ся тем, сто в них использ. различн. варианты щелевых горелок в к-х пламя имеет форму вытянутой узкой щели. Благодаря этому обеспеч-ся большая длина L оптич. пути и соов-но увел-ся аналитический сигнал(оптич. плотность).

 

Изобразим щелев. горелку для ААС

:

1- щелев. горелка, 2- щель, 3-пламя, 4- смеситель, 5- форсунка

 

Принцип работы: в форсунку подаётся под давлением ок-ль, кот. с большой скоростью выходит из форсунки и создает разряжение на выходе из форсунки. Проба за счет разряжения поступает в форсунку, где распыляется на мелкие частички и эта смесь поступает в смеситель 4, куда под давлением направляется гор. газ. Гор. газ, ок-ль и проба смешив-ся и поступает в горелку 1 с небольшой скоростью, глее эта смесь поджигается, образуя пламя длиной L. Наиб. распростран. гор. с-вами в ААС- светильн. газ-воздух (t= 1500-1800 c), ацетилен. воздух (2200-2300 C), ацетилен N2O (2700-2800 C) Недостаток: низк. эф-сть атомизации.

 

65. Электротермические атомизаторы. Наиболее распротранен. конструкцией эл-термич. атомизаторов является небольш. трубка длиной порядка неск-х см и диаметром 1 см, выполнен., как пр-ло, из графита. Эта трубка нагрев-ся эл. током большой силы.

Схема трубчат. эт-термич. атомизатора

 

1- излучатель света, 2- трубка, 3- отверстие для пробы, 4-эл. контакты

 

Для того, чтобы предотвратить выгорание графита, атомизатор помещают в атмосферу инертн. газа(аргона). Эл (термич. атомизация или преимущество п-д пламен. Повышение чувствительности определяется вследствие повышения эффективности атомизации, это связ. с тем, что проба нах-ся в атомизаторе продолжительн. время и кроме этого, графит обладает восстановит. свойствами, что значительно облегчает диссоциацию устойчив. оксидов многих хим. элементов. Немаловажным достоинством эл.термич. атомизации явл. возможность непрерывно изменять температуру атом-ра (до 2600 С) за счет измен-я (увеличения) силы тока.

Достоинства и недостатки атомно- абсорбционного анализа ААС явл. более чувт. м-дом, чем АЭС. Это связ. с тнм, что в ААС аналит. сигнал формир-т атомы, находящиеся в осн. сост-и, кот. сост-ют осн. долю атомов определ-го эл-та. В АЭС аналит. сигнал формирует атомы в возбужден. сост-и, доля кот. в анал-руемой пробе значительно меньше. Воспроизводимость а ААС выше, чем в АЭС, т.к. колебания темп-ры ат-тора почти не изм-т долю невозб. атомов. Но на долю возбужд-х атомов температура существенно влияет в АЭС. Селективность в ААС чаще всего выше, чем в АЭС. Главн. недостаток м-да ААС-трудность осущ-я многоэлементного анализа, т.к. для кажд. хим. эл-та нужен свой источник излучения. По этой же причине м-д ААС этой же причине м-д ААС не пригоден для качеств анна-за.

 

(66, 67 вопросов нет в конспекте, брала из лабы 5)!!!!!!!!!!!!!!!

 

66. Принципиальная схема атомно-абсорбционного спектрометра. Устройство атомно-абсорбционного спектрометра. Простейшим способом перевода растворенной пробы в атомарное состояние является использование пламени. Схема спектрометра с пламенной атомизацией приведена на рисунке. Принципиальная схема атомно-абсорбционного спектрометра:

 

1. Источник излучения; 2. Горелка; 3. Распылитель; 4. Капилляр;5. Образец; 6. Подача горючего; 7. Подача окислителя; 8. Монохроматор.9. Фотоэлектронный умножитель; 10. Усилитель; 11. Электрометр;12. Аналого-цифровой преобразователь; 13. Компьютер.В пламенном способе атомизации раствор пробы распыляют в пламя в виде мелких ка­пель. Жидкая анализируемая проба через капилляр подается в распылитель где распыляется и полученный аэрозоль в смеси с горючим газом подается в пламя горелки. Для подачи в пламя необходимо поддерживать постоянный расход пробы (для постоянства содержания атомов в пламени), что достигается постоянством расхода окислителя. Интенсивность пламени регули­руют расходом горючего.

Обычно используют щелевые горелки, дающие ламинарное пламя продольной длиной 5- 10 см. Наиболее часто применяют горючую смесь ацетилен-воздух, имеющую температуру до 2500°С, что позволяет определять большинство элементов. В пламени происходит испарение составных частей пробы, их диссоциация на свободные атомы, возбуждение атомов под дейст­вием внешнего излучения и побочный процесс ионизации атомов.

 

67.Источники излучения, их виды и область применения. В качестве источника излучения наиболее часто используют лампы с полым катодом, спектр испускания которых совпадает со спектром определяемого элемента. Конструкция ламп с полым катодом такова, что в спектре испускания интенсивно проявляются спектральные ли­нии атомов, входящих в состав материала катода. Изменяя материал катода можно получить спектры испускания различных химических элементов. Каждая лампа для атомно- абсорбционного анализа дает спектр испускания атомов какого-либо одного элемента. Для оп­ределения нескольких элементов в пробе необходимо иметь набор ламп на различные элементы, которые последовательно заменяют, используя их поочередно в качестве источников излучения, что является недостатком метода. Кроме них могут применяться разрядные трубки с парами металлов, а также безэлек­тродные разрядные трубки, разряд в которых зажигают микроволновым электрическим полем, подводимым через волновод. Такие лампы используют для тех элементов, из которых невоз­можно изготовить полый катод, поскольку они обладают высокой летучестью (As, Sb, Bi, Se, Hg и др.)

Излучение ламп модулируют с определенной частотой (50 - 400 Гц) для того, чтобы уст­ранить нежелательное флуктуативное излучение, а приемник настраивают на данную частоту.

Устройство основных углов атомно-абсорбционного спектрометра. Лампы с полым катодом представляют собой стеклянный отвакуумированный цилиндр (1) заполненный по давлением в несколько мм.рт.ст. аргоном. Внутри лампы на некотором рас­стоянии друг от друга расположе- 2 4 3 1 ны катод цилиндрической формы

(2), выполненный из вещества, спектр излучения которого требу­ется получить, и кольцеобразный анод (3). При приложении разно­сти потенциалов между катодом и анодом, из катода (-) эмитируются электроны и движутся ускоряе­мые электрическим полем по направлению к аноду (+). При движении электроны ионизируют атомы аргона (Аг*), которые ускоряются полем в обратном направлении и бомбардируют по­верхность анода, приводя атомы поверхности в возбуждение за счет ионного удара, которые, переходя в основное состояние, излучают характеристический спектр. Таким образом в лампе зажигается разряд, который концентрируется в полости катода, а экран (4), выполненный из слюды, предотвращает выход разряда на наружные стенки катода. Цилиндрическая форма като­да позволяет направлять излучение в кварцевое окно (5).

 

 

 

68 Количественный АА анализ. М-д ААС (атомно- абсорбционной спектроскомии) явл. 1 из наиб. чувствит. и учебн. м-дов массов. опред-й больш-ва Ме. Для колич. ан-за м-дом ААС примен. м-ды внешних стандартов, т.е. м-д градуир. графиков и м-д добавок.

М-д внутренних стандартов, в отлич. от АЭС, не примен-ся, т.к. ААС – одноэлементн. ан-з, кот. не позволяет одноврем. измерять аналит. сигналы 2-х эл-тов: определ-ного и внутрен. стандарта. Широко в ААС использ. м-д добавок. Это связ. с тем, что помехи в ААС имеют гл. образом физико-химич. природу. А т.к. ААС ан-рует р-ры, то для р-ров м-д добавок оч. легко реализлвать технически.

Практическое применение ААС АА м-д исп-ся как м-д массов. быстрых селективн. и достаточно точных опр-й МЕ-в. Этот м-д использ. для определ-я как следовых так и достаточно высоких содержаний в-в. Для высоко конц-х р-ров использ. их разбавления. Чаще всего этим м-дом опре-т малое содержание в-в: в пламен. ААС порядок опред-х вел-н сост-ет нанограммы, приходящ. на мл р-ра.

 

69. Основы рентгеноспектрального анализа (РСА). По сравнению с общими основами спектроскоп. мет-дов анализа, кот. были рассмотрены ранее, рентген. методы имеют ряд особенных частей. Рассмотрим взаимодействие рентгеновского излучения с твердым материалом:

Образец твердого материала облучается рентгеновским излучением, которое наз-ся первичным излучением с длиной волны и интенсивностью . При прохождении ч-з образец интенсивность первичного излучения уменьшается. Его интенсивность на выходе из твердого материала () зависит от толщины образца L, от плотности материала р, и от массового коэффициента поглащения μ:

()= * exp(-р μL). Определение интенсивности рентгеновского излучения после прохождения образца испол-ся в рентгеновском абсорбционном анализе (РАА). Кроме поглощения часть рентгеновского излучения рассеивается (отражается). Это рассеянное излучение материала имеет ту же длину волны, что и первичное излучение , и его наз-т когерентным или (рассеянным). Излучение, имеющее более высокую длины волны некогерентно рассеянные. Явление рассеяния рентгеновского излучения используется для установления кристалл. структуры вещ-ва. В дополнения к поглощению и рассеиванию возникант вторичное рентгеновское излучение, кот. позволяет получить рентгеновское эмиссион анализ, либо рентгенофлуоресцентный анализ.

 

70. При воздействии первичного рентгеновского излучения с атомами сначала происходит выбивание электронов с одного из внутренних электронных уровней. Этот выбитый электрон, который называется фотоэлектроном, обладает кинетической энергией равной разности энергий падающего кванта первичного рентгеновского излучения hν (ню) и энергией связи электрона с ядром :

= hν - .

Для наглядности изобразим строение атома с помощью модели Бора, т. е. в виде прямых горизонтальных линий, которые обозначают уровни энергии электронов:

 

Механизм электронного возбуждения в рентген. спектроскопии

Символами k, l, m, n, o, p обозначаются уровни энергии с главными квантовыми числами равными соответственно 1, 2, 3, 4, 5, 6, т. е. в порядке удаления электронных оболочек от ядра. k-уровень находится ближе всего к ядру атома.

Если на атом действует квант энергии hν (ню), то он «выбивает» с уровня k электрон, который назыв. фотоэлектроном. После удаления фотоэлектрона на k-линии образуется вакансия, т. е. получается неустойчивый электрон! конфигурация, при которой электроны с более высоких уровней стремятся заполнить образующуюся вакансию.

При переходе электронов с более высокого уровня на более низкий испускается квант вторичного рентгеновского излучения. Т. о. возникающее излучение имеет тоже рентгеновскую природу и такой процесс назыв. рентгеновской флуоресценцией.

Переход внутреннего электрона на нижний уровень не всегда может сопровождаться излучением и такой переход назыв. безизлучательным процессом. Высвободившаяся при этом энергия такого перехода идет на выбивание одного из электронов более высокого уровня. Этот процесс назыв. оже-эффект. Он протекает параллельно с испусканием рентгеновского излучения, т. е. флуоресценции.