Спектрална анализа, њени типови и апликације

Спектралну анализу открили су 1859. године Бунсен и Кирцххофф, професори хемије и физике на једној од најстаријих и најпрестижнијих образовних институција у Њемачкој - Хеиделберг Университи под називом Рупрецхт и Карл. Откриће оптичке методе за проучавање хемијског састава тела и њиховог физичког стања допринело је идентификацији нових хемијских елемената (индиј, цезијум, рубидијум, хелијум, талијум и галијум), појава астрофизике и постала нека врста пробој у различитим областима научног и технолошког напретка.

Пробој у науци и технологији

Спектрална анализа увелико је проширила област научног истраживања, што је омогућило прецизније дефинисање квалитета честица и атома, разумевање њихових међусобних односа и утврдило шта је проузроковало да тела емитују светлосну енергију. Све је то био пробој у области науке и технологије, јер је њихов даљи развој незамислив без јасног познавања хемијског састава супстанци које су предмет људске активности. Данас није довољно ограничити се на одређивање нечистоћа, већ се намећу нови захтеви у методама анализе супстанци. Тако је код производње полимерних материјала веома важна ултра висока чистоћа концентрације нечистоћа у почетним мономерима, јер од тога често зависи квалитет готових полимера.

Карактеристике нове оптичке методе

Повећани захтјеви су такођер усмјерени на развој метода које осигуравају точност и велику брзину. анализа. Методе хемијске анализе нису увек довољне за ове сврхе, физичко-хемијске и физичке методе за одређивање хемијског састава поседују бројне вредне карактеристике. Међу њима, водеће место заузима спектрална анализа, која је комбинација метода за квантитативно и квалитативно одређивање састава разматраног објекта, на основу проучавања спектара интеракције материје и зрачења. Сходно томе, акустични спектри су такође укључени. електромагнетни таласи зрачење, дистрибуција енергије и маса елементарних честица. Захваљујући спектралној анализи, постало је могуће прецизно одредити хемијски састав и температуру супстанце, присуство магнетног поља и његов интензитет, брзину кретања и друге параметре. Метода се заснива на проучавању структуре светлости коју емитује или апсорбује аналит. Приликом извођења одређеног снопа свјетлости на бочној страни трокутасте призме, компоненте бијеле свјетлости рефракционе свјетлости стварају спектар на екрану, неку врсту дугиних трака у којој су све боје увијек распоређене у одређеном фиксном поретку. Ширење светлости се одвија у облику електромагнетних таласа, а одређена дужина сваке од њих одговара једној од боја дугиног трака. Одређивање хемијског састава материје по спектру врло је слично начину проналажења криминалног отиска. Спектри линија, као и обрасци на прстима, карактеришу јединствена индивидуалност. Због тога се одређује хемијски састав. Спектрална анализа омогућава детектовање одређене компоненте у саставу комплексне супстанце, чија маса није већа од 10-10. Ово је прилично осетљив метод. Спектроскопи и спектрографи се користе за проучавање спектара. У првом се испитује спектар, а фотографира се уз помоћ спектрографа. Добијена слика се назива спектрограм.

Типови спектралне анализе

Избор методе спектралне анализе у великој мери зависи од сврхе анализе и типова спектара. Тако се атомске и молекуларне анализе користе за одређивање молекуларног и елементарног састава супстанце. У случају одређивања састава емисионог и апсорпционог спектра користе се емисионе и апсорпционе методе. У проучавању изотопног састава објекта примењујемо масену спектрометријску анализу, која се изводи из масених спектара молекуларних или атомских јона.

Предности методе

Спектрална анализа одређује елементарни и молекуларни састав супстанце, омогућава да се изврши квалитативно откривање појединих елемената испитиваног узорка, као и да се добије квантитативно одређивање њихових концентрација. Супстанце са сличним хемијским својствима је веома тешко анализирати хемијским методама, али се оне одређују спектрално без икаквих проблема. Ово је, на пример, мешавина ретких земних елемената или инертних гасова. Тренутно су одређени спектри свих атома и састављене су њихове табеле.

Апликације за спектралну анализу

Најбоље развијене технике за атомску спектралну анализу. Користе се за процену широког спектра предмета у геологији, астрофизици, металургији црне и обојених метала, хемији, биологији, машинству и другим гранама науке и индустрије. Недавно се повећала количина практичне примене и молекуларне спектралне анализе. Његове методе се користе у хемијској, фармацеутској и петрохемијској индустрији за проучавање органских супстанци, рјеђе и за неорганска једињења. Спектрална анализа и њена примена у научном окружењу дозвољено је стварање астрофизике. Касније, у новој индустрији, било је могуће утврдити хемијски састав гасовитих облака, звезда, Сунца, што је било апсолутно немогуће учинити другим методама анализе. Ова метода је такође омогућила да се из спектра пронађу многе друге физичке карактеристике ових објеката (притисак, температура, брзина кретања, магнетна индукција). Спектрална анализа је примењена иу области форензичке науке, уз помоћ којих се истражују докази пронађени на месту злочина, утврђује се оружје убиства, а откривају се и појединости о почињеном злочину.

Напредне лабораторијске дијагностичке методе

Спектрална анализа се широко користи. у медицини. Користи се за одређивање страних супстанци у људском телу, дијагностиковање, укључујући онколошке болести у раној фази њиховог развоја. Присуство или одсуство многих болести може се одредити лабораторијским тестовима крви. Најчешће је то болест пробавног тракта, урогениталног подручја. Број болести које одређују спектралну анализу крви постепено се повећава. Ова метода даје највећу тачност у откривању биохемијских промјена у крви у случају квара било којег људског органа. У току студије, специјални апсорпциони уређаји региструју инфрацрвени апсорпциони спектар који је резултат вибрационог кретања молекула, серум, и свако одступање његовог молекуларног састава је одређено. Спектрална анализа такође проверава минерални састав тела. Материјал за проучавање у овом случају су коса. Свака неравнотежа, недостатак или вишак минерала често се повезује са бројним болестима, као што је болести крви кардиоваскуларни, дигестивни систем алергије, поремећаји у развоју и расту дјеце, смањени имунитет, умор и слабост. Ови типови тестова се сматрају најновијим прогресивним лабораторијским дијагностичким методама.

Јединственост методе

Спектрална анализа данас је нашла примену у готово свим најзначајнијим областима људске активности: у индустрији, медицини, форензици и другим областима. То је најважнији аспект развоја научног напретка, као и ниво и квалитет људског живота.