Atomning nurlanish spekteri va ularning turlarini o'rganish mundarija

 
 
 
4.Borning atom nazariyasi. Kvantlanish g’oyasi
O'tgan asrning boshlarida o'rnatilgan bu naqshlar 1859-1861 yillarda 
umumlashtirildi. Har bir kimyoviy elementning o'ziga xos spektri borligini 
isbotlagan nemis olimlari G. Kirxgof va R. Bunsen. Bu tarkibni miqdoriy 

---

aniqlash uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan elementar tahlil turini - atom 
spektral tahlilini yaratishga imkon berdi. turli elementlar olovda yoki elektr 
yoyida atomlarga yoki ionlarga parchalangan moddaning namunasida. Ushbu 
usulning miqdoriy versiyasi yaratilishidan oldin ham u samoviy jismlarning 
"elementar tahlili" uchun muvaffaqiyatli ishlatilgan. O'tgan asrda spektral 
tahlil Quyosh va boshqa yulduzlarning tarkibini o'rganishga, shuningdek, ba'zi 
elementlarni, xususan geliyni topishga yordam berdi. Spektral analiz 
yordamida nafaqat turli xil kimyoviy elementlarni, balki bir xil elementning 
odatda har xil spektrlarni beradigan izotoplarini ham ajratish mumkin bo'ldi. 
Usul moddalarning izotopik tarkibini tahlil qilish uchun ishlatiladi va turli 
izotoplarga ega bo'lgan molekulalarning energiya darajalarining turli xil 
siljishiga asoslangan. 1895 yilda ularni kashf etgan nemis fizigi V. Rentgen 
nomi bilan atalgan rentgen nurlari elektromagnit to'lqinlarning to'liq 
spektrining eng qisqa to'lqinli qismlaridan biri bo'lib, unda ultrabinafsha 
nurlar va gamma nurlanish oralig'ida joylashgan. Rentgen nurlari atomlar 
tomonidan yutilganda, chuqur joylashgan elektronlar qo'zg'aladi, yadro 
yaqinida joylashgan va u bilan ayniqsa kuchli bog'langan. Atomlar tomonidan 
rentgen 
nurlarining 
chiqarilishi, 
aksincha, 
chuqur 
elektronlarning 
qo'zg'aluvchan energiya darajasidan oddiy, statsionarga o'tishi bilan bog'liq. 
Bu va boshqa darajalar atom yadrosining zaryadiga qarab faqat qat'iy 
belgilangan energiyaga ega bo'lishi mumkin. Bu shuni anglatadiki, bu 
energiyalar orasidagi so'rilgan (yoki chiqarilgan) kvantning energiyasiga teng 
bo'lgan farq ham yadro zaryadiga bog'liq bo'lib, spektrning rentgen 
mintaqasidagi 
har 
bir 
kimyoviy 
elementning 
nurlanishi 
to'plamdir. qat'iy belgilangan tebranish chastotalari bilan ushbu elementga xos 
bo'lgan to'lqinlar.
 

---

Aynan shu hodisadan foydalanishga elementar tahlilning bir turi bo'lgan 
rentgen spektral tahlili asoslanadi. U rudalar, minerallar, shuningdek, 
murakkab noorganik va organoelement birikmalarini tahlil qilish uchun keng 
qo'llaniladi. Radiatsiyaga emas, balki yorug'lik to'lqinlarini moddaning 
yutilishiga asoslangan spektroskopiyaning boshqa turlari mavjud. Molekulyar 
spektrlar, qoida tariqasida, moddalarning eritmalari ko'rinadigan, ultrabinafsha 
yoki 
infraqizil 
nurlarni 
o'zlashtirganda 
kuzatiladi; 
molekulalarning 
parchalanishi sodir bo'lmaydi. Agar ko'rinadigan yoki ultrabinafsha nurlar 
odatda elektronlarga ta'sir etsa, ularning yangi, qo'zg'aluvchan energiya 
darajalariga ko'tarilishiga olib keladigan bo'lsa (qarang Atom), keyin kamroq 
energiya olib yuradigan infraqizil (issiqlik) nurlar faqat o'zaro bog'langan 
atomlarning tebranishlarini qo'zg'atadi. Shuning uchun bu turdagi 
spektroskopiyaning kimyogarlarga beradigan ma'lumotlari har xil. Agar 
infraqizil (tebranish) spektrdan ular moddada atomlarning ma'lum guruhlari 
mavjudligi haqida bilib olsalar, ultrabinafsha (va rangli moddalar uchun - 
ko'rinadigan) mintaqadagi spektrlar yorug'lik yutuvchi guruhning tuzilishi 
haqida ma'lumot olib boradi. bir butun sifatida. Organik birikmalar orasida 
bunday guruhlarning asosini, qoida tariqasida, toʻyinmagan bogʻlanishlar 
tizimi tashkil qiladi (qarang Toʻyinmagan uglevodorodlar). Molekuladagi 
oddiylar bilan almashinadigan ikki yoki uch aloqalar qanchalik ko'p bo'lsa 
(boshqacha aytganda, konjugatsiya zanjiri qanchalik uzun bo'lsa), elektronlar 
shunchalik oson qo'zg'aladi. Molekulyar spektroskopiya usullari nafaqat 
molekulalarning tuzilishini aniqlash, balki miqdorini aniq o'lchash uchun ham 
qo'llaniladi. ma'lum modda eritmada. Buning uchun ultrabinafsha yoki 
ko'rinadigan mintaqadagi spektrlar ayniqsa mos keladi. Bu hududdagi yutilish 
zonalari odatda foizning yuzdan va hatto mingdan bir qismi darajasidagi erigan 

---

moddalar 
konsentratsiyasida 
kuzatiladi. 
Spektroskopiyaning 
bunday 
qo'llanilishining alohida holati rangli birikmalarning konsentratsiyasini 
o'lchash uchun keng qo'llaniladigan kolorimetriya usuli hisoblanadi. Ba'zi 
moddalarning atomlari ham radio to'lqinlarini yutishga qodir. Bu qobiliyat 
modda kuchli doimiy magnit maydoniga joylashtirilganda namoyon bo'ladi. 
Ko'pgina atom yadrolari o'zlarining magnit momentiga ega - spin va magnit 
maydonda spin yo'nalishlari teng bo'lmagan yadrolar energiya jihatidan "teng 
bo'lmagan" bo'lib chiqadi. Spin yo'nalishi o'rnatilgan magnit maydon 
yo'nalishiga to'g'ri keladiganlar ko'proq bo'ladi ustunlik nuqtasi, va boshqa 
yo'nalishlar ularga nisbatan "hayajonlangan holatlar" rolini o'ynay boshlaydi. 
Bu foydali spin holatida bo'lgan yadro "hayajonlangan" ga o'ta olmaydi, degani 
emas; spin holatlari energiyalaridagi farq juda kichik, lekin baribir noqulay 
energiya holatidagi yadrolarning ulushi nisbatan kichikdir. Va u qanchalik 
kichik bo'lsa, o'rnatilgan maydon shunchalik kuchliroqdir. Yadrolar ikki 
energiya 
holati 
o'rtasida 
tebranayotganga 
o'xshaydi. 
Va 
bunday 
tebranishlarning chastotasi radio to'lqinlarining chastotasiga to'g'ri kelganligi 
sababli, 
rezonans 
ham 
mumkin 
- 
o'zgaruvchan 
energiyaning 
yutilishi. elektromagnit maydon mos keladigan chastota bilan, hayajonlangan 
holatda yadrolar sonining keskin o'sishiga olib keladi. Bu yadroviy magnit-
rezonans (YMR) spektrometrlarining ishlashi uchun asos bo'lib, ular tarkibida 
spini 1/2 bo'lgan atom yadrolari mavjudligini aniqlashga qodir: vodorod 1H, 
litiy 7Li, ftor 19F, fosfor 31P, shuningdek. uglerod 13C, azot 15N, kislorod 
17O izotoplari va boshqalar. Bunday qurilmalarning sezgirligi qanchalik 
baland bo'lsa, shunchalik kuchli doimiy magnit. Magnit maydonning kuchiga 
mutanosib ravishda yadrolarning qo'zg'alishi uchun zarur bo'lgan rezonans 
chastotasi ham ortadi. U qurilma sinfining o'lchovi bo'lib xizmat qiladi. O'rta 

---

sinf spektrometrlari 60-90 MGts chastotada ishlaydi (proton spektrlarini qayd 
etishda); sovuqroqlar - 180, 360 va hatto 600 MGts chastotada. Yuqori toifali 
spektrometrlar juda aniq va murakkab qurilmalar bo'lib, ular nafaqat ma'lum 
bir element tarkibini aniqlash va miqdoriy o'lchash, balki molekulada 
kimyoviy "teng bo'lmagan" pozitsiyalarni egallagan atomlarning signallarini 
farqlash imkonini beradi. Qo'shni yadrolarning magnit maydoni ta'sirida 
signallarning tor chiziqlar guruhlariga bo'linishiga olib keladigan spin-spin 
o'zaro ta'sirini o'rganish orqali yadroni o'rab turgan atomlar haqida juda ko'p 
qiziqarli narsalarni bilib olish mumkin. o'rganish. NMR spektroskopiyasi, 
masalan, murakkab organik birikmaning tuzilishini aniqlash uchun zarur 
bo'lgan ma'lumotlarning 70 dan 100% gacha olish imkonini beradi. 
Radiospektroskopiyaning yana bir turi - elektron paramagnit rezonansi (EPR) 
nafaqat yadrolar, balki elektronlar ham spinning 1/2 ga teng bo'lishiga 
asoslanadi. EPR spektroskopiyasi - Eng yaxshi yo'l juftlanmagan elektronlar - 
erkin radikallar bilan zarralarni o'rganish. NMR spektrlari singari, EPR 
spektrlari nafaqat "signal beruvchi" zarrachaning o'zi, balki uni o'rab turgan 
atomlarning tabiati haqida ham ko'p narsalarni o'rganishga imkon beradi. EPR 
spektroskopiya asboblari juda sezgir: litrda bir necha yuz milliondan bir mol 
erkin radikallarni o'z ichiga olgan eritma odatda spektrni qayd etish uchun 
etarli. Va yaqinda bir guruh sovet olimlari tomonidan yaratilgan rekord 
sezgirlikka ega qurilma namunada atigi 100 ta radikal mavjudligini aniqlashga 
qodir, bu ularning taxminan 10 -18 mol / l kontsentratsiyasiga to'g'ri keladi. 
Spektral tahlil, moddalarning emissiyasi, yutilishi, aks etishi va lyuminesans 
spektrlarini o'rganishga asoslangan moddalar tarkibini sifat va miqdor jihatdan 
aniqlash usuli. Atom va molekulyarni farqlang spektral tahlil, ularning 
vazifalari mos ravishda moddaning elementar va molekulyar tarkibini 

---

aniqlashdir. Emissiyaviy spektral tahlil qo'zg'atilgan atomlar, ionlar yoki 
molekulalarning emissiya spektrlari bo'yicha amalga oshiriladi turli yo'llar 
bilan, singdirish spektral tahlil- tahlil qilinadigan ob'ektlar tomonidan 
elektromagnit nurlanishning yutilish spektrlariga ko'ra (qarang. Absorbsion 
spektroskopiya). Tadqiqot maqsadiga qarab, tahlil qilinadigan moddaning 
xossalari, qo'llaniladigan spektrlarning o'ziga xos xususiyatlari, to'lqin uzunligi 
diapazoni va boshqa omillar, tahlilning borishi, asbob-uskunalar, spektrlarni 
o'lchash usullari va natijalarning metrologik tavsiflari juda katta farq qiladi. 
Shunga ko'ra spektral tahlil bir qancha mustaqil usullarga bo‘linadi (qarang, 
xususan, aks ettirish spektroskopiyasi, ultrabinafsha spektroskopiyasi, 
). ko'pincha ostida spektral tahlil faqat atom emissiya spektral tahlilini (AESA) 
tushunish - 150-800 nm to'lqin uzunligi oralig'ida gaz fazasidagi erkin atomlar 
va ionlarning emissiya spektrlarini o'rganishga asoslangan elementar tahlil 
usuli (qarang). Sinov moddasining namunasi nurlanish manbasiga kiritiladi, u 
erda bug'lanadi, molekulalarni ajratadi va hosil bo'lgan atomlarni (ionlarni) 
qo'zg'atadi. Ikkinchisi xarakterli nurlanishni chiqaradi, bu spektral asbobning 
yozish moslamasiga kiradi. Sifatli spektral analizda namunalar spektrlari 
tegishli atlaslar va spektral chiziqlar jadvallarida berilgan ma lum 
elementlarning spektrlari bilan taqqoslanadi va shu bilan tahlil qilinadigan 
moddaning elementar tarkibi aniqlanadi. Miqdoriy tahlilda tahlil qilinayotgan 
moddadagi kerakli elementning miqdori (kontsentratsiyasi) analitik signalning 
kattaligiga (qoralanish zichligi yoki fotoplastinkadagi analitik chiziqning optik 
zichligi; 
fotoelektrga 
yorug'lik 
oqimi) 
bog'liqligi 
bilan 
aniqlanadi. qabul qiluvchi) kerakli elementning namunadagi mazmuni 
bo'yicha. Bu bog'liqlik ko'plab nazorat qilish qiyin bo'lgan omillar 
(namunalarning yalpi tarkibi, ularning tuzilishi, nozikligi, spektrni 

---

qo'zg'atuvchi manba parametrlari, qayd qiluvchi qurilmalarning beqarorligi, 
fotoplastinkalarning xususiyatlari va boshqalar) bilan murakkab tarzda 
aniqlanadi. Shuning uchun, qoida tariqasida, uni o'rnatish uchun kalibrlash 
uchun namunalar to'plami qo'llaniladi, ular yalpi tarkibi va tuzilishi bo'yicha 
tahlil qilinadigan moddaga iloji boricha yaqinroq va aniqlanishi kerak bo'lgan 
elementlarning ma'lum miqdorini o'z ichiga oladi. Bunday namunalar maxsus 
tayyorlangan metall sifatida xizmat qilishi mumkin. qotishmalar, moddalar 
aralashmalari, eritmalar, shu jumladan. va sanoat tomonidan ishlab chiqariladi. 
Tahlil qilinadigan va standart namunalar xususiyatlaridagi muqarrar farqning 
tahlil natijalariga ta'sirini bartaraf etish uchun foydalaning. turli xil fokuslar; 
masalan, ular aniqlanayotgan elementning spektral chiziqlarini va kimyoviy va 
o'xshash bo'lgan taqqoslash elementini solishtiradilar. jismoniy xususiyatlar 
belgilanayotganiga. Xuddi shu turdagi materiallarni tahlil qilishda bir xil 
kalibrlash bog'liqliklaridan foydalanish mumkin, ular vaqti-vaqti bilan 
tekshirish 
namunalari 
bo'yicha 
tuzatiladi. 
Spektral 
tahlilning 
sezgirligi va aniqligi asosan nurlanish manbalarining fizik xususiyatlariga 
(spektr qo'zg'alishi) - haroratga, elektron konsentratsiyasiga, spektrning 
qo'zg'alish zonasida atomlarning turish vaqtiga, manba rejimining 
barqarorligiga va boshqalarga bog'liq. Muayyan analitik muammoni hal qilish 
uchun mos nurlanish manbasini tanlash, uning xususiyatlarini turli usullar 
yordamida optimallashtirishga erishish kerak - inert atmosferadan foydalanish, 
magnit maydonni qo'llash, tushirish haroratini barqarorlashtiruvchi maxsus 
moddalarni kiritish. , atomlarning ionlanish darajasi, optimal darajada 
diffuziya jarayonlari va boshqalar. O'zaro ta'sir qiluvchi omillarning xilma-
xilligini hisobga olgan holda, bu holda tajribalarni matematik rejalashtirish 
usullari ko'pincha qo'llaniladi. Tahlil qilayotganda qattiq moddalar eng ko'p 

---

ishlatiladigan yoy (doimiy va o'zgaruvchan tok) va maxsus ishlab chiqilgan 
stabilizator generatorlari (ko'pincha elektron boshqariladigan) tomonidan 
quvvatlanadigan uchqun razryadlari. Universal generatorlar ham yaratilgan 
bo'lib, ular yordamida razryadlar olinadi turli xil turlari o'rganilayotgan 
namunalarning qo'zg'alish jarayonlarining samaradorligiga ta'sir qiluvchi 
o'zgaruvchan parametrlar bilan. Qattiq elektr o'tkazuvchan namuna to'g'ridan-
to'g'ri yoy yoki uchqun elektrod sifatida xizmat qilishi mumkin; 
Supero'tkazuvchi bo'lmagan qattiq namunalar va kukunlar u yoki bu 
konfiguratsiyadagi uglerod elektrodlarining chuqurchalariga joylashtiriladi. 
Bunday holda, tahlil qilinadigan moddaning to'liq bug'lanishi (püskürtülmesi), 
ikkinchisining fraksiyonel bug'lanishi va namuna komponentlarini ularning 
fizik-kimyoviy xususiyatlariga muvofiq qo'zg'atish amalga oshiriladi, bu esa 
tahlilning sezgirligi va aniqligini oshirishga imkon beradi. . Bug'lanishni 
fraksiyalash ta'sirini kuchaytirish uchun tahlil qilinadigan reaktiv moddalarga 
qo'shimchalar keng qo'llaniladi, ular yuqori haroratda aniqlanadigan 
elementlarning yuqori uchuvchan birikmalarini (ftoridlar, xloridlar, 
sulfidlar va boshqalar) hosil bo'lishiga yordam beradi [(5). -7) 10 3 K] uglerod 
yoyi sharoitlari. Geologik namunalarni kukun holida tahlil qilish uchun 
namunalarni uglerod yoyi razryadi zonasiga quyish yoki puflash usuli keng 
qo'llaniladi. Metallurgiya namunalarini tahlil qilishda har xil turdagi uchqunli 
razryadlar bilan bir qatorda porlashli yorug'lik manbalari (Grim lampalari, ichi 
bo'sh 
katoddagi 
razryad) 
ham 
qo'llaniladi. 
Kombinatsiyalangan 
avtomatlashtirilgan manbalar ishlab chiqilgan bo'lib, ularda bug'lanish yoki 
chayqash uchun nurli razryadli lampalar yoki elektrotermik analizatorlar 
qo'llaniladi va, masalan, spektrlarni olish uchun yuqori chastotali 
plazmatronlar qo'llaniladi. Bunday holda, aniqlanayotgan elementlarning 

---

bug'lanish va qo'zg'alish shartlarini optimallashtirish mumkin. Suyuqlik 
namunalarini (eritmalarni) tahlil qilishda eng yaxshi natijalar inert atmosferada 
ishlaydigan yuqori chastotali (HF) va mikroto'lqinli (mikroto'lqinli) 
plazmatronlar yordamida, shuningdek, alangali fotometrik tahlil orqali olinadi 
(qarang). Chiqaruvchi plazma haroratini optimal darajada barqarorlashtirish 
uchun ishqoriy metallar kabi oson ionlanadigan moddalarning qo'shimchalari 
kiritiladi. Toroidal konfiguratsiyaning induktiv ulanishi bilan RF razryad 
ayniqsa muvaffaqiyatli qo'llaniladi (1-rasm). U chastotali energiyani 
yutish va spektrning qo'zg'alish zonalarini ajratib turadi, bu esa qo'zg'alish 
samaradorligini va foydali analitik signal-shovqin nisbatini keskin oshirishga 
imkon beradi va shu bilan elementlarning keng doirasi uchun juda past 
aniqlash chegaralariga erishadi. Namunalar qo'zg'alish zonasiga pnevmatik 
yoki (kamdan-kam) ultratovushli atomizatorlar yordamida AOK qilinadi. RF 
va mikroto'lqinli plazmatronlar va olovli fotometriya yordamida tahlil qilishda 
nisbiy standart og'ish 0,01-0,03 ni tashkil qiladi, bu ba'zi hollarda aniq, lekin 
ko'proq vaqt va vaqt talab qiladigan kimyoviy tahlil usullari o'rniga spektral 
tahlildan foydalanishga imkon beradi.