Главная > Химия > Основы аналитической химии, Т1
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 9. Спектральный качественный анализ

Помимо описанного выше способа наблюдения невооруженным глазом за окрашиванием бесцветного пламени при внесении в него платиновой проволоки с анализируемым веществом в настоящее время широко используются другие способы исследования света, излучаемого раскаленными парами или газами. Эти способы основаны на применении специальных оптических приборов, описание которых дается в курсе физики. В такого рода спектральных приборах происходит разложение в спектр света с различными длинами волн, испускаемого образцом накаленного в пламени вещества.

В зависимости от способа наблюдения спектра спектральные приборы называют спектроскопами, с помощью которых ведут визуальное наблюдение спектра, или спектрографами, в которых спектры фотографируются.

При пользовании спектроскопом подлежащее исследованию вещество вносят в несветящееся пламя горелки или в пламя электрической искры или дуги, где оно улетучивается.

Излучаемый раскаленными парами или газами свет, пройдя через щель входной трубы спектроскопа, попадает на стеклянную призму, преломляется и разлагается на различные цвета (рис. 16) и затем через зрительную трубу попадает в поле зрения экспериментатора. При этом экспериментатор видит ряд отдельных цветных линий. Совокупность этих пространственно разделенных линий и называют спектром. Излучаемый раскаленными газами и парами спектр называют линейчатым» или прерывистым, в отличие от сплошного спектра, испускаемого раскаленными твердыми или жидкими телами.

Рис. 16. Схема спектрографа: 1 - электрическая искра или дуга, в которые вносят исследуемое вещество; 2 — линза, направляющая излучаемые раскаленными, парами или газами лучи на щель; 3 — Щель йходной трубы спектрографа; 4 — объектив, предназначенный для получения пучков Параллельных лучей (коллиматор); 5 — стеклянная призма, служащая для разложения и преломления света на его составляющие; 6 — объектив, собирающий в разных точках своей фокальной плоскости (7) падающие на него пучки лучей, которые представляются наблюдателю в виде изображения щели — красная, Ж — желтая, Ф — фиолетовая линии).

Линейчатый спектр каждого элемента содержит ряд спектральных линий, соответствующих испускаемым раскаленными парами и газами лучам, характеризующимися определенной длиной волны (К) или частотой колебаний . Наличие в спектре излучения этих линий, отвечающих определенным длинам волн, характерным для обнаруживаемых элементов, дает возможность судить о наличии искомых элементов в исследуемом веществе, а по интенсивности линий — об их количественном содержании.

Цвет света зависит от длины волны: наибольшая длина волны видимого света соответствует красному цвету, наименьшая — фиолетовому. Окрашивание пламени горелки соединениями натрия в желтый цвет, калия —в фиолетовый, зеленый и т. д. объясняется тем, что в спектре натрия преобладают линии желтого цвета, в спектре калия — фиолетового, в спектре меди — зеленого и т. д.

Изучение оптических спектров показало, что они не ограничиваются видимой областью (4000—7600 А), но распространяются как в область коротких волн (меньше , ультрафиолетовые спектры), так и в область длинных волн (больше 7600 А, инфракрасные спектры). Поэтому исследуются не только оптические свойства разнообразных соединений в видимой и ультрафиолетовой, но и в инфракрасной областях спектра.

Р. В. Бунзен (1811—1899).

Для исследования спектров в видимой области применяют приборы со стеклянной оптикой, в ультрафиолетовой — с кварцевой.

Метод определения химического состава вещества на основе изучения его спектра называют спектральным анализом.

Спектральный анализ относится к числу наиболее широко применяемых физических методов анализа вещества. При помощи спектрального анализа можно обнаружить ничтожные следы элементов, так как он отличается высокой чувствительностью. Спектральный анализ позволяет одновременно открывать многие элементы при совместном их присутствии. Спектральный анализ дает надежные результаты и имеет то преимущество перед химическими методами аналнза, что в большинстве случаев не требует предварительного разделения элементов. Кроме того, для проведения спектрального анализа не требуется много времени и достаточно небольшого количества испытуемого вещества (несколько миллиграммов).

Чувствительность спектрального анализа может быть повышена путем предварительного концентрирования исследуемого продукта методами электроосаждения, соосаждения в присутствии коллекторов, экстракции и т. п. Спектральный анализ полученного этими методами концентрата, содержащего в своем составе соединения открываемых элементов в более концентрированном виде, чем первоначальный продукт, дает возможность обнаруживать искомые элементы, которые не обнаруживаются в исходном веществе.

В настоящее время спектральный метод анализа применяется в химической, металлургической и других отраслях промышленности, в геологоразведочном деле, астрофизике для определения состава небесных тел и в других областях науки и техники. Посредством спектрального анализа установлен состав Солнца и многих звезд.

Начало спектральному анализу положил в 1859 г. немецкий химик Р. В. Бунзен (1811—1899) совместно с немецким физиком-теоретиком Г. Р. Кирхгофом (1824—1887). С помощью спектрального анализа Бунзен и Кирхгоф открыли элементы цезий и рубидий. Впоследствии этим методом были открыты таллий, индий и другие химические элементы.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление