- •Глава 1. Отбор и подготовка пробы к анализу
- •1.1. Отбор пробы
- •1.2. Отбор пробы газов
- •1.3. Отбор проб жидкостей
- •1.4. Отбор пробы твердых веществ
- •1.5. Способ отбора
- •1.6. Потери при пробоотборе и хранение пробы
- •1.7. Подготовка пробы к анализу
- •Глава 2. Статистическая обработка результатов
- •2.1. Погрешности химического анализа. Обработка результатов измерений
- •2.2. Систематическая ошибка
- •2.3. Оценка точности и правильности измерений при малом числе определений
- •2.4. Доверительный интервал и доверительная вероятность (надежность)
- •2.5. Аналитический сигнал. Измерение
- •Глава 3. Спектральные методы исследования веществ
- •3.1. Абсорбционная спектроскопия
- •3.1.1. Фотометрический анализ
- •3.1.1.1. Выбор длины света и светофильтра в фотометрическом анализе
- •3.1.1.2. Основные приемы фотометрического анализа
- •3.1.1.3. Анализ смеси окрашенных веществ
- •3.1.1.4. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.1.1.5. Нефелометрия и турбидиметрия
- •3.1.2. Атомно-абсорбционная спектроскопия
- •3.1.2.1. Основы метода
- •3.1.2.2. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.2. Эмиссионный спектральный анализ
- •3.2.1. Происхождение эмиссионных спектров
- •3.2.2. Источник возбуждения
- •3.2.3. Качественный анализ
- •3.2.4. Количественный анализ
- •3.2.5. Схема проведения аэса
- •3.2.6. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.2.6.1. Принцип работы универсального стилоскопа
- •3.2.6.2. Принцип работы спектрографа
- •3.2.6.3. Принцип работы микрофотометра
- •3.3. Фотометрия пламени
- •3.3.1. Чувствительность анализа
- •3.3.2. Количественное определение элементов
- •3.3.3. Измерение интенсивности излучения
- •3.3.4. Методы определения концентрации растворов в фотометрии пламени
- •3.4. Методы колебательной спектроскопии. Ик-спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния
- •3.4.1. Основы методов
- •3.4.2. Спектры ик и комбинационного рассеяния (кр)
- •3.4.3. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.5. Люминесцентный анализ
- •3.5.1. Классификация и величины, характеризующие люминесцентное излучение
- •3.5.2. Основы метода
- •3.5.3. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.6. Рентгеновская спектроскопия
- •3.6.1. Основные методы
- •3.6.1.1. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
- •3.6.1.2. Рентгеновский спектр
- •3.6.2. Рентгено-эмиссионный анализ
- •3.6.2.1. Качественный анализ
- •3.6.2.2. Количественный анализ
- •3.6.2.3. Аппаратура
- •3.6.3. Рентгенофлуоресцентный анализ
- •3.6.3.1. Основные виды рентгенофлуоресцентного анализа
- •3.6.3.2. Аппаратура метода
- •3.6.4. Рентгено-абсорбционный анализ
- •3.6.5.1. Основы метода
- •3.6.5.2. Аппаратура
- •3.7. Радиоспектроскопические методы
- •3.7.1. Основы метода
- •3.7.2. Электронный парамагнитный резонанс
- •3.7.3. Ядерно-магнитный резонанс
- •3.7.3.1. Основы метода
- •3.7.3.2. Аппаратура
- •3.7.4. Ядерный квадрупольный резонанс
- •3.7.5. Другие методы радиоспектроскопии
- •3.8. Ядерная спектроскопия
- •3.8.4. Нейтронная спектроскопия
- •3.9. Лазерная спектроскопия
- •3.10. Электронная спектроскопия
- •3.10.1. Фотоэлектронная спектроскопия
- •3.10.2. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
- •3.11. Вакуумная спектроскопия
- •3.12. Ультрафиолетовая спектроскопия
- •Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа
- •4.1. Принцип действия масс-спектрометра
- •4.2. Виды масс-анализаторов
- •4.3. Элементный анализ
- •4.4. Интерпретация масс-спектров
- •Глава 5. Хроматографические методы
- •5.1. Классификация хроматографических методов
- •5.2. Хроматографические параметры
- •5.3. Теория хроматографического разделения
- •5.4. Теория теоретических тарелок
- •5.5. Кинетическая теория хроматографии
- •5.6. Аппаратура
- •5.7. Качественный анализ
- •5.8. Количественный анализ
- •5.9. Газовая хроматография
- •5.9.1. Газотвердофазная хроматография
- •5.9.2. Газожидкостная хроматография
- •5.10. Жидкостная хроматография
- •Глава 6. Электрохимические методы
- •6.1. Основные понятия электрохимии
- •6.1.1. Электрохимическая ячейка и ее электрический эквивалент
- •6.1.2. Индикаторный электрод и электрод сравнения
- •6.1.3. Гальванический элемент
- •6.1.4. Электрохимические системы
- •6.1.4.1. Равновесные электрохимические системы
- •6.1.4.2. Неравновесные электрохимические системы
- •6.2. Потенциометрия
- •6.2.1. Прямая потенциометрия (ионометрия)
- •6.2.2. Потенциометрическое титрование
- •6.2.3. Аппаратура
- •6.3. Кулонометрия
- •6.3.1. Прямая кулонометрия
- •6.3.2. Кулонометрическое титрование
- •6.4. Вольтамперометрия
- •6.4.1. Амперометрическое титрование
- •6.4.2. Титрование с двумя индикаторными электродами
- •6.5. Кондуктометрический метод анализа
- •Глава 7. Методы термического анализа
- •7.1. Термогравиметрия и дтг
- •7.2. Метод дифференциального термического анализа
- •7.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия
- •7.4. Дериватография
- •7.5. Дилатометрия и другие термические методы анализа
- •Глава 8. Дифракционные методы анализа
- •8.1. Основы теории дифракции
- •8.2. Методы дифракционного анализа
- •Глава 9. Микроскопические методы анализа
- •9.1. Световая микроскопия
- •9.2. Электронная микроскопия
- •9.2.1. Растровая электронная микроскопия
- •9.2.1.1. Аппаратура метода рэм
- •9.2.1.2. Использование вторичных и отраженных электронов в рэм
- •9.2.1.3. Типы контраста в растровой электронной микроскопии
- •9.2.1.4. Выбор условий работы рэм и подготовка образцов
- •9.2.1.5. Объекты исследования и их подготовка
- •9.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия
- •9.2.2.1. Общая характеристика пэм
- •9.2.2.2. Аппаратура метода
- •9.2.2.3. Разновидности метода пэм
- •9.3. Сканирующие зондовые методы исследования
- •9.3.1. Сканирующая туннельная микроскопия
- •9.3.2. Атомно-силовая микроскопия
- •9.3.3. Магнитосиловая зондовая микроскопия
- •9.3.4. Сканирующая микроскопия ближней оптической зоны
- •Глава 3. Спектральные методы исследования веществ .................................................................................................... 25
- •Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа ....................................................................................................................... 152
- •Глава 6. Электрохимические методы .............................. 193 6.1. Основные понятия электрохимии .............................................. 194
3.7.5. Другие методы радиоспектроскопии
Циклотронный резонанс (ЦР) наблюдается в металлах и полупро- водниках, помещенных в магнитное поле, при совпадении частоты вол- ны с циклотронной частотой носителей тока. Обусловлен переходами между орбитальными уровнями электронов проводимости, образован- ных их взаимодействием с полем.
Спектр ЦР в металлах определяется энергетическим спектром электронов проводимости в полупроводниках, зонной структурой, кон- центрацией, подвижностью и эффективной массой электронов и дырок.
ЦР в полупроводниках наблюдается на частотах примерно 10 10
– 10
11 Гц в полях 1–10 кЭ. При ЦР наблюдается резкое возрастание элек-
тропроводности проводников.
112
Циклотронный резонанс широко применяется в физике твѐрдого тела при изучении энергетического спектра электронов проводимости (например, для точного измерения их эффективной массы m*), даѐт возможность определить закон дисперсии, знак заряда носителей, кон- центрацию, времена жизни; позволяет изучить механизм рассеяния но- сителей заряда. ЦР применяют в технике СВЧ для генерации и усиления электромагнитных колебаний. Преимуществом ЦР по сравнению с дру- гими методами является его избирательность – возможность подбором частоты выделить определенную группу носителей заряда в образце.
Ферромагнитный резонанс (ФР) наблюдается в магнитоупорядо- ченных средах (резонансное поглощение радиоволн, связанное с кол- лективным движением магнитных моментов электронов). Диапазон ре- зонансных частот обычно 10
10 –10
13 Гц. Проявляется в избирательном
поглощении ферромагнетиком энергии электромагнитного поля при ча- стотах, совпадающих с собственными частотами прецессии магнитных моментов электронной системы ферромагнитного образца во внутрен- нем эффективном магнитном поле.
Спектр определяется взаимодействием электронов с внешним маг- нитным полем, анизотропией и размагничивающими факторами, а в ан- тиферромагнетиках также обменным взаимодействием.
Изучение ФР привело к созданию на его основе СВЧ-устройств (вентилей, циркуляторов, генераторов, усилителей, параметрических преобразователей частоты и ограничителей мощности).
Микроволновая спектроскопия исследует переходы между уровня- ми энергии, обусловленными: вращательными движениями молекул, обладающих постоянным дипольным электрическим моментом; тонкой структурой колебательных уровней, вызванной инверсными движения- ми в молекулах типа аммиака; тонкой структурой вращательных уров- ней, связанной с взаимодействием квадрупольных моментов ядер с не- однородными молекулярными электрическими полями.
В микроволновой радиоспектроскопии исследуются газы. Резо- нансное поглощение обычно наблюдается в диапазоне 10
10 –10
11 Гц.
Микроволновую спектроскопию используют для получения точных значений ряда атомных и молекулярных констант (например, моментов инерции молекул, величин сверхтонкого расщепления уровней энергии в атомах, дипольных моментов молекул), сведений о строении и дина- мике молекул, их химическом и изотопном составе. Исследования уши- рения и сдвига молекулярных и атомных линий при соударениях в газе дают информацию о взаимодействиях частиц.
113
Контрольные вопросы
1. В чем сущность ядерного магнитного резонанса (ЯМР)? 2. Какие ядра обладают парамагнитными, и какие диамагнитными
свойствами? 3. Как рассчитывается химический сдвиг, что он характеризует? 4. В чем сущность качественного и структурного анализа по спектрам
ЯМР? 5. Какие методы количественного анализа используют в ЯМР? 6. В чем сущность: а) метода эталонной шкалы; б) метода градуиро-
вочного графика; в) метода добавок? 7. Принципиальная схема ЯМР-спектрометра. 8. Шкала химических сдвигов в спектроскопии ЯМР. 9. Взаимодействие спинового магнитного момента ядра и электрона
с внешним магнитным полем: классический и квантово- механический подход. Условие ядерного магнитного и электронно- го парамагнитного резонанса
10. Принципы спектроскопии электронного парамагнитного (спиново- го) резонанса. Условие ЭПР.
11. g-фактор и его значение. 12. Блок-схема спектрометра ЭПР. 13. Достоинства и ограничения метода ЭПР. 14. Электрический квадрупольный момент ядер. 15. Приложения метода ЯКР и его возможности. 16. Методические особенности метода ЯКР.