ينقسم التحليل الطيفي إلى عدة طرق مستقلة. من بينها: التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ، الامتصاص الذري ، تحليل التألق والوميض ، الانعكاس والتحليل الطيفي لرامان ، القياس الطيفي ، التحليل الطيفي بالأشعة السينية ، وعدد من الطرق الأخرى.
يعتمد التحليل الطيفي للامتصاص على دراسة أطياف امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي. يتم إجراء التحليل الطيفي للانبعاثات على أطياف انبعاث الذرات أو الجزيئات أو الأيونات المُثارة بطرق مختلفة.
التحليل الطيفي للانبعاثات الذرية
غالبًا ما يُطلق على التحليل الطيفي التحليل الطيفي للانبعاثات الذرية فقط ، والذي يعتمد على دراسة أطياف الانبعاث للذرات والأيونات الحرة في الطور الغازي. يتم تنفيذه في نطاق الطول الموجي من 150-800 نانومتر. يتم إدخال عينة من مادة الاختبار في مصدر الإشعاع ، وبعد ذلك يحدث تبخر وتفكك للجزيئات ، بالإضافة إلى إثارة الأيونات المتكونة. ينبعث منها إشعاع يتم تسجيله بواسطة جهاز التسجيل الخاص بالجهاز الطيفي.
العمل مع Spectra
تتم مقارنة أطياف العينات بأطياف العناصر المعروفة ، والتي يمكن العثور عليها في الجداول المقابلة للخطوط الطيفية. هذه هي الطريقة التي يُعرف بها تكوين المادة التحليلية. يشير التحليل الكمي إلى تركيز عنصر معين في التحليل. يتم التعرف عليه من خلال حجم الإشارة ، على سبيل المثال ، من خلال درجة السواد أو الكثافة الضوئية للخطوط على لوحة فوتوغرافية ، من خلال شدة تدفق الضوء على جهاز استقبال كهروضوئي.
أنواع الأطياف
يتم إعطاء طيف مستمر من الإشعاع من المواد الموجودة في الحالة الصلبة أو السائلة ، وكذلك الغازات الكثيفة. لا توجد فجوات في مثل هذا الطيف ، فهو يحتوي على موجات من جميع الأطوال الموجية. لا تعتمد شخصيتها على خصائص الذرات الفردية فحسب ، بل تعتمد أيضًا على تفاعلها مع بعضها البعض.
طيف الانبعاث الخطي هو سمة من سمات المواد في الحالة الغازية ، بينما لا تتفاعل الذرات تقريبًا مع بعضها البعض. الحقيقة هي أن الذرات المعزولة لعنصر كيميائي واحد تنبعث منها موجات ذات طول موجي محدد بدقة.
مع زيادة كثافة الغاز ، تبدأ الخطوط الطيفية في التوسع. لمراقبة مثل هذا الطيف ، يتم استخدام وهج تصريف الغاز في أنبوب أو بخار مادة في اللهب. إذا تم تمرير الضوء الأبيض عبر غاز غير انبعاث ، فستظهر خطوط مظلمة من طيف الامتصاص على خلفية الطيف المستمر للمصدر. يمتص الغاز بشكل مكثف ضوء تلك الأطوال الموجية التي يصدرها عند تسخينه.
كان كيرشوف وبونسن أول من حاول التحليل الطيفي في عام 1859. ابتكر الاثنان مطيافًا يشبه أنبوبًا غير منتظم الشكل. على جانب واحد كان هناك ثقب (ميزاء) سقطت فيه أشعة الضوء المدروسة. تم وضع منشور داخل الأنبوب ، قام بحرف الأشعة ووجهها نحو ثقب آخر في الأنبوب. عند الإخراج ، يمكن للفيزيائيين رؤية الضوء يتحلل إلى طيف.
قرر العلماء إجراء تجربة. بعد أن أغمقوا الغرفة وغطوا النافذة بستائر سميكة ، أشعلوا شمعة بالقرب من فتحة الميزاء ، ثم أخذوا قطعًا من مواد مختلفة وأدخلوها في شعلة الشمعة ، ولاحظوا ما إذا كان الطيف قد تغير. واتضح أن الأبخرة الساخنة لكل مادة أعطت أطيافاً مختلفة! نظرًا لأن المنشور فصل الأشعة بدقة ولم يسمح لها بالتداخل مع بعضها البعض ، فقد كان من الممكن تحديد المادة بدقة من الطيف الناتج.
بعد ذلك ، حلل كيرشوف طيف الشمس ، ووجد أن بعض العناصر الكيميائية كانت موجودة في غلافها اللوني. أدى هذا إلى ظهور الفيزياء الفلكية.
ملامح التحليل الطيفي
هناك حاجة إلى كمية صغيرة جدًا من المادة للتحليل الطيفي. هذه الطريقة حساسة للغاية وسريعة جدًا ، مما لا يسمح باستخدامها لمجموعة متنوعة من الاحتياجات فحسب ، بل يجعلها أيضًا في بعض الأحيان لا يمكن الاستغناء عنها. من المعروف على وجه اليقين أن كل جدول دوري يصدر طيفًا خاصًا ، فقط له وحده ، لذلك ، من خلال التحليل الطيفي الذي تم إجراؤه بشكل صحيح ، يكاد يكون من المستحيل ارتكاب خطأ.
أنواع التحليل الطيفي
التحليل الطيفي ذري وجزيئي. عن طريق التحليل الذري ، يمكن للمرء أن يكشف ، على التوالي ، عن التركيب الذري للمادة ، وعن طريق التحليل الجزيئي ، التركيب الجزيئي.
هناك طريقتان لقياس الطيف: الانبعاث والامتصاص. يتم إجراء تحليل طيف الانبعاث عن طريق فحص الطيف المنبعث من الذرات أو الجزيئات المختارة. للقيام بذلك ، يجب أن يتم منحهم الطاقة ، أي لإثارتهم. في المقابل ، يتم إجراء تحليل الامتصاص على طيف الامتصاص لدراسة كهرومغناطيسية موجهة إلى الأجسام.
من خلال التحليل الطيفي ، من الممكن قياس العديد من الخصائص المختلفة للمواد أو الجسيمات أو حتى الأجسام المادية الكبيرة (على سبيل المثال ، الأجسام الفضائية). هذا هو السبب في أن التحليل الطيفي ينقسم إلى طرق مختلفة. للحصول على النتيجة المطلوبة لمهمة معينة ، تحتاج إلى اختيار المعدات المناسبة ، والطول الموجي لدراسة الطيف ، وكذلك منطقة الطيف نفسه.
التركيب الكيميائي للمادة- أهم ما يميز المواد التي يستخدمها الإنسان. بدون معرفته الدقيقة ، من المستحيل تخطيط العمليات التكنولوجية في الإنتاج الصناعي بأي دقة مرضية. في الآونة الأخيرة ، أصبحت متطلبات تحديد التركيب الكيميائي للمادة أكثر صرامة: تتطلب العديد من مجالات النشاط الصناعي والعلمي مواد ذات "نقاوة" معينة - هذه هي المتطلبات لتركيب دقيق وثابت ، بالإضافة إلى معيار صارم تقييد وجود شوائب من المواد الغريبة. فيما يتعلق بهذه الاتجاهات ، يتم تطوير المزيد والمزيد من الطرق التقدمية لتحديد التركيب الكيميائي للمواد. وتشمل هذه طريقة التحليل الطيفي ، والتي توفر دراسة دقيقة وسريعة لكيمياء المواد.
خيال الضوء
طبيعة التحليل الطيفي
(التحليل الطيفي) يدرس التركيب الكيميائي للمواد بناءً على قدرتها على إصدار الضوء وامتصاصه. من المعروف أن كل عنصر كيميائي يصدر ويمتص طيفًا ضوئيًا مميزًا له فقط ، بشرط أن يتم اختزاله إلى الحالة الغازية.
وفقًا لهذا ، من الممكن تحديد وجود هذه المواد في مادة معينة من خلال طيفها المتأصل. تجعل الطرق الحديثة للتحليل الطيفي من الممكن إثبات وجود مادة يصل وزنها إلى جزء من المليار غرام في عينة - مؤشر شدة الإشعاع هو المسؤول عن ذلك. يميز تفرد الطيف المنبعث من الذرة علاقته العميقة بالبنية الفيزيائية.
الضوء المرئي هو إشعاع من 3,8 *10 -7 قبل 7,6*10 -7 م مسؤولة عن ألوان مختلفة. يمكن للمواد أن تبعث الضوء فقط في حالة الإثارة (تتميز هذه الحالة بمستوى متزايد من الداخل) في وجود مصدر ثابت للطاقة.
تلقي ذرات المادة فائضًا من الطاقة ، تنبعث منها في شكل ضوء وتعود إلى حالة طاقتها الطبيعية. هذا هو الضوء المنبعث من الذرات الذي يستخدم للتحليل الطيفي. تشمل أكثر أنواع الإشعاع شيوعًا: الإشعاع الحراري ، والتلألؤ الكهربي ، والتلألؤ الكاثوليكي ، والتلألؤ الكيميائي.
التحليل الطيفي. تلوين اللهب بالأيونات المعدنية
أنواع التحليل الطيفي
يميز بين التحليل الطيفي للانبعاث والامتصاص. تعتمد طريقة التحليل الطيفي للانبعاث على خصائص العناصر لإصدار الضوء. لإثارة ذرات مادة ما ، يتم استخدام تسخين عالي الحرارة ، يساوي عدة مئات أو حتى آلاف الدرجات - لهذا الغرض ، يتم وضع عينة من المادة في اللهب أو في مجال التفريغ الكهربائي القوي. تحت تأثير أعلى درجة حرارة ، تنقسم جزيئات المادة إلى ذرات.
الذرات ، التي تستقبل الطاقة الزائدة ، تنبعث منها في شكل كمات ضوئية ذات أطوال موجية مختلفة ، والتي يتم تسجيلها بواسطة الأجهزة الطيفية - الأجهزة التي تصور بصريًا طيف الضوء الناتج. تعمل الأجهزة الطيفية أيضًا كعنصر فصل في نظام التحليل الطيفي ، لأن تدفق الضوء يتم تجميعه من جميع المواد الموجودة في العينة ، ومهمتها هي تقسيم الصفيف الكلي للضوء إلى أطياف من العناصر الفردية وتحديد شدتها ، والتي سوف السماح في المستقبل باستخلاص استنتاجات حول قيمة العنصر الموجود في الكتلة الإجمالية للمواد.
- اعتمادًا على طرق مراقبة وتسجيل الأطياف ، يتم تمييز الأدوات الطيفية: أجهزة الطيف والمطياف. الأول يسجل الطيف على فيلم فوتوغرافي ، بينما يجعل الأخير من الممكن عرض الطيف للمراقبة المباشرة من قبل شخص من خلال تلسكوبات خاصة. لتحديد الأبعاد ، يتم استخدام المجاهر المتخصصة ، والتي تسمح بتحديد الطول الموجي بدقة عالية.
- بعد تسجيل طيف الضوء ، يخضع لتحليل شامل. يتم تحديد موجات بطول معين وموقعها في الطيف. علاوة على ذلك ، يتم إجراء نسبة موقعهم مع الانتماء إلى المواد المرغوبة. يتم ذلك عن طريق مقارنة بيانات موقع الموجات بالمعلومات الموجودة في الجداول المنهجية ، والتي تشير إلى الأطوال الموجية النموذجية وأطياف العناصر الكيميائية.
- يتم إجراء التحليل الطيفي للامتصاص على غرار التحليل الطيفي للانبعاثات. في هذه الحالة ، يتم وضع المادة بين مصدر الضوء والجهاز الطيفي. بالمرور عبر المادة التي تم تحليلها ، يصل الضوء المنبعث إلى الجهاز الطيفي "بانخفاضات" (خطوط الامتصاص) عند أطوال موجية معينة - تشكل الطيف الممتص للمادة قيد الدراسة. يشبه التسلسل الإضافي للدراسة عملية التحليل الطيفي للانبعاثات المذكورة أعلاه.
اكتشاف التحليل الطيفي
أهمية التحليل الطيفي للعلم
سمح التحليل الطيفي للبشرية باكتشاف العديد من العناصر التي لا يمكن تحديدها بالطرق التقليدية لتسجيل المواد الكيميائية. هذه عناصر مثل الروبيديوم والسيزيوم والهيليوم (تم اكتشافه باستخدام التحليل الطيفي للشمس - قبل وقت طويل من اكتشافه على الأرض) والإنديوم والغاليوم وغيرها. تم العثور على خطوط هذه العناصر في أطياف انبعاث الغازات ، وفي وقت دراستهم كانت غير قابلة للتحديد.
أصبح من الواضح أن هذه عناصر جديدة ، غير معروفة حتى الآن. كان للتحليل الطيفي تأثير خطير على تشكيل النوع الحالي من الصناعات المعدنية وصناعات بناء الآلات ، والصناعة النووية ، والزراعة ، حيث أصبح أحد الأدوات الرئيسية للتحليل المنهجي.
أصبح التحليل الطيفي ذا أهمية كبيرة في الفيزياء الفلكية.
إثارة قفزة هائلة في فهم بنية الكون والتأكيد على حقيقة أن كل ما هو موجود يتكون من نفس العناصر ، والتي ، من بين أشياء أخرى ، كثيرة على الأرض. اليوم ، تسمح طريقة التحليل الطيفي للعلماء بتحديد التركيب الكيميائي للنجوم والسدم والكواكب والمجرات الواقعة على بعد بلايين الكيلومترات من الأرض - هذه الأجسام ، بالطبع ، لا يمكن الوصول إليها من خلال طرق التحليل المباشر نظرًا لبعدها الكبير.
باستخدام طريقة التحليل الطيفي للامتصاص ، من الممكن دراسة الأجسام الفضائية البعيدة التي لا تحتوي على إشعاعها الخاص. تتيح هذه المعرفة إمكانية تحديد أهم خصائص الأجسام الفضائية: الضغط ودرجة الحرارة وخصائص بنية الهيكل وغير ذلك الكثير.
التحليل الطيفي
التحليل الطيفي- مجموعة من طرق التحديد النوعي والكمي لتكوين جسم ما ، بناءً على دراسة أطياف تفاعل المادة مع الإشعاع ، بما في ذلك أطياف الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والموجات الصوتية ، وتوزيعات الكتلة والطاقة للجسيمات الأولية ، إلخ.
اعتمادًا على الغرض من التحليل وأنواع الأطياف ، هناك عدة طرق للتحليل الطيفي. الذريو جزيئيتتيح التحليلات الطيفية تحديد التركيب الأولي والجزيئي للمادة ، على التوالي. في طرق الانبعاث والامتصاص ، يتم تحديد التركيب من أطياف الانبعاث والامتصاص.
يتم إجراء التحليل الطيفي الكتلي باستخدام أطياف الكتلة للأيونات الذرية أو الجزيئية ويجعل من الممكن تحديد التركيب النظيري لجسم ما.
قصة
لوحظت الخطوط المظلمة على الخطوط الطيفية منذ فترة طويلة ، ولكن تم إجراء أول دراسة جادة لهذه الخطوط فقط في عام 1814 بواسطة جوزيف فراونهوفر. تم تسمية التأثير باسم Fraunhofer Lines على شرفه. أسس Fraunhofer استقرار موضع الخطوط ، وقام بتجميع جدولها (أحصى 574 سطرًا في المجموع) ، وخصص رمزًا أبجديًا رقميًا لكل منها. لا يقل أهمية عن استنتاجه أن الخطوط لا ترتبط بالمواد البصرية أو الغلاف الجوي للأرض ، ولكنها خاصية طبيعية لأشعة الشمس. وجد خطوطًا متشابهة في مصادر الضوء الاصطناعي ، وكذلك في أطياف كوكب الزهرة وسيريوس.
سرعان ما أصبح واضحًا أن أحد أوضح الخطوط يظهر دائمًا في وجود الصوديوم. في عام 1859 ، خلص كل من G. Kirchhoff و R.Bunsen ، بعد سلسلة من التجارب ، إلى أن كل عنصر كيميائي له طيف خط فريد خاص به ، ويمكن استخدام طيف الأجرام السماوية لاستخلاص استنتاجات حول تكوين مادتها. منذ تلك اللحظة فصاعدًا ، ظهر التحليل الطيفي في العلم ، وهو طريقة قوية لتحديد التركيب الكيميائي عن بُعد.
لاختبار الطريقة في عام 1868 ، نظمت أكاديمية باريس للعلوم رحلة استكشافية إلى الهند ، حيث كان الكسوف الكلي للشمس قادمًا. هناك ، وجد العلماء أن جميع الخطوط المظلمة في وقت الكسوف ، عندما غيّر طيف الانبعاث طيف امتصاص الإكليل الشمسي ، أصبحت ، كما هو متوقع ، ساطعة على خلفية مظلمة.
تم توضيح طبيعة كل سطر وعلاقته بالعناصر الكيميائية تدريجياً. في عام 1860 ، اكتشف كيرشوف وبونسن ، باستخدام التحليل الطيفي ، السيزيوم ، وفي عام 1861 ، الروبيديوم. واكتشف الهيليوم على الشمس قبل 27 عامًا من اكتشافه على الأرض (1868 و 1895 على التوالي).
مبدأ التشغيل
تحتوي ذرات كل عنصر كيميائي على ترددات طنين محددة بدقة ، ونتيجة لذلك تصدر أو تمتص الضوء عند هذه الترددات. هذا يؤدي إلى حقيقة أنه في المطياف ، تظهر الخطوط (الظلام أو الفاتح) على الأطياف في أماكن معينة مميزة لكل مادة. تعتمد شدة الخطوط على كمية المادة وحالتها. في التحليل الطيفي الكمي ، يتم تحديد محتوى مادة الاختبار من خلال الكثافة النسبية أو المطلقة للخطوط أو العصابات في الأطياف.
يتميز التحليل الطيفي البصري بالسهولة النسبية في التنفيذ ، وغياب الإعداد المعقد للعينات للتحليل ، وكمية صغيرة من المادة (10-30 مجم) مطلوبة لتحليل عدد كبير من العناصر.
يتم الحصول على الأطياف الذرية (الامتصاص أو الانبعاث) عن طريق نقل مادة إلى حالة بخار عن طريق تسخين العينة إلى 1000-10000 درجة مئوية. كمصادر لإثارة الذرات في تحليل انبعاث المواد الموصلة ، يتم استخدام شرارة ، قوس تيار متناوب ؛ بينما يتم وضع العينة في فوهة أحد أقطاب الكربون. تستخدم اللهب أو البلازما من غازات مختلفة على نطاق واسع لتحليل الحلول.
طلب
في الآونة الأخيرة ، أصبحت طرق التحليل الطيفي للانبعاث والكتلة القائمة على إثارة الذرات وتأينها في بلازما الأرجون للتفريغ الاستقرائي ، وكذلك في شرارة الليزر ، الأكثر استخدامًا.
يعد التحليل الطيفي طريقة حساسة ويستخدم على نطاق واسع في الكيمياء التحليلية والفيزياء الفلكية والمعادن والهندسة الميكانيكية والاستكشاف الجيولوجي وفروع العلوم الأخرى.
في نظرية معالجة الإشارات ، يعني التحليل الطيفي أيضًا تحليل توزيع طاقة الإشارة (على سبيل المثال ، الصوت) على الترددات وأرقام الموجات وما إلى ذلك.
أنظر أيضا
مؤسسة ويكيميديا. 2010.
- بلتس
- هان الشمالية
شاهد ما هو "التحليل الطيفي" في القواميس الأخرى:
التحليل الطيفي- بدني. طرق الجودة. . والكميات. تحديد التركيب في وا بناءً على اكتساب ودراسة أطيافها. أساس S. و. التحليل الطيفي للذرات والجزيئات ، ويصنف حسب الغرض من التحليل وأنواع الأطياف. أتوميك س. (ACA) تحدد ... ... موسوعة فيزيائية
التحليل الطيفي- قياس تكوين المادة بناءً على دراسة مصدر أطيافها ... قاموس - كتاب مرجعي للمصطلحات المعيارية والتقنية
التحليل الطيفي- انظر التحليل الطيفي. القاموس الجيولوجي: في مجلدين. م: نيدرا. حرره K.N Paffengolts وآخرون 1978. التحليل الطيفي ... الموسوعة الجيولوجية
التحليل الطيفي- قدم بنسن وكيرتشوف في عام 1860 الدراسة الكيميائية للمادة عن طريق خطوط الألوان المميزة لهذا الأخير ، والتي تُرى عند رؤيتها (أثناء التطاير) من خلال منشور. شرح 25000 كلمة أجنبية ... قاموس الكلمات الأجنبية للغة الروسية
التحليل الطيفي- التحليل الطيفي ، إحدى طرق التحليل ، التي تستخدم فيها الأطياف (انظر التحليل الطيفي ، المطياف) التي تعطى من قبل بعض الهيئات عند تسخينها! أو عندما يتم تمرير الأشعة عبر المحاليل ، مما يعطي طيفًا مستمرًا. ل… … موسوعة طبية كبيرة
التحليل الطيفي- طريقة فيزيائية للتحديد النوعي والكمي لتكوين مادة ما ، بواسطة أطيافها البصرية. هناك التحليل الطيفي الذري والجزيئي ، والانبعاث (عن طريق أطياف الانبعاث) والامتصاص (عن طريق الأطياف ... ... قاموس موسوعي كبير
التحليل الطيفي- طريقة رياضية وإحصائية لتحليل السلاسل الزمنية ، حيث تعتبر المتسلسلة مجموعة معقدة ، مزيج من التذبذبات التوافقية المتراكبة على بعضها البعض. ينصب التركيز على التردد ... القاموس الاقتصادي والرياضي
التحليل الطيفي- بدني. طرق التحديد الكمي والنوعي للمادة الكيميائية. تكوين أي مواد على أساس الحصول على طيفها البصري ودراسته. اعتمادًا على طبيعة الأطياف المستخدمة ، يتم تمييز الأنواع التالية: الانبعاثات (الانبعاث C ... موسوعة البوليتكنيك الكبرى
التحليل الطيفي- I التحليل الطيفي هو طريقة فيزيائية للتحديد النوعي والكمي للتركيب الذري والجزيئي للمادة ، بناءً على دراسة أطيافها. الأساس المادي S. و. التحليل الطيفي للذرات والجزيئات ... ... الموسوعة السوفيتية العظمى
التحليل الطيفي- محتوى المقال. توهج الأجساد. طيف الانبعاث. الطيف الشمسي. خطوط فراونهوفر. الأطياف المنشورية والحيود. تشتت لون المنشور والمحزوز. ثانيًا. الطيف. مطياف مصغر ومباشر على هيئة توجيه رؤية ....… القاموس الموسوعي F.A. Brockhaus و I.A. إيفرون
تم اكتشاف التحليل الطيفي في عام 1859 من قبل بنسن وكيرشوف ، أساتذة الكيمياء والفيزياء في واحدة من أقدم وأعرق المؤسسات التعليمية في ألمانيا ، جامعة روبريخت كارلس في هايدلبرغ. ساهم اكتشاف طريقة بصرية لدراسة التركيب الكيميائي للأجسام وحالتها الفيزيائية في التعرف على العناصر الكيميائية الجديدة (الإنديوم والسيزيوم والروبيديوم والهيليوم والثاليوم والغاليوم) ، وظهور الفيزياء الفلكية وأصبح نوعًا من الاختراق في مختلف مجالات التقدم العلمي والتكنولوجي.
اختراق في العلوم والتكنولوجيا
لقد أدى التحليل الطيفي إلى توسيع مجالات البحث العلمي بشكل كبير ، مما جعل من الممكن تحقيق تحديدات أكثر دقة لجودة الجسيمات والذرات ، لفهم العلاقات المتبادلة بينهما وتحديد سبب إطلاق الأجسام للطاقة الضوئية. كل هذا كان طفرة في مجال العلوم والتكنولوجيا ، حيث أن تطويرها الإضافي لا يمكن تصوره دون معرفة واضحة بالتركيب الكيميائي للمواد التي هي أشياء للنشاط البشري. اليوم ، لم يعد كافيًا أن نحصر أنفسنا في تحديد الشوائب ؛ تم فرض متطلبات جديدة على طرق تحليل المواد. وبالتالي ، في إنتاج المواد البوليمرية ، فإن النقاوة الفائقة لتركيز الشوائب في المونومرات الأولية أمر مهم للغاية ، لأن جودة البوليمرات النهائية غالبًا ما تعتمد عليها.
إمكانيات الطريقة البصرية الجديدة
يتم وضع متطلبات متزايدة أيضًا على تطوير الأساليب التي تضمن الدقة والسرعة العالية للتحليل. لا تكون طرق التحليل الكيميائية كافية دائمًا لهذه الأغراض ؛ فالطرق الفيزيائية والكيميائية والفيزيائية لتحديد التركيب الكيميائي لها عدد من الخصائص القيمة. من بينها ، يحتل التحليل الطيفي مكان الصدارة ، وهو عبارة عن مزيج من طرق التحديد الكمي والنوعي لتكوين الكائن قيد الدراسة ، بناءً على دراسة أطياف التفاعل للمادة والإشعاع. وفقًا لذلك ، يشمل هذا أيضًا أطياف الموجات الصوتية والإشعاع الكهرومغناطيسي والطاقة وتوزيعات الكتلة للجسيمات الأولية. بفضل التحليل الطيفي ، أصبح من الممكن تحديد التركيب الكيميائي ودرجة حرارة مادة ما بدقة ، ووجود مجال مغناطيسي وشدته ، وسرعة الحركة ، ومعلمات أخرى. تعتمد الطريقة على دراسة بنية الضوء المنبعث أو الممتص من المادة التي تم تحليلها. عندما يتم إطلاق شعاع معين من الضوء على الوجه الجانبي لمنشور ثلاثي السطوح ، فإن الأشعة التي تشكل الضوء الأبيض ، عند انكسارها ، تخلق طيفًا على الشاشة ، نوعًا من شريط قوس قزح حيث يتم ترتيب جميع الألوان دائمًا في شكل معين. ترتيب لا يتغير. يحدث انتشار الضوء على شكل موجات كهرومغناطيسية ، يتطابق طول معين لكل منها مع أحد ألوان شريط قوس قزح. إن تحديد التركيب الكيميائي للمادة بواسطة الطيف مشابه جدًا لطريقة العثور على مجرم ببصمات الأصابع. تتميز أطياف الخطوط ، مثل الأنماط الموجودة على الأصابع ، بشخصية فريدة. بفضل هذا ، يتم تحديد التركيب الكيميائي. يتيح التحليل الطيفي اكتشاف مكون معين في تكوين مادة معقدة ، لا تزيد كتلتها عن 10-10. هذه طريقة حساسة إلى حد ما. لدراسة الأطياف ، يتم استخدام أجهزة الطيف وأجهزة الطيف. أولاً ، يتم فحص الطيف ، وبمساعدة أجهزة الطيف يتم تصويره. تسمى الصورة الناتجة مخطط طيفي.
أنواع التحليل الطيفي
يعتمد اختيار طريقة التحليل الطيفي إلى حد كبير على الغرض من التحليل وأنواع الأطياف. وهكذا ، يتم استخدام التحليلات الذرية والجزيئية لتحديد التركيب الجزيئي والعنصري للمادة. في حالة تحديد التركيب من أطياف الانبعاث والامتصاص ، يتم استخدام طرق الانبعاث والامتصاص. عند دراسة التركيب النظيري لجسم ما ، يتم استخدام التحليل الطيفي الكتلي الذي يتم باستخدام أطياف الكتلة للأيونات الجزيئية أو الذرية.
مزايا الطريقة
يحدد التحليل الطيفي التركيب الأولي والجزيئي للمادة ، ويجعل من الممكن إجراء اكتشاف نوعي للعناصر الفردية لعينة الاختبار ، وكذلك للحصول على تحديد كمي لتركيزاتها. من الصعب جدًا تحليل المواد ذات الخواص الكيميائية المتشابهة بالطرق الكيميائية ، ولكن يمكن تحديدها طيفيًا دون مشاكل. هذه ، على سبيل المثال ، خليط من العناصر الأرضية النادرة أو الغازات الخاملة. في الوقت الحاضر ، تم تحديد أطياف جميع الذرات وتم تجميع جداولها.
تطبيقات التحليل الطيفي
من الأفضل تطوير طرق التحليل الطيفي الذري. يتم استخدامها لتقييم مجموعة متنوعة من الكائنات في الجيولوجيا والفيزياء الفلكية والمعادن الحديدية وغير الحديدية والكيمياء والبيولوجيا والهندسة الميكانيكية وفروع أخرى من العلوم والصناعة. في الآونة الأخيرة ، زاد حجم التطبيق العملي والتحليل الطيفي الجزيئي. تستخدم أساليبه في الصناعات الكيميائية والكيميائية والصيدلانية وتكرير النفط لدراسة المواد العضوية ، وغالبًا ما تستخدم المركبات غير العضوية.
طرق التشخيص المخبرية المتقدمة
استخدم التحليل الطيفي على نطاق واسع في الطب. يتم استخدامه لتحديد المواد الغريبة في جسم الإنسان ، والتشخيص ، بما في ذلك أمراض الأورام في مرحلة مبكرة من تطورها. يمكن تحديد وجود أو عدم وجود العديد من الأمراض عن طريق فحص الدم المخبري. غالبًا ما تكون هذه أمراض الجهاز الهضمي ، المجال البولي التناسلي. يتزايد تدريجياً عدد الأمراض التي يحددها التحليل الطيفي للدم. تعطي هذه الطريقة أعلى دقة في الكشف عن التغيرات البيوكيميائية في الدم في حالة حدوث خلل وظيفي في أي عضو بشري. في سياق الدراسة ، يتم تسجيل أطياف امتصاص الأشعة تحت الحمراء الناتجة عن الحركة التذبذبية لجزيئات مصل الدم بأجهزة خاصة ، ويتم تحديد أي انحرافات في تركيبها الجزيئي. يتحقق التحليل الطيفي أيضًا من التركيب المعدني للجسم. مادة البحث في هذه الحالة هي الشعر. غالبًا ما يرتبط أي اختلال أو نقص أو زيادة في المعادن بعدد من الأمراض ، مثل أمراض الدم والجلد والقلب والأوعية الدموية والجهاز الهضمي والحساسية واضطرابات النمو والنمو لدى الأطفال وانخفاض المناعة والإرهاق والضعف. تعتبر هذه الأنواع من التحليلات أحدث طرق التشخيص المختبري التقدمية.
تفرد الطريقة
وجد التحليل الطيفي اليوم تطبيقًا في جميع مجالات النشاط البشري الأكثر أهمية تقريبًا: في الصناعة والطب والطب الشرعي والصناعات الأخرى. إنه أهم جانب من جوانب تطور التقدم العلمي ، وكذلك مستوى ونوعية حياة الإنسان.