Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Файлы формата DJVU » Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа

Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа, страница 47

DJVU-файл Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа, страница 47 Спектроскопия (2643): Книга - 3 семестрГ. Юинг - Инструментальные методы химического анализа: Спектроскопия - DJVU, страница 47 (2643) - СтудИзба2019-05-09СтудИзба

Описание файла

DJVU-файл из архива "Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "спектроскопия" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр DJVU-файла онлайн

Распознанный текст из DJVU-файла, 47 - страница

22.) 252 Глава 12 сг к,а М ка у гчь ие(п) Ие10 Электронная н ионная спектроскопня 253 лентных электронов с образованием ионов. Мягкое А4ь-рентгеновское излучение * иттрия способно выбивать из атома внешние остовные электроны. Чтобы затронуть внутренние уровни, необходимо более жесткое излучение, например А1 Ка или Сг Ка.

Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС) Более употребительное название рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии — электронная спектроскопия для химического анализа (ЭСХА). Взаимосвязь энергий выбивающего рентгеновского кванта и выбиваемого фотоэлектрона дается уравненгем Рнс. 12-1. Схема энергетнческнх уровней электронов в атоме [11.

Врезанный сектор показывает, с каких уровней электроны мохспо выбить нсточннкамн излучения указанных данн волн н энергнй; Атом Длина волны, нм Энаргнн, эв Сг Ка Л! Ка У Мй Неп Не, 0,2294 0,8342 9,34 30,38 58,44 5406,0 1487,0 132,8 41,0 21,0 Еще один метод анализа основан на бомбардировке вещества мишени положительными ионами, например Не+ или Агт. В этом случае по энергии отраженных мишенью ионов (упругое столкновение) можно судить о природе атомов анализируемого вещества. Такого рода методы представлены в табл.

12-1. На рис. !2-1 дана общая схема расположения электронных уровней в тяжелом атоме [Ц. Внешний слой представляет собой непрерывную зону, образованную валентными электронами (принадлежащими молекулярным орбиталям). За этой зоной следует дискретный набор уровней, отвечающих остовным электронам, не участвующим в образовании химических связей. В правом верхнем углу рисунка указаны различные источники излучения, способные выбивать электроны с последовательных уровней. Дальнее УФ-излучение, испускаемое одно- и двукратно ионизованиым гелием, вызывает отрыв только ва- = йр — (Е„+ С) (12-1) " Иттрнй М-дзета.

где ń— энергия связи, т. е. энергия притяжения электрона к атомному ядру. Эту энергию надо затратить, чтобы выбить электрон из атома. Она связана с энергией фотона рентгеновского излучения йт и кинетической энергией выбиваемого электрона Е, (последнюю и измеряют). С вЂ” поправочный член, учитывающий особенности устройства конкретного спектрометра [2]. Энергия связи есть специфическая характеристика электрона данного уровня в атоме данного сорта, так что ее можно использовать для идентификации элементов. На рис.

12-2 представлен график зависимости Е,„разных электронов, найденной по данным РФЭС [3], от атомного номера элемента. Для легких элементов (7<60) наблюдаются два хорошо разрешенныхэпергетических профиля, отвечающих К- и Ь-электронам. Для элементов с Л выше 70 картина усложняется (Аг- и М-электроны). На величину Е„ощутимо влияет химическое состояние атома, например степень его окисления (даже если электроны выбиваются с внутренних оболочек) „так как оно влияет на эффективный заряд ядра.

Следовательно, Е„зависит от молекулярного окружения атома (для многих элементов химический сдвиг достигает значений порядка 10 эВ). Так, например, сера (2=16) может давать фотоэлектроны с энергией связи от 160 до 168 эВ при нормальной величине энергии связи 2р-электронов 166 эВ. Некоторые значения химических сдвигов показаны иа рис. 12-3 [4]. Аналогичные корреляционные диаграммы опубликованы для углерода и азота [4, 6].

Два фотоэлектронных спектра на рис, 12-4 иллюстрируют изменение энергии связи электронов, принадлежащих различ- 254 Глава 12 тао 162 К 11 Гаги 10000 0000 чз 6000 Я ыхю й 4ООО 160 ЗООО юоа о о 20 ЛО ОО 8О ЮО дзоняый лонер Рис. !2-2. Энергии связи электронов [31. ным атомам одной и той же молекулы. На оси абсцисс может быть отложена энергия связи сама по себе или энергия, отсчитанная от подходящего пика сравнения (химнческии сдвиг). Нормированная площадь под последовательно идущими пиками дает примерную оценку числа атомов с одинаковым молекулярным окружением.

Поскольку энергии связи 18-электронов метильного и метпленового углеродов (связанного только с атомами водорода и другими атомами углерода) весьма близки [6), пик Л на рис. 12-4, а можно отнести к первому, второму и пятому атомам С в структурной формуле. Остальные два пика отвечают двум другим атомам углерода, связанным с кислородом. Отнести конкретный пик к одному нз атомов можно только при сравнении со спектрами других соединений, причем отнесение значительно облегчается при использовании схемы химиче- Электронная н ионная спектроскопня 255 162 164 166 168 энергия геязи,эз Рис.

12-3. Корреляции между энергией связи 2р-электронов серы и приро- дой функциональной группы. Отрезки показывают интервалы наблюдаемых энергий; число соединений, использованных при построении схемы, указано а скобках [4]. скнх сдвигов углерода. Два пика кислорода, как и следовало ожидать, имеют одинаковую интенсивность. Площади всех четырех пиков на рис. 12-4, б равны. РФЭС, как и другие виды электронной спектроскопии, являются, по существу, методом анализа поверхности, поскольку выбивание электронов нз атомов, отстоящих от поверхностиобразца более чем на 6 нм, маловероятно. Это позволяет применять метод РФЭС в целом ряде областей, связанных с исследованиями свойств поверхности.

Но при исследовании образцов больших размеров метод РФЭС применим только в том случае, если поверхность отвечает составу всего образца. Поверхностный слой многих материалов можно постепенно удалять, бомбардируя образец, например, ионами аргона. Источники таких ионов иногда встраивают в ЭСХА-спектрометр. Это позволяет аналитику исследовать образцы послойно, каждый раз снимая электронный спектр после короткой обработки потоком ионов. Позже мы вернемся к этой возможности. РФЭС можно применять к решению многих проблем установления структуры или идентификации веществ как в твердой, так н в газовой фазе (рис.

12-6 и 12-6) (6). Другие примеры можно найти в литературе (2, 4 — 6]. Нельзя ожидать, чтобы количественный анализ методом РФЭС отличался высокой воспропзводимостью, так как существует слишком много факторов, которые с трудом поддаются контролю. Вагнер опубликовал подробную работу (7), в которой 256 Глава !2 чезожсзнэшни 1аво всв зн с зьо, г 1З Кз 'с, юч с с1 с С1 х к О о а=сс к и х о 'с, вися с, а мик О с,зс РЬ 1ЗЗ,В 1ЗЗ,1136,8 есв, зв Абя й и ~,о С1 о И я оон о м с" Ю 4 с1 Ос Д Н м ц и Ф сс$ и 1" мхов Я П ц с ю ~~ .-2 9 1' ц и м 'со О а О м „о. ооос, сс ~ м о, о М сс ц с,м Мом Фяоо м и а мм„э 1 Ж О1 Ю о о о Ф ~- мзц И омьо о~ 8 м Ф сз м'~ю о о ~ м~ о О 3 моцм с и сс он о 8 1 с о мзз чье О д1 Ю у с о с Электронная и ионная спектроскопия 257 Рио !2.5. РФЭ-спектр элементов образца лунного грунта.

Источником воз- буждения служит рентгеновское излучение Ка-линии Ми !61 Рис, !2-6. Химические сдвиги в энергии связи 4г-злектроиов свинца, возникающие по мере образоваияя поверхностных слоев оксида иа чистом образце. Возбуждение осуществляли рентгеновским излучением Ка-линии Ми !6). 9 заказ вв ззт 258 Глава 12 1,0 0,0 0,6 н 0,4 Ов 4 г 0,2 рассмотрел все потенциальные источники ошибок, сделав вывод, что относительное стандартное отклонение результата анализа порядка 10 оь является на сегодня лучшим.

Ультрафиолетовая фотоэлектронная спектроскопия (УФ-ФЭС) Основное отличие спектроскопии электронов, выбитых дальним УФ-излучением, от РФЭС (см. рис. 12-1) состоит в том, что первая позволяет фиксировать только валентные электроны. Это дает возможность получить прямую информацию о химических связях, степенях окисления и потенциалах ионизации молекул.

Однако из-за делокализации электронов на молекулярных орбиталях отнесение спектральных пиков к индивидуальным атомам может оказаться невозможным. УФ-ФЭС может быть специфичным методом идентификации простых молекул. На рис. 12-7 приведен УФ-ФЭС-спектр воздуха, в котором идентифицированы основные компоненты [8). Аналитические возможности данного метода по сравнению с РФЭС более ограничены. Спектроскопия электронного удара (СЭУ) Схема, аналогичная построенной на рис. 12-1 для электромагнитного излучения, показывает, что и при бомбардировке электронами степень воздействия на атомы мишени определяется энергией бомбардирующего потока. Низкоэнергетические электроны обычно приводят к переходу валентных электронов мишени из основного в возбужденные состояния (тогда как в УФНИ 1-я летка 20 19 16 17 16 16 14 19 12 11 10 Ээ Рис.

12-7. Фотоэлектронный спектр воздуха. Фрагменты показаны при более высокой чувствительности (Щ. Электронная и ионная спектроскопия 259 ФЭС сразу образуются ионы). На этом явлении основана сленг рогкопия электронного удара. Высокоэнергетические электроны вызывают оже-эффект (рассматривается в следующем разделе). Метод СЭУ основан на измерении уменьшения кинетической энергии бомбардирующих электронов после рассеяния молекулами мишени, т.

е. определении энергии, необходимой для промотирования (возбуждения) валентных электронов. Существующее оборудование позволяет изучать только газообразные образцы и детектировать только рассеяНные вперед электроны. Полученные данные дают информацию о разности энергий основного и возбужденных состояний, особенно для колебательных и вращательных уровней энергии. Поэтому СЭУ дополняет ИК- и КР-спектроскопию. Метод СЭУ, по крайней мере теоретически, позволяет наблюдать зсе уровни вплоть до предела диссоциапии; здесь не существует никаких правил отбора, запрещающих какие-либо переходы.

Отмечаются значительные аналитические возможности метода. Сообщалось (10) об определении в воздухе до 5 ° 1О-з 070 СО, но, несомненно, истинный предел обнаружения значительно ниже. Оже-электронная спектроскопия (ОЭС) Если под действием рентгеновского излучения или несущих энергию электронов атом теряет электрон внутренних оболочек, на его место для заполнения вакансии может перейти электрон 0,00 6 10 16 20 26 ЗО Зв 4О и з не и оа мя гя вг гг Агяомяьм исмер Рнс.

!2-З, Ве ероятность испускания оже-электвонов и рентгеновской флуореснеицнн в зависимости от атомного номера 14). 9ь 260 Глава 12 ом юоо 1000 50 а бсо,эв 01з зо Рнс, !2-10. Энергия оже-электронов в завяснмостн от атомного номера [111. оже-электронная спектроскопия наиболее важна при изучении легких элементов, поскольку в этой области рентгеновская флуоресценция снижается. Кинетическая энергия Ех выбитого с Е-уровня оже-электрона выражается формулой 1000 500 500 б ссб~ зб Ел — — (Е» — Ес) — Ег (12-2) где Е» и Е, — энергии связи электронов на К- и Е-оболочках.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5142
Авторов
на СтудИзбе
442
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее