Spektralna analiza, njene vrste in aplikacije

Spektralno analizo so leta 1859 odkrili profesorji kemije in fizike Bunsen in Kirchhoff na eni najstarejših in najprestižnejših izobraževalnih ustanov v Nemčiji - Heidelberški univerzi po Ruprechtu in Karlu. Odkritje optične metode za proučevanje kemijske sestave teles in njihovega fizičnega stanja je prispevalo k identifikaciji novih kemijskih elementov (indij, cezij, rubidij, helij, talij in galij), nastanek astrofizike in postal nekakšen preboj na različnih področjih znanstvenega in tehnološkega napredka.

Preboj v znanosti in tehnologiji

Spektralna analiza je močno razširila področje znanstvenih raziskav, ki so omogočile natančnejše opredelitve kakovosti delcev in atomov, razumele njihove medsebojne odnose in ugotovile, kaj je povzročilo, da so telesa oddajala svetlobno energijo. Vse to je bil preboj na področju znanosti in tehnologije, saj je njihov nadaljnji razvoj nepredstavljiv brez jasnega poznavanja kemijske sestave snovi, ki so predmet človekove dejavnosti. Danes ni dovolj omejiti se na določanje nečistoč, nove metode so predpisane za metode analiziranja snovi. Tako je pri proizvodnji polimernih materialov zelo pomembna ultra visoka čistost koncentracij nečistoč v začetnih monomerih, saj je od njega pogosto odvisna kakovost končnih polimerov.

Značilnosti nove optične metode

Povečane so tudi zahteve za razvoj metod, ki zagotavljajo natančnost in visoko hitrost. analizo. Metode kemijske analize fizikalno-kemijske in fizikalne metode za določanje kemijske sestave imajo številne dragocene lastnosti. Med njimi je vodilno mesto spektralna analiza, ki je kombinacija metod za kvantitativno in kvalitativno določanje sestave obravnavanega objekta, ki temelji na študiju interakcijskih spektrov snovi in ​​sevanja. V skladu s tem so vključeni tudi akustični spektri. elektromagnetna valovanja sevanje, porazdelitev energije in masa osnovnih delcev. Zahvaljujoč spektralni analizi je bilo mogoče natančno določiti kemično sestavo in temperaturo snovi, prisotnost magnetnega polja in njegovo intenzivnost, hitrost gibanja in druge parametre. Metoda temelji na študiji strukture svetlobe, ki jo oddaja ali absorbira analit. Pri vodenju določenega žarka svetlobe na stranski ploskvi trikotne prizme bele svetlobne komponente lomne svetlobe na ekranu ustvarijo spekter, ki je vrsta mavričnega traku, v katerem so vse barve vedno urejene v določenem fiksnem redu. Širjenje svetlobe poteka v obliki elektromagnetnih valov, določena dolžina vsake od njih ustreza eni od barv mavričnega traku. Določitev kemijske sestave snovi po spektru je zelo podobna metodi iskanja okužbe s prstnimi odtisi. Za spektre linij in za vzorce na prstih je značilna edinstvena individualnost. Zaradi tega se določi kemična sestava. Spektralna analiza omogoča zaznavanje določene sestavine kompleksne snovi, katere masa ni višja od 10-10. To je precej občutljiva metoda. Spektroskopi in spektrografi se uporabljajo za proučevanje spektrov. V prvem delu se spekter pregleda in fotografira s spektrografi. Dobljena slika se imenuje spektrogram.

Vrste spektralne analize

Izbira metode spektralne analize je v veliki meri odvisna od namena analize in tipov spektrov. Tako se za določitev molekulske in elementarne sestave snovi uporabljajo atomske in molekularne analize. Pri določanju sestave emisijskih in absorpcijskih spektrov uporabljamo emisijske in absorpcijske metode. Pri proučevanju izotopske sestave objekta uporabljamo masno spektrometrično analizo, ki jo izvajamo iz masnih spektrov molekularnih ali atomskih ionov.

Prednosti metode

Spektralna analiza določa elementarno in molekularno sestavo snovi, omogoča izvedbo kvalitativnega odkrivanja posameznih elementov obravnavanega vzorca, kot tudi kvantitativno določanje njihovih koncentracij. Snovi s podobnimi kemičnimi lastnostmi je zelo težko analizirati s kemičnimi metodami, vendar jih določimo spektralno brez kakršnih koli težav. To je na primer mešanica redkih zemeljskih elementov ali inertnih plinov. Trenutno so določeni spektri vseh atomov in sestavljene so njihove tabele.

Aplikacije za spektralno analizo

Najbolj razvite tehnike za atomsko spektralno analizo. Uporabljajo se za vrednotenje najrazličnejših predmetov v geologiji, astrofiziki, železovi in ​​barvni metalurgiji, kemiji, biologiji, strojništvu in drugih vejah znanosti in industrije. V zadnjem času se je povečala praktična uporaba in molekularna spektralna analiza. Njegove metode se uporabljajo v kemični, farmacevtski in petrokemični industriji za preučevanje organskih snovi, manj pogosto in za anorganske spojine. Spektralna analiza in njena uporaba v znanstvenem okolju omogočiti ustvarjanje astrofizike. Kasneje, v novi industriji, je bilo mogoče ugotoviti kemično sestavo plinskih oblakov, zvezd, Sonca, kar je bilo popolnoma nemogoče storiti s pomočjo drugih analiznih metod. S to metodo je bilo mogoče iz spektrov najti tudi mnoge druge fizikalne lastnosti teh objektov (tlak, temperatura, hitrost gibanja, magnetna indukcija). Spektralna analiza je bila uporabljena tudi na področju forenzične znanosti, s pomočjo katere se preiskujejo dokazi, ki so bili najdeni na kraju zločina, ugotovi se umorsko orožje in razkrijejo nekateri podatki o storjenem kaznivem dejanju.

Napredne laboratorijske diagnostične metode

Spektralna analiza se pogosto uporablja. v medicini. Uporablja se za določanje tujih snovi v človeškem telesu, diagnosticiranje, vključno z onkološkimi boleznimi, v zgodnji fazi njihovega razvoja. Prisotnost ali odsotnost številnih bolezni je mogoče določiti z laboratorijskimi preiskavami krvi. Najpogosteje gre za bolezen prebavnega trakta, urogenitalno področje. Število bolezni, ki določajo spektralno analizo krvi, se postopoma povečuje. Ta metoda daje največjo natančnost pri odkrivanju biokemičnih sprememb v krvi v primeru okvare katerega koli človeškega organa. V okviru študije so posebne absorpcijske naprave registrirale infrardeče absorpcijske spektre, ki so posledica vibracijskega gibanja molekul, serum, in določena so odstopanja njegove molekularne sestave. Spektralna analiza preveri tudi mineralno sestavo telesa. Material za študijo v tem primeru so lasje. Vsako neravnovesje, pomanjkanje ali presežek mineralov je pogosto povezano s številnimi boleznimi, kot je npr bolezni krvi kardiovaskularni, prebavni sistem alergije, motnje razvoja in rasti pri otrocih, zmanjšana odpornost, utrujenost in šibkost. Te vrste testov so najnovejše postopne laboratorijske diagnostične metode.

Edinstvenost metode

Spektralna analiza je danes našla uporabo v skoraj vseh najpomembnejših področjih človekove dejavnosti: v industriji, medicini, forenziki in na drugih področjih. To je najpomembnejši vidik razvoja znanstvenega napredka, pa tudi ravni in kakovosti človeškega življenja.