Спектроскопия рассеяния. Нефелометрия и турбидиметрия. Рассеяние излучения. Приборы для измерения светорассеяния.

Комбинационное рассеяние света (эффект Рамана) — неупругое рассеяние оптического излучения на молекулах вещества (твёрдого, жидкого или газообразного), сопровождающееся заметным изменением частоты излучения..

Спектроскопия комбинационного рассеяния света (или рамановская спектроскопия) — эффективный метод химического анализа, изучения состава и строения веществ.

КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СПЕКТРОСКОПИЯ (рамановская спектроскопия), раздел оптич. спектроскопии, изучающий взаимод. монохроматич. излучения с в-вом, сопровождающееся изменением энергии рассеянного излучения по сравнению с энергией падающего на объект (возбуждающего) излучения. Комбинац. рассеяние (КР) обусловлено неупругими столкновениями фотонов с молекулами (или ионами), в ходе к-рых они обмениваются энергией. По изменению энергии фотона можно судить об изменении энергии молекулы, т.е. о переходе ее на новый энергетич. Уровень. Молекула, находящаяся в невозбужденном состоянии с энергией Е0, под действием кванта с энергией hv0 (h-постоянная Планка, v0-частота падающего кванта) возбуждается в промежуточное (виртуальное) состояние с энергией Eвиpт, откуда может либо вернуться в исходное состояние, испустив квант hv0 (рэлеевское рассеяние), либо перейти в состояние Еi, испустив квант h(v0—vi), что приводит к появлению в спектре рассеянного излучения линий с частотами v0—vi (стоксовы линии). Если до поглощения фотона молекула находилась в возбужденном состоянии с энергией Ei, то после рассеяния света она может перейти как в исходное, так и в основное состояние E0.

Суть метода заключается в регистрации спектральных линий излучения, рассеянного образцом (в твердой, жидкой или газообразной фазе). Эти спектральные линии, отсутствующие в спектре первичного (возбуждающего) излучения, соответствуют определенным колебаниям групп атомов. Это позволяет определить наличие определенных функциональных групп по характеристическим частотам колебаний их фрагментов.

Нефелометрия и турбидиметрия.

Термин рассеяние применительно к взаимодействию излучательной энергии с веществом описывает разнообразные явления. При этом всегда имеется в виду более или менее случайное изменение направления рас­пространения падающего света. Рассеяние зависит от длины волны излу­чения, размера и формы рассеивающих частиц, а иногда от их располо­жения в пространстве.

Электромагнитная теория рассеяния детально разработана в работах Ми, но она слишком сложна для использования. В ограниченных облас­тях можно допустить упрощения: различают рэлеевское рассеяние (при котором частицы малы по сравнению с длиной волны) и рассеяние Тиндаля (для крупных частиц). В обоих случаях длина волны падающего на образец света не изменяется.

Почти все аналитические измерения связаны с видимым излучением. Пробу освещают интенсивным потоком I₀, а затем, так же как в моле­кулярной абсорбционной спектроскопии, измеряют интенсивность прошедшего излучения I1 или определяют интенсив­ность излучения, рассеянного под опре­деленным углом.

Метод, в котором используют линейное изме­рение, называют турбидиметрией, а метод с измерением под утлом 90° (или каким-либо другим) — нефелометрией.

Строгое математическое обоснование этих методов довольно слож­ная задача, но, к счастью, в практической аналитической работе в нем нет необходимости. При турбидиметрических измерениях величина, назы­ваемая мутностью.

Для турбидиметрических измерений можно использовать любой фотометр или спектрофотометр. Если растворитель и рассеивающие частицы бесцветны, максимальная чувствительность достигается при исполь­зовании излучения голубой или ближней ультрафиолетовой области.

Фотометры для измерения светорассеяния высокомолекулярных соединений выполняют разнообразные функции, позволяют проводить наблюдения под несколькими углами и снабжены набором кювет и поляризаторами, которые дают возможность получить информацию о форме частиц.