Решение типовых задач

Пример 1. Длина волны излучения Na K_α равна 1,191 нм. Рассчитайте длину волны излучения Mg K_α.

Решение.

Воспользуемся законом Мозли:

.

Запишем соответствующие выражения для излучения Na K_α и Mg K_α. Поделив одно равенство на другое, получим

Поскольку натрий и магний – два s-элемента, атомные номера которых отличаются всего на единице, полученную формулу можно упростить:

.

Перепишем это выражение, используя формулу ν = c/λ:

.

Отсюда

Истинное значение длины волны спектральной линии Mg K_α равно 0,989 нм.

Пример 2. Можно ли для возбуждения рентгено-флуоресцентного излучения Cu K_α использовать излучение Au L_α 90,1276 нм)?

Решение. Для возбуждения флуоресцентного излучения Cu K_α необходимо ионизировать К–уровень атома меди, т.е. 1s-оболочку. Следовательно, энергия первичного рентгеновского кванта должна превышать энергию связи электрона на 1s-оболочке атома меди – 8979 эВ. Рассчитаем энергию квантов излучения золота L_α,, используя формулы

Е_изл.= Е₀ – Е₁ = hν и ν = hc/λ.

Молекулярная спектроскопия поглощения излучения уф– и видимого диапазона

Приступая к изучению методов молекулярной спектроскопии необходимо обра­тить внимание на электронно-колебательно-вращательную или колебательно-вращательную (в зависимости от энергии электромагнитного излучения, взаимодействующего с веществом) природу спектров вещества, находящегося в молекулярном состоянии, и, в связи с этим, на отличия в виде соответствующих спектров. Необходимо установить, какие изменения происходят в состоянии молекулярных орбиталей при поглощении веществом электромагнитного излуче­ния оптического диапазона, как отражаются происходящие в молекуле энергетические переходы на положении спектральных линий. При изучении спектроскопии поглощения в УФ– н видимой области необходимо усвоить такие понятия, как хро­мофорная и ауксохромная группы, гипсохромный и батохромный сдвиги, гипохромный и гиперхромный эффект, повторить закон Бугера–Ламберта–Бера, условия его соблюдения и причины отклонения от линейности, разобраться в различиях между колориметрическим, фотометрическим и спектрофотометрическим методами анализа.

Следует также изучить особенности приборов, используемых для получения электронных спектров поглощения, возможности и условия использования данного спектрального метода для идентификации веществ и количественного их определения, включая спектрофотометрическое титрование и анализ многокомпонентных систем.

Вопросы для самопроверки

1. Почему энергетические переходы, наблюдающиеся при поглоще­нии электромагнитного излучения УФ- и видимого диапазона, на­зываются электронно–колебательно–вращательными?

2. Что изменяется в состоянии молекулярных орбиталей при погло­щении электромагнитного излучения УФ– и видимого диапазона?

3. Какой вид имеет и какими параметрами характеризуется спектр поглощения веще­ства в УФ– и видимой области?

4. Как зависит положение максимумов полос поглощения в спектрах данного диапазона от характера химических связей в хромофорных группах?

5. Что характеризуют понятия «хромофорная группа», «ауксохромная группа»?

6. Что характеризуют понятия «гипсохромный сдвиг», «батохромный сдвиг», «гипохромный эффект», «гиперхромный эффект»?

7. Что такое молярный коэффициент экстинкции?

8. Приведите математическое выражение основного закона светопоглощения. Какие причины могут привести к отклонению от этого закона?

9. Какие приборы используются для проведения фотометрического анализа? Приведите блок-схему приборов и опишите принцип их действия.

10. Охарактеризуйте возможности фотометрии

• для качественной идентификации веществ;

• для количественного определения их содержания.

11. Охарактеризуйте варианты фотометрического титрования. Можно ли провести количественное определение компонентов смеси веществ, используя фотометрический анализ? Изложите метод Аллена и метод Фирордта.