Основы атомной спектроскопии

Практической целью методов атомной спектроскопии при анализе вещества является качественное, полуколичественное или количественное определение элементного состава анализируемой пробы. Еще 25—30 лет назад эти задачи решались, по существу, лишь одним из методов — атомно-эмиссионным методом спектрального анализа в оптическом диапазоне спектра, В настоящее время достаточно широкое применение получили также методы анализа по атомным спектрам поглощения и флуоресценции в оптическом диапазоне, а также по эмиссионным и флуоресцентным спектрам в рентгеновском диапазоне. Во всех случаях в основе этих методов лежат квантовые переходы валентных или внутренних электронов атома из одного энергетического состояния в другое. [c.53]

Атомно-эмиссионная спектрометрия (АЭС) — один из старейших методов, используемых в элементном анализе [8.1-1, 8.1-2]. Первые наблюдения испускания с использованием спиртового пламени были сделаны в начале XIX века Брюстером, Гершелем, Талботом и Фуко Талбот даже предположил, что эмиссионная спектрометрия пламени сможет заменить трудоемкие методы химического анализа . Их результаты послужили основой работы Бунзена и Кирхгофа и могут рассматриваться как действительное начало эмиссионной спектроскопии. [c.10]

Физическую основу атомно-абсорбционной спектроскопии составляет поглощение резонансной частоты газообразными атомами. Если на невозбужденные атомы направить излучение света с резонансной частотой поглощения атомов, то излучение будет поглощаться атомами, а его интенсивность уменьшится. Таким образом, если в эмиссионной спектроскопии концентрация вещества связывалась с интенсивностью излучения, которое [c.207]

Рис. 14.2. Схемы процессов, лежащих в основе методов спектроскопии [42] а) атомно-эмиссионной

Рассмотрим сначала состояния одного электрона в центральном поле со сферической симметрией, иначе говоря, атом водорода в стационарном и возбужденном состоянии. Прежде всего сделаем краткий обзор экспериментальных данных, лежащих в основе теории, в особенности полученных методами атомной спектроскопии. [c.39]

Атомная спектроскопия изучает электронные уровни энергии атомов и переходы между ними. Для атомов были впервые сформулированы Бором его постулаты. Объяснение спектра атома водорода на основе этих постулатов указало пути объяснения спектров любых атомных систем. [c.214]

ОСНОВЫ АТОМНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ [c.63]

Наиболее вероятным изменением энергетического состояния атома при возбуждении является его переход на уровень, ближайший к основному энергетическому состоянию, т. е. резонансный переход. Если на невозбужденный атом направить излучение с частотой, равной частоте резонансного перехода, кванты света будут поглощаться атомами и интенсивность излучения будет уменьшаться. Использование этих явлений составляет физическую основу атомно-абсорбционной спектроскопии. Таким образом, если в эмиссионной спектроскопии концентрация вещества связывалась с интенсивностью излучения, которое было прямо пропорционально числу возбужденных атомов, то в атом-но-абсорбционной спектроскопии аналитический сигнал (уменьшение интенсивности излучения) связан с числом невозбужденных атомов. [c.97]

Рассмотрены теоретические основы оптической спектроскопии, в том числе эмиссионной (с различными источниками возбуждения спектров), пламенной фотометрии и методов атомной абсорбции с пламенными и электротермическими атомизаторами. [c.3]

Переходы между электронными уровнями лежат в основе большой группы аналитических методов атомной спектроскопии (атомно-эмиссионной — АЭС, атомно-абсорбционной — ААС, атомно-флуоресцентной — АФС, рентгеновской — РС, электронной — ЭС). [c.334]

Метод атомно-абсорбционной спектроскопии является одним из наиболее перспективных и быстро развивающихся аналитических методов. В книге излагаются физические основы атомно-абсорбционной спектроскопии [c.4]

Были предприняты попытки [14] расширить возможности ИК-спектроскопии на основе изучения отдельных подфракций, выделенных из первичных асфальтенов в результате применения растворителей, различающихся по полярности, от нормальных парафиновых углеводородов С — Сд до диоксапа и ацетона. Экстрагированные вещества частично выпадали в осадок. ИК-спектры выделенных фракций асфальтенов показывают, что в них проявляются те же характерные полосы поглощения, что и в ИК-спектрах асфальтенов, описанных другими авторами. Были получены также полуколичественные величины относительного содержания различных атомных груннировок в исходных асфальтенах и их фракциях отнесением характерных полос поглощения к полосе [c.208]

В основу настоящей книги положены курс лекций по атомной спектроскопии и факультативный курс лекций по теории атомных спектров, которые автор читал в 1956—1960 гг. в Московском физико-техническом институте. При написании I, II и III глав использованы записи лекций по атомной спектроскопии, прочитанных в Московском физико-техническом институте проф. С. Л. Мандельштамом. 33 и глава XI написаны совместно с Л. А. Вайнштейном, а 46 совместно с Л. А. Вайнштейном и Л. П. Пресняковым. [c.12]

Таким образом, возбуждаясь, атомы излучают энергию, которая может быть зафиксирована в виде спектра линий, причем для каждого элемента (например, металла) характерен свой, только ему одному присущий спектр. Благодаря этому можно различить элементы между собой, что является основой качественного спектрального анализа. Классификация методов атомной спектроскопии представлена в табл. III.2. [c.217]

Группа методов электронной УФ спектроскопии охватывает оптические спектры не только в ультрафиолетовой (УФ), но и в видимой (ВИ) и самой ближней ИК областях, связанные с переходами между различными электронными состояниями атомов и молекул. Электронные переходы атомов и связанные с ними спектры в указанных областях являются основой атомного эмиссионного и абсорбционного спектрального анализа. Высокотемпературный нагрев вещества, например, в вольтовой дуге или искровом разряде, как это делается при эмиссионном спектральном анализе, переводит образец в парообразное, обычно атомарное состояние, причем атомы химических элементов, входящих в состав вещества, возбуждаются. Излучение, возникающее при переходах атомов в основное электронное состояние, и дает линейчатый спектр, используемый для качественного и количественного элементного анализа, который, как и вся группа связанных с ним спектральных методов, здесь рассматриваться не будет. [c.294]

Здесь вал (Яа) — одноэлектронная энергия а-й орбитали при заряде на атоме А. Величины еа. ( А) чаще всего вычисляют на основе данных атомной спектроскопии или хартри-фоковских расчетов атомов. [c.158]

Третье издание практикума существенно отличается от первых двух изданий. Получили значительное развитие работы по молекулярной спектроскопии, а работы по атомным спектрам сокращены — в связи с изменениями учебных планов. В практикум введены новые работы, знакомящие со спектральными методами изучения свойств молекул и определения молекулярных констант веществ, работы по расчету сумм состояния и термодинамических функций на основе непосредственно полученных опытных данных. Студенты знакомятся с применением методов статистической термодинамики для расчета химических равновесий. Существенно изменены работы, связанные с применением термохимических, рентгеноструктурных и некоторых электрохимических методов исследования. [c.4]

В основе всех спектроскопических методов лежит взаимодействие электромагнитного излучения с атомами или молекулами анализируемого вещества (материала). Учение о спектрах электромагнитного излучения базируется на квантовых представлениях, введенных в спектроскопию Н. Бором. Сформулированные им два постулата о существовании стационарных состояний и о квантовых переходах с излучением получили всестороннее экспериментальное подтверждение не только для простейших, но и для самых сложных атомов, молекул, атомных ядер, а также конденсированных макроскопических систем (например, кристаллов). [c.331]

Молекулярная спектроскопия изучает электронные, колебательные и вращательные уровни молекул и переходы между ними. Электронные уровни в молекулах трактуют, исходя из атомных уровнен на основе теории химической связи (кристаллического поля, поля лигандов, молекулярных орбиталей). [c.216]

Обобщение всего основного материала современной аналитической химии проведено в книге на базе теории информации, метрологии и в свете практических задач химического анализа. Это, несомненно, здоровая основа для обобщения, однако в ней не хватает, как нам кажется, одного важного элемента — учета специфических структурных уровней организации и движения материи, используемых в анализе (молекулярные орбитали, внешние и внутренние атомные орбитали, ядро атома). Поэтому несколько искусственный и формальный характер имеет объединение в одной главе пяти разделов, посвященных, с одной стороны, атомно-молекулярной спектроскопии и, с другой стороны, ЯМР- и масс-спектроскопии. Такой же характер имеют отчасти и разделы по хроматографии, включенные в гл. 7, посвященную методам разделений. [c.6]

В аналитической спектроскопии в названиях различных методов, как правило, отражены объекты исследования и процессы, лежащие Р) основе определения этих объектов, например атомно-абсорбционный, атомно-флуоресцентный методы анализа. В методе, основанном на селективной лазерной ионизации, объектом исследований являются атомы, а процессы, позволяющие детектировать эти атомы, связаны с образованием ионов. Поэтому, с точки зрения авторов настоящего учебного пособия, данный метод логично называть в общем виде атомно-ионизационным (АИ). [c.183]

Характерной особенностью физических методов анализа и аналитических процессов, лежащих в их основе, является высокая разрешающая способность , которая проявляется в дискретности характеристических сигналов (см рис. 4,5), регистрируемых в виде линейных спектров или острых пиков. Эта особенность присуща большинству ядерно-физических (ЯМР, активационный анализ) методов, а также методам рентгеновской, атомно-эмиссионной и абсорбционной спектроскопии. Причина высокой разрешающей способности этих методов — в относительно высоких значениях характеристических квантов энергии, сопровождающих переход из возбужденного состояния в основное (или наоборот) в процессе ядерных превращений и при переходах электронов на близких к ядру уровнях. Следствием высокой разрешающей способности физических методов является их высокая специфичность, проявляющаяся в почти полном отсутствии эффектов наложения сигналов элементов друг нз/друга. Однако нередко на основные сигналы накладываются сигналы сопутствующих процессов. Так, хотя спектральная линия атомного поглощения элемента характеризуется шириной не выше 0,1 нм, на нее часто накладывается спектр молекулярного поглощения соединений, образуемых элементом основы (матрицы) в условиях атомизации. [c.15]

Физические основы спектроскопии ядерного магнитного резонанса определяются магнитными свойствами атомных ядер. Взаимодействие магнитного момента ядра с внешним магнитным полем Во приводит в соответствии с правилами квантовой механики к диаграмме ядерных энергетических уровней, так как магнитная энергия ядра может принимать лишь некоторые дискретные значения Я,- — так называемые собственные значения. Этим собственным значениям энергии соответствуют собственные состояния — те состояния, в которых только и может находиться элементарная частица. Они также называются ста-ционарными состояниями. С помощью высокочастотного генератора можно вызвать переходы между собственными состояниями на диаграмме энергетических уровней. Поглощение энергии можно обнаружить, усилить и записать как спектральную линию, или так называемый резонансный сигнал (рис. 1). [c.10]

В основе спектроскопии ядерного магнитного резонанса лежат магнитные свойства атомного ядра. Из ядерной физики мы знаем, что некоторые ядра, в том числе и протон, обладают угловым моментом Р, который в свою очередь обусловливает появление у этого ядра магнитного момента л. Обе величины связаны соотношением [c.17]

К концу XX века стало ясно, что электрохимический анализ, как и сама аналитическая химия, вышел за пределы своего классического содержания и превратился в междисциплинарную область знаний. Еще недавно при традиционном сопоставлении инверсионной вольтамперометрии с атомно-абсорбционной спектроскопией отмечали преимущества того или другого метода на примерах определения металлов в различных матрицах. Да и вообще вся методология электрохимического анализа по большей части развивалась на основе изучения объектов неорганической природы. Сейчас же методы аналитической химии устойчиво дрейфуют в сторону [c.9]

Для проведения количественного анализа на любую атомную группировку, благодаря своей высокой точности, чувствительности, быстроте, малому количеству требующегося вещества и возможности проведения измерений в потоке, очень удобным оказывается метод инфракрасной спектроскопии. В основе всех количественных измерений, проводимых по спектрам поглощения, лежит закон -Бугера—Ламберта — Бера, по которому оптическая плотность образца, равная натуральному логарифму отношения падающего на образец монохроматического излучения к прошедшему, пропорциональна числу поглощающих центров, приходящихся на один квадратный сантиметр сечения светового пучка. [c.178]

Метод ЭПР-спектроскопии был впервые применен для исследования облученного природного кварца Дж. Гриффитсом, Дж. Оуэном и Дж. Бардом в 1954 г. Они идентифицировали центры, получившие впоследствии название А1-центров дымчатой окраски и присутствующие во всех синтетических кристаллах кварца, содержащих структурную примесь алюминия. Наблюдаемый (при 7<]50 К) спектр ЭПР состоит из шести групп по шесть линий в каждой (магнитная кратность (/ а=6). Появление сверхтонкой шестикомпонентной структуры (СТС) обязано взаимодействию неспаренного спина с магнитным моментом ядра алюминия (спин ядра / = 5/2). На основе экспериментальных данных О Брайен в 1955 г. рассмотрела модель такого парамагнитного центра и провела расчет схемы его электронных уровней в рамках приближения молекулярных орбиталей — линейных комбинаций атомных орбит (МО ЛКАО). По этой модели центр представляет собой дырку , локализованную на кислородах дефектного тетраэдра, в котором ион кремния замещен ионом алюминия, а недостающий заряд компенсируется щелочным ионом (Na+Li+) или протоном (Н+), располагающимся в структурном канале вблизи такого тетраэдра. [c.53]

Оптические методы анализа основаны на измерении характе]5истик оптических свойств вещества (испускание, поглощение, рассеивание, отражение, преломление, дифракция, интерференция, поляризация света), проявляющихся при его взаимодействии с элекгромагнитшш излучением. По характеру взаимодействия электромагнитного излуч(шия с веществом оптические методы анализа обычно подразделяют на эмиссионный спектральный, атомно-абсорбционный, молекулярный абсорбционный спектральный (спектрофотометрия, фотоэлектроколориметрия), люминесцентный, нефелометрический, турбодиметрический, рефрактометрический, интерферометрическиг поляриметрический анализ, а также спектральный анализ на основе спектров комбинационного рассеяния (раман-эффект) и некоторые другие методы, также использующие взаимодействие электромагнитного поля с веществом — ядерный магнитный резонанс (ЯМР), электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), ядерная гамма-резонансная спектроскопия (эффект Мессбауэра) и т. д. [c.516]

Уровни сверхтонкой структуры обусловлены наличием собственных моментов (ядерных спинов) у атомных ядер (табл. 14.3). Разности энергий этих уровней очень малы, составляя от десятимиллионных до стотысячных долей электрон-вольта (от тысячных до десятых долей обратного сантиметра). Переходы между такими уровнями лежат в основе группы радиоспектроскопических (спин-резонансных) методов анализа спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), ядерного магнитного резонанса (ЯМР), ядер-ного квадрупольного резонанса (ЯКР) и др. [c.335]

В основе метода атомно-абсорбционной спектроскопии (ААС) лежит явление селективного поглощения света свободными атомами в газообразном состоянии. Поглощение можно наблюдать, пропуская свет от внешнего источника непрерывного (сплошного) спектра через слой свободных атомов какого-либо элемента (рис. 14.39). Природным аналогом системы являются линии Фраунгофера в солнечном спектре. Селективно поглощая свет, чаще всего — на частоте резонансного перехода, атомы переходят из основного состояния в возбужденное, а интенсивность проходящего пучка света на этой частоте (длине волны) экспоненциально убывает по закону Бугера—Ламберта—Бера [c.824]

Книга всесторонне и доходчиво, а самое главное методологически правильно знакомит с теорией химической связи и результатами ее применения к описанию строения и свойств соединений различных классов. Сначала изложены доквантовые идеи Дж. Льюиса о валентных (льюис овых) структурах и показано, что уже на основе представлений об обобществлении электронных пар и простого правила октета при помощи логических рассуждений о кратности связей и формальных зарядах на атомах удается без сложных математических выкладок, как говорится на пальцах , объяснить строение и свойства многих молекул. По существу, с этого начинается ознакомление с пронизывающими всю современную химию воззрениями и терминами одного из двух основных подходов в квантовой теории химического строения-метода валентных связей (ВС). К сожалению, несмотря на простоту и интуитивную привлекательность этих представлений, метод ВС очень сложен в вычислительном отношении и не позволяет на качественном уровне решать вопрос об энергетике электронных состояний молекул, без чего нельзя судить о их строении. Поэтому далее квантовая теория химической связи излагается, в основном, в рамках другого подхода-метода молекулярных орбиталей (МО). На примере двухатомных молекул вводятся важнейшие представления теории МО об орбитальном перекрывании и энергетических уровнях МО, их связывающем характере и узловых свойствах, а также о симметрии МО. Все это завершается построением обобщенных диаграмм МО для гомоядерных и гете-роядерных двухатомных молекул и обсуждением с их помощью строения и свойств многих конкретных систем попутно выясняется, что некоторые свойства молекул (например, магнитные) удается объяснить только на основе квантовой теории МО. Далее теория МО применяется к многоатомным молекулам, причем в одних случаях это делается в терминах локализованных МО (сходных с представлениями о направленных связях метода ВС) и для их конструирования вводится гибридизация атомных орбиталей, а в других-приходится обращаться к делокализованным МО. Обсуждение всех этих вопросов завершается интересно написанным разделом о возможностях молекулярной спектроскопии при установленни строения соединений здесь поясняются принципы колебательной спектро- [c.6]

Величина, обратная длине волны наблюдаемой рентгеновской линии, пропорциональна квадрату атомного номера элемента. Этот закон, лежащий в основе рентгеновской спектроскопии закон Мозли), одновременно является подтверждением современной трак-Таблица 5.6 товки периодической системы элемен-номЕнклАТУРА ЛИНИЙ РЕНТГЕНОВСКИХ -[-ов. Влагодаоя этой закономерности [c.200]

Какие физические 1фоцессы лежат в основе а) оптических б) рентгеновских методов атомной спектроскопии [c.358]

Физические основы. Метод атомно-флуоресцентной спектроскопии (АФС) основан на оптическом возбуждении характеристического излучения атомов (рис. 14.61). С этой целью пробу анализируемого вещества превращают в атомный пар и облучают для возбуждения флуоресценщ1и таким излучением, которое поглощают атомы только определяемого элемента (длина волны излучения соответствует энергии электронных переходов этих атомов). [c.850]

Атомно-эмиссионная спектроскопия основана на измерении ин-т енсивности излучения, испускаемого возбужденными атомами, в то время как в основе атомно-абсорбционной спектроскопии лежит. поглощение невозбужденными атомами. При температуре пламени доминируют невозбужденные атомы. Так, при 2500 К лищь около 0,02% атомов натрия в любой момент находится в Зр-со--стоянии атомов в более высоком энергетическом состоянии еще меньше. При 3000 К содержание атомов в Зр-состоянии равно примерно 0,09%. [c.175]

В каждом случае эмитирующая частица характеризует определённую комбинацию атомных уровней атома, что и создает основу для спектроскопии как остовных, так и уровней валентной зоны. Однако эмиссия фотонов не представляет большого интереса для исследования поверхности, поскольку они облацают большой длиной свободного пробега в твердом теле. Эмиссия Оже-электронов представляет собой весьма эффективный способ изучения строения поверхности и нанокластеров из-за относительно низкой кинетической энергии и малой величины свободного пробега. Хотя начальная остовная дырка может быть создана либо под действием фотонов, либо под действием электронов, в ЭОС применяется электронное возбуждение с помошью более простого применения электронных пучков с необходимой энергией ( 1,5 5 кэВ) и высокой интенсивности (1 100 мкА). Заметим также, что Оже-электроны возникают и в РФЭС, см. рис. 2.24. Таким образом, хотя ЭОС, основанная на трехуровневом процессе, более сложна в интерпретации, чем РФЭС, ее эффективность основана на применении пучков электронов, для которых фокусировка, отклонение или сканирование электронного пучка технически достаточно хорошо разработаны. [c.79]

Рентгеноспектральный микроанализ основан на возбуждении электронным зондом характеристич. рентгеновского излучения исследуемого образца (см. Рентгеновская спектроскопия). Рентгеновские микроанализаторы создают на основе просвечивающих и растровых электронных микроскопов. Они состоят из электронной пушки с системой линз для формирования электронного зонда, рентгеновского спектрометра, к-рый разлагает излучение в спектр и преобразует его в электрич. сигналы, и регистрирующей системы. В приборе поддерживается высокий вакуум. По спектру характеристич. рентгеновского излучения определяют атомные номера элементов, а по интенсивности спектральных линий — их концентрации. Метод примен. для качеств. и количеств, определения всех хим. элементов, начиная с В абсолютные и относит, пределы обнаружения соотв. 10" —10 г и 10 —10 %. Относит, стандартное отклонение при количеств, анализе 0,02—0,05. Объем образца, к-рый можно анализировать данным методом, зависит гл. оор. от энергии первичных электронов [1—50 кэВ, или (0,16—8)-10 Дж], плотности образца, степени поглощения излучения и составляет 0,1—10 мкм . Рентгеноспектральный анализ примеп. для определения состава микровключений, распределения элементов в тонких слоях и фазового анализа твердых в-в, [c.701]

Метод атомно-абсорбционной спекфоскопии [9], в основе которого лежит измерение поглощения резонансной линии свободными атомами определяемого элемента, находящимися в невозбужденном состоянии, при прохождении света через пары исследуемого образца, обладает высокой экспрессностью и хорошей точностью Его основное преимущество перед другими методами в высокой селективности, простоте подготовки проб к анализу и возможности определения нескольких элементов из одного раствора по единой методике. Однако при всех достоинствах он уступает по производительности атомно-эмиссионной спектроскопии. При необходимости одновременного определения нескольких элементов 246 [c.246]

Многие физические методы анализа — атомная и ядерная спектроскопия, активационный анализ и другие ядерно-физиче-ские методы позволяют проводить количественные определения, минуя стадию разделения. Одиако при этом обычно возникает другая, порою не менее сложная, задача — необходимость разделения аналитических сигналов определяемого и основных компонентов пробы (основы), а также сигналов сопутствующих компонентов, соседних по положению на щкале развертки аналитических сигналов. Так, в рентгено-флуоресцентном методе интенсивность флуоресценции определяемого элемента может падать за счет-частичного поглощения первичного (возбуждающего) излучения сопутствующими элементами и одновременно за счет поглощения ими собственного излучения флуоресценции элемента. С другой стороны, при частичном наложении полос их флуоресцентного излучения на полосу определяемого элемента интенсивность аналитического сигнала определяемого элемента будет возрастать. [c.19]

Физические основы. Метод атомно-ионизационного спектрального анализа (АИСА) основан на селективной ионизации атомов определяемого элемента и регистрации продуктов ионизации (ионов или электронов). Практическое применение метода началось только с появлением лазеров и во многом благодаря развитию методов лазерной спектроскопии. Селективность достигается за счет того, что ионизация осуществляется из высоковозбуяаденных состояний атома. В зависимости от способа атомизации анализируемой пробы и способа ионизации возбужденных атомов данный метод назы- [c.854]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология