Спектральные методы анализа

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ 

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Пашкова Е.В., Волосова Е.В., Шипуля А.Н.,

Безгина Ю.А., Глазунова Н.Н.

СПЕКТРАЛЬНЫЕ 

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Ставрополь

20 7
1

УДК 543.061
ББК 24.1.я 7
Ф50

Печатается по решению методической 
комиссии факультета экологии и ландшафтной архитектуры и методического 
совета ФГБОУ ВО «Ставропольский 
государственный 
аграрный 
универси
тет»
(протокол № 8 от 10 марта 20 7
1  г.)

Рецензент:

Белик Е.В., кандидат химических наук, доцент

Боровлев И.В., доктор химических наук, профессор

Авторский коллектив:

Пашкова Е.В., кандидат технических наук, доцент
Волосова Е.В., кандидат биологических нау
т
н
е
ц
о
д
 ,к

Шипуля А.Н., кандидат химических наук, доцент 
Безгина Ю.А., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Глазунова Н.Н., кандидат
х
и
к
с
е
ч
и
г
о
л
о
и
б
 
 наук, доцент

Спектральные методы анализа : Учебное пособие / Е.В. Пашкова, Е.В. Волосова, А.Н. Шипуля, Ю.А. Безгина,  Глазунова Н.Н. – Ставрополь : АГРУС 
Ставропольского гос. аграрного ун-та, 20 7
1 .– 56 с.

В учебном пособии «Спектральные методы анализа» в краткой и до
ступной форме изложен материал по одному из разделов физико-химических 
методов анализа аналитической химии, задания и вопросы для самостоятельной работы и словарь терминов. Данное пособие позволит студентам 
получить основные знания по спектральным методам анализа, может служить руководством для самостоятельного изучения материала при подготовке к зачёту или экзамену.  

Адресовано студентам аграрных вузов, обучающихся по направлениям 

подготовки бакалавров (35.03.04 Агрономия, 19.03.02 Продукты питания из 
растительного сырья, 36.03.02 Зоотехния, 35.03.07 Технология производства 
и переработки сельскохозяйственной продукции) и специалистов (36.05.01 
Ветеринария) очной и заочной формы обучения.

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение
5

Раздел 1.
Спектроскопические методы анализа: общие сведения
6

1.1.
Понятие о спектроскопическом методе анализа, его разновидности
6

1.2.
Природа электромагнитного излучения, основные характеристики, классификация электромагнитных волн
6

1.3.
Типы взаимодействия излучения с веществом
8

1.4.
Спектры атомов и молекул
9

Раздел 2.
Атомные спектральные методы
11

2.1.
Атомная спектроскопия. Классификация методов атомной спектроскопии
11

2.2.
Атомно-абсорбционная спектроскопия
11

2.2.1.
Сущность, достоинства, недостатки, области применения метода.
11

2.2.2.
Аппаратура, методика анализа атомно-абсорбционной 
спектроскопии
12

2.3.
Фотометрия пламени
14

2.3.1.
Сущность, достоинства, недостатки, области применения 
метода
14

2.3.2.
Спектры и температура пламени 
14

2.3.3.
Аппаратура, методика анализа на пламенном фотометре, 
определение концентрации веществ в растворе
15

2.4.
Атомно-эмиссионная спектроскопия
16

2.4.1.
Сущность, достоинства, недостатки, область применения 
метода
16

2.4.2.
Методика качественного эмиссионного спектрального 
анализа

17

2.4.3.
Методика количественного эмиссионного спектрального 
анализа.
19

Раздел 3.
Молекулярные спектральные методы
24

3.1.
Молекулярные спектральные методы. Основные законы 
поглощения излучения
24

3.2.
Колориметрия и фотоколориметрия
25

3.2.1.
Сущность, достоинства, недостатки, области применения методов
25

3.2.2.
Условия проведения колориметрических исследований
26

3.2.3.
Визуальные колориметрические методы
27

3.2.4.
Фотоэлектроколориметры
28

3.3.
Спектрофотометрия
29

3.3.1.
Спектрофотометрия: понятие, стадии исследования, поглощение многоатомными молекулами
29

3.3.2.
Сущность метода спектрофотометрии
31

3.3.3.
Поглощающие вещества
31

3.3.4.
Способы определения концентрации в спектрофотометрии
33

3.3.5. 
Исследование комплексных ионов с помощью спектрофотометрии
36

Тестовые задания для самоконтроля 
39

Рекомендуемый перечень вопросов и заданий для
самостоятельной работы студентов             
42

Учебно-методическое и информационное обеспечение 
44

Словарь терминов
46

ВВЕДЕНИЕ

Одной  из важнейших  задач современной химии является надежный и 

точный качественный и количественный  анализ неорганических и органических веществ, часто близких по строению и свойствам. Без этого невозможно 
проведение химических, биохимических и медицинских исследований, на 
этом в значительной степени базируются экологические методы анализа 
окружающей среды, криминалистическая экспертиза, а также химическая, 
нефтяная, газовая, пищевая, медицинская отрасли промышленности и многие 
другие отрасли народного хозяйства. Современные физико-химические методы анализа направлены на решение этих задач. 

Важной особенностью физико-химических методов анализа является 

экспрессность, высокий темп получения результатов. Своевременная информация о составе сырья, о степени химического предела дает возможность 
технологу активно вмешиваться в ход технологического процесса и вводить 
необходимые коррективы. Физико-химические методы анализа позволяют 
проводить дистанционный анализ, т.е. анализ на расстоянии. Важное практическое значение имеет дистанционный анализ в земных условиях, например, когда анализируются препараты высокой радиоактивности, токсичности. Многие приборы, используемые в физико-химических методах анализа, 
позволяют автоматизировать сам процесс анализа, или некоторые его стадии. В значительной степени автоматизирован газовый хроматографический 
анализ нефтяной, коксохимической и других отраслях промышленности. 
Анализ с помощью некоторых физико-химических методов может быть выполнен недеструкционным анализом, т.е. без разрушения анализируемого 
образца, что имеет большое значение для некоторых отраслей промышленности, анализе объектов окружающей среды. 

Среди физико-химических методов анализа большее практическое 

применении имеют спектральные методы анализа. Сущность данных методов
анализа подробно рассматривается в разделах данного учебного пособия.

Раздел 1. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА: 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1.
Понятие о спектроскопическом методе анализа, его разновидности

Спектроскопические методы анализа - физические методы, основан
ные на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируют инструментально в виде поглощения излучения, отражения и рассеяния электромагнитного излучения.

Классификация:
•Эмиссионный спектральный анализ основан на изучении спектров ис
пускания (излучения) или эмиссионных спектров различных веществ. Разновидностью этого анализа является фотометрия пламени, основанная на измерении интенсивности излучения атомов, возбуждаемого нагреванием вещества в пламени.

•Абсорбционный спектральный анализ основан на изучении спектров

поглощения анализируемых веществ. Если происходит поглощение излучения атомами, то абсорбция называется атомной, а если молекулами, то - молекулярной.

Различают несколько видов абсорбционного спектрального анализа:
1. Спектрофотометрия - учитывает поглощение анализируемым веще
ством света с определенной длиной волны, т.е. поглощение монохроматического излучения.

2. Фотометрический метод основан на измерении поглощения анализи
руемым веществом света не строго монохроматического излучения.

3. Колориметрия основана на измерении поглощения света окрашенны
ми растворами в видимой части спектра.

4. Нефелометрия основана на измерении интенсивности света, рассеян
ного твердыми частицами, взвешенными в растворе, т.е. света, рассеянного
суспензией.

5. Турбидиметрия основана на измерении количества света, поглощае
мого неокрашенными суспензиями.

В зависимости от того, в какой части спектра происходит поглощение

или излучение, различают спектроскопию в ультрафиолетовой, видимой и
инфракрасной областях спектра.

•Люминесцентная спектроскопия использует свечение исследуемого

объекта, возникающее под действием ультрафиолетовых лучей.

Спектроскопия - чувствительный метод определения более 60 элемен
тов. Его применяют для анализа многочисленных материалов, включая биологические среды, вещества растительного происхождения, цементы, стекла
и природные воды.

1.2. Природа электромагнитного излучения, основные характери
стики, классификация электромагнитных волн

Электромагнитное излучение — вид энергии, которая распространяет
ся со скоростью, близкой к скорости света.