सारांश: वर्णक्रमीय विश्लेषण का अनुप्रयोग। स्पेक्ट्रल विश्लेषण, इसके प्रकार और अनुप्रयोग

स्पेक्ट्रल विश्लेषण को कई स्वतंत्र तरीकों में विभाजित किया गया है। उनमें से हैं: अवरक्त और पराबैंगनी स्पेक्ट्रोस्कोपी, परमाणु अवशोषण, ल्यूमिनेसेंस और प्रतिदीप्ति विश्लेषण, प्रतिबिंब और रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री, एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी और कई अन्य तरीके।

अवशोषण स्पेक्ट्रल विश्लेषण विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अवशोषण स्पेक्ट्रा के अध्ययन पर आधारित है। उत्सर्जन स्पेक्ट्रल विश्लेषण विभिन्न तरीकों से उत्साहित परमाणुओं, अणुओं या आयनों के उत्सर्जन स्पेक्ट्रा पर किया जाता है।

परमाणु उत्सर्जन वर्णक्रमीय विश्लेषण

स्पेक्ट्रल विश्लेषण को अक्सर केवल परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रल विश्लेषण कहा जाता है, जो गैस चरण में मुक्त परमाणुओं और आयनों के उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के अध्ययन पर आधारित होता है। यह 150-800 एनएम की तरंग दैर्ध्य रेंज में किया जाता है। परीक्षण पदार्थ का एक नमूना विकिरण स्रोत में पेश किया जाता है, जिसके बाद इसमें अणुओं का वाष्पीकरण और पृथक्करण होता है, साथ ही गठित आयनों की उत्तेजना भी होती है। वे विकिरण उत्सर्जित करते हैं, जिसे स्पेक्ट्रल डिवाइस के रिकॉर्डिंग डिवाइस द्वारा रिकॉर्ड किया जाता है।

स्पेक्ट्रा के साथ काम करना

नमूनों के स्पेक्ट्रा की तुलना ज्ञात तत्वों के स्पेक्ट्रा से की जाती है, जो वर्णक्रमीय रेखाओं की संगत तालिका में पाया जा सकता है। इस प्रकार विश्लेषण की रचना ज्ञात होती है। मात्रात्मक विश्लेषण विश्लेषण में दिए गए तत्व की एकाग्रता को संदर्भित करता है। यह संकेत के परिमाण द्वारा पहचाना जाता है, उदाहरण के लिए, एक फोटोइलेक्ट्रिक रिसीवर पर प्रकाश प्रवाह की तीव्रता से, एक फोटोग्राफिक प्लेट पर लाइनों के ब्लैकिंग या ऑप्टिकल घनत्व की डिग्री से।

स्पेक्ट्रा के प्रकार

विकिरण का एक सतत स्पेक्ट्रम उन पदार्थों द्वारा दिया जाता है जो ठोस या तरल अवस्था में होते हैं, साथ ही साथ घनी गैसें भी। ऐसे स्पेक्ट्रम में कोई अंतराल नहीं होता है, इसमें सभी तरंग दैर्ध्य की तरंगें होती हैं। इसका चरित्र न केवल व्यक्तिगत परमाणुओं के गुणों पर निर्भर करता है, बल्कि एक दूसरे के साथ उनकी बातचीत पर भी निर्भर करता है।

लाइन उत्सर्जन स्पेक्ट्रम गैसीय अवस्था में पदार्थों की विशेषता है, जबकि परमाणु लगभग एक दूसरे के साथ बातचीत नहीं करते हैं। तथ्य यह है कि एक रासायनिक तत्व के पृथक परमाणु एक कड़ाई से परिभाषित तरंग दैर्ध्य की तरंगों का उत्सर्जन करते हैं।

जैसे-जैसे गैस का घनत्व बढ़ता है, वर्णक्रमीय रेखाओं का विस्तार होने लगता है। इस तरह के एक स्पेक्ट्रम का निरीक्षण करने के लिए, एक ट्यूब में गैस के निर्वहन की चमक या लौ में पदार्थ के वाष्प का उपयोग किया जाता है। यदि एक गैर-उत्सर्जक गैस के माध्यम से सफेद प्रकाश पारित किया जाता है, तो स्रोत के निरंतर स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ अवशोषण स्पेक्ट्रम की गहरी रेखाएं दिखाई देंगी। गैस उन तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को सबसे अधिक तीव्रता से अवशोषित करती है जो गर्म होने पर उत्सर्जित होती है।

1859 में सबसे पहले किरचॉफ और बन्सन ने वर्णक्रमीय विश्लेषण का प्रयास किया। दोनों ने एक स्पेक्ट्रोस्कोप बनाया जो अनियमित आकार की ट्यूब की तरह दिखता था। एक तरफ एक छेद (समन्वयक) था जिसमें अध्ययन की गई प्रकाश किरणें गिरीं। पाइप के अंदर एक प्रिज्म स्थित था, इसने किरणों को विक्षेपित किया और उन्हें पाइप में एक और छेद की ओर निर्देशित किया। आउटपुट पर, भौतिक विज्ञानी प्रकाश को एक स्पेक्ट्रम में विघटित होते हुए देख सकते थे।

वैज्ञानिकों ने एक प्रयोग करने का फैसला किया। कमरे में अंधेरा करने और खिड़की को मोटे पर्दे से ढकने के बाद, उन्होंने समापक के भट्ठा के पास एक मोमबत्ती जलाई, और फिर उन्होंने विभिन्न पदार्थों के टुकड़े लिए और उन्हें मोमबत्ती की लौ में पेश किया, यह देखते हुए कि क्या स्पेक्ट्रम बदल गया है। और यह पता चला कि प्रत्येक पदार्थ के गर्म वाष्प ने अलग-अलग स्पेक्ट्रा दिया! चूंकि प्रिज्म ने किरणों को सख्ती से अलग किया और उन्हें एक-दूसरे को ओवरलैप करने की इजाजत नहीं दी, इसलिए परिणामी स्पेक्ट्रम से पदार्थ की सटीक पहचान करना संभव था।

इसके बाद, किरचॉफ ने सूर्य के वर्णक्रम का विश्लेषण किया, जिसमें पाया गया कि इसके क्रोमोस्फीयर में कुछ रासायनिक तत्व मौजूद थे। इसने खगोल भौतिकी को जन्म दिया।

वर्णक्रमीय विश्लेषण की विशेषताएं

वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए बहुत कम मात्रा में पदार्थ की आवश्यकता होती है। यह विधि अत्यंत संवेदनशील और बहुत तेज़ है, जो न केवल इसे विभिन्न आवश्यकताओं के लिए उपयोग करने की अनुमति देती है, बल्कि कभी-कभी इसे अपूरणीय भी बनाती है। यह निश्चित रूप से ज्ञात है कि प्रत्येक आवर्त सारणी एक विशेष स्पेक्ट्रम का उत्सर्जन करती है, केवल उसके लिए ही, इसलिए, सही ढंग से किए गए वर्णक्रमीय विश्लेषण के साथ, गलती करना लगभग असंभव है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण के प्रकार

वर्णक्रमीय विश्लेषण परमाणु और आणविक है। परमाणु विश्लेषण के माध्यम से, क्रमशः, किसी पदार्थ की परमाणु संरचना, और आणविक विश्लेषण के माध्यम से, आणविक संरचना को प्रकट किया जा सकता है।

स्पेक्ट्रम को मापने के दो तरीके हैं: उत्सर्जन और अवशोषण। उत्सर्जन स्पेक्ट्रम विश्लेषण चयनित परमाणुओं या अणुओं द्वारा उत्सर्जित स्पेक्ट्रम की जांच करके किया जाता है। ऐसा करने के लिए, उन्हें ऊर्जा देने की जरूरत है, यानी उन्हें उत्तेजित करने के लिए। अवशोषण विश्लेषण, इसके विपरीत, वस्तुओं पर निर्देशित विद्युत चुम्बकीय अध्ययन के अवशोषण स्पेक्ट्रम पर किया जाता है।

स्पेक्ट्रल विश्लेषण के माध्यम से पदार्थों, कणों या यहां तक ​​कि बड़े भौतिक निकायों (उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष वस्तुओं) की कई अलग-अलग विशेषताओं को मापना संभव है। यही कारण है कि वर्णक्रमीय विश्लेषण को अलग-अलग तरीकों में विभाजित किया गया है। किसी विशेष कार्य के लिए आवश्यक परिणाम प्राप्त करने के लिए, आपको सही उपकरण, स्पेक्ट्रम के अध्ययन के लिए तरंग दैर्ध्य, साथ ही स्पेक्ट्रम के क्षेत्र को चुनने की आवश्यकता है।

पदार्थ की रासायनिक संरचना- मानव जाति द्वारा उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता। उनके सटीक ज्ञान के बिना, किसी भी संतोषजनक सटीकता के साथ औद्योगिक उत्पादन में तकनीकी प्रक्रियाओं की योजना बनाना असंभव है। हाल ही में, किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को निर्धारित करने की आवश्यकताएं और भी कठोर हो गई हैं: औद्योगिक और वैज्ञानिक गतिविधि के कई क्षेत्रों में एक निश्चित "शुद्धता" की सामग्री की आवश्यकता होती है - ये एक सटीक, निश्चित संरचना के साथ-साथ सख्त होने की आवश्यकताएं हैं। विदेशी पदार्थों की अशुद्धियों की उपस्थिति पर प्रतिबंध। इन प्रवृत्तियों के संबंध में, पदार्थों की रासायनिक संरचना का निर्धारण करने के लिए अधिक से अधिक प्रगतिशील तरीके विकसित किए जा रहे हैं। इनमें स्पेक्ट्रल विश्लेषण की विधि शामिल है, जो सामग्री के रसायन शास्त्र का सटीक और तेज़ अध्ययन प्रदान करती है।

प्रकाश की कल्पना

वर्णक्रमीय विश्लेषण की प्रकृति

(स्पेक्ट्रोस्कोपी) प्रकाश को उत्सर्जित करने और अवशोषित करने की उनकी क्षमता के आधार पर पदार्थों की रासायनिक संरचना का अध्ययन करता है। यह ज्ञात है कि प्रत्येक रासायनिक तत्व केवल इसके लिए एक प्रकाश स्पेक्ट्रम विशेषता का उत्सर्जन और अवशोषण करता है, बशर्ते कि इसे गैसीय अवस्था में कम किया जा सके।

इसके अनुसार, किसी विशेष सामग्री में इन पदार्थों की उपस्थिति को उनके निहित स्पेक्ट्रम द्वारा निर्धारित करना संभव है। वर्णक्रमीय विश्लेषण के आधुनिक तरीके एक नमूने में एक ग्राम के अरबवें हिस्से तक वजन वाले पदार्थ की उपस्थिति को स्थापित करना संभव बनाते हैं - इसके लिए विकिरण की तीव्रता का संकेतक जिम्मेदार है। किसी परमाणु द्वारा उत्सर्जित वर्णक्रम की विशिष्टता भौतिक संरचना के साथ उसके गहरे संबंध को दर्शाती है।

दृश्य प्रकाश से विकिरण होता है 3,8 *10 -7 पहले 7,6*10 -7 मी विभिन्न रंगों के लिए जिम्मेदार है। ऊर्जा के एक निरंतर स्रोत की उपस्थिति में पदार्थ केवल एक उत्तेजित अवस्था में प्रकाश का उत्सर्जन कर सकते हैं (यह अवस्था आंतरिक स्तर के बढ़े हुए स्तर की विशेषता है)।

पदार्थ के परमाणु अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त कर प्रकाश के रूप में इसे उत्सर्जित करते हैं और अपनी सामान्य ऊर्जा अवस्था में वापस आ जाते हैं। यह परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित प्रकाश है जिसका उपयोग वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए किया जाता है। विकिरण के सबसे सामान्य प्रकारों में शामिल हैं: थर्मल विकिरण, इलेक्ट्रोल्यूमिनेसेंस, कैथोडोल्यूमिनेसेंस, केमिलुमिनेसेंस।

वर्णक्रमीय विश्लेषण। धातु आयनों के साथ ज्वाला रंग

वर्णक्रमीय विश्लेषण के प्रकार

उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के बीच अंतर। उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि प्रकाश उत्सर्जित करने वाले तत्वों के गुणों पर आधारित है। किसी पदार्थ के परमाणुओं को उत्तेजित करने के लिए, कई सौ या हजारों डिग्री के बराबर उच्च तापमान ताप का उपयोग किया जाता है - इसके लिए, पदार्थ का एक नमूना लौ में या शक्तिशाली विद्युत निर्वहन के क्षेत्र में रखा जाता है। उच्चतम तापमान के प्रभाव में, किसी पदार्थ के अणु परमाणुओं में विभाजित हो जाते हैं।

परमाणु, अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करते हुए, इसे विभिन्न तरंग दैर्ध्य के प्रकाश क्वांटा के रूप में उत्सर्जित करते हैं, जो वर्णक्रमीय उपकरणों - उपकरणों द्वारा रिकॉर्ड किए जाते हैं जो परिणामी प्रकाश स्पेक्ट्रम को नेत्रहीन रूप से चित्रित करते हैं। स्पेक्ट्रल डिवाइस स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रणाली के एक अलग तत्व के रूप में भी काम करते हैं, क्योंकि नमूना में मौजूद सभी पदार्थों से प्रकाश प्रवाह को अभिव्यक्त किया जाता है, और इसका कार्य प्रकाश की कुल सरणी को अलग-अलग तत्वों के स्पेक्ट्रा में विभाजित करना और उनकी तीव्रता निर्धारित करना है, जो होगा भविष्य में पदार्थों के कुल द्रव्यमान में मौजूद तत्व के मूल्य के बारे में निष्कर्ष निकालने की अनुमति दें।

• स्पेक्ट्रा के अवलोकन और रिकॉर्डिंग के तरीकों के आधार पर, स्पेक्ट्रल उपकरणों को प्रतिष्ठित किया जाता है: स्पेक्ट्रोग्राफ और स्पेक्ट्रोस्कोप। पूर्व फोटोग्राफिक फिल्म पर स्पेक्ट्रम को पंजीकृत करते हैं, जबकि बाद वाले विशेष दूरबीनों के माध्यम से किसी व्यक्ति द्वारा प्रत्यक्ष अवलोकन के लिए स्पेक्ट्रम को देखना संभव बनाते हैं। आयामों को निर्धारित करने के लिए, विशेष सूक्ष्मदर्शी का उपयोग किया जाता है, जो उच्च सटीकता के साथ तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने की अनुमति देता है।
• प्रकाश स्पेक्ट्रम के पंजीकरण के बाद, इसका गहन विश्लेषण किया जाता है। एक निश्चित लंबाई की तरंगें और स्पेक्ट्रम में उनकी स्थिति की पहचान की जाती है। इसके अलावा, वांछित पदार्थों से संबंधित उनकी स्थिति का अनुपात किया जाता है। यह विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और रासायनिक तत्वों के स्पेक्ट्रा को इंगित करने वाली पद्धतिगत तालिकाओं में स्थित जानकारी के साथ तरंगों की स्थिति के डेटा की तुलना करके किया जाता है।
• अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी के समान ही किया जाता है। इस मामले में, पदार्थ को प्रकाश स्रोत और वर्णक्रमीय उपकरण के बीच रखा जाता है। विश्लेषित सामग्री से गुजरते हुए, उत्सर्जित प्रकाश कुछ तरंग दैर्ध्य पर "डुबकी" (अवशोषण रेखा) के साथ वर्णक्रमीय उपकरण तक पहुंचता है - वे अध्ययन के तहत सामग्री के अवशोषित स्पेक्ट्रम का गठन करते हैं। अध्ययन का आगे का क्रम उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी की उपरोक्त प्रक्रिया के समान है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण की खोज

विज्ञान के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपी का महत्व

वर्णक्रमीय विश्लेषण ने मानव जाति को कई ऐसे तत्वों की खोज करने की अनुमति दी जो रसायनों के पंजीकरण के पारंपरिक तरीकों से निर्धारित नहीं किए जा सकते थे। ये रुबिडियम, सीज़ियम, हीलियम जैसे तत्व हैं (यह सूर्य की स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके खोजा गया था - पृथ्वी पर इसकी खोज से बहुत पहले), इंडियम, गैलियम और अन्य। इन तत्वों की रेखाएं गैसों के उत्सर्जन स्पेक्ट्रा में पाई गईं, और उनके अध्ययन के समय अज्ञात थीं।

यह स्पष्ट हो गया कि ये नए, अब तक अज्ञात तत्व हैं। स्पेक्ट्रोस्कोपी का वर्तमान प्रकार के धातुकर्म और मशीन-निर्माण उद्योगों, परमाणु उद्योग और कृषि के गठन पर गंभीर प्रभाव पड़ा है, जहां यह व्यवस्थित विश्लेषण के लिए मुख्य उपकरणों में से एक बन गया है।

खगोल भौतिकी में स्पेक्ट्रोस्कोपी का बहुत महत्व हो गया है।

ब्रह्मांड की संरचना को समझने और इस तथ्य पर जोर देने के लिए एक विशाल छलांग प्रदान करना कि जो कुछ भी मौजूद है, उनमें समान तत्व होते हैं, जो अन्य चीजों के अलावा, पृथ्वी पर प्रचुर मात्रा में होते हैं। आज, वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि वैज्ञानिकों को पृथ्वी से अरबों किलोमीटर दूर स्थित तारों, निहारिकाओं, ग्रहों और आकाशगंगाओं की रासायनिक संरचना का निर्धारण करने की अनुमति देती है - ये वस्तुएँ, निश्चित रूप से, उनकी महान दूरी के कारण प्रत्यक्ष विश्लेषण विधियों के लिए सुलभ नहीं हैं।

अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी की विधि का उपयोग करके, दूरस्थ अंतरिक्ष वस्तुओं का अध्ययन करना संभव है जिनके पास स्वयं का विकिरण नहीं है। यह ज्ञान अंतरिक्ष वस्तुओं की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताओं को स्थापित करना संभव बनाता है: दबाव, तापमान, संरचना की संरचना की विशेषताएं और बहुत कुछ।

वर्णक्रमीय विश्लेषण

वर्णक्रमीय विश्लेषण- किसी वस्तु की संरचना के गुणात्मक और मात्रात्मक निर्धारण के तरीकों का एक सेट, विकिरण के साथ पदार्थ की बातचीत के स्पेक्ट्रा के अध्ययन के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय विकिरण, ध्वनिक तरंगों, प्राथमिक कणों के द्रव्यमान और ऊर्जा वितरण सहित, वगैरह।

विश्लेषण के उद्देश्य और स्पेक्ट्रा के प्रकार के आधार पर, स्पेक्ट्रल विश्लेषण के कई तरीके हैं। परमाणुऔर मोलेकुलरवर्णक्रमीय विश्लेषण क्रमशः पदार्थ की मौलिक और आणविक संरचना को निर्धारित करना संभव बनाता है। उत्सर्जन और अवशोषण विधियों में, संरचना उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा से निर्धारित होती है।

द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण परमाणु या आणविक आयनों के द्रव्यमान स्पेक्ट्रा का उपयोग करके किया जाता है और किसी वस्तु की समस्थानिक संरचना को निर्धारित करना संभव बनाता है।

कहानी

वर्णक्रमीय धारियों पर गहरी रेखाएँ बहुत पहले देखी गई थीं, लेकिन इन रेखाओं का पहला गंभीर अध्ययन केवल 1814 में जोसेफ फ्रौनहोफर द्वारा किया गया था। उनके सम्मान में प्रभाव का नाम फ्राउनहोफर लाइन्स रखा गया। फ्राउनहोफर ने लाइनों की स्थिति की स्थिरता स्थापित की, उनकी तालिका संकलित की (उन्होंने कुल 574 पंक्तियों की गणना की), प्रत्येक को एक अल्फ़ान्यूमेरिक कोड सौंपा। उनका निष्कर्ष कोई कम महत्वपूर्ण नहीं था कि रेखाएँ या तो ऑप्टिकल सामग्री या पृथ्वी के वायुमंडल से जुड़ी नहीं हैं, लेकिन सूर्य के प्रकाश की एक प्राकृतिक विशेषता है। उन्होंने कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के साथ-साथ वीनस और सीरियस के स्पेक्ट्रा में समान रेखाएँ पाईं।

यह जल्द ही स्पष्ट हो गया कि सबसे स्पष्ट रेखाओं में से एक हमेशा सोडियम की उपस्थिति में दिखाई देती है। 1859 में, जी. किरचॉफ और आर. बुनसेन ने प्रयोगों की एक श्रृंखला के बाद, निष्कर्ष निकाला कि प्रत्येक रासायनिक तत्व का अपना अनूठा लाइन स्पेक्ट्रम होता है, और आकाशीय पिंडों के स्पेक्ट्रम का उपयोग उनके मामले की संरचना के बारे में निष्कर्ष निकालने के लिए किया जा सकता है। उसी क्षण से, विज्ञान में वर्णक्रमीय विश्लेषण प्रकट हुआ, रासायनिक संरचना के दूरस्थ निर्धारण के लिए एक शक्तिशाली विधि।

1868 में विधि का परीक्षण करने के लिए, पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज ने भारत में एक अभियान का आयोजन किया, जहां कुल सूर्य ग्रहण आ रहा था। वहां, वैज्ञानिकों ने पाया कि ग्रहण के समय सभी गहरी रेखाएं, जब उत्सर्जन स्पेक्ट्रम ने सौर कोरोना के अवशोषण स्पेक्ट्रम को बदल दिया, जैसा कि भविष्यवाणी की गई थी, एक अंधेरे पृष्ठभूमि के खिलाफ उज्ज्वल हो गया।

प्रत्येक पंक्ति की प्रकृति, रासायनिक तत्वों के साथ उनका संबंध धीरे-धीरे स्पष्ट किया गया। 1860 में, किरचॉफ और बन्सन ने वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करते हुए सीज़ियम की खोज की और 1861 में रुबिडियम की खोज की। और हीलियम की खोज पृथ्वी की तुलना में 27 साल पहले (क्रमशः 1868 और 1895) सूर्य पर हुई थी।

संचालन का सिद्धांत

प्रत्येक रासायनिक तत्व के परमाणुओं में गुंजयमान आवृत्तियों को कड़ाई से परिभाषित किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप यह इन आवृत्तियों पर होता है कि वे प्रकाश का उत्सर्जन या अवशोषण करते हैं। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि स्पेक्ट्रोस्कोप में, प्रत्येक पदार्थ की विशेषता वाले कुछ स्थानों पर स्पेक्ट्रोस्कोप पर रेखाएं (अंधेरे या प्रकाश) दिखाई देती हैं। रेखाओं की तीव्रता पदार्थ की मात्रा और उसकी अवस्था पर निर्भर करती है। मात्रात्मक स्पेक्ट्रल विश्लेषण में, परीक्षण पदार्थ की सामग्री स्पेक्ट्रा में लाइनों या बैंडों के सापेक्ष या पूर्ण तीव्रता से निर्धारित होती है।

ऑप्टिकल स्पेक्ट्रल विश्लेषण को कार्यान्वयन में सापेक्ष आसानी, विश्लेषण के लिए नमूनों की जटिल तैयारी की अनुपस्थिति और बड़ी संख्या में तत्वों के विश्लेषण के लिए आवश्यक पदार्थ (10-30 मिलीग्राम) की एक छोटी मात्रा की विशेषता है।

नमूना को 1000-10000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके किसी पदार्थ को वाष्प अवस्था में स्थानांतरित करके परमाणु स्पेक्ट्रा (अवशोषण या उत्सर्जन) प्राप्त किया जाता है। प्रवाहकीय सामग्रियों के उत्सर्जन विश्लेषण में परमाणुओं के उत्तेजना के स्रोत के रूप में, एक चिंगारी, एक वैकल्पिक चालू चाप का उपयोग किया जाता है; जबकि नमूना कार्बन इलेक्ट्रोड में से एक के क्रेटर में रखा गया है। समाधान का विश्लेषण करने के लिए विभिन्न गैसों की लपटें या प्लाज़्मा व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

आवेदन

हाल ही में, आगमनात्मक डिस्चार्ज के आर्गन प्लाज्मा में और साथ ही एक लेजर स्पार्क में परमाणुओं के उत्तेजना और उनके आयनीकरण के आधार पर वर्णक्रमीय विश्लेषण के उत्सर्जन और द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्रिक तरीके सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए गए हैं।

स्पेक्ट्रल विश्लेषण एक संवेदनशील विधि है और इसका व्यापक रूप से विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान, खगोल भौतिकी, धातु विज्ञान, मैकेनिकल इंजीनियरिंग, भूवैज्ञानिक अन्वेषण और विज्ञान की अन्य शाखाओं में उपयोग किया जाता है।

सिग्नल प्रोसेसिंग सिद्धांत में, वर्णक्रमीय विश्लेषण का अर्थ आवृत्ति, तरंग संख्या आदि पर एक सिग्नल (उदाहरण के लिए, ध्वनि) की ऊर्जा के वितरण का विश्लेषण भी है।

यह सभी देखें

विकिमीडिया फाउंडेशन। 2010।

• बाल्ट्स
• उत्तरी हान

देखें कि "वर्णक्रमीय विश्लेषण" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

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वर्णक्रमीय विश्लेषण- स्पेक्ट्रोस्कोपी देखें। भूवैज्ञानिक शब्दकोश: 2 खंडों में। एम .: नेद्रा। केएन पैफेनगोल्ट्स एट अल द्वारा संपादित 1978. स्पेक्ट्रल विश्लेषण ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश

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स्पेक्ट्रल विश्लेषण की खोज 1859 में बन्सन और किरचॉफ द्वारा की गई थी, जो जर्मनी के सबसे पुराने और सबसे प्रतिष्ठित शैक्षणिक संस्थानों में से एक, रुप्रेक्ट कार्ल्स यूनिवर्सिटी ऑफ हीडलबर्ग में रसायन विज्ञान और भौतिकी के प्रोफेसर थे। निकायों की रासायनिक संरचना और उनकी भौतिक स्थिति का अध्ययन करने के लिए एक ऑप्टिकल विधि की खोज ने नए रासायनिक तत्वों (इंडियम, सीज़ियम, रुबिडियम, हीलियम, थैलियम और गैलियम) की पहचान में योगदान दिया, खगोल भौतिकी का उदय और एक तरह की सफलता बन गई। वैज्ञानिक और तकनीकी प्रगति के विभिन्न क्षेत्रों।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी में सफलता

वर्णक्रमीय विश्लेषण ने वैज्ञानिक अनुसंधान के क्षेत्रों का काफी विस्तार किया है, जिससे कणों और परमाणुओं की गुणवत्ता के अधिक सटीक निर्धारण को प्राप्त करना संभव हो गया है, उनके आपसी संबंधों को समझने और यह स्थापित करने के लिए कि क्या कारण है कि शरीर प्रकाश ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। यह सब विज्ञान और प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में एक सफलता थी, क्योंकि पदार्थों की रासायनिक संरचना के स्पष्ट ज्ञान के बिना उनका आगे का विकास अकल्पनीय है जो मानव गतिविधि की वस्तुएं हैं। आज, यह अशुद्धियों के निर्धारण के लिए खुद को सीमित करने के लिए पर्याप्त नहीं है, पदार्थों के विश्लेषण के तरीकों पर नई आवश्यकताएं लगाई गई हैं। इस प्रकार, बहुलक सामग्री के उत्पादन में, प्रारंभिक मोनोमर्स में अशुद्धियों की एकाग्रता की अति उच्च शुद्धता बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि तैयार पॉलिमर की गुणवत्ता अक्सर इस पर निर्भर करती है।

नई ऑप्टिकल विधि की संभावनाएँ

सटीकता और विश्लेषण की उच्च गति सुनिश्चित करने वाले तरीकों के विकास के लिए बढ़ी हुई आवश्यकताओं को भी रखा गया है। इन उद्देश्यों के लिए विश्लेषण के रासायनिक तरीके हमेशा पर्याप्त नहीं होते हैं; रासायनिक संरचना का निर्धारण करने के लिए भौतिक-रासायनिक और भौतिक तरीकों में कई मूल्यवान विशेषताएं हैं। उनमें से, प्रमुख स्थान वर्णक्रमीय विश्लेषण द्वारा कब्जा कर लिया गया है, जो पदार्थ और विकिरण के अंतःक्रियात्मक स्पेक्ट्रा के अध्ययन के आधार पर विचाराधीन वस्तु की संरचना के मात्रात्मक और गुणात्मक निर्धारण के तरीकों का एक संयोजन है। तदनुसार, इसमें ध्वनिक तरंगों, विद्युत चुम्बकीय विकिरण, ऊर्जा और प्राथमिक कणों के बड़े पैमाने पर वितरण के स्पेक्ट्रा भी शामिल हैं। वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए धन्यवाद, किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना और तापमान, चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति और इसकी तीव्रता, गति की गति और अन्य मापदंडों को सटीक रूप से निर्धारित करना संभव हो गया। विधि विश्लेषित पदार्थ द्वारा उत्सर्जित या अवशोषित प्रकाश की संरचना के अध्ययन पर आधारित है। जब प्रकाश की एक निश्चित किरण एक त्रिकोणीय प्रिज्म के पार्श्व चेहरे पर प्रक्षेपित की जाती है, तो किरणें जो सफेद प्रकाश बनाती हैं, अपवर्तित होने पर, स्क्रीन पर एक स्पेक्ट्रम बनाती हैं, एक प्रकार की इंद्रधनुषी पट्टी जिसमें सभी रंग हमेशा एक निश्चित क्रम में व्यवस्थित होते हैं। अपरिवर्तनीय क्रम। प्रकाश का प्रसार विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में होता है, उनमें से प्रत्येक की एक निश्चित लंबाई इंद्रधनुषी पट्टी के रंगों में से एक से मेल खाती है। स्पेक्ट्रम द्वारा पदार्थ की रासायनिक संरचना का निर्धारण फिंगरप्रिंट द्वारा अपराधी को खोजने की विधि के समान ही है। लाइन स्पेक्ट्रा, उंगलियों पर पैटर्न की तरह, एक अद्वितीय व्यक्तित्व की विशेषता है। इसके लिए धन्यवाद, रासायनिक संरचना निर्धारित की जाती है। वर्णक्रमीय विश्लेषण एक जटिल पदार्थ की संरचना में एक निश्चित घटक का पता लगाना संभव बनाता है, जिसका द्रव्यमान 10-10 से अधिक नहीं है। यह काफी संवेदनशील तरीका है। स्पेक्ट्रा का अध्ययन करने के लिए स्पेक्ट्रोस्कोप और स्पेक्ट्रोग्राफ का उपयोग किया जाता है। सबसे पहले, स्पेक्ट्रम की जांच की जाती है, और स्पेक्ट्रोग्राफ की सहायता से इसकी तस्वीर ली जाती है। परिणामी छवि को स्पेक्ट्रोग्राम कहा जाता है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण के प्रकार

स्पेक्ट्रल विश्लेषण पद्धति का चुनाव काफी हद तक विश्लेषण के उद्देश्य और स्पेक्ट्रा के प्रकार पर निर्भर करता है। इस प्रकार, किसी पदार्थ की आणविक और मौलिक संरचना को निर्धारित करने के लिए परमाणु और आणविक विश्लेषण का उपयोग किया जाता है। उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा से संरचना का निर्धारण करने के मामले में, उत्सर्जन और अवशोषण विधियों का उपयोग किया जाता है। किसी वस्तु की समस्थानिक संरचना का अध्ययन करते समय, द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण का उपयोग किया जाता है, जो आणविक या परमाणु आयनों के द्रव्यमान स्पेक्ट्रा का उपयोग करके किया जाता है।

विधि के लाभ

वर्णक्रमीय विश्लेषण किसी पदार्थ की तात्विक और आणविक संरचना को निर्धारित करता है, परीक्षण नमूने के अलग-अलग तत्वों की गुणात्मक खोज करना संभव बनाता है, साथ ही उनकी सांद्रता का मात्रात्मक निर्धारण प्राप्त करता है। रासायनिक विधियों द्वारा समान रासायनिक गुणों वाले पदार्थों का विश्लेषण करना बहुत कठिन है, लेकिन उन्हें बिना किसी समस्या के वर्णक्रमीय रूप से निर्धारित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, ये दुर्लभ पृथ्वी तत्वों या अक्रिय गैसों का मिश्रण हैं। वर्तमान में सभी परमाणुओं के स्पेक्ट्रा निर्धारित किए गए हैं और उनकी तालिकाएँ संकलित की गई हैं।

वर्णक्रमीय विश्लेषण के अनुप्रयोग

परमाणु वर्णक्रमीय विश्लेषण के तरीकों का सबसे अच्छा विकास हुआ है। उनका उपयोग भूविज्ञान, खगोल भौतिकी, लौह और अलौह धातु विज्ञान, रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और विज्ञान और उद्योग की अन्य शाखाओं में विभिन्न प्रकार की वस्तुओं का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है। हाल ही में, व्यावहारिक अनुप्रयोग और आणविक वर्णक्रमीय विश्लेषण की मात्रा बढ़ रही है। कार्बनिक पदार्थों के अध्ययन के लिए रासायनिक, रासायनिक-दवा और तेल शोधन उद्योगों में उनके तरीकों का उपयोग अक्सर अकार्बनिक यौगिकों के लिए किया जाता है।

वैज्ञानिक वातावरण में खगोल भौतिकी के निर्माण की अनुमति दी। और बाद में, नए उद्योग में, गैस बादलों, तारों, सूर्य की रासायनिक संरचना को स्थापित करना संभव हो गया, जो विश्लेषण के अन्य तरीकों का उपयोग करना पूरी तरह से असंभव था। इस पद्धति ने स्पेक्ट्रा से इन वस्तुओं की कई अन्य भौतिक विशेषताओं (दबाव, तापमान, गति, चुंबकीय प्रेरण) का पता लगाना संभव बना दिया। स्पेक्ट्रल विश्लेषण ने फोरेंसिक के क्षेत्र में भी आवेदन पाया है, इसकी मदद से अपराध स्थल पर मिले सबूतों की जांच की जाती है, हत्या के हथियार का निर्धारण किया जाता है और अपराध के कुछ विवरण सामने आते हैं।

उन्नत प्रयोगशाला नैदानिक ​​​​तरीके

चिकित्सा में वर्णक्रमीय विश्लेषण का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। इसका उपयोग मानव शरीर में विदेशी पदार्थों को निर्धारित करने, निदान करने, उनके विकास के प्रारंभिक चरण में ऑन्कोलॉजिकल रोगों सहित किया जाता है। कई बीमारियों की उपस्थिति या अनुपस्थिति प्रयोगशाला रक्त परीक्षण द्वारा निर्धारित की जा सकती है। अधिक बार ये जठरांत्र संबंधी मार्ग के रोग होते हैं, जननांग क्षेत्र। रक्त के वर्णक्रमीय विश्लेषण द्वारा निर्धारित रोगों की संख्या धीरे-धीरे बढ़ रही है। यह विधि किसी भी मानव अंग के खराब होने की स्थिति में रक्त में जैव रासायनिक परिवर्तनों का पता लगाने में उच्चतम सटीकता प्रदान करती है। अध्ययन के दौरान, रक्त सीरम अणुओं के दोलन संबंधी आंदोलन से उत्पन्न अवरक्त अवशोषण स्पेक्ट्रा को विशेष उपकरणों के साथ दर्ज किया जाता है, और इसकी आणविक संरचना में किसी भी विचलन को निर्धारित किया जाता है। वर्णक्रमीय विश्लेषण शरीर की खनिज संरचना की भी जाँच करता है। इस मामले में शोध की सामग्री बाल है। किसी भी असंतुलन, कमी या खनिजों की अधिकता अक्सर कई बीमारियों से जुड़ी होती है, जैसे कि रक्त, त्वचा, हृदय, पाचन तंत्र, एलर्जी, बच्चों में विकासात्मक और विकास संबंधी विकार, प्रतिरक्षा में कमी, थकान और कमजोरी। इस प्रकार के विश्लेषणों को नवीनतम प्रगतिशील प्रयोगशाला निदान विधियों के रूप में माना जाता है।

विधि की विशिष्टता

स्पेक्ट्रल विश्लेषण ने आज मानव गतिविधि के लगभग सभी सबसे महत्वपूर्ण क्षेत्रों में आवेदन पाया है: उद्योग, चिकित्सा, फोरेंसिक और अन्य उद्योगों में। यह वैज्ञानिक प्रगति के विकास के साथ-साथ मानव जीवन के स्तर और गुणवत्ता का सबसे महत्वपूर्ण पहलू है।