Люминесцентный анализ

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Доклад
    Тема: Люминесцентный анализ

    Общие сведения о люминесценции.
    Люминесценция является одним из широко распространенных в природе видов излучения. Помимо лю­минесценции известны и другие свечения, которые, однако, существен­но отличаются от
    нее, например, температурное излучение, свечения, наблюдаемые при быстром движении электрических зарядов (тормоз­ное излучение, Свечение Вавилова — Черенкова)
    и т. п.
    Люминесценцией называют из­быток излучения над температурным при условии, что избыточное излучение обладает конечной длительностью, превышающей период световых колебаний (~ 10
    -10 сек).
    Это определение основано на противопоставлении люминесценции температурному излучению, свойства которого хорошо известны. Вместе с тем оно указывает на наличие у люминесценции
    конечной длительно­сти послесвечения, превышающей период световых колебаний. Это усло­вие позволяет отличать люминесценцию от отражения, рассеяния и излучения Вавилова-Черенкова,
    которые являются практически без­ынерционными.
    Очень многие вещества обладают способностью люминесцировать. При этом они могут находиться в газообразном, жидком и твердом со­стояниях. Простейшими из них являются газы и пары
    различных эле­ментов (О
    и т. д.). Люминесцентными свойствами обладают соли некоторых веществ (редкоземельных элементов, ураниловых сое­динений), ароматические соединения (нафталин, бензол, антрацен, и
    производные и др.), растворы ряда красителей, а также многие другие вещества. Особый класс люминесцирующих соединений составляют так называемые кристаллофосфоры — неорганические
    вещества (например.
    и др.), в кристаллическую решетку которых введены ионы тя­желых металлов (например,
    и др.).
    Для того чтобы вещество начало люминесцировать, к нему необ­ходимо извне подвести определенное количество энергии. Тогда его ча­стицы переходят в новое, более богатое энергией,
    возбужденное состоя­ние, в котором они пребывают
    определенное
    время,
    после чего вновь возвращаются
    невозбужденное состояние,
    отдавая
    при
    этом
    часть энергии возбуждения в виде квантов люминесценции.
    Энергия возбуждения может быть подведена к веществу различ­
    ными способами. В зависимости от метода возбуждения возникающее свечение получает различные названия. Так, при возбуждении свечения оптическими частотами оно носит название
    фотолюминесценции; свече­
    ние, возникающее под действием катодных лучей, называется катодо
    люминесценцией;
    при возбуждении веществ рентгеновыми лучами воз­
    никает рентгенолюминесценция; при облучении их лучами
    радиоактив­
    ных элементов наблюдается ра­
    диолюминесценция;
    свечение, по­
    являющееся при химических ре­
    акциях, получило название хемилюминесценции; свечение, возни­
    кающее под действием электри­ческого поля, называется элект­
    ролюминесценцией.
    Люминесцен­
    ция может быть получена и с
    помощью других источников воз­
    буждения.
    Возникновение люминесцен­ции и ряд ее свойств легко понять
    из схемы, изображенной на
    рис.1. Э
    нергия молекулы склады­
    вается из электронной энергии,
    колебательной
    энергии
    ядер и
    энергии вращения. Все виды энер­
    гии квантованы, причем кванты
    энергии вращения гораздо мень­
    ше квантов электронной и коле­
    бательной энергии. На рис. 1 уровни 0\" и 0\' являются нижними колебательными энергетическими
    уровнями нормального
    и воз-
    бужденного
    состояния молекулы. Со­стояние 0\' отличается от 0\" на квант электронной энергии, величина
    которого определяет расстояние по вертикали между уровнями 0\" и 0\'.
    Каждому значению электронной энергии соответствует ряд возможных значений колебательной энергии молекулы. Если не учитывать энергию вращения, то возможные значения энергии
    молекулы для электронных
    состояний
    характеризуются системой энергетических уровней
    0\" —
    4\" и 0\' — 4\', положение последних определяется суммой электрон­
    ной и колебательной энергии.
    Распределение молекул по колебательным уровням как невозб
    ужденного, так и возбужденного электронного состояния описывается
    формулой Больцмана:
    где
    — полное число всех молекул;
    число молекул на уровне
    ; Е
    — значение колебательной энергии, соответствующее уровню
    . Если
    при некоторой температуре
    то в соответствии с формулой
    (1) подавляющая часть молекул должна находиться на нулевом
    колебательном уровне. Для комнатной температуры это условие обыч­но выполняется, что позволяет считать, что в
    этом
    случае практически
    все молекулы находятся на нулевом уровне. Таким образом, по мере роста номера уровня число находящихся на нем молекул быстро убы­вает.
    На рис. 1 поглощение световых квантов различной величины обо­значено стрелками, идущими вверх, а излучение квантов люминесцен­ции — стрелками, направленными вниз. Длины стрелок
    пропорциональ­ны величинам энергии поглощенных или излученных квантов
    т. е. пропорциональны частотам соответствующих линий в спектрах поглоще­ния или излучения. Из рис. 1 видно, что разности частот линий поглощения дают расстояния между
    колебательными уровнями верхнего электронного состояния; о строении нижнего электронного со­стояния можно
    судить по разностям частот линий излучения. Это открывает возможность анализа колебательных состояний молекул с помощью спектров люминесценции.
    Оптические свойства люминесцирующих веществ описываются с помощью целого ряда характеристик. Сюда относятся спектры погло­щения и люминесценции, поляризация свечения (и
    поляризационные спектры), выход люминесценции, длительность возбужденного состоя­ния молекул, закон затухания свечения и кривые термического высвечи­вания.
    Спектры поглощения.
    Спектром поглощения вещества называется совокупность коэффициентов поглощения, характеризующих его поглощательную способность к лучам оптического диапазона частот. Коэффициенты
    поглощения определяются из закона Ламберта—Бера.
    Спектры поглощения люминесцирующих веществ крайне разнооб­разны. Одни из них имеют вид очень узких полос (растворы солей ред­коземельных элементов), другие — более широких полос
    с четко выра
    женной колебательной структурой (растворы ураниловых солей), наконец, спектры поглощения многих веществ представляют собой широ­кие размытые полосы, структуру которых не удается
    выяснить даже при низких температурах (растворы красителей).
    Спектры
    поглощения могут существенно меняться при изменении концентрации
    раствора,
    его
    кислотности или
    щелочности (величины его рН),
    природы
    растворителя, температуры и ряда других
    факто­ров.
    Спектры люминесценции.
    Спект­ром люминесценции называется распределение излучаемой веществом энергии по частотам или длинам волн. Подобно спектрам поглощения, интенсивность и форма спектров
    лю­минесценции у разных веществ мо­гут быть весьма различными, и они могут существенно изменяться при вариации тех же параметров (кон­центрации, величины
    раствора и т. д.)
    Выход люминесценции.
    Выход люминесценции характеризует эффективность трансформации возбуждающего света в свет люминесценции в исследуемом веществе. Различают энергетический и квантовый
    выходы люминесценции. Энергетическим выходом люминесценции называют отношение излучаемой веществом энергии
    ...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены