6.4. люминесцентный метод

Люминесцентный метод анализа основан на способности некоторых веществ отдавать в виде светового излучения поглощенную ими энергию.

Для того, чтобы вещество люминесцировало, его необходимо возбудить. При этом, с точки зрения современного строения вещества, молекулы или ионы при поглощении избыточного количества энергии переходят с нормального нижнего энергетического уровня на один из возможных верхних уровней. Такое состояние является неустойчивым, и если возбужденная частица достаточно изолирована от внешних влияний, то по истечении некоторого отрезка времени (10-9 + 10-3 сек.) частица самопроизвольно переходит на нормальный или один аз нижних энергетических уровней. Освободившаяся при этом энергия излучается в виде света.

Люминесценция может быть вызвана различными источниками: катодным излучением, радиоактивным излучением (α, β, γ, рентгеновским) и др. Свечение, возникающее под действием лучистой энергии - видимого и ультрафиолетового диапазона спектра, называют фотолюминесценцией.

По продолжительности послесвечения различают две группы фотолюминисенции:

• флуоресценцию, когда послесвечение при визуальном наблюдении практически прекращается по окончании возбуждения;

• фосфоресценцию, когда излучение продолжается в течение определенного времени после возбуждения.

Наибольшее применение в аналитической практике нашел флуоресцентный метод анализа.

Основные закономерности и факторы, влияющие на флуоресценцию веществ в растворе:

1. Спектр излучения и его максимум смещены по сравнению со спектром поглощения в сторону длинноволнового конца спектра (закон Стокса). Так, при возбуждении свечения ультрафиолетовыми лучами флуоресценцию наблюдают в видимой области спектра или в ультрафиолетовой, но с большей длиной волны.

2. «Выход флуоресцентного излучения», то есть отношение излучаемой энергии к энергии поглощенной, зависит от концентрации флуоресцирующего вещества. В определенном интервале концентраций порядка от 10-4 до 10-5 г/мл или меньше интенсивность флуоресценции вещества в растворе пропорциональна концентрации флуоресцирующего вещества в растворе. При больших концентрациях эта зависимость нарушается и интенсивность свечения может снижаться, наступает «концентрационное тушение», или «гашение» флуоресценции.

3. Интенсивность флуоресценции может снижаться от присутствия в растворе посторонних веществ, как органических, так и неорганических. Повышение температуры выше определенного предела в некоторых случаях приводит к тушению флуоресценции.

4. Интенсивность флуоресценции существенно зависит от рН раствора, применяемого растворителя, вязкости среды, степени дисперсности вещества и ряда других факторов. Все эти факторы учитывают при проведении флуоресцентного анализа.

Количественный флуоресцентный метод анализа основан на определении концентрации искомого вещества по интенсивности флуоресценции раствора. В некоторых случаях проводят измерение интенсивности флуоресценции твердых сплавов искомого вещества с соответствующими солями.

Для оценки интенсивности флуоресценции пользуются визуальным и объективным методами. Возбуждение флуоресценции производят главным образом ближним ультрафиолетовым излучением (315-400 мμ).

В практике промышленно-санитарного анализа нашел применение количественный метод, основанный на визуальном измерении интенсивности флуоресценции анализируемого раствора путем сравнения со стандартной шкалой.

Для объективного определения интенсивности флуоресценции используют специальные приборы – флуориметры.