Что такое спектроскопический анализ воды

Для определения металлов в водных средах обычно используют атомноабсорбционную спектроскопию (ААС) [510], а также атомно-эмиссионную спектроскопию (АЭС) [515] или масс-спектрометрию (МС) с индуктивно связанной плазмой (ИСП) [511].

Прямая инъекция является основным методом ввода водных проб в спектрометры, что делает пробоподготовку минимальной или не требует ее вовсе.

Портативный отечественный атомно-абсорбционный спектрометрический анализатор ртути РА-915 (фирма «Люмекс», г. Санкт-Петербург) функционирует на основе резонансного поглощения излучения (254 нм) атомами ртути с использованием зеемановской коррекции неселективного поглощения. Анализатор позволяет определять ртуть в образцах воды сложного состава без пробоподготовки и без ее предварительного накопления на золотом сорбенте.

Метод характеризуется ультрамалыми Сн для воды, воздуха, почвы и биосред (табл. II.3) и широким динамическим диапазоном измерений (более трех порядков). Этот прибор, не требующий пробоподготовки, эффективно используется в полевых условиях (работает от встроенной батареи аккумуляторов), а результаты измерений обсчитываются на входящем в комплект анализатора компьютере.

Таблица И.З. Определение ртути на портативном атомно-абсорбционном анализаторе

Природная, питьевая и сточная вода

Фильтраты смывов с поверхностей

Атмосферный воздух, 20—20000 нг/м 3 воздух жилых и производственных помещений

Почвы и грунты (массовая доля общей ртути)

Определение ртут и: в воздухе — в режиме реального времени (РА-915 + ), в воде — методом «холодного пара» (РА-915 1 + РП-91), в порошковых пробах — методом пиролиза (РА-915* + РП-91С).

Таблица II.4. Атомно-абсорбционное определение элементов в воде при прямом вводе образца

Абсолютный предел обнаружения, пт

Концентрационш предел обнаружен мкг/л (К= 40 мкл

Зерно, мука, хлеб, овощи, фрукты

+ аттестованные методики, разработанные НПФ АП «Люмекс» * методики в процессе аттестации ** с ртутно-гидридной приставкой

Эта же фирма выпускает ААС-спектрометр М ГА-915, действие которого основано на использовании нового высокоселективного метода ААС-ана- лиза — зеемановский модуляционной поляризационной спектроскопии. Полностью автоматизированный и оснащенный персональным компьютером прибор требует лишь минимальной пробоподготовки образцов воды и позволяет в условиях электротермической атомизации определять следовые количества различных элементов (табл. П.4).

Этот спектрометр используют для прямого анализа питьевых, сточных и морских вод, а также биологических жидкостей с очень высокой селективностью (табл. II.4). Спектральный диапазон ААС находится в пределах 194—550 нм, а спектральное разрешение 2 нм.

Практически без какой-либо пробоподготовки можно обходиться в случае использования атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой (АЭС/ИСП). Отечественный спектрометр такого типа Эридан-500 [21] предназначен для одновременного элементного анализа практически любых веществ, в том числе экологических проб и биологических препаратов. Прибор обеспечивает одновременное определение нескольких десятков элементов при чрезвычайно малом (по сравнению с существующими аналогами) расходе аргона (5—6 л/мин). Оснащенный компьютером спектрометр дает возможность определять до 100 элементов в течение 1 ч. В табл. II.5 представлены результаты измерений содержания металлов в сточных водах при прямом введении проб.

Таблица II.5. Пределы обнаружения элементов в сточных водах, мкг/л [211

источник

Lovibond ® SpectroDirect — современный спектрофотометр, специально разработанный для анализа как питьевой воды, так и технических и сточных вод сочетающий высокое качество с низкой стоимостью

SpectroDirect подходит для реализации отечественных и импортных фото-спектрометрических методик (ПНД Ф, РД, МУ, ISO и др.). Спектрофотометр дополнительно оснащен широким набором методик, основанных на использовании реагентов Lovibond ® и сертифицированных в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 5725 и ГОСТ Р 8.563-96.

• Диапазон длин волн от 330 до 900 нм
• Большой графический ЖК-дисплей с подсветкой
• Клавиатура с химически стойким покрытием
• Использование круглых и прямоугольных кювет от 1 до 50 мм без адаптеров
• Свыше 50 запрограммированных методик,
  не требующих предварительной калибровки
• 14 пользовательских методов
• Быстрая и легкая замена лампы
• Функция обновления программного обеспечения через Интернет или с дискеты

• Запрограммированные тест-методы Lovibond ®
• Абсорбция
• Пропускание
• Концентрация (линейная)
• Кинетика
• Сканирование спектра
• Пользовательская
• калибровка (полиномы)
• Комплект поставки
• Спектрофотометр SpectroDirect
• Блок питания 100-240 В / 50-60 Гц
• Комплект кювет
• Инструкция по эксплуатации
• Аттестованная методика поверки

SpectroDirect — это простой в использовании однолучевой спектрофотометр (см. рис.). В качестве источника света используется вольфрамовая галогеновая лампа [1], которая включается мгновенно, не требуя предварительного разогрева и выключается сразу после завершения измерения.

Свет попадает на диспергирующий элемент [2], где он разделяется на составные части спектра. Передвижное зеркало [3] автоматически выделяет свет нужной длины волны и направляет луч на образец в кювете [4]. Излучение, прошедшее через образец, попадает на кремниевый фотодиодный детектор [5]. После обработки микропроцессором [6] результат отображается на дисплее.

После каждого включения спектрофотометр автоматически выполняет самотестирование, начиная с проверки шагового двигателя, галогеновой лампы, оптической системы и заканчивая тестом памяти.

Для тестирования оптики спектрофотометр оснащен встроенным контрольным фильтром, с помощью которого автоматически проверяется настройка длины волны.

Единственная процедура, которая требуется для обслуживания спектрофотометра — это замена галогеновой лампы. Лампа легко доступна и ее замена не требует никаких дополнительных принадлежностей.

Внешний источник питания 12В поставляется в стандартном комплекте. Возможна работа прибора от аккумуляторов (можно заказать дополнительно).

SpectroDirect оборудован портом RS232 для подключения к компьютеру или принтеру. Программное обеспечение входит в стандартный комплект поставки.

Каждый результат выводится на печать с указанием даты и времени измерения, порядкового номера измерения, диапазона измерений и номера метода измерения.

В памяти спектрофотометра могут храниться результаты измерений (до 760 наборов данных). Каждый набор данных содержит информацию о методе измерения, дате и времени проведения опыта.

Для удобства пользователя все выполняемые операции с использованием реагентов Lovibond ® пошагово разбиты на этапы. На дисплей перед каждым шагом выводится описание необходимых действий. После завершения измерений на дисплее отображается результат анализа.

Пользователь выбирает необходимый метод, вводя соответствующий номер или пользуясь списком химических элементов/соединений, отображаемых на дисплее. После чего на дисплее появляется информация о длине волны, диапазоне измерения, а также о том, какой реагент и тип кюветы требуется для измерения. Время и дата постоянно отображаются на дисплее.

Нулевая калибровка выполняется с образцом воды при нажатии клавиши ZERO.

Характерная окраска образца проявляется после добавления соответствующего индикатора. Для начала измерения необходимо нажать клавишу ENTER, при этом, в зависимости от используемого метода, старт может произойти сразу или после истечения некоторого времени, необходимого для завершения реакции.

Некоторые методы требуют времени для завершения химической реакции. Временной интервал и оставшееся до конца реакции время отображаются на дисплее. За 10 секунд до истечения времени срабатывает звуковой сигнал, после чего автоматически начинается измерение и результат отображается на экране.

SpectroDirect позволяет проводить одновременное определение нескольких компонентов для некоторых методов. Например, определение свободного, связанного и общего хлора.

SpectroDirect подходит для ежедневного лабораторного использования. Для этого в приборе предусмотрены как стандартные, так и дополнительные пользовательские функции, например, создание дополнительных методов для ежедневных анализов.

Сканирование по длинам волн может быть выполнено в интервале от 330 до 900 нм с последующим выводом графика спектра на дисплей прибора. При нажатии любой кнопки на дисплей будут выведены данные с соответствующими максимальными и минимальными значениями поглощения.

С помощью этой функции пользователь может проводить измерение концентрации стандартных образцов при заданной длине волны так, чтобы получить пары данных для построения полинома в абсолютных единицах поглощения или процентах пропускания.

Внешняя математическая программа создает полином на основе полученных пар данных (концентрация/абсорбция). До 10 полиномов (y = A+Bx+Cx2+Dx3) могут быть сохранены вместе с пользовательскими параметрами, такими как название метода, длина волны, диапазон и единицы измерения.

Данная функция может использоваться для измерения от 2 до 8 известных стандартов. На основании полученных пар концентрация/абсорбция, спектрофотометр вычисляет линейную зависимость. Может быть сохранено до пяти различных методов для дальнейшего измерения образцов.

Технические характеристики Lovibond ® SpectroDirect

Тест-методы Lovibond ® позволяют пользователю проводить точные анализы с минимальными усилиями. Все поставляемые реагенты точно дозированы, что позволяет легко с ними работать. Lovibond ® предлагает разные типы реагентов, позволяющие удовлетворить требования различных лабораторий и пользователей:

• тесты в круглых кюветах;
• Таблетированые реагенты в индивидуальной упаковке;
• жидкие реагенты.

Определенный объ ем образца добавляется в круглую кювету с реагентом и анализируется в спектрофотометре. Комплект для анализа ХПК содержит 25 круглых реакционных кювет диаметром 16 мм. Комплекты круглых кювет для других анализов содержат по 24 кюветы.

Химическое разложение образцов при постоянной температуре в течение определенного времени необходимо для измерения ХПК. Реакторы E 108 и ЕТ 116 могут быть использованы и для других анализов, в которых требуется термостатирование (например, определение общего азота).

• Кейс для транспортировки
• Запасная лампа
• Комплект поверочных фильтров
• Комплект из 12 круглых кювет с крышкой высотой 48 мм и диаметром 24 мм
• Комплект из 10 круглых кювет с крышкой высотой 55 мм и диаметром 24 мм
• Комплект из 5 круглых кювет с крышкой высотой 90 мм и диаметром 16 мм
• Прямоугольная кювета из оптического стекла 5 мм
• Прямоугольная кювета из оптического стекла 10 мм
• Прямоугольная кювета из оптического стекла 20 мм
• Прямоугольная кювета из оптического стекла 30 мм
• Прямоугольная кювета из оптического стекла 40 мм
• Прямоугольная кювета из оптического стекла 50 мм
• Комплект лабораторной посуды для определения мышьяка
• Принтер DP 1012
• Кабель для соединения с принтером
• Кабель для соединения с компьютером
• Блок питания
• Адаптер для работы от автомобильного аккумулятора 12 В

Внесен в Госреестр средств измерений РФ.

1 Возможно определение концентраций свободной, связанной и общей форм
2 Для определения ХПК (150°C), TOC (120°C) и общего хрома / фосфата / азота (100°C) необходим термореактор
3 Необходимо проводить калибровку при переходе к новой партии реагента SPADNS

источник

В современной науке и технике, для того чтобы определить химический состав веществ, используют множество различных методов. Минералы, найденные геологами, и новые вещества, полученные химиками, характеризуются, прежде всего, по составу. Для правильного ведения технологических процессов в разных отраслях необходимо точное знание химического состава данного сырья. Химические методы анализа не всегда соответствуют требованиям техники и науки. В связи с этим на практику внедряются физико-химические и физические методы исследования, которые являются более точными. Среди этих методов одно из значимых мест занимает спектральный анализ, имеющий множество ценностей и преимуществ. Данный анализ был открыт, более ста лет назад, в 1960 году Бунзеном и Кирхгофом. Открытие произвело огромное впечатление на современников и имело большое значение для развития знаний об окружающем мире. С первых дней своего существования спектральный анализ помог сделать ряд важнейших открытий. Направив спектроскоп на Солнце, Кирхгоф доказал присутствие в хромосфере железа и высказал предположение о существовании в ней элементов: Ca, Mg, Na, Ni.

Спектральный анализ

Спектральный анализ – это физический метод определения состава вещества, основанный на изучении спектров испускания, поглощения, отражения и люминесценции. Атомы каждого элемента испускают излучение определенных длин волн, это в свою очередь, позволяет определить, какие элементы входят в состав данного вещества. Спектры определяются свойствами электронных оболочек атомов и молекул, и воздействием структуры и массы атомных ядер на положение энергетических уровней. Спектральный анализ может обнаружить элементы в сложном веществе, даже если их масса не превышает 10грамм [1]. Когда мы используем методы спектрального анализа, мы должны учитывать в какой последовательности следует проводить анализы, чувствительность анализа, также иметь ввиду, что некоторые методы ведут к уничтожению вещественных доказательств, в результате чего, дальнейшее исследование вещества невозможно. Различают атомный и молекулярный спектральный анализ, задачи, которых состоят в определении состава вещества. В основу спектрального анализа положено разложение белого света на составные части. Если пучок света пустить на грань трехгранной призмы, то, преломляясь в стекле, составляющие белый свет лучи дадут на экране радужную полоску, называемую спектром. В спектре все цвета идут в строгом порядке. Каждому цвету соответствует определенная длина этой волны или частоты. Длина волны в спектре уменьшается от красных лучей к фиолетовым от 0,7 до 0,4 мкм, а частота увеличивается, от 390 ТГц до 750 ТГц [2].

3. Методы спектрального анализа и их применение в экспертных исследованиях

Методы спектрального анализа – методы, заключающиеся в определении химического состава и строения веществ по их спектру. Их делят на две большие группы [3]. Эмиссионные методы – используют спектры поглощения атомов и является одним из наиболее распространенных методов элементарного анализа вещества, основанный на регистрации атомных спектров с помощью специального прибора – спектрографа. Целью практического эмиссионного анализа является качественное обнаружение элементов в веществе. Пробу изучаемого вещества вводят в источник излучения, где происходит ее испарение, молекулы диссоциируются и происходит возбуждение образовавшихся ионов (атомов). Последние испускают излучение, которое поступает в регистрирующее устройство спектрального прибора. При качественном атомном эмиссионном спектральном анализе спектры проб сравнивают со спектрами уже известных элементов, и потом устанавливают элементарный состав анализируемого вещества. При количественном анализе определяют количество данного элемента в исходном веществе. Точность и чувствительность атомного эмиссионного спектрального анализа зависят, прежде всего, от физических характеристик – температуры, концентрации электронов, времени пребывания атомов в зоне возбуждения. Эмиссионный анализ совместно с другими используется в методиках, устанавливающие конкретные группы объектов (дробь, стекло, автоэмали т.д.), а также органических объектов и объектов биологического происхождения. Если в составе объектов будут найдены специфические примеси, то могут быть установлены их конкретные объемы (массы). Данный анализ также применяется при исследовании продуктов выстрела, для установления последовательности и дистанции выстрелов, следов выстрела стрелявшего человека на другом лице. В последнее время внедрение в криминалистическую практику микроскопических методов эмиссионного анализа позволило повысить чувствительность метода до десятитысячных долей микрограмма. Есть один минус — при применении эмиссионного анализа – вещество, подвергающееся исследованию, уничтожается [4].

Абсорбционные методы (лат. Absorptio – поглощение, от absorbeo – поглощаю) используют спектры поглощения молекул и их частей. Абсорбционный анализ – аналитический метод определения содержащихся в пробе элементов, основанный на поглощении света свободными атомами. Через слой атомных паров пробы, которые мы получаем с помощью атомизатора (оборудование для распыления жидких дымов), пропускают излучение в диапазоне 190-850 нм. В результате атомы переходят в возбужденные энергетические состояния. Самым распространенным способом является атомизация анализируемой пробы в пламени. Этот способ наиболее простой, надежный и недорогой. Метод отличается высокой абсолютной и относительной чувствительностью. Чувствительность большинства элементов лежит в пределах от 0,005 до 10-10 мкг/мл. До разработки беспламенных способов атомизации область применения атомных спектров поглощения ограничивалась анализом растворов. Приемы беспламенной атомизации позволяют анализировать твердые и порошковые пробы очень малых размеров. Метрологические характеристики позволяют широко использовать атомно-абсорбционный метод спектрального анализа для решения большого числа аналитических задач [5]. Анализ используется для исследования микроколичеств объектов. Его точность лежит в пределах от сотых до стомиллионных долей микрограмма. Вещество также уничтожается в процессе исследования. По спектрам поглощения исследуют лаки и краски. При этом устанавливают связующее вещество, а также пигменты и наполнители. Иногда данным методом исследуются волосы человека, на принадлежность волоса тому или иному человеку; а также наличие в волосах вредных элементов (мышьяка, таллия, ртути). Абсорбционный метод может быть использован для обнаружения тяжелых элементов в твердых веществах или жидкостях (например, тетраэтилсвинца в бензине).

Также есть еще методы, которые широко используются при проведении спектрального анализа, входящие в состав этих двух групп методов. Комбинационные методы – используют спектры комбинационного рассеяния жидких, твердых и газообразных проб. При проведении данного анализа исследуемое вещество в жидком виде или в виде раствора помещается в специальную стеклянную чашку и освещается светом ртутных ламп. Спектр комбинационного рассеяния наблюдается от голубой иногда зеленой, и редко от желтых линий ртутного спектра. Зеленая и желтая линия используются для анализа мутных жидкостей и твердых порошков. При комбинационном рассеянии свет и вещество обмениваются энергией. Рассеяние можно рассматривать как очень быстрый процесс поглощения и испускания фотона (элементарная частица). При таком поглощении фотона молекула не может перейти в устойчиво возбужденное состояние. Она переходит в нестабильное состояние, из которого излучает фотон через короткий промежуток времени [6].

Люминесцентные методы – используют спектры люминесценции вещества, возбуждаемые ультрафиолетовым и инфракрасным излучении [7]. Наибольшее распространение в данном анализе получил анализ фотолюминесценции исследуемого вещества. Регистрируют люминесценцию в основном визуально, или с помощью спектрографов. Люминесцентный анализ подразделяют на качественный и количественный. Качественный анализ используют для обнаружения органических и неорганических веществ в объектах. Несмотря на свою простоту, этот прием позволяет выявлять в криминалистике следы травления, следы удаленного текста и частицы крахмала на местах перенесенного оттиска печати. Люминесценция картин при возбуждении ультрафиолетовым светом позволяет в некоторых случаях устанавливать автора картины или следы реставрации, что может оказаться существенным при экспертизе картин. Такой анализ позволяет изучать молекулярный и атомный состав вещества (например, исследование органических веществ, содержащихся в почвах). Это высокочувствительный аналитический метод. Вещество при анализе не будет уничтожаться

Рентгеновские методы – используют рентгеновские спектры атомов, получающиеся при переходах внутренних электронов. Качественный рентгеновский анализ выполняют в зависимости от положений линий в спектре испускания данного образца. Количественный — осуществляют по интенсивности этих линий. Этим методом могут быть определены все элементы с атомным номером 12. Наиболее распространенный вид рентгеновского анализа – анализ валового состава вещества. Выполняется он по интенсивности линий, которая измеряется с высокой точностью. Она колеблется в пределах от 0,3 до 10% в зависимости от состава пробы [8]. Рентгеновский спектральный анализ применяется при изучении неорганических объектов (например, неорганические компоненты почвы, лакокрасочные покрытия, металлические и другие).

Радиоспектроскопические методы – использующие спектры поглощения молекул на участке спектра с длинами волн больше 1мм. Определяется по совокупности методов исследования строения вещества, а также физических и химических процессов в нем, основанных не резонансном (возрастание температуры) поглощении радиоволн (на частотах электромагнитного поля от 10 3 до 6*10 11 Гц). Среди радиоспектроскопических методов большое значение имеют методы магнитной радиоспектроскопии – ядерный магнитный резонанс и электронный резонанс. Исследуемое вещество помещают в резонатор, который находится между полюсами магнита, и затем пропускают радиоволны, затем их фиксируют. Метод электронного резонанса применяется для исследования веществ, которые имеют непарные электроны, а также для изучения химических реакций.

Спектрофотометрический метод используется при экспертизе лекарственных, наркотических и отравляющих веществ, пищевых продуктов, химических волокон, пластмасс, лакокрасочных покрытий, резинотехнических изделий, драгоценных камней [9]. Метод нашел свое применение в криминалистике, поскольку, будучи достаточно чувствительным, позволяет провести изучение свойств определяемого образца за небольшое время в тех случаях, когда применение более трудоемких и дорогостоящих методов нецелесообразно. Распространенным приложением спектрофотометра в судебной экспертизе на сегодняшний день является определение гемоглобина и его производных, которое основывается на способности гемоглобина поглощать свет и образовывать характерные спектры поглощения в определенном диапазоне длин волн. Изменения свойств крови с течением времени могут быть использованы для ориентировочного определения давности образования пятен крови. В этом случае регистрируют спектры поглощения продуктов превращения гемоглобина. Предложено устанавливать давность образования пятен крови путем определения активности некоторых ферментов. Определение активности сывороточной холинэстеразы, осуществляемое по методу Хестрина, может применяться также при диагностике отравлений фосфорорганическими соединениями. Метод спектрофотомерии может применяться при определении некоторых показателей качества алкогольной продукции и остатков пищи.

По решаемым задачам спектральный анализ можно разделить на: элементарный – когда устанавливается состав пробы по элементам; молекулярный – когда устанавливается молекулярный состав пробы; структурный – устанавливаются составляющие молекулярного соединения; изотопный – состав пробы устанавливается по изотопам (разновидности химических элементов)

По характеру получаемых результатов: Качественный (в результате анализа определяется состав без указания на количественное соотношение компонентов); полуколичественный (результат выдается в виде оценки содержания компонентов); количественный (выдается точное количественное содержание элементов в пробе).

4. Схема проведения анализа

Прежде всего, для того, чтобы вещество излучало свет, необходимо передать ему дополнительную энергию. Атомы и молекулы анализируемого вещества переходят в возбужденное состояние, а при их возвращении в обычное состояние, они отдают избыточную энергию в виде излучения. Например, излучение газов будет определяться составом анализируемой пробы. В связи с этим при проведении эмиссионного анализа исследуемое вещество необходимо испарить [11]. Общая схема проведения эмиссионного спектрального анализа показана ниже (рис.1). Излучение исследуемого светящегося вещества с помощью собирающей линзы (конденсора) фокусируется на входную щель спектрального прибора. Спектральный прибор раскладывает это излучение на монохроматические составляющие, каждая из которых регистрируется с помощью регистрирующего устройства.

Рис.1 Схема проведения эмиссионного анализа

(ИВ – исследуемое вещество; К – конденсор; СП – спектральный прибор; РУ – регистрирующее устройство)

Для примера схематически показан линейчатый спектр излучения (рис.2). Далее спектр излучения необходимо расшифровать, т.е. установить какому химическому элементу или соединению принадлежит та или иная линия или полоса. С этой целью используют атласы эталонных спектров химических элементов и их соединений. Установив происхождение линий и полос в спектре исследуемого вещества, мы тем самым определяем его химический состав, т.е. проводим качественный эмиссионный анализ.

Рис.2 Линейчатый спектр излучения

Для осуществления количественного анализа, кроме этого, необходимо измерить интенсивность отдельных линий или полос в спектре исследуемого вещества и сравнить её с интенсивностью аналогичных линий или полос в спектре излучения эталонных образцов, для которого известно количественное содержание интересующего нас химического элемента или соединения. С помощью эталонных образцов можно построить график зависимости интенсивности отдельной линии, обусловленной наличием в веществе исследуемого элемента, от его концентрации при одинаковых условиях возбуждения излучения образцов (т.е. градуировочный график). Чтобы обеспечить последнее условие на практике обычно используется градуировочный график в виде зависимости I/Iref=f(C) , где I/Iref – отношение интенсивности линии соответствующей примеси в эталонных образцах к интенсивности одной из линий некоторого образца сравнения. Измерив интенсивность линии в образце с неизвестной концентрацией примеси и используя градуировочный график, можно найти значение данной концентрации.

Схема проведения абсорбционного анализа немного отличается (рис.3). Для абсорбционного анализа необходим источник излучения, обладающий сплошным спектром. В качестве такого могут быть использованы лампа накаливания, газоразрядная лампа высокого давления, графитовый стержень, нагретый до высокой температуры при пропускании через него электрического тока. Исследуемое вещество располагают на пути светового пучка перед спектральным прибором. В остальном, оптическая схема абсорбционного анализа аналогична схеме эмиссионного. Абсорбционный анализ проводят в следующем порядке. Сначала измеряют спектр самого источника излучения в интересующем нас интервале длин волн от min до max. При этом исследуемое вещество убирают из светового пучка. Затем на пути светового луча помещается исследуемое вещество и измеряется спектр, прошедшего через него излучения. Расшифровка полученного спектра осуществляется с помощью атласов эталонных спектров поглощения химических элементов и их соединений. В результате устанавливается химический состав исследуемого вещества (качественный абсорбционный анализ).

Рис.3 Схема проведения абсорбционного анализа

(ИСС -источник излучения со сплошным спектром, К -конденсор, ИВ -исследуемое вещество, СП -спектральный прибор, РУ -регистрирующее устройство)

Для проведения количественного анализа необходимо измерить спектр поглощения эталонного образца. Для расчётов используют обычно одну или несколько линий поглощения, наиболее характерных для данного химического элемента [10].

Все вышеперечисленные методы спектрального анализа нашли свое применение в криминалистике. В основном спектральный анализ применяется при исследовании солей и металлов, позволяет устанавливать структуру молекул. Используется, в первую очередь, при исследовании органических соединений, но также могут быть исследованы неорганические вещества. Данные методы используются для обнаружения подделок документов (выявление зачеркнутых, залитых или выцветших текстов, записей); выявление структуры ткани; обнаружение загрязнений на тканях (остатки минеральных масел, сажа) при транспортных происшествиях и огнестрельных повреждениях; выявление замытых, а также расположенных на пестрых, ярких вещах следов крови и т.д.

Применение методов аналитической химии в экспертной работе во многом способствует эффективному проведению следствия и судебного разбирательства. Среди инструментальных аналитических методов, применяющихся в криминалистической и судебно-медицинской экспертизе, большое распространение получили различные варианты спектрального анализа. Преимуществами спектральных методов являются достоверность, информативность, быстрота проведения анализа, возможность автоматизации измерений, наличие разнообразных методов математической обработки результатов.

1. http://lnktd-opz.narod.ru/sa.html — Спектральный анализ;

3.html — Методы спектрального анализа;

5. Львов Б. В., Атомно-абсорбционный спектральный анализ, М, 1966;

6. http://www.nytek.ru/Article_403.html — Теория комбинационного рассеяния света;

8. http://allencyclopedia.ru/72541 — Рентгеновский спектральный анализ;

9.http://www.kazedu.kz/referat/39304 — Применение физики в криминалистических исследованиях;

10.http://bookzooka.com/book/571-fizicheskie-metody-kontrolya-kachestva-materialovaabataeva/75-95-sxema-provedeniya-spektralnogo-analiza.html — Схема проведения спектрального анализа;

11. Зайдель А. Н., Основы спектрального анализа М., 1965,324с. С илл.;

источник

Спектроскопические методы анализа основаны на взаимодействии вещества с электромагнитным излучением.[ . ]

Спектроскопические методы анализа основаны на использовании взаимодействия атомов или молекул определяемых веществ с электромагнитным излучением широкого диапазона энергии. Это могут быть гамма-кванты, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое и видимое инфракрасное и радиоволновое излучение. Сигналом может бьгть испускание или поглощение излучения. Важнейшими для экологического мониторинга, по-видимому, являются нейтронно-активационный, рентгеноспектральный и атомно-эмиссионный анализы.[ . ]

Другие спектроскопические методы. Имеются и другие спектроскопические методы для дополнительного определения неорганических загрязняющих веществ в воздухе. К ним относятся инфракрасная (ИК), ультрафиолетовая (УФ), корреляционная, люминесцентная, флуоресцентная и рентгенофлуоресцентная спектроскопия, рентгеноструктурный анализ и микрозондирование. Ниже приведены краткие сведения об этих методах.[ . ]

Информацию при ИК-спектроскопическом анализе получают в виде отнесения полос поглощения, которое обычно делают на основании того факта, что. многие функциональные группы поглощают в сравнительно узкой области спектра. Процесс отнесения полос обычно осложняется рядом факторов; вырождением колебаний, наличием обертонов, смешением колебаний, большим числом полос. Как следствие, колебания групп могут в той или иной мере смешаться, а «заселенность» спектра приводит к перекрыванию полос. Поэтому анализ смеси веществ методом ИК-спектроскопии также должен предусматривать выделение индивидуальных спектров соединений из суммарного, для чего применяют методы, обсуждавшиеся выше. Разница заключается только в гораздо большем в случае ИК-спектров числе полос. Поэтому целесообразна обработка не всего спектра, а отдельных его участков.[ . ]

Широко применяют в анализе вод спектроскопические методы (ИК-спектроскопическпй, УФ-сиектрофотометрический и люминесцентный), сочетающие достаточно высокую чувствительность с простотой и быстротой выполнения. В зависимости от конкретных задач исследования чувствительность метода колеблется в довольно широких пределах (см. табл. 1). Как правило, при анализе сточных вод [18—21] вполне удовлетворительной в практическом отношении является чувствительность, позволяющая определять десятые доли миллиграмма, что недостаточно при анализе малых количеств нефтепродуктов в природных водах.[ . ]

О перспективах применения спектроскопических методов при определении органических веществ в водах. Дедков Ю. М. Методы анализа природных и сточных вод (Проблемы аналитической химии, т. У). М., «Наука», 1977, стр. 243.[ . ]

Обоснованы требования, предъявляемые к методам анализа подземных вод, приведены характеристики существующих колориметрических, флуоро-метрических, спектроскопических методов определения элементов; описаны основные методы концентрирования микропримесей. Описаны методы определения органических веществ и сформулированы общие перспективы усовершенствования методов анализа подземных вод.[ . ]

Для препаратов целлюлозы в твердом состоянии методом спектроскопии диффузного отражения может быть обнаружено слабое поглощение в области 2600—2700 А, характерное для концевых элементарных звеньев макромолекулы. Обычно оно проявляется при длине волны 2000 А и ниже. Такое дискретное поглощение, не обнаруженное при облучении D-глюкозы в водном растворе даже при высокой концентрации ее, может объясняться спецификой надмолекулярных структур, характеризующихся наличием большого числа водородных связей. Возможно также, что это слабое поглощение вызвано наличием примесей. Поэтому, учитывая высокую чувствительность метода, необходима тщательная очистка целлюлозы перед ее спектроскопическим анализом. Тем не менее на спектрах большого числа облученных образцов очищенной целлюлозы всегда можно было обнаружить это слабое поглощение.[ . ]

В настоящей статье рассмотрены некоторые возможности анализа состава естественных водных сред оптическими методами. Современная оптика располагает достаточно большим арсеналом спектроскопических методов, причем наибольшие возможности представляют флуоресцентная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния.[ . ]

Все сказанное показывает перспективность использования спектроскопических методов при исследовании органических компонентов поверхностных и сточных вод. Очевидно, даже самый совершенный метод сам по себе не может обеспечить надежность результатов анализа сложной смеси соединений. В этом случае необходимо применять несколько различных по природе методов, характеризующих разные свойства системы. Для такого решения задачи очень удобны именно спектральные методы, поскольку результаты исследования соединений с их помощью легко катало-гируются. Можно ожидать, что такие «банки спектральной информации» уже в ближайшее время будут играть заметную роль при идентификации соединений. Такого рода «банки спектральной информации» и соответствующие программы машинного поиска созданы для ИК-спектров [68—72], электронных спектров [73], ЯМР-спектров [74, 75]. Это в свою очередь создает предпосылки для работ по созданию логических машинных систем органического анализа по совокупности спектроскопических данных [76].[ . ]

Ядерный магнитный резонанс высокого разрешения — один из важнейших методов качественного и количественного анализа сложных смесей, а также исследования строения и реакционной способности молекул. Однако из всех спектроскопических методов, которые широко применяются в комбинации с газовой хроматографией и ВЭЖХ (см. разделы 1—5), спектроскопия ядер-ного магнитного резонанса (ЯМР) имеет наименьшую чувствительность. Об этом приходится сожалеть, так как спектроскопия ЯМР дает большой объем специфической информации, которая часто необходима для определения структуры химических соединений, разделенных методом газовой хроматографии [3].[ . ]

Экологическая химия использует все многообразие применяемых в химии методов анализа, но специфическими для нее можно считать «гибридные» методы, сочетающие в едином процессе высокоэффективное разделение (например, хроматографическое) и количественное определение с одновременной идентификацией — масс-спектрометрической, спектроскопической в инфракрасной области, атомно-абсорбционной и т. п. Само возникновение таких методов в значительной мере было стимулировано необходимостью получения информации о химическом составе (обычно на уровне микропримесей) воздуха, воды, почвы и биоты для решения химико-экологических задач.[ . ]

Применяя спектральные приборы с большой дисперсией, можно увеличить точность анализа целлюлозных материалов. Так, Поляк [168], применяя призму СаЕ2, показал возможность раздельного определения карбоксильных и карбонильных групп в окисленной целлюлозе спектроскопическим методом. Спектроскопическим методом изучают процессы кристаллизации три-ацетилцеллюлозы [169] и других эфиров целлюлозы [81, 122]. Всестороннее изучение окисленных целлюлоз проведено Ермоленко [141]. Многочисленные соединения целлюлозы с новыми функциональными группами и различные сополимеры целлюлозы исследованы Жбанковым и сотр. [81, 122].[ . ]

Намечаются и более актуальные задачи дальнейших исследований в области ИК-спектроско-пии, среди которых первоочередной является установление спектроскопических признаков всех возможных конформаций пиранозных колец, разработка количественных критериев анализа их конформационных переходов. Подчеркивается необходимость сочетания таких исследований с теоретическими расчетами конформаций сахаров, с оценкой потенциальных барьеров конформационных переходов и типов устойчивых конформеров в аморфном и кристаллическом состояниях.[ . ]

Для определения малых содержаний элементов в природных и сточных водах в институте применяются многие методы, но наиболее часто спектроскопические с дуговым и плазменным атомизаторами, атомно-абсорбционные с пламенной и беспламенной атомизацией пробы, атомно-флуоресцентные, атомно-эмиссионные. Эти методы наиболее информативны, они позволяют получить максимальную информацию о содержании малых количеств элементов в пробе. Информационная емкость спектроскопических методов анализа вполне достаточна для решения многих логических задач на основании результатов анализа. Кроме того, спектроскопические методы анализа удачно сочетаются с различными способами предварительной обработки проб природных и сточных вод, такими, как экстракция, электрохимические, хроматографические и другие методы. Для достижения требуемых метрологических характеристик — чувствительности (предела обнаружения), воспроизводимости и правильности результатов анализа вод осуществляется оптимизация метода анализа в целом.[ . ]

Для обнаружения малых количеств многообразных опасных веществ и их метаболитов, образующихся в окружающей среде, требуются и мощные аналитические приборы, и совершенные способы пробоподготовки. В настоящее время наряду с классическими методами измерения химического и биологического потребления кислорода, общего содержания углеводородов, pH и т. п. эффективными средствами качественного и количественного определения различных соединений стали хроматографический и спектроскопический анализ.[ . ]

Выход в свет второго, дополненного и переработанного издания «Практикума по агрохимии» связано с необходимостью методологического обеспечения агрохимических исследований по более широкому набору показателей, а также со знакомством с новыми инструментальными методами анализа, нашедшими повсеместное применение в практике агрохимических исследований. Интерес представляют спектроскопические методы анализа, особенно атомно-абсорбционная спектрофото-метрия и спектроскопия в ближней ИК-области. В научно-исследовательских учреждениях и высших учебных заведениях широко применяются поляриметрические, ионометрические, рентгенофлуоресцентные, атомно-эмиссионные, нейтронно-активационные, хроматографические методы анализа почвы, растений и удобрений.[ . ]

источник