Spektrální analýza, její typy a aplikace

Spektrální analýza byla objevena v roce 1859 Bunsenem a Kirchhoffem, profesory chemie a fyziky v jedné z nejstarších a nejprestižnějších vzdělávacích institucí v Německu - univerzitě v Heidelbergu pomenovanou podle Ruprechta a Karla. Objevování optické metody pro studium chemického složení těl a jejich fyzikální stav přispělo k identifikaci nových chemických prvků (indium, cesium, rubidium, hélium, thalium a gallium), vznik astrofyziky a stal se průlomem v různých oblastech vědeckého a technologického pokroku.

Průlom ve vědě a technologii

Spektrální analýza výrazně rozšířila oblast vědeckého výzkumu, která umožnila dosáhnout přesnější definice kvality částic a atomů, pochopit jejich vzájemné vztahy a zjistit, co způsobilo, že těla vyzařovaly světlou energii. To vše bylo průlomem v oblasti vědy a techniky, neboť jejich další vývoj je nemyslitelný bez jasné znalosti o chemickém složení látek, které jsou předmětem lidské činnosti. Dnes se nestačí omezit se na stanovení nečistot, nové metody jsou kladeny na metody analýzy látek. Při výrobě polymerních materiálů je tedy velmi důležitá ultra vysoká čistota koncentrace nečistot v počátečních monomerech, neboť na nich často závisí kvalita hotových polymerů.

Vlastnosti nové optické metody

Zvýšené požadavky jsou také kladeny na vývoj metod, které zajišťují přesnost a vysokou rychlost. analýza. Metody chemické analýzy ne vždy to stačí pro tyto účely, fyzikálně-chemické a fyzikální metody pro stanovení chemického složení mají řadu cenných vlastností. Vedle nich zaujímá přední místo spektrální analýza, která je kombinací metod kvantitativního a kvalitativního stanovení složení předmětu, který je předmětem zkoumání, na základě studie interakčního spektra hmoty a záření. V souladu s tím jsou také zahrnuty akustické spektra. elektromagnetické vlny radiace, distribuci energie a hmotnost elementárních částic. Díky spektrální analýze bylo možné přesně určit chemické složení a teplotu látky, přítomnost magnetického pole a jeho intenzitu, rychlost pohybu a další parametry. Metoda vychází ze studie struktury světla emitovaného nebo absorbovaného analytem. Když běží určitý paprsek světla na boční straně trojúhelníkového hranolu, složky bílé světlo refrakčního světla vytvářejí na obrazovce spektrum, druh duhového pásu, ve kterém jsou všechny barvy vždy uspořádány v určitém pevném pořadí. Rozmnožování světla se vyskytuje ve formě elektromagnetických vln, určitá délka každého z nich odpovídá jedné z barev duhového pásu. Určení chemického složení hmoty spektrem je velmi podobné metodě zjišťování zločinu otisky prstů. Lineární spektra, stejně jako vzory na prstech, jsou charakterizovány jedinečnou individualitou. Z tohoto důvodu se stanoví chemické složení. Spektrální analýza umožňuje detekovat určitou složku v složení složité látky, jejíž hmotnost není vyšší než 10-10. Je to velmi citlivá metoda. Pro studium spektra jsou použity spektroskopy a spektrografy. V prvním je spektrum zkoumáno a fotografováno pomocí spektrografů. Výsledný obraz se nazývá spektrogram.

Typy spektrální analýzy

Výběr metody spektrální analýzy velmi závisí na účelu analýzy a typech spektra. Proto se pro určení molekulárního a elementárního složení látky používají atomové a molekulární analýzy. V případě určení složení emisních a absorpčních spekter se používají metody emisí a absorpce. Při studiu izotopového složení objektu se aplikuje hmotnostní spektrometrická analýza, která se provádí z hmotnostních spekter molekulových nebo atomových iontů.

Výhody metody

Spektrální analýza určuje elementární a molekulární složení látky, umožňuje provádět kvalitativní objev jednotlivých prvků studovaného vzorku a také získávat kvantitativní stanovení jejich koncentrací. Látky s podobnými chemickými vlastnostmi jsou velmi obtížně analyzovány chemickými metodami, ale jsou určeny spektrálně bez jakýchkoliv problémů. To je například směs vzácných zemin nebo inertních plynů. V současné době jsou určeny spektra všech atomů a jejich tabulky jsou sestaveny.

Aplikace spektrální analýzy

Nejlépe vyvinuté techniky atomové spektrální analýzy. Využívají se k vyhodnocení široké škály objektů v geologii, astrofyzice, železné a neželezné metalurgii, chemii, biologii, strojírenství a dalších oborech vědy a průmyslu. V poslední době se zvýšilo množství praktické aplikace a molekulární spektrální analýzy. Jeho metody se používají v chemickém, farmaceutickém a petrochemickém průmyslu pro studium organických látek, méně často a pro anorganické sloučeniny. Spektrální analýza a její aplikace ve vědeckém prostředí umožňující vytvářet astrofyziky. Později v novém průmyslu bylo možné stanovit chemické složení plynových mračen, hvězd, Slunce, což bylo naprosto nemožné pomocí jiných metod analýzy. Tato metoda také umožnila nalézt ze spektra řadu dalších fyzikálních vlastností těchto objektů (tlak, teplota, rychlost pohybu, magnetické indukce). Spektrální analýza se uplatnila také v oblasti forenzní vědy, jejíž pomocí se vyšetřují důkazy zjištěné na místě činu, je určena vražedná zbraň a odhaleny některé údaje o spáchaném zločinu.

Pokročilé laboratorní diagnostické metody

Spektrální analýza je široce používána. v lékařství. Používá se k určení cizích látek v lidském těle, k diagnostice, včetně onkologických onemocnění, v rané fázi jejich vývoje. Přítomnost nebo nepřítomnost mnoha nemocí lze stanovit laboratorními krevními testy. Nejčastěji jde o onemocnění trávicího traktu, urogenitální oblasti. Počet nemocí, které určují spektrální analýzu krve, se postupně zvyšuje. Tato metoda poskytuje nejvyšší přesnost při detekci biochemických změn v krvi v případě poruchy lidského orgánu. V průběhu studie se speciální absorpční zařízení registrují infračervené absorpční spektrum vyplývající z vibračního pohybu molekul, sérum, a jakákoliv odchylka jejího molekulárního složení je stanovena. Spektrální analýza také kontroluje minerální složení těla. Materiálem pro studium v ​​tomto případě jsou vlasy. Jakákoli nerovnováha, nedostatek nebo přebytek minerálů je často spojena s řadou nemocí, jako je například krevních chorob kožní kardiovaskulární, trávicí systém alergie, vývojové a růstové poruchy u dětí, snížená imunita, únava a slabost. Tyto typy testů jsou považovány za poslední progresivní laboratorní diagnostické metody.

Jedinečnost metody

Spektrální analýza dnes nalezla uplatnění téměř ve všech nejdůležitějších sférách lidské činnosti: v průmyslu, lékařství, forenzních a dalších oborech. Je to nejdůležitější aspekt vývoje vědeckého pokroku, stejně jako úrovně a kvality lidského života.