7.1. Понятие спектроскопии. Типы спектров

Спектроскопия – разделы физики и аналитической химии, посвященные изучению спектров взаимодействия излучения (в том числе электромагнитного излучения, акустических волн и др.) с веществом. Спектральный анализ широко применяется в химии, астрофизике, металлургии и т. д. По спектрам было открыто несколько химических элементов.

Атомы каждого химического элемента имеют строго определенные резонансные частоты, в результате чего именно на этих частотах они излучают или поглощают свет. Это приводит к тому, что в спектроскопе на спектре видны линии (темные или светлые) в определенных местах, характерных для каждого вещества. Интенсивность линий зависит от количества вещества и даже его состояния. В количественном спектральном анализе определяют содержание исследуемого вещества по относительной или абсолютной интенсивностям линий или полос в спектрах. Оптический спектральный анализ характеризуется относительной простотой выполнения, экспрессностью, отсутствием сложной подготовки проб к анализу, незначительным количеством вещества (10–30 мг), необходимого для анализа на большое число элементов. Спектры испускания (эмиссии) получают переведением вещества в парообразное состояние и возбуждением атомов элементов нагреванием вещества до +1 000+10 000 °С. В качестве источников возбуждения спектров при анализе материалов, проводящих ток, применяют искру, дугу переменного тока. Для анализа растворов широко используют пламя различных газов.

По типам спектров различают эмиссионную и абсорбционную спектроскопию. Первая исследует спектры испускания возбужденных атомов, ионов и молекул, вторая – спектры поглощения.

По диапазонам длин волн (в порядке убывания) выделяют: радиоспектроскопию, микроволновую, инфракрасную, ультрафиолетовую и рентгеновскую спектроскопию.

Широкое применение получили методы лазерной спектроскопии, электроно- и нейтронографии. Распределение атомных частиц по мас- сам и энергиям изучают масс-спектрометрия и ядерная спектроскопия, электронов по энергиям – фотоэлектронная, рентгеноэлектронная и мессбауэровская спектроскопия.

Экспериментальные исследования спектров производят с помощью спектральных приборов – монохроматоров, спектрометров, спектрографов, спектрофотометров, спектроанализаторов. Обработку спектров производят на ЭВМ, встроенных в приборы.