ОПТИЧКИ МЕТОДИ НА АНАЛИЗА Методи на расејување

Transcript

1 01/11/2016 Методи на расејување Оддел IV. Спектрохемиски анализи Поглавје 23Д. Методи на молекулско расејување (стр ) Ског, Вест, Холер, Крауч, Аналитичка хемија Поглавје 10. Спектроскопски методи на анализа 10 З Спектроскопија заснована на расејување Харви, Модерна аналитичка хемија (стр ) Предавање 8а, Инструментални аналитички методи (А), M. Стефова, Методи на расејување Претходно, методи засновани на интеракции електромагнетно зрачење-материја: апсорпција емисија флуоресценција Но, можни се и други интеракции, како: расејување на електромагнетно зрачење и тоа еластично расејување (расеаното зрачење е со еднаква енергија како упадното) нееластично расејување (расеаното зрачење е со различна енергија од упадното) АНАЛИТИЧКА ПРИМЕНА! 1

2 Методи на расејување еластично расејување (расеаното зрачење со еднаква енергија како упадното) турбидиметрија нефелометрија расејување на ласерска светлина: за мерење на молекулски маси на соединенијата и за мерење на големина на честички (динамичко расејување на светлина) нееластично расејување (расеаното зрачење со различна енергија од упадното) методи засновани на Раманов ефект Раманска спектроскопија нееластично расејување на зрачење предизвикано од вибрациони и ротациони премини АНАЛИТИЧКА ПРИМЕНА! Методи на расејување, нееластично Раманска спектроскопија заснована на Раман-ов ефект Откриен од Sir Chandrasekhara Venkata Raman 1928 Нобелова награда 1930! -за физичарите потврда на квантната теорија -за хемичарите (подоцна) аналитичка техника! Кога сноп oд светлина взаемодејствува со материјал, дел од неа се пропушта, дел се рефлектира, дел се расејува. Над 99% од расејаната светлина има иста фреквенција како упадната! Мал дел од расејаната светлина има фреквенции различни од упадната! Разликите во фреквенциите помеѓу упадното и нееластично расејаното зрачење својствата на молекулите на материјалот!!! 2

3 Методи на расејување Рамански спектрометар Раманска спектроскопија - комплементарна со IR спектроскопија за квалитативни, структурни и квантитативни информации. Што е разликата? Во видот на премините, т.е. - IR активни премини со промена на диполниот момент - Рамански активни премини со промена на поларизабилноста Рамански и IR спектри: слични, исти, различни зависи од симетријата на молекулите корисна е комбинација од двете вибрациони техники Методи на расејување Раманските и IR спектрите fingerprint - симетријата диктира кои ленти ќе бидат Рамански, а кои IR активни 3

4 Методи на расејување, нееластично Раманска спектроскопија примена: квалитативна анализа (аналогно на IR, групови фреквенции, бази на спектри) квантитативна анализа (површина на лента концентрација) за гасовити, течни, цврсти примероци многу брзо се добива спектар не е деструктивна техника, но треба да се внимава со енергијата на ласерот за да не изгори примерокот примена во форензика: теренски инструменти за добивање на спектар преку стакло или пластика за брза идентификација на дроги, експлозиви..., археометрија: испитувања на уметнички предмети, керамики, фрески, сликарски платна... Прочитај повеќе: МОМС VII семестар! Сино небо расејување на сончева светлина од честички прав, водна пара, капки, гасови во атмосферата ефикасноста на расејувањето λ на светлината (поизразено расејување за сина и виолетова светлина) Сонцето е црвено при залез црвената светлина послабо се расејува минува низ атмосферата во поголем обем во споредба со другите бои Проучувањата на расејувањето започнуваат од XIX век, првите на еластично расејување Први квантитативни примени во почетокот на XX век за определување на концентрација на колоидните честички во суспензиите. 4

5 Извори на расејување фокусиран монохроматски сноп на зраци со дадена λ се расејува во сите насоки од честички со димензии < 3/2λ на пример: видлива светлина со λ=500 nm се расејува на честички со големина до 750 nm поголеми честички може да се случи и рефлексија и рефракција две категории расејување еластично непроменета енергија! нееластично (претходно...) Извори на расејување Два вида еластично расејување: Рејлиево - расејување на мали честички димензии на честички < 5% од λ интензитетот на расејувањето рамномерно распределен и пропорционален со ν 4 најголемо расејување сина светлина, најмало црвена Расејување на големи честички распределбата на расеаната светлина расте во насока на движење на светлината, опаѓа во спротивна насока поради конструктивна и деструктивна интерференција 5

6 Турбидиметрија и нефелометрија сродни техники со еластично расејување на упадното расејување низ суспензија на колоидни честички Турбидиметрија детекторот во иста линија со изворот на зрачење и го мери намалувањето на моќноста на пропуштеното зрачење. - аналогија: мерење на апсорбанца! UV-Vis спектрофотометар! Нефелометрија мерење на расеаното зрачење под агол од 90 во однос на изворот при што се мери моќноста на расеаното зрачење. - аналогија: мерење на флуоресценција! Спектрофлуорометар! Споредба: турбидиметрија нефелометрија Кога која техника? Зависи од: 1. интензитетот на пропуштено/расеано зрачење во споредба со P 0 (I 0 ) при ниска концентрација на честички кои расејуваат, I Т ќе биде сличен со I 0 мерењето на мала разлика во интензитети е несигурно интензитетот на расејано зрачење е помал нефелометрија 2. големина на честичките што расејуваат за нефелометрија интензитетот на расеано зрачење ќе биде поголем ако честичките се толку мали да преовладува Рејлиево расејување, а за поголеми честички помало расејување под агол од 90. Kога се користи извор на UV или Vis зрачење, опт. големина на честички = nm за турбидиметрија големината на честичките не е толку битна можни мерења и при толку големи честички кои предизвикуваат и рефлексија и рефракција нарушување на линеарната зависност меѓу сигналот и концентрацијата 6

7 Определување на концентрација со турбидиметрија T = I T /I 0 или T = P T /P 0 -logt = kbc C концентрација на честичките што расејуваат (w/v) b должина на оптичкиот пат k константа која зависи од големината и формата на честичките и λ на изворот Аналогија со Беров закон: калибрациона крива права подготвена со серија од стандардни раствори но, можни значителни отстапувања од линеарноста Определување на концентрација со нефелометрија I S = k S I 0 C I S интензитет на расеано зрачење I 0 интензитет на упадно зрачење од изворот C концентрација на честичките што расејуваат (w/v) k S емпириска константа за даден систем Вредноста на k S се утврдува од калибрациона крива конструирана со серија стандарди со позната концентрација 7

8 Избор на бранова должина на упадно зрачење Потреба за намалување на потенцијални интерференции! Турбидиметрија: да се спречи апсорпција од примерокот соодветен избор на λ за да нема апсорпција со употреба на филтер или монохроматор Нефелометрија: апсорпцијата од примерокот не е проблем, освен ако не предизвикува флуоресценција за нефлуоресцирачки примерок, нема потреба од селекција на λ може да се користи и бела светлина ако се користи филтер или монохроматор треба да се провери зависноста на интензитетот на расејувањето, осетливоста на конверторот и интензитетот на изворот (пр. вообичаените конвертори се поосетливи на зрачење со λ=400 nm во споредба со λ=600 nm) Подготовка на примерок Интензитетот на расеаното зрачење во голема мерка зависи од: големината и формата на честичките што расејуваат пр. примероци со ист број честички може да покажат значително различни вредности за logt или I S во зависност од средниот дијаметар на честичките За квантитативна анализа неопходна рамномерна распределба на големината на честичките во примерокот и во стандардите. Честичките вообичаено се формираат со таложење, а својствата на талогот зависат од условите на таложење, кои треба да се контролираат: концентрација на реагенсот, редослед на додавање на реагенси ph, t, брзина на мешање, јонска сила време од формирање на честичките до мерење на трансмитанца/расејување може да се додаваат и површинско-активни супстанци (глицерин, желатин, декстрин) за стабилизација на талозите во колоидна состојба и спречување на коагулација 8

9 Примена определување на бистрина на вода, напитоци, прехр. производи пр. турбидитет на вода со нефелометрија со споредба на расејување на примерокот и стандард (формазин - лесно образува стабилна полимерна суспензија со мешање на р-ри од хидразин сулфат и хексаметилентетрамин суспензија што има 4000 нефелометриски единици турбидитет (НЕТ) станд. серија од 0 40 НЕТ, анализа на бистрина на сок од портокал, пиво, јаворов сируп... Примена определување на неоргански катјони и анјони по таложење при дефинирани услови и мерење на трансмитанца или расејување на суспензиите ~ концентрација на честички ~ концентрација на аналит Примери: Побарај примери за клиничко-биохемиски примени на турбидиметрија и нефелометрија Казеин? 9

10 Примена Клиничко-биохемиски примени на турбидиметрија и нефелометрија - Протеини Immunoturbidimetry and nephelometry both measure the turbidity of a sample to determine the level of an analyte. Upon addition of the assay reagent, antibodies and antigen cluster to form an immune complex that precipitates, increasing the turbidity of the sample. When light is passed through the reaction solution, some light is scattered & some light is absorbed by the sample and the rest passes through the sample. Примена https%3a%2f%2fwww.google.com%2f&bd=