Nadph संरचनात्मक सूत्र. जैविक कार्य

वर्णक्रमीय विश्लेषण(उत्सर्जन स्पेक्ट्रा का उपयोग करके) का उपयोग अर्थव्यवस्था के लगभग सभी क्षेत्रों में किया जाता है। प्रकाश, अलौह और कीमती धातुओं की शुद्धता निर्धारित करने के लिए लोहा, स्टील, कच्चा लोहा, साथ ही विभिन्न विशेष स्टील और तैयार धातु उत्पादों के त्वरित विश्लेषण के लिए धातु उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। बढ़िया एप्लीकेशनखनिजों की संरचना के अध्ययन में भू-रसायन विज्ञान में वर्णक्रमीय विश्लेषण होता है। में रसायन उद्योगऔर संबंधित उद्योग, वर्णक्रमीय विश्लेषण उत्प्रेरक, विभिन्न अवशेषों, तलछट, मैलापन और धोने के पानी का विश्लेषण करने के लिए निर्मित और प्रयुक्त उत्पादों की शुद्धता स्थापित करने का कार्य करता है; चिकित्सा में - विभिन्न धातुओं की खोज के लिए कार्बनिक ऊतक. कई विशेष समस्याएं जिन्हें हल करना मुश्किल है या किसी अन्य तरीके से हल नहीं किया जा सकता है, उन्हें वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके जल्दी और सटीक रूप से हल किया जाता है। इसमें शामिल है, उदाहरण के लिए, मिश्र धातुओं में धातुओं का वितरण, सल्फाइड का अध्ययन और मिश्र धातुओं और खनिजों में अन्य समावेशन; इस प्रकार के शोध को कभी-कभी कहा जाता है स्थानीय विश्लेषण.

इसके फैलाव की पर्याप्तता के दृष्टिकोण से एक या दूसरे प्रकार के वर्णक्रमीय उपकरण का चुनाव वर्णक्रमीय विश्लेषण के उद्देश्य और उद्देश्यों के आधार पर किया जाता है। अधिक फैलाव वाले क्वार्ट्ज स्पेक्ट्रोग्राफ, तरंग दैर्ध्य 4000-2200 के लिए कम से कम 22 सेमी लंबी स्पेक्ट्रम की एक पट्टी देते हैं। अन्य तत्वों के लिए यह हो सकता है ऐसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है जो 7-15 सेमी लंबा स्पेक्ट्रा उत्पन्न करते हैं। ग्लास ऑप्टिक्स वाले स्पेक्ट्रोग्राफ आमतौर पर कम महत्व के होते हैं। इनमें से, संयुक्त उपकरण सुविधाजनक हैं (उदाहरण के लिए, हिल्गर और फस की कंपनियों से), जिन्हें यदि वांछित हो, तो स्पेक्ट्रोस्कोप और स्पेक्ट्रोग्राफ के रूप में उपयोग किया जा सकता है। स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित ऊर्जा स्रोतों का उपयोग किया जाता है। 1) जलते मिश्रण की ज्वाला- हाइड्रोजन और ऑक्सीजन, ऑक्सीजन और रोशन करने वाली गैस का मिश्रण, ऑक्सीजन और एसिटिलीन का मिश्रण, या अंत में वायु और एसिटिलीन का मिश्रण। बाद के मामले में, प्रकाश स्रोत का तापमान 2500-3000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। लौ क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं के स्पेक्ट्रा प्राप्त करने के साथ-साथ Cu, Hg और Tl जैसे तत्वों के लिए सबसे उपयुक्त है। 2)वोल्टाइक चाप. ए) साधारण, चौ. गिरफ्तार. एकदिश धारा, 5-20 ए के बल के साथ इसका उपयोग बड़ी सफलता के साथ किया जाता है गुणात्मक विश्लेषणटुकड़ों या बारीक पिसे हुए पाउडर के रूप में चाप में लाए गए खनिजों को मिलाना मुश्किल होता है। धातुओं के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए, पारंपरिक वोल्टाइक चाप के उपयोग में एक बहुत ही महत्वपूर्ण कमी है, अर्थात्, विश्लेषण की गई धातुओं की सतह एक ऑक्साइड फिल्म से ढकी हुई है और चाप दहन अंततः असमान हो जाता है। वोल्टाइक चाप का तापमान 5000-6000°C तक पहुँच जाता है। बी) लगभग 80 वी के वोल्टेज पर 2-5 ए की शक्ति के साथ प्रत्यक्ष धारा का आंतरायिक चाप (एब्रेइस्बोजेन)। विशेष उपकरणचाप दहन प्रति सेकंड 4-10 बार बाधित होता है। उत्तेजना की यह विधि विश्लेषण की गई धातुओं की सतह के ऑक्सीकरण को कम करती है। उच्च वोल्टेज पर - 220 वी तक और 1-2 ए की धारा - एक आंतरायिक चाप का उपयोग समाधानों के विश्लेषण के लिए भी किया जा सकता है। 3) चिंगारी निकलती है, एक इंडक्शन कॉइल या, अधिक बार, एक प्रत्यक्ष या (अधिमानतः) 1 किलोवाट तक की शक्ति के साथ वैकल्पिक वर्तमान ट्रांसफार्मर का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है, जो द्वितीयक सर्किट में 10,000-30,000 वी देता है। तीन प्रकार के डिस्चार्ज का उपयोग किया जाता है, ए) स्पार्क डिस्चार्ज द्वितीयक सर्किट में कैपेसिटेंस और इंडक्शन के बिना, जिसे कभी-कभी आर्क में कहा जाता है उच्च वोल्टेज(होचस्पन्नुंग्सबोजेन)। ऐसे डिस्चार्ज का उपयोग करके तरल पदार्थ और पिघले हुए नमक का विश्लेषण अत्यधिक संवेदनशील होता है। बी) सेकेंडरी सर्किट में कैपेसिटेंस और इंडक्शन के साथ स्पार्क डिस्चार्ज होता है, जिसे अक्सर कहा जाता है संघनित चिंगारी, एक अधिक सार्वभौमिक ऊर्जा स्रोत का प्रतिनिधित्व करता है, जो लगभग सभी तत्वों (क्षार धातुओं को छोड़कर), साथ ही गैसों के स्पेक्ट्रा को उत्तेजित करने के लिए उपयुक्त है। कनेक्शन आरेख चित्र में दिखाया गया है। 1,

जहां R प्राथमिक सर्किट में रिओस्टेट है, Tr प्रत्यावर्ती धारा ट्रांसफार्मर है, C 1 द्वितीयक सर्किट I में कैपेसिटेंस है, S इंडक्शन L 1 को बदलने के लिए स्विच है, U सिंक्रोनस ब्रेकर है, LF स्पार्क अरेस्टर है , एफ कार्यशील स्पार्क गैप है। द्वितीयक सर्किट II को अधिष्ठापन और चर समाई सी 2 का उपयोग करके द्वितीयक सर्किट I के साथ अनुनाद में ट्यून किया गया है; अनुनाद की उपस्थिति का एक संकेत है सबसे बड़ी ताकतवर्तमान, मिलीमीटर ए द्वारा दिखाया गया है। सिंक्रोनस ब्रेकर यू और स्पार्क अरेस्टर एलएफ के द्वितीयक सर्किट II का उद्देश्य एक निश्चित अवधि में चरित्र और संख्या दोनों में विद्युत निर्वहन को यथासंभव समान बनाना है; सामान्य कार्य के दौरान ऐसे अतिरिक्त उपकरण नहीं लगाए जाते हैं।

द्वितीयक सर्किट में धातुओं का अध्ययन करते समय, 6000-15000 सेमी3 की धारिता और 0.05-0.01 एन तक के अधिष्ठापन का उपयोग किया जाता है। तरल पदार्थों का विश्लेषण करने के लिए, 40000 ओम तक के प्रतिरोध के साथ एक जल रिओस्टेट को कभी-कभी द्वितीयक सर्किट में पेश किया जाता है। . छोटी धारिता के साथ प्रेरण के बिना गैसों का अध्ययन किया जाता है। ग) टेस्ला करंट डिस्चार्ज, जो चित्र में दिखाए गए सर्किट का उपयोग करके किया जाता है। 2,

जहां V एक वोल्टमीटर है, A एक एमीटर है, T एक ट्रांसफार्मर है, C एक कैपेसिटेंस है, T-T एक टेस्ला ट्रांसफार्मर है, F स्पार्क गैप है जहां विश्लेषण किया गया पदार्थ पेश किया जाता है। टेस्ला धाराओं का उपयोग उन पदार्थों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है जिनका गलनांक कम होता है: विभिन्न पौधे और जैविक तैयारी, फिल्टर पर जमाव आदि। धातुओं के वर्णक्रमीय विश्लेषण में, बड़ी संख्या में होने के मामले में, वे आमतौर पर स्वयं इलेक्ट्रोड होते हैं, और उन्हें कुछ रूप दिए गए हैं, उदाहरण के लिए, चित्र में दिखाए गए स्वरूप से। 3,

जहां a विश्लेषण किए जा रहे मोटे तार से बना एक इलेक्ट्रोड है, b टिन से बना है, c एक मुड़ा हुआ पतला तार है, d एक मोटी बेलनाकार छड़ से काटी गई डिस्क है, e एक आकृति है जिसे काटा गया है बड़े टुकड़ेकास्टिंग मात्रात्मक विश्लेषण में, स्पार्क्स के संपर्क में आने वाली इलेक्ट्रोड सतह का आकार और आकार हमेशा समान होना आवश्यक है। यदि विश्लेषण की जाने वाली धातु की मात्रा कम है, तो आप किसी शुद्ध धातु से बने फ्रेम का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, सोना और प्लैटिनम, जिसमें विश्लेषण की गई धातु तय की गई है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 4.

प्रकाश स्रोत में समाधान पेश करने के लिए कई तरीके प्रस्तावित किए गए हैं। लौ के साथ काम करते समय, लुंडेगार्ड एटमाइज़र का उपयोग किया जाता है, योजनाबद्ध रूप से चित्र में दिखाया गया है। 5 एक विशेष बर्नर के साथ।

बीसी स्प्रेयर के माध्यम से उड़ाई गई हवा परीक्षण तरल को पकड़ लेती है, जिसे 3-10 सेमी 3 की मात्रा में अवकाश सी में डाला जाता है, और इसे महीन धूल के रूप में बर्नर ए में ले जाया जाता है, जहां इसे गैस के साथ मिलाया जाता है। चाप के साथ-साथ चिंगारी में समाधान पेश करने के लिए, स्वच्छ कार्बन या ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जिनमें से एक पर एक अवकाश बनाया जाता है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कोयले को पूरी तरह से साफ करके पकाना बहुत मुश्किल है। सफाई के लिए उपयोग की जाने वाली विधियाँ - हाइड्रोक्लोरिक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में वैकल्पिक उबाल, साथ ही हाइड्रोजन वातावरण में 2500-3000 डिग्री सेल्सियस तक कैल्सीनेशन - अशुद्धियों से मुक्त कोयले का उत्पादन नहीं करते हैं; सीए, एमजी, वी, टीआई, अल रहते हैं (यद्यपि निशान) ), Fe, Si, B. संतोषजनक शुद्धता के कोयले भी विद्युत प्रवाह का उपयोग करके हवा में कैल्सीन करके प्राप्त किए जाते हैं: लगभग 400 ए की धारा 5 मिमी के व्यास के साथ कार्बन रॉड के माध्यम से पारित की जाती है, और मजबूत तापदीप्तता प्राप्त की जाती है यह तरीका (3,000 डिग्री सेल्सियस तक) पर्याप्त है ताकि कुछ ही सेकंड में कोयले को दूषित करने वाली अधिकांश अशुद्धियाँ वाष्पित हो जाएँ। चिंगारी में समाधान डालने की भी विधियाँ हैं, जहाँ समाधान स्वयं निचला इलेक्ट्रोड होता है, और चिंगारी उसकी सतह पर कूद जाती है; दूसरा इलेक्ट्रोड कोई भी शुद्ध धातु हो सकता है। ऐसे उपकरण का एक उदाहरण चित्र में दिखाया गया है। 6 Gerlyach तरल इलेक्ट्रोड।

जिस गड्ढे में परीक्षण समाधान डाला जाता है उसे प्लैटिनम पन्नी से ढक दिया जाता है या सोने की मोटी परत से ढक दिया जाता है। अंजीर में. 7 एक हिचेन उपकरण दिखाता है, जो चिंगारी में समाधान डालने का भी काम करता है।

पोत ए से, परीक्षण समाधान ट्यूब बी और क्वार्ट्ज नोजल सी के माध्यम से स्पार्क डिस्चार्ज की क्रिया के क्षेत्र में एक कमजोर धारा में प्रवाहित होता है। निचला इलेक्ट्रोड, एक ग्लास ट्यूब में टांका लगाकर, रबर ट्यूब ई का उपयोग करके उपकरण से जुड़ा होता है। अनुलग्नक सी, चित्र में दिखाया गया है। 7 अलग से, मोर्टार दीवारिंग के लिए एक तरफ एक कटआउट है। डी - कांच का सुरक्षा पात्र जिसमें बाहर निकलने के लिए एक गोल छेद बनाया जाता है पराबैंगनी किरण. इस बर्तन को बिना छेद वाला क्वार्ट्ज़ बनाना अधिक सुविधाजनक है। शीर्ष इलेक्ट्रोड एफ, ग्रेफाइट, कार्बन या धातु, एक स्प्लैश-प्रूफ प्लेट से भी सुसज्जित है। एक "हाई-वोल्टेज आर्क" के लिए जो विश्लेषण किए गए पदार्थों को दृढ़ता से गर्म करता है, गेरलाच समाधान के साथ काम करते समय ठंडा इलेक्ट्रोड का उपयोग करता है, जैसा कि चित्र में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। 8.

एक ग्लास फ़नल G को स्टॉपर K का उपयोग करके एक मोटे तार (6 मिमी व्यास) से जोड़ा जाता है, जिसमें बर्फ के टुकड़े रखे जाते हैं। तार के ऊपरी सिरे पर 4 सेमी व्यास और 4 सेमी ऊंचाई वाला एक गोल लोहे का इलेक्ट्रोड E लगा होता है, जिस पर एक प्लैटिनम कप P रखा जाता है; उत्तरार्द्ध को सफाई के लिए आसानी से हटाने योग्य होना चाहिए। शीर्ष इलेक्ट्रोड का भी उपयोग किया जाना चाहिए. पिघलने से बचने के लिए गाढ़ा। पदार्थों की छोटी मात्रा का विश्लेषण करते समय - फिल्टर पर तलछट, विभिन्न पाउडर, आदि - आप चित्र में दिखाए गए उपकरण का उपयोग कर सकते हैं। 9.

परीक्षण पदार्थ और फिल्टर पेपर से एक गांठ बनाई जाती है, जिसे एक समाधान के साथ बेहतर चालकता के लिए सिक्त किया जाता है, उदाहरण के लिए, NaCl, निचले इलेक्ट्रोड पर रखा जाता है, जिसमें कभी-कभी शुद्ध कैडमियम होता है, जो एक क्वार्ट्ज (खराब ग्लास) ट्यूब में संलग्न होता है; शीर्ष इलेक्ट्रोड भी कुछ शुद्ध धातु है। टेस्ला धाराओं के साथ काम करते समय समान विश्लेषण के लिए, एक विशेष स्पार्क गैप डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 10 ए और बी.

गोल काज K में, एक एल्यूमीनियम प्लेट E को वांछित स्थिति में तय किया जाता है, जिस पर एक ग्लास प्लेट G रखी जाती है, और बाद में - फिल्टर पेपर F पर तैयारी P। तैयारी को कुछ एसिड या नमक के घोल से सिक्त किया जाता है। यह पूरा सिस्टम एक छोटा कैपेसिटर है। गैसों का अध्ययन करने के लिए बंद कांच या क्वार्ट्ज बर्तनों का उपयोग किया जाता है (चित्र 11)।

गैसों के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए, सोने या प्लैटिनम इलेक्ट्रोड का उपयोग करना सुविधाजनक है, जिनकी रेखाओं का उपयोग तुलना के लिए किया जा सकता है। चिंगारी और चाप में पदार्थों को पेश करने के लिए उपर्युक्त लगभग सभी उपकरण ऑपरेशन के दौरान विशेष स्टैंड में लगाए जाते हैं। एक उदाहरण चित्र में दिखाया गया ग्रैमोंट तिपाई है। 12:

स्क्रू डी का उपयोग करके, इलेक्ट्रोड को एक साथ अलग किया जाता है और अलग किया जाता है; स्क्रू ई का उपयोग ऊपरी इलेक्ट्रोड को ऑप्टिकल बेंच के समानांतर स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, और स्क्रू सी का उपयोग निचले इलेक्ट्रोड के पार्श्व घुमाव के लिए किया जाता है; स्क्रू बी का उपयोग तिपाई के पूरे ऊपरी हिस्से के पार्श्व घुमाव के लिए किया जाता है; अंत में, स्क्रू ए का उपयोग करके, आप संपूर्ण को ऊपर या नीचे कर सकते हैं सबसे ऊपर का हिस्सातिपाई; एन - बर्नर, ग्लास आदि के लिए खड़ा है। किसी विशेष शोध उद्देश्य के लिए ऊर्जा स्रोत का चुनाव निम्नलिखित अनुमानित तालिका के आधार पर किया जा सकता है।

गुणात्मक विश्लेषण. गुणात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण में, किसी तत्व की खोज कई कारकों पर निर्भर करती है: निर्धारित किए जाने वाले तत्व की प्रकृति, ऊर्जा स्रोत, वर्णक्रमीय तंत्र का रिज़ॉल्यूशन, साथ ही फोटोग्राफिक प्लेटों की संवेदनशीलता। परख की संवेदनशीलता के संबंध में निम्नलिखित दिशानिर्देश बनाये जा सकते हैं। समाधानों में स्पार्क डिस्चार्ज के साथ काम करते समय, आप 10 -9 -10 -3%, और धातुओं में 10 -2 -10 -4% अध्ययन के तहत तत्व खोल सकते हैं; वोल्टाइक आर्क के साथ काम करते समय, उद्घाटन सीमा लगभग 10 -3% होती है। पूर्ण मात्रा जो हो सकती है लौ के साथ काम करते समय खुला, 10 -4 -10 -7 ग्राम है, और चिंगारी के साथ अध्ययन के तहत तत्व का 10 -6 -10 -8 ग्राम निकलता है। खोज की सबसे बड़ी संवेदनशीलता धातुओं और उपधातुओं पर लागू होती है - बी, पी, सी; मेटलॉइड्स As, Se और Te के लिए कम संवेदनशीलता; हैलोजन, साथ ही उनके यौगिकों में एस, ओ, एन का बिल्कुल भी उपयोग नहीं किया जा सकता है। खुला और एम.बी. केवल कुछ मामलों में गैस मिश्रण में खोजा गया।

गुणात्मक विश्लेषण के लिए उच्चतम मूल्य"अंतिम पंक्तियाँ" हैं, और विश्लेषण करते समय कार्य सबसे अधिक होता है सटीक परिभाषावर्णक्रमीय रेखाओं की तरंगदैर्घ्य. दृश्य अध्ययन में, तरंग दैर्ध्य को स्पेक्ट्रोमीटर ड्रम के साथ मापा जाता है; इन मापों को केवल अनुमानित माना जा सकता है, क्योंकि सटीकता आमतौर पर ±(2-З)Ґ होती है और कैसर तालिकाओं में यह त्रुटि अंतराल λ 6000 और 5000Ґ के लिए विभिन्न तत्वों से संबंधित लगभग 10 वर्णक्रमीय रेखाओं और लगभग 20 वर्णक्रमीय रेखाओं के अनुरूप हो सकता है। λ ≈ 4000 Ґ. तरंग दैर्ध्य को स्पेक्ट्रोग्राफिक विश्लेषण द्वारा अधिक सटीक रूप से निर्धारित किया जाता है। इस मामले में, स्पेक्ट्रोग्राम पर, मापने वाले माइक्रोस्कोप का उपयोग करके, लाइनों के बीच की दूरी ज्ञात लंबाईलहरें और परिभाषित; हार्टमैन के सूत्र का उपयोग उत्तरार्द्ध की तरंग दैर्ध्य ज्ञात करने के लिए किया जाता है। लगभग 20 सेमी लंबी स्पेक्ट्रम पट्टी बनाने वाले उपकरण के साथ काम करते समय ऐसे मापों की सटीकता λ ≈ 4000 Ґ के लिए ± 0.5 Ґ, λ ≈ 3000 Ґ के लिए ± 0.2 Ґ और λ ≈ 2500 Ґ के लिए ± 0.1 Ґ है। संबंधित तत्व तरंग दैर्ध्य के आधार पर तालिकाओं में पाया जाता है। सामान्य कार्य के दौरान लाइनों के बीच की दूरी 0.05-0.01 मिमी की सटीकता के साथ मापी जाती है। इस तकनीक को कभी-कभी तथाकथित हार्टमैन शटर के साथ शूटिंग स्पेक्ट्रा के साथ आसानी से जोड़ा जाता है, जिनमें से दो प्रकार चित्र में दिखाए गए हैं। 13, ए और बी; इनकी मदद से स्पेक्ट्रोग्राफ स्लिट को अलग-अलग ऊंचाई का बनाया जा सकता है। अंजीर। 13सी योजनाबद्ध रूप से पदार्थ एक्स के गुणात्मक विश्लेषण के मामले को दर्शाता है - इसमें तत्व ए और बी की पहचान। चित्र का स्पेक्ट्रा। 13, डी दिखाता है कि पदार्थ वाई में, तत्व ए के अलावा, जिसकी रेखाएं अक्षर जी द्वारा निर्दिष्ट हैं, एक अशुद्धता है, जिसकी रेखाओं को जेड नामित किया गया है। इस तकनीक का उपयोग करके, साधारण मामलों में, आप रेखाओं के बीच की दूरी को मापने का सहारा लिए बिना गुणात्मक विश्लेषण कर सकते हैं।

मात्रात्मक विश्लेषण. मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए, सबसे बड़ी संभावित एकाग्रता संवेदनशीलता dI/dK वाली रेखाएं सबसे महत्वपूर्ण हैं, जहां I रेखा की तीव्रता है, और K इसे देने वाले तत्व की एकाग्रता है। एकाग्रता संवेदनशीलता जितनी अधिक होगी, अधिक सटीक विश्लेषण. समय के साथ विकास हुआ पूरी लाइनमात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण के तरीके। ये तरीके इस प्रकार हैं.

मैं। स्पेक्ट्रोस्कोपिक तरीके(फोटोग्राफी के बिना) लगभग सभी फोटोमेट्रिक विधियां हैं। इनमें शामिल हैं: 1) बैरेट विधि। इसी समय, दो पदार्थों के स्पेक्ट्रा उत्तेजित होते हैं - परीक्षण और मानक - स्पेक्ट्रोस्कोप के दृश्य क्षेत्र में एक दूसरे के ऊपर एक तरफ दिखाई देते हैं। किरणों का पथ चित्र में दिखाया गया है। 14,

जहां एफ 1 और एफ 2 दो स्पार्क गैप हैं, जिनमें से प्रकाश निकोलस प्रिज्म एन 1 और एन 2 से होकर गुजरता है, जो किरणों को परस्पर लंबवत विमानों में ध्रुवीकृत करता है। प्रिज्म डी का उपयोग करते हुए किरणें स्पेक्ट्रोस्कोप के स्लिट एस में प्रवेश करती हैं। एक तीसरा निकोलस प्रिज्म, एक विश्लेषक, इसके दूरबीन में रखा गया है, जो घूमते हुए तुलना की जा रही दो रेखाओं की समान तीव्रता प्राप्त करता है। पहले, मानकों का अध्ययन करते समय, यानी तत्वों की ज्ञात सामग्री वाले पदार्थ, विश्लेषक के घूर्णन के कोण और एकाग्रता के बीच संबंध स्थापित किया जाता है, और इस डेटा से एक आरेख तैयार किया जाता है। विश्लेषक के घूर्णन कोण द्वारा विश्लेषण करने पर इस आरेख से वांछित मान ज्ञात किया जाता है को PERCENTAGE. विधि की सटीकता ±10% है. 2) . विधि का सिद्धांत यह है कि स्पेक्ट्रोस्कोप प्रिज्म के बाद प्रकाश किरणें वोलास्टन प्रिज्म से होकर गुजरती हैं, जहां वे दो किरणों में विभक्त हो जाती हैं और परस्पर लंबवत विमानों में ध्रुवीकृत हो जाती हैं। किरण पथ आरेख चित्र में दिखाया गया है। 15,

जहां S स्लिट है, P स्पेक्ट्रोस्कोप प्रिज्म है, W वोलास्टोन प्रिज्म है। देखने के क्षेत्र में, दो स्पेक्ट्रा बी 1 और बी 2 प्राप्त होते हैं, जो एक दूसरे के बगल में स्थित होते हैं; एल - आवर्धक लेंस, एन - विश्लेषक। यदि आप वोलास्टन प्रिज्म को घुमाते हैं, तो स्पेक्ट्रा एक दूसरे के सापेक्ष गति करेंगे, जो आपको उनकी किन्हीं दो रेखाओं को संयोजित करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, यदि वैनेडियम युक्त लोहे का विश्लेषण किया जाता है, तो वैनेडियम रेखा को पास की किसी एकल-रंग वाली लौह रेखा के साथ जोड़ दिया जाता है; फिर, विश्लेषक को घुमाकर, वे इन रेखाओं की समान चमक प्राप्त करते हैं। विश्लेषक के घूर्णन का कोण, पिछली विधि की तरह, वांछित तत्व की एकाग्रता का एक माप है। यह विधि विशेष रूप से लोहे के विश्लेषण के लिए उपयुक्त है, जिसके स्पेक्ट्रम में कई रेखाएँ होती हैं, जिससे अनुसंधान के लिए हमेशा उपयुक्त रेखाएँ खोजना संभव हो जाता है। विधि की सटीकता ± (3-7)% है। 3) ओचिआलिनी विधि। यदि इलेक्ट्रोड (उदाहरण के लिए, विश्लेषण की जा रही धातुओं) को क्षैतिज रूप से रखा जाता है और छवि को प्रकाश स्रोत से स्पेक्ट्रोस्कोप के ऊर्ध्वाधर स्लिट पर प्रक्षेपित किया जाता है, तो स्पार्क और आर्क डिस्चार्ज दोनों के दौरान, अशुद्धियों की रेखाएं दिखाई दे सकती हैं। इलेक्ट्रोड से अधिक या कम दूरी पर सांद्रता के आधार पर खुला। प्रकाश स्रोत को स्लिट पर प्रक्षेपित किया जाता है विशेष लेंसमाइक्रोमेट्रिक स्क्रू से सुसज्जित। विश्लेषण के दौरान, यह लेंस चलता है और प्रकाश स्रोत की छवि तब तक इसके साथ चलती रहती है जब तक कि स्पेक्ट्रम में कोई भी अशुद्धता रेखा गायब नहीं हो जाती। अशुद्धता सांद्रण का माप लेंस स्केल पर रीडिंग है। वर्तमान में, स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी भाग के साथ काम करने के लिए भी यह विधि विकसित की गई है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि लॉकयर ने वर्णक्रमीय उपकरण के स्लिट को रोशन करने की उसी विधि का उपयोग किया और उन्होंने तथाकथित मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण की एक विधि विकसित की। "लंबी और छोटी लाइनें" विधि। 4) स्पेक्ट्रा की प्रत्यक्ष फोटोमेट्री. ऊपर वर्णित विधियों को दृश्य कहा जाता है। दृश्य अध्ययन के बजाय, लुंडेगार्ड ने वर्णक्रमीय रेखाओं की तीव्रता को मापने के लिए एक फोटोकेल का उपयोग किया। लौ के साथ काम करते समय क्षार धातुओं के निर्धारण की सटीकता ± 5% तक पहुंच गई। स्पार्क डिस्चार्ज के लिए, यह विधि लागू नहीं है, क्योंकि वे आग की तुलना में कम स्थिर होते हैं। द्वितीयक सर्किट में प्रेरण को बदलने के साथ-साथ स्पेक्ट्रोस्कोप में प्रवेश करने वाले प्रकाश के कृत्रिम क्षीणन का उपयोग करने पर आधारित विधियां भी हैं जब तक कि अध्ययन के तहत वर्णक्रमीय रेखाएं दृश्य क्षेत्र में गायब न हो जाएं।

द्वितीय. स्पेक्ट्रोग्राफिक तरीके. इन तरीकों से, स्पेक्ट्रा की फोटोग्राफिक तस्वीरों की जांच की जाती है, और स्पेक्ट्रल रेखाओं की तीव्रता का माप फोटोग्राफिक प्लेट पर उत्पन्न होने वाला कालापन है। तीव्रता का आकलन या तो आंख से या फोटोमेट्रिक रूप से किया जाता है।

ए. फोटोमेट्री के बिना विधियाँ. 1) अंतिम पंक्तियाँ विधि. जब स्पेक्ट्रम में किसी तत्व की सांद्रता बदलती है, तो उसकी रेखाओं की संख्या बदल जाती है, जिससे निरंतर परिचालन स्थितियों के तहत, निर्धारित किए जा रहे तत्व की सांद्रता का आकलन करना संभव हो जाता है। रुचि के घटक की ज्ञात सामग्री वाले पदार्थों के स्पेक्ट्रा की एक श्रृंखला की तस्वीरें खींची जाती हैं, इसकी रेखाओं की संख्या स्पेक्ट्रोग्राम पर निर्धारित की जाती है, और तालिकाएँ संकलित की जाती हैं जो दर्शाती हैं कि दी गई सांद्रता पर कौन सी रेखाएँ दिखाई देती हैं। ये तालिकाएँ आगे के लिए काम करती हैं विश्लेषणात्मक परिभाषाएँ. स्पेक्ट्रोग्राम का विश्लेषण करते समय, रुचि के तत्व की रेखाओं की संख्या निर्धारित की जाती है और तालिकाओं से प्रतिशत सामग्री पाई जाती है, और विधि एक स्पष्ट आंकड़ा नहीं देती है, बल्कि एकाग्रता सीमा, यानी "से-से" देती है। 10 के कारक द्वारा एक दूसरे से भिन्न सांद्रता को अलग करना सबसे विश्वसनीय रूप से संभव है, उदाहरण के लिए, 0.001 से 0.01% तक, 0.01 से 0.1% तक, आदि। विश्लेषणात्मक तालिकाएँ केवल बहुत विशिष्ट परिचालन स्थितियों के लिए महत्वपूर्ण हैं, जो भिन्न हो सकती हैं प्रयोगशालाओं के बीच बहुत; इसके अलावा, निरंतर कामकाजी परिस्थितियों का सावधानीपूर्वक पालन आवश्यक है। 2) तुलनात्मक स्पेक्ट्रा विधि. विश्लेषित पदार्थ ए + एक्स% बी के कई स्पेक्ट्रा की तस्वीरें खींची जाती हैं, जिसमें एक्स तत्व बी की सामग्री निर्धारित की जाती है, और एक ही फोटोग्राफिक प्लेट पर उनके बीच के अंतराल में - मानक पदार्थ ए + ए% बी, ए + बी के स्पेक्ट्रा % बी, ए + सी% बी, जहां ए, बी, सी बी का ज्ञात प्रतिशत है। स्पेक्ट्रोग्राम में, बी लाइनों की तीव्रता यह निर्धारित करती है कि एक्स का मान किस सांद्रता के बीच स्थित है। परिचालन स्थितियों की स्थिरता का मानदंड किसी भी नजदीकी रेखा ए के सभी स्पेक्ट्रोग्राम में तीव्रता की समानता है। समाधानों का विश्लेषण करते समय, इसे उनके साथ जोड़ा जाता है वही संख्याकोई भी तत्व जो रेखा बी के करीब एक रेखा उत्पन्न करता है, और फिर परिचालन स्थितियों की स्थिरता को इन रेखाओं की तीव्रता की समानता से आंका जाता है। कैसे कम अंतरसांद्रता ए, बी, सी, ... के बीच और लाइनों ए की तीव्रता की समानता जितनी अधिक सटीक रूप से हासिल की जाती है, विश्लेषण उतना ही सटीक होता है। A. चावल, उदाहरण के लिए, एक दूसरे से संबंधित ए, बी, सी, ... की सांद्रता का उपयोग 1: 1.5 के रूप में करता है। तुलनात्मक स्पेक्ट्रा की विधि के बगल में गुटिग और थर्नवाल्ड के अनुसार "सांद्रता के चयन" (टेस्टवरफ़ारेन) की विधि है, जो केवल समाधानों के विश्लेषण पर लागू होती है। यह इस तथ्य में निहित है कि यदि दो समाधानों में a% A और x% A (x, a से अधिक या कम है) शामिल है, जिसे अब उनके स्पेक्ट्रा से निर्धारित किया जा सकता है, तो तत्व A की ऐसी मात्रा n को किसी में जोड़ा जाता है इन विलयनों का ताकि दोनों स्पेक्ट्रा में इसकी रेखाओं की तीव्रता समान हो जाए। यह सांद्रता x निर्धारित करेगा, जो (a ± n)% के बराबर होगी। आप विश्लेषण किए गए समाधान में कुछ अन्य तत्व बी भी जोड़ सकते हैं जब तक कि कुछ रेखाओं ए और बी की तीव्रता बराबर न हो जाए और, बी की मात्रा के आधार पर, ए की सामग्री का अनुमान लगाएं। 3) सजातीय युग्म विधि. किसी पदार्थ A + a% B के स्पेक्ट्रम में, तत्व A और B की रेखाएँ समान रूप से तीव्र नहीं हैं और, यदि ये रेखाएँ पर्याप्त संख्या में हैं, तो आप दो ऐसी रेखाएँ A और B पा सकते हैं, जिनकी तीव्रता होगी ऐसे ही बनें। किसी अन्य रचना A + b% B के लिए, अन्य रेखाएँ A और B तीव्रता आदि में समान होंगी। इन दो समान रेखाओं को समजात युग्म कहा जाता है। बी की सांद्रता जिस पर एक या दूसरा समजातीय युग्म होता है, कहलाती है फिक्सिंग पॉइंटयह जोड़ा. इस पद्धति का उपयोग करके काम करने के लिए, ज्ञात संरचना के पदार्थों का उपयोग करके समजात युग्मों की तालिकाओं का प्रारंभिक संकलन आवश्यक है। कैसे अधिक संपूर्ण तालिका, यानी, जितना अधिक उनमें फिक्सिंग बिंदुओं के साथ समजात जोड़े होते हैं जो जितना संभव हो उतना भिन्न होते हैं कम दोस्तएक दूसरे से, विश्लेषण जितना अधिक सटीक होगा। इनमें से काफ़ी तालिकाएँ संकलित की जा चुकी हैं एक बड़ी संख्या की, और उनका उपयोग किसी भी प्रयोगशाला में किया जा सकता है, क्योंकि उनकी तैयारी के दौरान निर्वहन की स्थितियों को सटीक रूप से जाना जाता है और इन स्थितियों का उपयोग किया जा सकता है। बिल्कुल सटीक रूप से पुनरुत्पादित। यह निम्नलिखित का उपयोग करके हासिल किया गया है सरल तरकीब. पदार्थ ए + ए% बी के स्पेक्ट्रम में, तत्व ए की दो रेखाओं का चयन किया जाता है, जिसकी तीव्रता द्वितीयक सर्किट में स्व-प्रेरण के मूल्य के आधार पर काफी भिन्न होती है, अर्थात् एक चाप रेखा (तटस्थ परमाणु से संबंधित) और एक चिंगारी रेखा (आयन से संबंधित)। इन दो पंक्तियों को कहा जाता है जोड़ी ठीक करना. स्व-प्रेरकत्व के मूल्य का चयन करके, इस जोड़ी की रेखाओं को समान बनाया जाता है और संकलन इन शर्तों के तहत सटीक रूप से किया जाता है, हमेशा तालिकाओं में दर्शाया जाता है। समान शर्तों के तहत, विश्लेषण किया जाता है, और प्रतिशत एक या किसी अन्य समजातीय जोड़ी के कार्यान्वयन के आधार पर निर्धारित किया जाता है। समजात युग्म विधि में कई संशोधन हैं। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण है विधि सहायक स्पेक्ट्रम, उस स्थिति में उपयोग किया जाता है जब तत्व ए और बी नहीं होते हैं पर्याप्त गुणवत्तापंक्तियाँ. इस मामले में, तत्व ए की वर्णक्रमीय रेखाएं एक निश्चित तरीके से दूसरे, अधिक उपयुक्त तत्व जी की रेखाओं से जुड़ी होती हैं, और ए की भूमिका तत्व जी द्वारा निभाई जाने लगती है। होमोलॉजिकल जोड़े की विधि गेरलीच द्वारा विकसित की गई थी और श्वित्ज़र। यह मिश्र धातु और समाधान दोनों पर लागू होता है। इसकी सटीकता औसतन ±10% है।

में. फोटोमेट्री का उपयोग करने वाली विधियाँ. 1)बैराट विधि. अंजीर। 16 विधि का एक विचार देता है।

एफ 1 और एफ 2 दो स्पार्क गैप हैं, जिनकी मदद से मानक और विश्लेषित पदार्थ के स्पेक्ट्रा को एक साथ उत्तेजित किया जाता है। प्रकाश 2 घूर्णन क्षेत्रों एस 1 और एस 2 से होकर गुजरता है और प्रिज्म डी की मदद से स्पेक्ट्रा बनाता है जो एक के ऊपर एक स्थित होते हैं। सेक्टर कट्स का चयन करके, अध्ययन के तहत तत्व की रेखाओं को समान तीव्रता दी जाती है; निर्धारित किए जा रहे तत्व की सांद्रता की गणना कटिंग के मूल्यों के अनुपात से की जाती है। 2) समान है, लेकिन एक स्पार्क गैप के साथ (चित्र 17)।

एफ से प्रकाश दो किरणों में विभाजित होता है और सेक्टर एस 1 और एस 2 से होकर गुजरता है, हफनर रोम्बस आर का उपयोग करके, स्पेक्ट्रम की दो स्ट्रिप्स एक के ऊपर एक प्राप्त की जाती हैं; एसपी - स्पेक्ट्रोग्राफ स्लिट। सेक्टर में कटौती तब तक बदली जाती है जब तक कि अशुद्धता रेखा की तीव्रता और मुख्य पदार्थ की किसी भी नजदीकी रेखा बराबर न हो जाए, और निर्धारित किए जा रहे तत्व की प्रतिशत सामग्री की गणना कट मूल्यों के अनुपात से की जाती है। 3) जब फोटोमीटर के रूप में उपयोग किया जाता है घूर्णन लघुगणक क्षेत्ररेखाएँ स्पेक्ट्रोग्राम पर पच्चर के आकार की दिखाई देती हैं। इनमें से एक सेक्टर और ऑपरेशन के दौरान स्पेक्ट्रोग्राफ के सापेक्ष इसकी स्थिति चित्र में दिखाई गई है। 18, ए और बी.

सेक्टर कटिंग समीकरण का पालन करता है

- लॉग Ɵ = 0.3 + 0.2एल

जहां एक पूर्ण वृत्त के भागों में चाप की लंबाई I है, जो I दूरी पर स्थित है, इसे इसके सिरे से त्रिज्या के अनुदिश मिमी में मापा जाता है। रेखाओं की तीव्रता का माप उनकी लंबाई है, क्योंकि किसी तत्व की सांद्रता में परिवर्तन के साथ, उसकी पच्चर के आकार की रेखाओं की लंबाई भी बदल जाती है। सबसे पहले, ज्ञात सामग्री वाले नमूनों का उपयोग करके, % सामग्री पर एक रेखा की लंबाई की निर्भरता का एक आरेख बनाया जाता है; जब स्पेक्ट्रोग्राम पर विश्लेषण किया जाता है, तो उसी रेखा की लंबाई मापी जाती है और आरेख से प्रतिशत ज्ञात किया जाता है। इस पद्धति में कई अलग-अलग संशोधन हैं। यह शेइबे के संशोधन को इंगित करने लायक है, जिन्होंने तथाकथित का उपयोग किया था। दोहरा लघुगणक क्षेत्र. इस सेक्टर का एक दृश्य चित्र में दिखाया गया है। 19.

फिर एक विशेष उपकरण का उपयोग करके लाइनों की जांच की जाती है। लघुगणक क्षेत्रों का उपयोग करके प्राप्त की जाने वाली सटीकता, ±(10-15)%; स्कीबे का संशोधन ±(5-7)% की सटीकता देता है। 4) अक्सर, विभिन्न डिजाइनों के प्रकाश और थर्मोइलेक्ट्रिक स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके वर्णक्रमीय रेखाओं की फोटोमेट्री का उपयोग किया जाता है। मात्रात्मक विश्लेषण के उद्देश्य से विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए थर्मोइलेक्ट्रिक फोटोमीटर सुविधाजनक हैं। उदाहरण के लिए चित्र में. चित्र 20 शीबे के अनुसार फोटोमीटर का एक आरेख दिखाता है:

L एक कंडेनसर K के साथ एक निरंतर प्रकाश स्रोत है, M एक फोटोग्राफिक प्लेट है जिसके स्पेक्ट्रम का अध्ययन किया जा रहा है, Sp एक स्लिट है, O 1 और O 2 लेंस हैं, V एक शटर है, Th एक थर्मोएलिमेंट है जो गैल्वेनोमीटर से जुड़ा है . रेखाओं की तीव्रता का माप गैल्वेनोमीटर सुई का विक्षेपण है। स्व-पंजीकृत गैल्वेनोमीटर का आमतौर पर कम उपयोग किया जाता है, जो वक्र के रूप में रेखाओं की तीव्रता को रिकॉर्ड करते हैं। इस प्रकार की फोटोमेट्री का उपयोग करते समय विश्लेषण सटीकता ±(5-10)% होती है। जब मात्रात्मक विश्लेषण के अन्य तरीकों के साथ जोड़ा जाता है, तो सटीकता हो सकती है बढ़ा हुआ; उदाहरण के लिए, तीन लाइन विधिस्कीबे और श्नेटलर, जो समजात युग्म विधि और फोटोमेट्रिक माप का एक संयोजन है, अनुकूल मामलों में ±(1-2)% की सटीकता दे सकता है।

शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय
कजाकिस्तान गणराज्य

Karaganda स्टेट यूनिवर्सिटी
ई.ए. के नाम पर रखा गया बुकेटोवा

भौतिकी संकाय

प्रकाशिकी और स्पेक्ट्रोस्कोपी विभाग

पाठ्यक्रम कार्य

के विषय पर:

स्पेक्ट्रा. साथ वर्णक्रमीय विश्लेषण और उसका अनुप्रयोग।

द्वारा तैयार:

FTRF-22 समूह के छात्र

अख्तरिएव दिमित्री।

जाँच की गई:

अध्यापक

कुसेनोवा आसिया सबिरगालिवेना

कारागांडा - 2003 योजना

परिचय

1. स्पेक्ट्रम में ऊर्जा

2. स्पेक्ट्रा के प्रकार

3. वर्णक्रमीय विश्लेषण और उसका अनुप्रयोग

4. वर्णक्रमीय उपकरण

5. विद्युत चुम्बकीय विकिरण का स्पेक्ट्रम

निष्कर्ष

प्रयुक्त साहित्य की सूची

परिचय

किसी पदार्थ के लाइन स्पेक्ट्रम का अध्ययन करने से हमें यह निर्धारित करने की अनुमति मिलती है कि इसमें कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं और प्रत्येक तत्व किसी दिए गए पदार्थ में कितनी मात्रा में निहित है।

अध्ययन के तहत नमूने में एक तत्व की मात्रात्मक सामग्री इस तत्व के स्पेक्ट्रम में व्यक्तिगत रेखाओं की तीव्रता की दूसरे की रेखाओं की तीव्रता के साथ तुलना करके निर्धारित की जाती है। रासायनिक तत्व, नमूने में जिसकी मात्रात्मक सामग्री ज्ञात है।

गुणवत्ता निर्धारित करने की विधि और मात्रात्मक रचनाकिसी पदार्थ का उसके स्पेक्ट्रम द्वारा विश्लेषण वर्णक्रमीय विश्लेषण कहलाता है। अयस्क नमूनों की रासायनिक संरचना निर्धारित करने के लिए खनिज अन्वेषण में वर्णक्रमीय विश्लेषण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उद्योग में, वर्णक्रमीय विश्लेषण निर्दिष्ट गुणों वाली सामग्री प्राप्त करने के लिए धातुओं में पेश की गई मिश्र धातुओं और अशुद्धियों की संरचना को नियंत्रित करना संभव बनाता है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण के लाभ हैं उच्च संवेदनशीलऔर परिणाम प्राप्त करने की गति। वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके, केवल 10 -8 ग्राम वजन वाले 6 * 10 -7 ग्राम वजन वाले नमूने में सोने की उपस्थिति का पता लगाना संभव है। वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि द्वारा स्टील ग्रेड का निर्धारण कुछ में किया जा सकता है दसियों सेकंड.

वर्णक्रमीय विश्लेषण आपको निर्धारित करने की अनुमति देता है रासायनिक संरचना खगोलीय पिंड, पृथ्वी से अरबों प्रकाश वर्ष की दूरी पर। ग्रहों और तारों के वायुमंडल की रासायनिक संरचना, अंतरतारकीय अंतरिक्ष में ठंडी गैस अवशोषण स्पेक्ट्रा से निर्धारित होती है।

स्पेक्ट्रा का अध्ययन करके, वैज्ञानिक न केवल आकाशीय पिंडों की रासायनिक संरचना, बल्कि उनका तापमान भी निर्धारित करने में सक्षम थे। वर्णक्रमीय रेखाओं के विस्थापन से, कोई खगोलीय पिंड की गति की गति निर्धारित कर सकता है।

स्पेक्ट्रम में ऊर्जा.

प्रकाश स्रोत को ऊर्जा का उपभोग करना चाहिए। प्रकाश 4*10 -7 - 8*10 -7 मीटर की तरंग दैर्ध्य वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। विद्युतचुम्बकीय तरंगेंआवेशित कणों की त्वरित गति से उत्सर्जित। ये आवेशित कण परमाणुओं का हिस्सा हैं। लेकिन यह जाने बिना कि परमाणु की संरचना कैसे होती है, विकिरण तंत्र के बारे में कुछ भी विश्वसनीय नहीं कहा जा सकता है। यह तो स्पष्ट है कि परमाणु के अंदर कोई प्रकाश नहीं है, जैसे पियानो के तार में कोई ध्वनि नहीं है। जैसे कोई तार हथौड़े की चोट के बाद ही बजना शुरू करता है, वैसे ही परमाणु उत्तेजित होने के बाद ही प्रकाश को जन्म देते हैं।

किसी परमाणु को विकिरण शुरू करने के लिए, ऊर्जा को उसमें स्थानांतरित करना होगा। उत्सर्जित करते समय, एक परमाणु प्राप्त ऊर्जा खो देता है, और किसी पदार्थ की निरंतर चमक के लिए, उसके परमाणुओं में बाहर से ऊर्जा का प्रवाह आवश्यक है।

ऊष्मीय विकिरण।विकिरण का सबसे सरल और सबसे आम प्रकार थर्मल विकिरण है, जिसमें प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए परमाणुओं द्वारा खोई गई ऊर्जा की भरपाई परमाणुओं या उत्सर्जित शरीर के (अणुओं) की थर्मल गति की ऊर्जा से की जाती है। शरीर का तापमान जितना अधिक होगा, परमाणु उतनी ही तेजी से गति करेंगे। जब तेज़ परमाणु (अणु) एक-दूसरे से टकराते हैं, तो उनकी गतिज ऊर्जा का कुछ हिस्सा परमाणुओं की उत्तेजना ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जो तब प्रकाश उत्सर्जित करता है।

विकिरण का थर्मल स्रोत सूर्य है, साथ ही एक साधारण गरमागरम दीपक भी है। लैंप एक बहुत ही सुविधाजनक, लेकिन कम लागत वाला स्रोत है। कुल ऊर्जा का लगभग 12% ही लैंप में उत्सर्जित होता है विद्युत का झटका, प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। प्रकाश का तापीय स्रोत ज्वाला है। ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण कालिख के कण गर्म हो जाते हैं और प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।

इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंस।प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए परमाणुओं द्वारा आवश्यक ऊर्जा गैर-थर्मल स्रोतों से भी आ सकती है। गैसों में डिस्चार्ज के दौरान, विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को अधिक गतिज ऊर्जा प्रदान करता है। तेज़ इलेक्ट्रॉन परमाणुओं के साथ टकराव का अनुभव करते हैं। इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा का एक भाग परमाणुओं को उत्तेजित करने में जाता है। उत्तेजित परमाणु प्रकाश तरंगों के रूप में ऊर्जा छोड़ते हैं। इसके कारण गैस में डिस्चार्ज के साथ चमक भी होती है। यह इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंस है।

कैथोडोल्यूमिनसेंस।चमकना एसएनएफउनके इलेक्ट्रॉनों द्वारा बमबारी के कारण होने वाली घटना को कैथोडोल्यूमिनसेंस कहा जाता है। कैथोडोल्यूमिनसेंस के लिए धन्यवाद, टेलीविजन के कैथोड रे ट्यूब की स्क्रीन चमकती है।

रसायनसंदीप्ति।कुछ के लिए रासायनिक प्रतिक्रिएंऊर्जा की रिहाई के साथ आने वाली इस ऊर्जा का कुछ हिस्सा सीधे प्रकाश के उत्सर्जन पर खर्च किया जाता है। प्रकाश स्रोत ठंडा रहता है (यह परिवेश के तापमान पर होता है)। इस घटना को केमियोल्यूमिनसेंस कहा जाता है।

फोटोल्यूमिनसेंस।किसी पदार्थ पर आपतित प्रकाश आंशिक रूप से परावर्तित तथा आंशिक रूप से अवशोषित होता है। अधिकतर मामलों में अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा ही पिंडों को गर्म करने का कारण बनती है। हालाँकि, कुछ पिंड स्वयं उन पर आपतित विकिरण के प्रभाव में सीधे चमकने लगते हैं। यह फोटोल्यूमिनसेंस है। प्रकाश किसी पदार्थ के परमाणुओं को उत्तेजित करता है (उनकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ाता है), जिसके बाद वे स्वयं प्रकाशित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, क्रिसमस ट्री की कई सजावटों को ढकने वाले चमकदार पेंट विकिरणित होने के बाद प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।

फोटोलुमिनसेंस के दौरान उत्सर्जित प्रकाश, एक नियम के रूप में, चमक को उत्तेजित करने वाले प्रकाश की तुलना में अधिक लंबी तरंग दैर्ध्य होता है। इसे प्रायोगिक तौर पर देखा जा सकता है. यदि आप बैंगनी फिल्टर के माध्यम से पारित प्रकाश किरण को फ्लोरेसिटाइट (एक कार्बनिक डाई) वाले बर्तन पर निर्देशित करते हैं, तो यह तरल हरे-पीले प्रकाश के साथ चमकना शुरू कर देता है, यानी बैंगनी प्रकाश की तुलना में लंबी तरंग दैर्ध्य का प्रकाश।

फोटोलुमिनसेंस की घटना का व्यापक रूप से फ्लोरोसेंट लैंप में उपयोग किया जाता है। सोवियत भौतिक विज्ञानी एस.आई. वाविलोव ने कवरिंग का प्रस्ताव रखा भीतरी सतहगैस डिस्चार्ज से शॉर्ट-वेव विकिरण की कार्रवाई के तहत चमकदार चमकने में सक्षम पदार्थों के साथ डिस्चार्ज ट्यूब। फ्लोरोसेंट लैंप पारंपरिक तापदीप्त लैंप की तुलना में लगभग तीन से चार गुना अधिक किफायती हैं।

विकिरण के मुख्य प्रकार और उन्हें बनाने वाले स्रोत सूचीबद्ध हैं। विकिरण के सबसे आम स्रोत थर्मल हैं।

स्पेक्ट्रम में ऊर्जा वितरण.कोई भी स्रोत मोनोक्रोमैटिक प्रकाश, यानी सख्ती से परिभाषित तरंग दैर्ध्य का प्रकाश उत्पन्न नहीं करता है। प्रिज्म का उपयोग करके स्पेक्ट्रम में प्रकाश के अपघटन पर प्रयोगों के साथ-साथ हस्तक्षेप और विवर्तन पर प्रयोगों से हम इसके बारे में आश्वस्त हैं।

स्रोत से प्रकाश अपने साथ जो ऊर्जा लेकर आता है, वह प्रकाश किरण बनाने वाली सभी लंबाई की तरंगों पर एक निश्चित तरीके से वितरित होती है। हम यह भी कह सकते हैं कि ऊर्जा आवृत्तियों पर वितरित होती है, क्योंकि तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति के बीच एक सरल संबंध है: ђv = c।

फ्लक्स का घनत्व विद्युत चुम्बकीय विकिरण, या तीव्रता /, सभी आवृत्तियों के लिए जिम्मेदार ऊर्जा और डब्ल्यू द्वारा निर्धारित की जाती है। विकिरण की आवृत्ति वितरण को चिह्नित करने के लिए, एक नई मात्रा पेश करना आवश्यक है: प्रति इकाई आवृत्ति अंतराल की तीव्रता। इस मात्रा को विकिरण तीव्रता का वर्णक्रमीय घनत्व कहा जाता है।

वर्णक्रमीय विकिरण प्रवाह घनत्व प्रयोगात्मक रूप से पाया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको विकिरण स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए एक प्रिज्म का उपयोग करने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, एक विद्युत चाप का, और चौड़ाई एवी के छोटे वर्णक्रमीय अंतराल पर गिरने वाले विकिरण प्रवाह घनत्व को मापें।

ऊर्जा वितरण का अनुमान लगाने के लिए आप अपनी आँख पर भरोसा नहीं कर सकते। आंख में प्रकाश के प्रति चयनात्मक संवेदनशीलता होती है: इसकी अधिकतम संवेदनशीलता स्पेक्ट्रम के पीले-हरे क्षेत्र में होती है। सभी तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को लगभग पूरी तरह से अवशोषित करने के लिए काले शरीर की संपत्ति का लाभ उठाना सबसे अच्छा है। इस मामले में, विकिरण ऊर्जा (यानी प्रकाश) शरीर को गर्म करने का कारण बनती है। इसलिए, शरीर के तापमान को मापना और प्रति इकाई समय में अवशोषित ऊर्जा की मात्रा का आकलन करने के लिए इसका उपयोग करना पर्याप्त है।

एक साधारण थर्मामीटर ऐसे प्रयोगों में सफलतापूर्वक उपयोग करने के लिए बहुत संवेदनशील होता है। तापमान मापने के लिए अधिक संवेदनशील उपकरणों की आवश्यकता होती है। आप एक इलेक्ट्रिक थर्मामीटर ले सकते हैं, जिसमें संवेदनशील तत्व एक पतली धातु की प्लेट के रूप में बना होता है। यह प्लेट ढकी होनी चाहिए पतली परतकालिख, जो किसी भी तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को लगभग पूरी तरह से अवशोषित कर लेती है।

डिवाइस की ताप-संवेदनशील प्लेट को स्पेक्ट्रम में एक या दूसरे स्थान पर रखा जाना चाहिए। लाल से बैंगनी किरणों तक लंबाई l का संपूर्ण दृश्यमान स्पेक्ट्रम v cr से y f तक आवृत्ति अंतराल से मेल खाता है। चौड़ाई एक छोटे अंतराल Av से मेल खाती है। डिवाइस की काली प्लेट को गर्म करके, प्रति आवृत्ति अंतराल Av पर विकिरण प्रवाह घनत्व का अनुमान लगाया जा सकता है। प्लेट को स्पेक्ट्रम के साथ घुमाने पर, हम पाएंगे कि अधिकांश ऊर्जा स्पेक्ट्रम के लाल हिस्से में है, न कि पीले-हरे हिस्से में, जैसा कि आंखों को लगता है।

इन प्रयोगों के परिणामों के आधार पर, आवृत्ति पर विकिरण तीव्रता के वर्णक्रमीय घनत्व की निर्भरता का एक वक्र बनाना संभव है। विकिरण की तीव्रता का वर्णक्रमीय घनत्व प्लेट के तापमान से निर्धारित होता है, और यदि प्रकाश को विघटित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण को कैलिब्रेट किया जाता है, तो आवृत्ति का पता लगाना मुश्किल नहीं है, अर्थात, यदि यह ज्ञात हो कि स्पेक्ट्रम का दिया गया भाग किस आवृत्ति से मेल खाता है को।

एब्सिस्सा अक्ष के साथ अंतराल एवी के मध्य बिंदुओं के अनुरूप आवृत्तियों के मूल्यों को प्लॉट करके, और ऑर्डिनेट अक्ष के साथ विकिरण तीव्रता के वर्णक्रमीय घनत्व को प्लॉट करके, हम कई बिंदु प्राप्त करते हैं जिसके माध्यम से हम एक चिकनी वक्र खींच सकते हैं। यह वक्र ऊर्जा के वितरण और विद्युत चाप के स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग का दृश्य प्रतिनिधित्व देता है।

"वर्णक्रमीय विश्लेषण" की खोज के बाद से इस शब्द को लेकर काफी विवाद रहा है। सर्वप्रथम भौतिक सिद्धांतवर्णक्रमीय विश्लेषणपहचान की एक विधि निहित है मौलिक रचनाप्रेक्षित स्पेक्ट्रम के अनुसार नमूने, जो किसी उच्च तापमान वाले ज्वाला स्रोत, चिंगारी या चाप में उत्तेजित थे।

बाद में, वर्णक्रमीय विश्लेषण को विश्लेषणात्मक अध्ययन और स्पेक्ट्रा के उत्तेजना के अन्य तरीकों के रूप में समझा जाने लगा:

• रमन प्रकीर्णन विधियाँ,
• अवशोषण और दीप्तिमान विधियाँ।

अंततः, एक्स-रे और गामा स्पेक्ट्रा की खोज की गई। इसलिए, वर्णक्रमीय विश्लेषण के बारे में बोलते समय, सभी की समग्रता का मतलब सही है मौजूदा तरीके. हालाँकि, उत्सर्जन विधियों को समझने में अक्सर स्पेक्ट्रा द्वारा पहचान की घटना का उपयोग किया जाता है।

वर्गीकरण के तरीके

एक अन्य वर्गीकरण विकल्प स्पेक्ट्रा के आणविक (नमूने की आणविक संरचना का निर्धारण) और प्राथमिक (परमाणु संरचना का निर्धारण) अध्ययन में विभाजन है।

आणविक विधि अवशोषण, रमन प्रकीर्णन और ल्यूमिनसेंस स्पेक्ट्रा के अध्ययन पर आधारित है; परमाणु संरचना गर्म झरनों में उत्तेजना स्पेक्ट्रा (अणु मुख्य रूप से नष्ट हो जाते हैं) या एक्स-रे स्पेक्ट्रल अध्ययन से निर्धारित होती है। लेकिन ऐसा वर्गीकरण सख्त नहीं हो सकता, क्योंकि कभी-कभी ये दोनों विधियाँ मेल खाती हैं।

वर्णक्रमीय विश्लेषण विधियों का वर्गीकरण

ऊपर वर्णित विधियों द्वारा हल की गई समस्याओं के आधार पर, स्पेक्ट्रा के अध्ययन को मिश्र धातुओं, गैसों, अयस्कों और खनिजों का अध्ययन करने के लिए उपयोग की जाने वाली विधियों में विभाजित किया गया है। तैयार उत्पाद, शुद्ध धातुवगैरह। प्रत्येक अध्ययनित वस्तु का अपना होता है विशेषणिक विशेषताएंऔर मानक. स्पेक्ट्रम विश्लेषण की दो मुख्य दिशाएँ:

1. गुणात्मक
2. मात्रात्मक

उनके दौरान क्या अध्ययन किया जाता है, इस पर हम आगे विचार करेंगे।

वर्णक्रमीय विश्लेषण विधियों का आरेख

गुणात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण

गुणात्मक विश्लेषण यह निर्धारित करने का कार्य करता है कि विश्लेषण किए गए नमूने में कौन से तत्व शामिल हैं। किसी स्रोत में उत्तेजित नमूने का स्पेक्ट्रम प्राप्त करना और पता लगाई गई वर्णक्रमीय रेखाओं से यह निर्धारित करना आवश्यक है कि वे किस तत्व से संबंधित हैं। इससे यह स्पष्ट हो जाएगा कि नमूने में क्या है। गुणात्मक विश्लेषण की कठिनाई विश्लेषणात्मक स्पेक्ट्रोग्राम पर बड़ी संख्या में वर्णक्रमीय रेखाएं हैं, जिनकी डिकोडिंग और पहचान बहुत श्रम-गहन और गलत है।

मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण

मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि इस तथ्य पर आधारित है कि नमूने में निर्धारित किए जा रहे तत्व की बढ़ती सामग्री के साथ विश्लेषणात्मक रेखा की तीव्रता बढ़ जाती है। यह निर्भरता कई कारकों पर आधारित है जिनकी संख्यात्मक गणना करना कठिन है। इसलिए, सैद्धांतिक रूप से रेखा की तीव्रता और तत्व एकाग्रता के बीच संबंध स्थापित करना व्यावहारिक रूप से असंभव है।

इसलिए, सापेक्ष मापजब निर्धारित किए जा रहे तत्व की सांद्रता बदलती है तो समान वर्णक्रमीय रेखा की तीव्रता। इस प्रकार, यदि उत्तेजना और स्पेक्ट्रा की रिकॉर्डिंग की स्थितियां अपरिवर्तित रहती हैं, तो मापी गई विकिरण ऊर्जा तीव्रता के समानुपाती होती है। इस ऊर्जा (या उस पर निर्भर मूल्य) को मापने से हमें मापा मूल्य और नमूने में तत्व की एकाग्रता के बीच आवश्यक अनुभवजन्य संबंध मिलता है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण

वर्णक्रमीय विश्लेषण- किसी वस्तु की संरचना के गुणात्मक और मात्रात्मक निर्धारण के लिए तरीकों का एक सेट, जो विकिरण के साथ पदार्थ की बातचीत के स्पेक्ट्रा के अध्ययन पर आधारित है, जिसमें विद्युत चुम्बकीय विकिरण, ध्वनिक तरंगों, द्रव्यमान के वितरण और प्राथमिक कणों की ऊर्जा के स्पेक्ट्रा शामिल हैं। वगैरह।

विश्लेषण के उद्देश्यों और स्पेक्ट्रा के प्रकारों के आधार पर, वर्णक्रमीय विश्लेषण के कई तरीकों को प्रतिष्ठित किया जाता है। परमाणुऔर मोलेकुलरवर्णक्रमीय विश्लेषण किसी पदार्थ की क्रमशः मौलिक और आणविक संरचना को निर्धारित करना संभव बनाता है। उत्सर्जन और अवशोषण विधियों में, संरचना उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा से निर्धारित होती है।

मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण परमाणु या आणविक आयनों के द्रव्यमान स्पेक्ट्रा का उपयोग करके किया जाता है और किसी वस्तु की समस्थानिक संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है।

कहानी

वर्णक्रमीय धारियों पर गहरी रेखाएँ बहुत पहले से देखी गई हैं, लेकिन पहली बार गंभीर शोधये पंक्तियाँ केवल 1814 में जोसेफ फ्रौनहोफर द्वारा बनाई गई थीं। उनके सम्मान में, प्रभाव को "फ्रौनहोफ़र लाइन्स" कहा गया। फ्रौनहोफ़र ने रेखाओं की स्थिति की स्थिरता स्थापित की, उनकी एक तालिका तैयार की (उन्होंने कुल 574 पंक्तियाँ गिना), और प्रत्येक को एक अल्फ़ान्यूमेरिक कोड सौंपा। उनका यह निष्कर्ष भी कम महत्वपूर्ण नहीं था कि रेखाएँ ऑप्टिकल सामग्री या पृथ्वी के वायुमंडल से जुड़ी नहीं हैं, लेकिन हैं प्राकृतिक विशेषता सूरज की रोशनी. उन्होंने कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के साथ-साथ शुक्र और सीरियस के स्पेक्ट्रा में भी समान रेखाओं की खोज की।

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. बन्सेन ने प्रयोगों की एक श्रृंखला के बाद निष्कर्ष निकाला: प्रत्येक रासायनिक तत्व का अपना अनूठा लाइन स्पेक्ट्रम होता है, और खगोलीय पिंडों के स्पेक्ट्रम से कोई भी उनके पदार्थ की संरचना के बारे में निष्कर्ष निकाल सकता है। इस क्षण से, वर्णक्रमीय विश्लेषण विज्ञान में दिखाई दिया, रासायनिक संरचना के दूरस्थ निर्धारण के लिए एक शक्तिशाली विधि।

1868 में इस पद्धति का परीक्षण करने के लिए, पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज ने भारत में एक अभियान का आयोजन किया, जहां एक पूर्ण सूर्यग्रहण. वहां, वैज्ञानिकों ने पता लगाया: ग्रहण के क्षण में सभी अंधेरे 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 गई।

प्रत्येक रेखा की प्रकृति और रासायनिक तत्वों के साथ उनके संबंध को धीरे-धीरे स्पष्ट किया गया। 1860 में, किरचॉफ और बन्सेन ने वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके सीज़ियम की खोज की, और 1861 में, रुबिडियम की। और सूर्य पर हीलियम की खोज पृथ्वी से 27 वर्ष पहले (क्रमशः 1868 और 1895) हुई थी।

संचालन का सिद्धांत

प्रत्येक रासायनिक तत्व के परमाणुओं में अनुनाद आवृत्तियों को सख्ती से परिभाषित किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप यह इन आवृत्तियों पर है कि वे प्रकाश उत्सर्जित या अवशोषित करते हैं। यह इस तथ्य की ओर ले जाता है कि स्पेक्ट्रोस्कोप में, प्रत्येक पदार्थ की विशेषता वाले कुछ स्थानों पर स्पेक्ट्रा पर रेखाएं (गहरा या हल्का) दिखाई देती हैं। रेखाओं की तीव्रता पदार्थ की मात्रा और उसकी अवस्था पर निर्भर करती है। मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण में, अध्ययन के तहत पदार्थ की सामग्री स्पेक्ट्रा में रेखाओं या बैंड की सापेक्ष या पूर्ण तीव्रता से निर्धारित होती है।

ऑप्टिकल वर्णक्रमीय विश्लेषण को कार्यान्वयन में सापेक्ष आसानी, विश्लेषण के लिए जटिल नमूना तैयार करने की अनुपस्थिति और विश्लेषण के लिए आवश्यक पदार्थ की एक छोटी मात्रा (10-30 मिलीग्राम) की विशेषता है। बड़ी संख्यातत्व.

नमूने को 1000-10000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके 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 या एक प्रत्यावर्ती धारा चाप का उपयोग किया जाता है; इस मामले में, नमूना कार्बन इलेक्ट्रोड में से एक के क्रेटर में रखा जाता है। समाधानों का विश्लेषण करने के लिए विभिन्न गैसों की लपटों या प्लाज़्मा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

आवेदन

में हाल ही में, सबसे बड़ा वितरणप्रेरण निर्वहन के आर्गन प्लाज्मा में परमाणुओं के उत्तेजना और उनके आयनीकरण के साथ-साथ एक लेजर स्पार्क में आधारित वर्णक्रमीय विश्लेषण के उत्सर्जन और द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्रिक तरीके प्राप्त किए।

वर्णक्रमीय 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 आवृत्तियों, तरंग संख्याओं आदि पर सिग्नल (उदाहरण के लिए, ऑडियो) के ऊर्जा वितरण का विश्लेषण भी है।

यह सभी देखें

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

• बाल्ट्स
• उत्तरी हान

देखें अन्य शब्दकोशों में "स्पेक्ट्रल विश्लेषण" क्या है:

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वर्णक्रमीय विश्लेषण- स्पेक्ट्रोस्कोपी देखें। भूवैज्ञानिक शब्दकोश: 2 खंडों में। एम.: नेड्रा. के.एन. पफ़ेनगोल्ट्ज़ एट अल द्वारा संपादित। 1978। वर्णक्रमीय विश्लेषण ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश

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