ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Спектральный анализ газов из "Газовый анализ" Использование спектроскопии в качественном анализе дало возможность открыть многие химические элементы (редкие газы, рубидий, цезий, галлий, индий, таллий), редкие изотопы обычных распространенных элементов (водорода, азота, кислорода, углерода), большинство редкоземельных элементов. Применение спектроскопии в химии помогло выяснить электронную структуру отдельных атомов, а также структуру многих сложных молекул, например, пенициллина и витаминов. По спектральным данным с чрезвычайно большой точностью вычисляют константы химических равновесий. Так, равновесие реакции Нг и СЬ с образованием НС1 может быть рассчитано для любой температуры до 5000° С. [c.247] Важнейшими областями спектроскопии являются качественная и количественная эмиссионная спектроскопия, абсорбционная спектрофотометрия в инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра, а также комбинационное рассеяние света. [c.247] Эмиссионный спектральный анализ, основанный на исследовании длин волн и интенсивности излучения, испускаемого атомами и молекулами в различных физических условиях, применим к аналитическому исследованию газов главным образом в тех отдельных случаях, когда требуется определить качественный состав простых газовых смесей, таких, как смеси инертных газов. Несмотря на принципиальную возможность применения спектральных методов к количественному анализу газовых смесей, методы спектрального анализа- газов почти не разработаны. В этом направлении были сделаны только отдельные попытки спектроскопического анализа (например, спектральное исследование смеси азота, кислорода и двуокиси углерода [52]). Это обстоятельство обусловлено тем, что спектральный анализ газов связан с большими трудностями. [c.247] Экспериментальные трудности количественного спектрального анализа газовых смесей заключаются главным образом в невозможности в большинстве случаев использовать конденсированную искру, — надежный источник света, широко применяемый при спектральном анализе твердых веществ, обеспечивающий равномерное свечение всех компонентов анализируемого вещества. Искра не применима для спектрального анализа газов, так как в ней спектр газа почти всегда забивается спектром электродов. Другая причина трудностей заключается в тех изменениях в исследуемой смеси газов, которые происходят в ней во время свечения. Газы адсорбируются электродами и стенками сосуда. В газах, кроме того, под влиянием электрического разряда происходят химические процессы, состав газов меняется, возникают новые компоненты, которые могут вступать в реакцию с электродами и стенками сосуда. И поэтому изменения, происходящие в газовой смеси при свечении, делают результаты спектральных анализов газов мало воспроизводимыми. [c.248] Схема типичного призменного вакуумного спектрографа дана на рис. 112 [51]. Используемые в этом приборе призма и линзы коллиматора и камеры имеют среднее фокусное расстояние 10 см. Фокусное расстояние заметно меняется в зависимости от длины волны поэтому необходимо наклонять фотопластинку под острым углом к оптической оси линзы камеры. [c.248] Если качественный и количественный эмиссионный спектральный анализ в настоящее время не применим полностью к исследованию сложных газовых смесей, то тонкие методы инфракрасной абсорбционной спектрофотометрии приобрели широкое практическое значение при аналитическом определении состава газов. [c.248] В инфракрасной области спектра наиболее щироко распространены призменные спектрометры. Призмы и окошки этих приборов изготовляют из каменной соли (хлористого натрия), прозрачной вплоть до 15 , флюорита (фтористого кальция) и фтористого лития (область прозрачности до 9 м) для интервала длин волн от 15 до 25 пригоден в качестве материала бромистый калий. [c.249] Результаты исследований поглощения в инфракрасной области представляют обычно в виде кривой, по оси абсцисс которой откладывают длину волны в микронах, а по оси ординат — процент пропускания. Некоторые инфракрасные спектрометры (спектрофотометры) автоматически вычерчивают такую кривую. [c.250] Анализ с помощью инфракрасных спектров поглощения требует для своего проведения очень малого количества газа, при чем этот газ может быть количественно выделен после получения спектральных данных, так как анализируемое газообразное вещество, через которое пропускают инфракрасные лучи, не разрушается. [c.250] Измерение поглощения в инфракрасной области спектра широко применяется вместо химических анализов для определения газов и паров. Определение содержания окиси и двуокиси углерода, аммиака, двуокиси серы, метана и других углеводородов, а также водяного пара с успехом может быть произведено при помощи инфракрасного спектрофотометра, так как эти газы и водяной пар имеют полосы поглощения преимущественно в инфракрасной области спектра. О быстроте действия прибора можно судить по двум опубликованным работам [56, 57], в которых определили изменение концентрации двуокиси углерода при времени реакции порядка 0,15 секунд. Инфракрасный спектрофотометр дает возможность анализировать и некоторые бинарные газовые смеси. Так, были определены окись и двуокись углерода в газообразных продуктах горения сложного состава с точностью до 0,2%, н-бутан и изобутан с точностью до 0,5 % и т. п. Анализ многокомпонентных систем с помощью инфракрасного спектрофотометра представляет большие трудности, так как полосы поглощения отдельных газообразных веществ, наклады-ваясь друг на друга, затрудняют выбор полос, принадлежащих определенному, интересующему нас компоненту. [c.250] Построенный четырехкамерный инфракрасный газоанализатор [59] позволил устранить все эти затруднения и давал возможность определить окись этилена в анализируемой смеси с точностью, превышающей точность показаний на аппаратах типа ВТИ. Устройство газоанализатора показано на рис. 113. [c.251] Камера 6 наполнена анализируемой газовой смесью, в которой содержится окись этилена камера Р—100% СОг камера 7 — азотом, содержащим этилен и окись этилена в количестве в несколько раз превышающем то, которое предполагается в анализируемой газовой смеси камера 8 — азотом с небольшой примесью этилена. [c.251] Путем впуска через камеру 6 азота, вместо анализируемой смеси, газоанализатор автоматически устанавливается на нужной точке. Прибор калибруют введением в камеру 6 газовой смеси с различным содержанием окиси этилена. [c.251] Ошибка газоанализатора в среднем составляет +0,3%. [c.251] Преимущество инфракрасного газоанализатора данного типа заключается в быстрой и непрерывной отдаче результатов. Основной же недостаток его — пригодность для определения только одного компонента газовой смеси. [c.251] Для определения малых концентраций СО2 был сконструирован [60] инфракрасный газоанализатор, схематически изображенный на рис. 114. [c.251] Измеряя различные (от 0,01 до 0,07%) концентрации СОг, получают определенную зависимость между концентрацией СОг и числом миллиампер. [c.252] Инфракрасный газоанализатор описанной конструкции может быть использован не только для определения СОг, но для любого газа, поглощающего в области, близкой инфракрасной. [c.252] Сочетание метода инфракрасной спектроскопии с масс-спек-тральным газовым анализом дает уже возможность прямого анализа сложной газовой смеси предельных углеводородов (С1—С4) и углеводородов этиленового ряда, причем удается даже различать между собой бутилены С4Н8 (бутен-1, бутен-2, метил-2-пропен) [61]. [c.252] Вернуться к основной статье