Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xususiyatlari va klassifikatsiyasi

Optik spektraskopiyaning asoslari
Hozirgi vaqtda kimyoning turli sohalarida sifat va miqdoriy analizlarni o`tkazishda optik analiz usullarining ahamiyati ortib bormoqda. Chunki bu usullar o`zining umumiyligi, sezgirligi, ayrim moddalarning to`g`ridan-to`g`ri aniqlash imkoniyati, ekspresligi (tahlil o`tkazish vaqtining qisqaligi), avtomatlashtirilganligi bilan ajralib turadi.
Optik analiz metodlari fizik-kimyoviy usullarning bir qismi bo`lib, nur energiyasining analiz qilinadigan modda bilan o`zaro ta`sirini o`rganishga asoslangan.
Optik analiz usullari kimyoviy tadqiqotlarda keng tarqalgan va amaliy jihatdan katta ahamiyatga ega.
Hozirgi zamon optik analiz usullarida aniqlanayotgan moddani fizik yoki fizik-kimyoviy xossalari (matematik yoki grafik bog`liqligi) o`rganiladi.
Eng asosiysi kimyoviy analizda bu to`g`ri usulni tanlash, kimyogarning malakasiga bog`liq. Har bir usulni ishlatish uchun usulning afzalligini, kamchiligini va metrologik xususiyatlarini bilish kerak.
Elektromagnit nurlarning yutilishi molekulalarning umumiy xossasi hisoblanadi, ammo yutilish hodisasi tanlash xususiyatiga egadir, ya`ni ma`lum to`lqin uzunligidagi nurlar molekula tomonidan kuchli yutilishi mumkin, boshqa to`lqin uzunligidagi nurlar esa kuchsiz yoki butunlay yutilmasligi mumkin. Yutilish doirasi spektr chizig`i deyiladi. Spektr chiziqlarining umumiy yig`indisi yutilish spektri deyiladi.
UB spektraskopiya
Kimyogarlar elektromagnit nurlarining turli shakllari atomlar va molekulalar bilan oʻzaro qanday taʼsirda boʻlishini oʻrganadilar. Ushbu oʻzaro taʼsir spektroskopiya deb ataladi. Elektromagnit nurlanishning har xil turlari boʻlgani kabi biz foydalanadigan yorugʻlik chastotasiga qarab turli xil spektroskopiya mavjud. Muhokamamizni UB spektroskopiyasidan boshlaymiz, yaʼni spektrning ultrabinafsha (UB) va koʻrinadigan diapazonlarida (toʻlqin uzunligi 10-700\text{ nm}10−700 nm10, minus, 700, start text, space, n, m, end text) fotonlar yutilayotgan yoki qaytayotganda atomlar va molekulalar ichida nima sodir boʻlishini koʻrib chiqamiz.
Biz atomlar va molekulalar qanday qilib fotonlarni yutishi va shu tarzda ularning energiyasini oʻziga olishi haqida aytib oʻtdik. Fotonning yutilgan yoki chiqaradigan energiyasiga qarab turli xil hodisalar yuz berishi mumkin. Biz vodorod atomi elektromagnit spektrning koʻrinadigan yoki UB sohasida nurni yutganda sodir boʻlishi mumkin boʻlgan eng oddiy holatni koʻrib chiqishdan boshlaymiz.
Agar atom UB fotoni yoki koʻrinadigan nur fotonini yutsa, bu fotonning energiyasi ushbu atom elektronlaridan birini yuqori energetik sathga koʻtarishi mumkin. Elektronning quyi energetik sathdan yuqori energetik sathga yoki yuqoriroq energiya sathidan pastroq energiya sathiga oʻtishining bunday harakati oʻtish deb ataladi. Oʻtish jarayoni sodir boʻlishi uchun yutilgan fotonning energiyasi 222 energetik sath orasidagi energiya farqidan katta yoki unga teng boʻlishi kerak. Biroq elektron qoʻzgʻalgan va yuqori energiya sathida boʻlganida u tinch va turgʻun holatida boʻlganidan koʻra beqarorroq boʻladi. Shunday qilib, elektron tezda pastroq energiya sathiga qaytadi va shu bilan energiya sathlari farqiga teng boʻlgan foton chiqaradi.
Har bir elementning elektronlari uchun energetik oʻtishlari oʻziga xosdir va ular bir-biridan ajralib turadi. Shunday qilib, maʼlum bir atom tomonidan chiqarilgan nur ranglarini oʻrganish orqali biz uning elementini uning emission spektri asosida aniqlashimiz mumkin. Har bir emission spektr ayni bir elementga xos boʻlgani sababli biz har bir spektrni maʼlum elementning “barmoq izi” deb hisoblashimiz mumkin. Ingichka chiziqlar har bir elementdagi elektronlar qoʻzgʻalgan holatdan pastroq energiya holatiga tushganda ajralib chiqadigan nurning maʼlum bir toʻlqin uzunligini bildiradi. Olimlar qoʻzgʻalgan atomlardan tarqalayotgan nurning turli xil toʻlqin uzunliklarini ajratishni prizma orqali uddalaydilar, u refraksiya jarayoni orqali turli xil toʻlqin uzunliklarini ajratib beradi. Biroq prizmasiz, biz yorugʻlikning har xil toʻlqin uzunliklarini alohida birma-bir koʻrmaymiz, ammo barchasi bir-biriga uygʻunlashgan holda boʻladi. Shunday boʻlsa-da, har bir element tomonidan chiqarilgan rang yetarlicha farq qiladi, bu odatda laboratoriyada foyda beradi.