Spektralna analiza, njezine vrste i primjene

Spektralnu analizu otkrili su 1859. godine Bunsen i Kirchhoff, profesori kemije i fizike na jednoj od najstarijih i najprestižnijih obrazovnih ustanova u Njemačkoj - Heidelberg University pod nazivom Ruprecht i Karl. Otkriće optičke metode za proučavanje kemijskog sastava tijela i njihovo fizičko stanje pridonijelo je identifikaciji novih kemijskih elemenata (indij, cezij, rubidij, helij, talij i galij), nastanak astrofizike i postao svojevrsni proboj u različitim područjima znanstvenog i tehnološkog napretka.

Proboj u znanosti i tehnologiji

Spektralna analiza uvelike je proširila područje znanstvenih istraživanja, koja su omogućila preciznije definicije kvalitete čestica i atoma, razumjela njihove međusobne odnose i utvrdila što je uzrokovalo da tijela emitiraju svjetlosnu energiju. Sve je to bio proboj u području znanosti i tehnologije jer je njihov daljnji razvoj nezamisliv bez jasnog poznavanja kemijskog sastava tvari koje su predmet ljudske djelatnosti. Danas nije dovoljno ograničiti se na određivanje nečistoća, već se nameću novi zahtjevi u metodama analize tvari. Tako je kod proizvodnje polimernih materijala vrlo važna ultra-visoka čistoća koncentracije nečistoća u početnim monomerima, budući da kvaliteta gotovih polimera često ovisi o tome.

Značajke nove optičke metode

Povećani zahtjevi su također usmjereni na razvoj metoda koje osiguravaju točnost i veliku brzinu. analiza. Metode kemijske analize nisu uvijek dovoljne za te svrhe, fizikalno-kemijske i fizikalne metode za određivanje kemijskog sastava imaju niz vrijednih svojstava. Među njima, vodeće mjesto zauzima spektralna analiza, koja je kombinacija metoda za kvantitativno i kvalitativno određivanje sastava razmatranog objekta, na temelju proučavanja spektara interakcije tvari i zračenja. Prema tome, akustički spektri su također uključeni. elektromagnetski valovi zračenje, distribucija energije i masa elementarnih čestica. Zahvaljujući spektralnoj analizi, postalo je moguće točno odrediti kemijski sastav i temperaturu tvari, prisutnost magnetskog polja i njegov intenzitet, brzinu kretanja i druge parametre. Metoda se temelji na proučavanju strukture svjetlosti koju emitira ili apsorbira analit. Prilikom pokretanja određenog snopa svjetlosti na bočnoj strani trokutaste prizme, komponente bijele svjetlosti refrakcijske svjetlosti stvaraju spektar na ekranu, neku vrstu duginih traka u kojoj su sve boje uvijek raspoređene u određenom fiksnom redu. Širenje svjetlosti događa se u obliku elektromagnetskih valova, a određena duljina svakog od njih odgovara jednoj od boja duginog vrpce. Određivanje kemijskog sastava tvari po spektru vrlo je slično metodi pronalaženja kriminalca pomoću otisaka prstiju. Spektri linije, kao i uzorci na prstima, karakterizira jedinstvena individualnost. Zbog toga se određuje kemijski sastav. Spektralna analiza omogućuje detektiranje određene komponente u sastavu složene tvari, čija masa nije veća od 10-10. To je vrlo osjetljiva metoda. Spektroskopi i spektrografi koriste se za proučavanje spektara. U prvom se ispituje spektar, a fotografira se pomoću spektrografa. Dobivena slika naziva se spektrogram.

Vrste spektralne analize

Izbor metode spektralne analize uvelike ovisi o svrsi analize i tipovima spektara. Tako se za određivanje molekularnog i elementarnog sastava tvari koriste atomske i molekularne analize. U slučaju određivanja sastava emisionih i apsorpcijskih spektara koriste se metode emisije i apsorpcije. U proučavanju izotopskog sastava objekta primjenjujemo masenu spektrometrijsku analizu koja se izvodi iz masenog spektra molekularnih ili atomskih iona.

Prednosti metode

Spektralna analiza određuje elementarni i molekularni sastav tvari, omogućuje kvalitativno otkrivanje pojedinih elemenata ispitivanog uzorka, kao i kvantitativno određivanje njihovih koncentracija. Tvari sličnih kemijskih svojstava vrlo je teško analizirati kemijskim metodama, ali se one određuju spektralno bez ikakvih problema. To je, na primjer, smjesa rijetkih zemljanih elemenata ili inertnih plinova. Trenutno su određeni spektri svih atoma i sastavljene su njihove tablice.

Aplikacije za spektralnu analizu

Najbolje razvijene tehnike za atomsku spektralnu analizu. Koriste se za procjenu raznovrsnih predmeta u geologiji, astrofizici, crnoj i obojenoj metalurgiji, kemiji, biologiji, strojarstvu i drugim granama znanosti i industrije. Nedavno se povećala količina praktične primjene i molekularna spektralna analiza. Njegove metode koriste se u kemijskoj, farmaceutskoj i petrokemijskoj industriji za proučavanje organskih tvari, rjeđe i za anorganske spojeve. Spektralna analiza i njezina primjena u znanstvenom okruženju dopušteno je stvaranje astrofizike. Kasnije, u novoj industriji, bilo je moguće utvrditi kemijski sastav plinovitih oblaka, zvijezda, Sunca, što je apsolutno nemoguće učiniti uz pomoć drugih metoda analize. Ova metoda je također omogućila da se iz spektra pronađu mnoge druge fizičke karakteristike tih objekata (tlak, temperatura, brzina kretanja, magnetska indukcija). Spektralna analiza primijenjena je i na području forenzičke znanosti, uz pomoć kojih se istražuju dokazi pronađeni na mjestu zločina, utvrđuje se oružje ubojstva, a otkrivaju se i pojedinosti o počinjenom kaznenom djelu.

Napredne laboratorijske dijagnostičke metode

Spektralna analiza je široko korištena. u medicini. Koristi se za određivanje stranih tvari u ljudskom tijelu, dijagnosticiranje, uključujući onkološke bolesti u ranom stadiju njihova razvoja. Prisustvo ili odsutnost mnogih bolesti može se odrediti laboratorijskim testovima krvi. Najčešće je to bolest probavnog trakta, urogenitalnog područja. Postupno raste broj bolesti koje određuju spektralnu analizu krvi. Ova metoda daje najveću točnost u otkrivanju biokemijskih promjena u krvi u slučaju kvara bilo kojeg ljudskog organa. Tijekom istraživanja, posebni apsorpcijski uređaji registriraju infracrveni apsorpcijski spektar koji proizlazi iz vibracijskog gibanja molekula, serum, i određena su sva odstupanja od njegovog molekularnog sastava. Spektralna analiza također provjerava mineralni sastav tijela. Materijal za proučavanje u ovom slučaju je kosa. Svaka neravnoteža, nedostatak ili višak minerala često se povezuje s brojnim bolestima, kao što je bolesti krvi kardiovaskularni, probavni sustav alergije, poremećaji u razvoju i rastu djece, smanjeni imunitet, umor i slabost. Ove vrste testova smatraju se najnovijim progresivnim laboratorijskim dijagnostičkim metodama.

Jedinstvenost metode

Spektralna analiza danas je našla primjenu u gotovo svim najznačajnijim područjima ljudske djelatnosti: u industriji, medicini, forenzici i drugim područjima. To je najvažniji aspekt razvoja znanstvenog napretka, kao i razine i kvalitete ljudskog života.