विश्लेषणात्मक स्पेक्ट्रोस्कोपी
विश्लेषणात्मक स्पेक्ट्रोस्कोपी यह मापती है कि पदार्थ रासायनिक प्रजातियों की पहचान और मात्रा निर्धारित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण को कैसे अवशोषित, उत्सर्जित या बिखेरता है।
Definition
विश्लेषणात्मक स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान की वह शाखा है जो किसी नमूने में विश्लेषकों की पहचान और मात्रा निर्धारित करने के लिए विद्युत चुम्बकीय विकिरण और पदार्थ के बीच की परस्पर क्रिया का उपयोग करती है।
Scope
यह क्षेत्र विश्लेषणात्मक प्रयोगशालाओं में नियमित रूप से उपयोग की जाने वाली स्पेक्ट्रोकेमिकल विधियों को शामिल करता है: पराबैंगनी, दृश्य और अवरक्त क्षेत्रों में अवशोषण और उत्सर्जन, मौलिक विश्लेषण के लिए परमाणु स्पेक्ट्रोमेट्री, रमन प्रकीर्णन और आणविक प्रतिदीप्ति। यह उपकरण (स्रोत, तरंग दैर्ध्य चयनकर्ता, डिटेक्टर), विश्लेषक संकेत का भौतिक आधार, और मात्रात्मक संबंध जो मापे गए संकेत को सांद्रता से जोड़ते हैं, का वर्णन करता है। इसमें चुंबकीय-अनुनाद और एक्स-रे विधियाँ शामिल नहीं हैं जो संरचनात्मक रसायन विज्ञान से संबंधित हैं, और द्रव्यमान-आधारित विधियाँ जो द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्री के तहत अलग से कवर की गई हैं।
Sub-topics
Core questions
- मापा गया ऑप्टिकल सिग्नल मात्रात्मक रूप से विश्लेषक सांद्रता से कैसे संबंधित है?
- कौन सा वर्णक्रमीय क्षेत्र और संक्रमण (परमाणु, कंपन, इलेक्ट्रॉनिक) किसी दिए गए विश्लेषक का सबसे अच्छा पता लगाता है?
- स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियों को कैसे कैलिब्रेट किया जाता है, और उनकी पहचान सीमा और रैखिक सीमा को क्या सीमित करता है?
- स्पेक्ट्रोकेमिकल मापों में हस्तक्षेप और मैट्रिक्स प्रभावों को कैसे पहचाना और ठीक किया जा सकता है?
Key theories
- बीयर-लैम्बर्ट नियम
- अवशोषण मोलर अवशोषण, पथ की लंबाई और विश्लेषक सांद्रता के समानुपाती होता है, जो अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए मूलभूत मात्रात्मक संबंध प्रदान करता है; उच्च सांद्रता पर, आवारा प्रकाश से, और रासायनिक संतुलन से विचलन उत्पन्न होते हैं।
- परमाणु अवशोषण और उत्सर्जन
- मुक्त गैसीय परमाणु अपने इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तरों द्वारा निर्धारित तीव्र परिभाषित तरंग दैर्ध्य पर विकिरण को अवशोषित और उत्सर्जित करते हैं; बोल्ट्जमैन वितरण द्वारा नियंत्रित जमीनी और उत्तेजित अवस्थाओं की आबादी, यह निर्धारित करती है कि अवशोषण या उत्सर्जन मजबूत विश्लेषणात्मक संकेत देता है।
Mechanisms
एक विश्लेषक परिमाणित संक्रमणों के माध्यम से फोटॉनों के साथ परस्पर क्रिया करता है: यूवी-दृश्य में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण, अवरक्त में और रमन प्रकीर्णन में कंपन संक्रमण, और लौ और प्लाज्मा स्रोतों में परमाणु इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण। उपकरण एक तरंग दैर्ध्य बैंड को अलग करते हैं, नमूने के माध्यम से विकिरण पारित करते हैं या उससे एकत्र करते हैं, और एक फोटोमल्टीप्लायर, फोटोडायोड सरणी, या थर्मल डिटेक्टर के साथ ऑप्टिकल सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करते हैं। मात्रा का निर्धारण संकेत को सांद्रता से जोड़ने वाले अंशांकन पर निर्भर करता है, जो अक्सर अवशोषण के लिए बीयर-लैम्बर्ट नियम या उत्सर्जन और प्रतिदीप्ति के लिए एक कार्य वक्र के माध्यम से होता है।
Clinical relevance
स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधियाँ नियमित मात्रात्मक विश्लेषण के लिए मुख्य आधार हैं: नैदानिक रसायन विज्ञान परख, पेयजल और पर्यावरणीय धातु निगरानी, फार्मास्युटिकल सामग्री एकरूपता, और खाद्य और कृषि परीक्षण सभी यूवी-दृश्य, परमाणु और अवरक्त स्पेक्ट्रोमेट्री पर बहुत अधिक निर्भर करते हैं क्योंकि वे संवेदनशील, तेज़ और अक्सर सस्ते होते हैं।
History
स्पेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण 19वीं शताब्दी में बुन्सेन और किरचॉफ द्वारा की गई खोज से विकसित हुआ कि प्रत्येक तत्व एक विशिष्ट रेखा स्पेक्ट्रम उत्सर्जित करता है, जिसने गुणात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण की नींव रखी। मात्रात्मक अवशोषण माप बुगुएर, लैम्बर्ट और बीयर के पहले के फोटोमेट्रिक कार्य पर आधारित था। एलन वॉल्श द्वारा 1955 में परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रोमेट्री की शुरुआत ने मौलिक विश्लेषण को एक नियमित मात्रात्मक तकनीक में बदल दिया।
Key figures
- August Beer
- Robert Bunsen
- Gustav Kirchhoff
- Alan Walsh
Related topics
Seminal works
- skoog2017
- harris2020
- ingle1988
Frequently asked questions
- परमाणु और आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी में क्या अंतर है?
- परमाणु स्पेक्ट्रोस्कोपी मुक्त गैसीय परमाणुओं की जांच करती है, जो अलग-अलग तत्वों की मात्रा निर्धारित करने के लिए तीव्र रेखा स्पेक्ट्रा देती है; आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी अक्षुण्ण अणुओं की जांच करती है और इलेक्ट्रॉनिक, कंपन या घूर्णी संक्रमणों को दर्शाने वाले व्यापक बैंड स्पेक्ट्रा देती है।
- उच्च सांद्रता पर बीयर-लैम्बर्ट नियम विफल क्यों हो जाता है?
- उच्च सांद्रता पर, विश्लेषक अणु परस्पर क्रिया करते हैं, अपवर्तक सूचकांक बदलता है, और आवारा प्रकाश और वाद्ययंत्र संबंधी सीमाएँ महत्वपूर्ण हो जाती हैं, इसलिए अवशोषण अब सांद्रता के सख्ती से समानुपाती नहीं रहता है और अंशांकन वक्र मुड़ जाता है।