 |
Оптические методы анализа клеточной и субклеточной структуры
|
|
|
|
Методы анализа веществ, основанные на изучении их оптич. свойств. К ним относятся: фотометрич. методы, нефелометрия и турбидиметрия, рефрактометрия, поляриметрия, спектральный и люминесцентный анализы.
| (измерении поглощения света определяемым веществом в видимой, УФ и ИК областях спектра) |
б)фотоколориметрия
Подчиняются закону Бугера — Ламберта — Бера (поглощение света пропорционально концентрации поглощающего вещества и толщине поглощающего слоя).
2) Нефелометрия (основана на измерении интенсивности светового потока, рассеянного твёрдыми частицами, находящимися в р-ре);
Турбидиметрия (основана на измерении ослабления интенсивности светового потока, прошедшего через р-р, содержащий твёрдые частицы (интенсивность уменьшается вследствие поглощения и рассеяния светового потока)
Оба эти метода основаны на явлении рассеяния или поглощения света твёрдыми или коллоидными частицами, находящимися в р-ре.
3) Спектральный анализ — качественный и количественный анализ состава вещества, основан на исследовании его оптич. спектров. Различают атомный, эмиссионный, спектральный (по оптич. спектрам испускания атомов), атомно-абсорбционный (по оптич. спектрам поглощения атомов) анализы. Качеств. анализ производят по положению спектральных линий, количественный — по их интенсивности.
4) Люминесцентные методы анализа состава вещества основаны на люминесценции — свечении под воздействием облучения светом, электронами, в результате химич. реакций и т. д. В зависимости от длительности свечения различают флюоресценцию и фосфоресценцию. Количеств. анализ осуществляют на основе зависимости интенсивности флюоресцентного излучения от концентрации вещества.
|
|
|
Билет 17
Принципы ЭПР-спектромерии
Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) основан на взаимодействии вещества с магнитным полем. Как следует из названия метода, он применяется для исследования парамагнитных частиц.
Известно, что при помещении парамагнетиков в магнитное поле, парамагнетик втягивается в это поле. Это связано с наличием у парамагнетиков магнитных моментов. Магнитные моменты создаются неспаренными электронами.
Примерами парамагнитных частиц, представляющих интерес для биологов, служат свободные радикалы, являющиеся промежуточными продуктами биохимических реакций, ионы металлов переменной валентности, таких как железо, медь, марганец и др.
Проявление магнитного момента у электрона связано с тем, что электрон является заряженной частицей, и при вращении электрона вокруг своей оси (спиновое движение) возникает магнитное поле, направленное вдоль оси вращения. При помещении парамагнитного образца в магнитное поле магнитные моменты неспаренных электронов ориентируются в этом поле, подобно тому, как это происходит с магнитными стрелками.
Магнитный момент неспаренного электрона во внешнем магнитном поле может ориентироваться двумя способами - по полю и против поля. Таким образом, если в исследуемой системе имеются неспаренные электроны, наложение внешнего магнитного поля приводит к разделению электронов по группам: магнитные моменты одних электронов ориентированы по полю, других - против.
Изложенная ситуация иллюстрирует рис. 1, где маленькими стрелками указаны ориентации магнитных моментов неспаренных электронов, соответствующие каждому из уровней Е1 и Е2.
В соответствии с законом Больцмана заселенность нижнего и верхнего уровня описывается выражением , где: n1 и n2 - заселенности верхнего и нижнего уровней. Заселенность нижнего уровня выше, чем заселенность верхнего уровня.
|
|
|
Величина ∆Е может быть выражена и другим способом, а именно ∆Е=hν, где hν - величина кванта энергии, необходимого для перевода электрона из одного состояния в другое. Объединяя оба выражения для ∆Е, можно записать: hν = g⋅β⋅H. Из этого выражения, носящего название условия резонанса, можно понять и смысл явления электронного парамагнитного резонанса.
Частота, при которой наблюдается резонансное поглощение высокочастотного излучения образцом, связана с напряженностью магнитного поля, а именно: ν = g*β*H/h.
Из этого выражения видно, что резонансное поглощение можно наблюдать:
· при изменении частоты ν электромагнитного излучения при постоянстве H
· при изменении H при постоянстве ν.
Из технических соображений применяется второй способ регистрации. В этом случае линия парамагнитного резонанса выглядит как показано на рис.2.
| По оси ординат откладывается величина поглощенного образцом высокочастотного излучения, а по оси абсцисс - напряженность поля. Величина магнитного поля H, применяющегося при исследовании ЭПР и, следовательно, значение частоты высокочастотного излучения во многом определяется техническими возможностями создания. |
Значение метода
Метод ЭПР даёт уникальную информацию о парамагнитных центрах. Он однозначно различает примесные ионы, изоморфно входящие в решётку от микровключений. При этом получается полная информация о данном ионе в кристалле: валентность, координация, локальная симметрия, гибридизация электронов, сколько и в какие структурные положения электронов входит, ориентирование осей кристаллического поля в месте расположения этого иона, полная характеристика кристаллического поля и детальные сведения о химической связи. И, что очень важно, метод позволяет определить концентрацию парамагнитных центров в областях кристалла с разной структурой.
Но спектр ЭПР это не только характеристика иона в кристалле, но и самого кристалла, особенностей распределения электронной плотности, кристаллического поля, ионности-ковалентности в кристалле и наконец просто диагностическая характеристика минерала, так как каждый ион в каждом минерале имеет свои уникальные параметры. В этом случае парамагнитный центр является своеобразным зондом, дающим спектроскопические и структурные характеристики своего микроокружения.
|
|
|
Билет 18
|
|
|
