Các phương pháp nghiên cứu vật lý trong xây dựng. Các phương pháp hóa lý nghiên cứu vật liệu

Giới thiệu

Nhân loại, trong suốt quá trình phát triển của mình, sử dụng các định luật hóa học và vật lý trong các hoạt động của mình để giải quyết các vấn đề khác nhau và thỏa mãn nhiều nhu cầu.

Vào thời cổ đại, quá trình này diễn ra theo hai cách khác nhau: có ý thức, dựa trên kinh nghiệm tích lũy hoặc vô tình. Đến ví dụ điển hìnháp dụng có ý thức các định luật hóa học bao gồm: sữa chua và việc sử dụng nó sau đó để chế biến các sản phẩm pho mát, kem chua và những thứ khác; lên men một số loại hạt, ví dụ, hoa bia và quá trình sản xuất các sản phẩm bia sau đó; lên men nước ép của các loại trái cây khác nhau (chủ yếu là nho, có chứa một số lượng lớnđường), cuối cùng cho ra sản phẩm rượu, giấm.

Việc phát hiện ra lửa là một cuộc cách mạng trong cuộc sống của nhân loại. Mọi người bắt đầu sử dụng lửa để nấu ăn, xử lý nhiệt các sản phẩm đất sét, để làm việc với kim loại khác nhau, cho than và nhiều hơn nữa.

Theo thời gian, mọi người có nhu cầu về các vật liệu và sản phẩm chức năng hơn dựa trên chúng. Một tác động lớn kiến thức về hóa học của họ đã góp phần giải quyết vấn đề này. Hóa học đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc sản xuất các chất tinh khiết và siêu tinh khiết. Nếu trong sản xuất vật liệu mới, vị trí đầu tiên thuộc về các quy trình vật lý và công nghệ dựa trên chúng, thì việc tổng hợp các chất siêu tinh khiết, theo quy luật, được thực hiện dễ dàng hơn bằng các phản ứng hóa học [

Sử dụng phương pháp vật lý và hóa học, họ nghiên cứu hiện tượng vật lý xảy ra trong các phản ứng hóa học. Ví dụ, trong phương pháp đo màu, cường độ màu được đo tùy thuộc vào nồng độ của một chất, trong phương pháp đo độ dẫn, sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch được đo và phương pháp quang học sử dụng mối quan hệ giữa tính chất quang học hệ thống và thành phần của nó.

Phương pháp vật lý và hóa học nghiên cứu này cũng được sử dụng cho một nghiên cứu toàn diện về vật liệu xây dựng. Việc sử dụng các phương pháp như vậy cho phép bạn nghiên cứu sâu về thành phần, cấu trúc và tính chất của vật liệu và sản phẩm xây dựng. Chẩn đoán thành phần, cấu trúc và tính chất của vật liệu ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất và vận hành giúp có thể phát triển các công nghệ tiết kiệm tài nguyên và tiết kiệm năng lượng tiến bộ [

Bài báo này trình bày một cách phân loại chung các phương pháp hóa lý nghiên cứu vật liệu xây dựng (nhiệt kế, chụp ảnh phóng xạ, kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử, quang phổ phát xạ nguyên tử, quang phổ hấp thụ phân tử, đo màu, đo điện thế) và các phương pháp như phân tích pha nhiệt và tia X, cũng như các phương pháp nghiên cứu cấu trúc xốp được xem xét chi tiết hơn [ Sổ tay người xây dựng [ tài nguyên điện tử] // Bộ Xây dựng Đô thị và Nông thôn Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Xô viết Byelorussia. URL: www.bibliotekar.ru/spravochnick-104-stroymaterialy.html].

1. Phân loại các phương pháp nghiên cứu vật lý và hóa học

Phương pháp nghiên cứu vật lý và hóa học dựa trên đóng kết nốiđặc tính vật lý của vật liệu (ví dụ: khả năng hấp thụ ánh sáng, độ dẫn điện, v.v.) và tổ chức cơ cấu vật chất về mặt hóa học. Nó xảy ra rằng từ các phương pháp vật lý và hóa học, chẳng hạn như nhóm riêng phân biệt các phương pháp nghiên cứu thuần túy vật lý, thể hiện theo cách mà trong các phương pháp vật lý và hóa học, một số phản ứng hóa học, trái ngược với những thứ thuần túy vật chất. Những phương pháp nghiên cứu này thường được gọi là công cụ, bởi vì chúng liên quan đến việc sử dụng các thiết bị đo lường khác nhau. Phương pháp nghiên cứu công cụ, như một quy luật, có cơ sở lý thuyết riêng, cơ sở này khác với cơ sở lý thuyết nghiên cứu hóa học(chuẩn độ và trọng lượng). Nó dựa trên sự tương tác của vật chất với các năng lượng khác nhau.

Suốt trong nghiên cứu vật lý và hóa họcĐể có được dữ liệu cần thiết về thành phần, tổ chức cấu trúc của một chất, một mẫu thí nghiệm phải chịu tác động của một loại năng lượng nào đó. Tùy thuộc vào loại năng lượng trong các chất, trạng thái năng lượng của các hạt cấu tạo của nó (phân tử, ion, nguyên tử) thay đổi. Điều này được thể hiện trong một sự thay đổi trong một số tập hợp đặc điểm cụ thể (ví dụ: màu sắc, tính hấp dẫn và những người khác). Do đăng ký các thay đổi về đặc tính của một chất, dữ liệu thu được về thành phần định tính và định lượng của mẫu thử hoặc dữ liệu về cấu trúc của nó.

Theo sự đa dạng của năng lượng ảnh hưởng và các đặc điểm được nghiên cứu, các phương pháp nghiên cứu hóa lý được chia theo cách sau.

Bảng 1. Phân loại phương pháp vật lý và hóa học

Ngoài những phương pháp được liệt kê trong bảng này, có khá nhiều phương pháp hóa lý riêng không phù hợp với cách phân loại như vậy. Trên thực tế, các phương pháp quang học, sắc ký và chiết áp được sử dụng tích cực nhất để nghiên cứu các đặc tính, thành phần và cấu trúc của mẫu [ Galuzo, G.S. Các phương pháp nghiên cứu vật liệu xây dựng: dụng cụ trợ giảng/ G.S. Galuzo, V.A. Bogdan, O.G. Galát, V.I. Kovazhnkov. - Minsk: BNTU, 2008. - 227 tr.].

2. Phương pháp phân tích nhiệt

Phân tích nhiệt được sử dụng tích cực để nghiên cứu các vật liệu xây dựng khác nhau - khoáng chất và hữu cơ, tự nhiên và tổng hợp. Việc sử dụng nó giúp tiết lộ sự hiện diện của một pha cụ thể trong vật liệu, để xác định các phản ứng tương tác, phân hủy và trong các trường hợp đặc biệt, để có được thông tin về thành phần định lượng của pha tinh thể. Khả năng thu được thông tin về thành phần pha của các hỗn hợp đa tinh thể và phân tán cao mà không phân chia thành các phân số đa lượng là một trong những ưu điểm chính của kỹ thuật này. Phương pháp nghiên cứu nhiệt dựa trên quy luật bất biến của thành phần hóa học và tính chất vật lý chất, trong những điều kiện cụ thể, và trong số những thứ khác, về quy luật tương ứng và đặc tính.

Định luật tương ứng nói rằng một hiệu ứng nhiệt cụ thể có thể được quy cho bất kỳ sự thay đổi pha nào trong mẫu.

Và quy luật đặc trưng nói rằng các hiệu ứng nhiệt là riêng lẻ đối với từng chất hóa học.

Ý tưởng chính của phân tích nhiệt là nghiên cứu các biến đổi xảy ra trong điều kiện tăng các chỉ số nhiệt độ trong các hệ chất hoặc hợp chất cụ thể trong các quá trình vật lý và hóa học khác nhau, theo các hiệu ứng nhiệt đi kèm với chúng.

Các quá trình vật lý thường dựa trên sự biến đổi kết cấu cấu trúc, hoặc trạng thái tổng hợp của hệ thống tại hằng số của nó Thành phần hóa học.

Các quá trình hóa học dẫn đến sự biến đổi thành phần hóa học của hệ thống. Chúng bao gồm mất nước trực tiếp, phân ly, oxy hóa, phản ứng trao đổi và các phản ứng khác.

Ban đầu, các đường cong nhiệt cho đá vôi và đá sét được nhà hóa học người Pháp Henri Louis Le Chatelier thu được vào năm 1886-1887. Ở Nga, một trong những người đầu tiên nghiên cứu phương pháp nghiên cứu nhiệt là Viện sĩ N.S. Kurnakov (năm 1904). Các sửa đổi cập nhật của hỏa kế Kurnakov (thiết bị tự động ghi lại các đường cong làm nóng và làm mát) vẫn được sử dụng trong hầu hết các phòng thí nghiệm nghiên cứu cho đến ngày nay. Liên quan đến các đặc điểm được nghiên cứu do làm nóng hoặc làm mát, các phương pháp phân tích nhiệt sau đây được phân biệt: phân tích nhiệt vi sai (DTA) - xác định sự thay đổi năng lượng của mẫu đang nghiên cứu; phép đo nhiệt lượng - thay đổi khối lượng; phép đo độ giãn nở - thay đổi thể tích; thể tích khí - thành phần của pha khí thay đổi; dẫn điện - điện trở thay đổi.

Trong quá trình nghiên cứu nhiệt, một số phương pháp nghiên cứu có thể được áp dụng đồng thời, mỗi phương pháp ghi lại những thay đổi về năng lượng, khối lượng, thể tích và các đặc tính khác. Một nghiên cứu toàn diện về các đặc tính của hệ thống trong quá trình gia nhiệt giúp nghiên cứu chi tiết hơn và kỹ lưỡng hơn các nguyên tắc cơ bản của các quá trình xảy ra trong đó.

Một trong những phương pháp quan trọng nhất và được sử dụng rộng rãi là phân tích nhiệt vi sai.

Biến động về đặc tính nhiệt độ của một chất có thể được phát hiện trong quá trình gia nhiệt tuần tự của nó. Vì vậy, nồi nấu kim loại chứa đầy vật liệu thí nghiệm (mẫu), được đặt trong lò điện, được làm nóng và họ bắt đầu đo các chỉ số nhiệt độ của hệ thống đang nghiên cứu bằng cách sử dụng một cặp nhiệt điện đơn giản được kết nối với điện kế.

Đăng ký thay đổi entanpy của một chất xảy ra với sự trợ giúp của một cặp nhiệt điện thông thường. Nhưng do độ lệch hợp thời trang có thể nhìn thấy trên đường cong nhiệt độ không lớn lắm, tốt hơn là sử dụng cặp nhiệt điện vi sai. Ban đầu, việc sử dụng cặp nhiệt điện này được đề xuất bởi N.S. Kurnakov. Biểu diễn sơ đồ của hỏa kế tự đăng ký được thể hiện trong Hình 1.

Hình ảnh sơ đồ này cho thấy một cặp cặp nhiệt điện thông thường, được kết nối với nhau bằng các đầu giống nhau, tạo thành cái gọi là mối nối lạnh. Hai đầu còn lại được kết nối với thiết bị, cho phép bạn khắc phục các biến đổi trong mạch điện động lực (EMF) xuất hiện do sự gia tăng nhiệt độ của các mối nối nóng của cặp nhiệt điện. Một mối nối nóng nằm trong mẫu được nghiên cứu và mối nối thứ hai nằm trong chất tham chiếu tham chiếu.

Hình 1. Biểu diễn sơ đồ của một cặp nhiệt điện vi sai và đơn giản: 1 - lò điện; 2 - khối; 3 – mẫu thí nghiệm đang nghiên cứu; 4 - chất chuẩn (tiêu chuẩn); 5 – mối nối nóng của cặp nhiệt điện; 6 – mối nối lạnh của cặp nhiệt điện; 7 - điện kế để cố định đường cong DTA; 8 - điện kế để cố định đường cong nhiệt độ.

Nếu, đối với hệ thống đang nghiên cứu, một số biến đổi xảy ra thường xuyên liên quan đến sự hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng nhiệt, thì chỉ số nhiệt độ của nó tại thời điểm này có thể cao hơn hoặc thấp hơn nhiều so với chỉ số nhiệt độ của chất chuẩn tham chiếu. Sự chênh lệch nhiệt độ này dẫn đến sự khác biệt về giá trị của EMF và kết quả là độ lệch của đường cong DTA lên hoặc xuống so với 0 hoặc đường cơ sở. Đường 0 là đường song song với trục x và được vẽ qua điểm bắt đầu của đường cong DTA, có thể thấy điều này trong Hình 2.

Hình 2. Sơ đồ các đường cong nhiệt độ đơn giản và vi sai (DTA).

Trên thực tế, khá thường xuyên sau khi hoàn thành một số biến đổi nhiệt, đường cong DTA không trở về vạch 0 mà tiếp tục chạy song song với nó hoặc theo một góc nhất định. Dòng này được gọi là đường cơ sở. Sự khác biệt này giữa đường cơ sở và đường không được giải thích bởi các đặc tính vật lý nhiệt khác nhau của hệ thống các chất được nghiên cứu và chất tham chiếu để so sánh [].

3. Phương pháp phân tích pha tia X

Các phương pháp tia X để nghiên cứu vật liệu xây dựng dựa trên các thí nghiệm sử dụng bức xạ tia X. Loại nghiên cứu này được sử dụng tích cực để nghiên cứu thành phần khoáng vật học của nguyên liệu thô và sản phẩm cuối cùng, sự biến đổi pha trong chất ở các giai đoạn khác nhau của quá trình chế biến thành sản phẩm sẵn sàng sử dụng và trong quá trình vận hành, và trong số những thứ khác, để xác định bản chất của cấu trúc cấu trúc của mạng tinh thể.

Kỹ thuật nghiên cứu tia X được sử dụng để xác định các tham số của tế bào cơ bản của một chất được gọi là kỹ thuật nhiễu xạ tia X. Kỹ thuật được áp dụng trong quá trình nghiên cứu sự biến đổi pha và thành phần khoáng vật học của các chất được gọi là phân tích pha tia X. Phương pháp phân tích pha tia X (XRF) có tầm quan trọng lớn trong nghiên cứu khoáng vật liệu xây dựng. Dựa trên kết quả nghiên cứu pha tia X, thu được thông tin về sự hiện diện của các pha tinh thể và số lượng của chúng trong mẫu. Theo đó, có một định lượng và phương pháp định tính phân tích.

Mục đích của phân tích pha tia X định tính là thu được thông tin về bản chất của pha tinh thể của chất đang nghiên cứu. Các phương pháp này dựa trên thực tế là mỗi vật liệu tinh thể cụ thể có một kiểu tia X cụ thể với tập hợp các đỉnh nhiễu xạ của riêng nó. Ngày nay, có dữ liệu X quang đáng tin cậy về hầu hết được biết đến với con người chất kết tinh.

Nhiệm vụ của thành phần định lượng là thu được thông tin về số pha cụ thể trong chất đa tinh thể polyphase, nó dựa trên sự phụ thuộc của cường độ cực đại nhiễu xạ vào phần trăm giai đoạn đang nghiên cứu. Với sự gia tăng số lượng của bất kỳ pha nào, cường độ phản xạ của nó trở nên lớn hơn. Nhưng đối với các chất polyphase, mối quan hệ giữa cường độ và lượng của pha này là không rõ ràng, vì độ lớn của cường độ phản xạ của pha này không chỉ phụ thuộc vào tỷ lệ phần trăm của nó mà còn phụ thuộc vào giá trị của μ, đặc trưng cho mức độ X- Chùm tia bị suy giảm do đi qua vật liệu đang nghiên cứu. . Giá trị suy giảm này của vật liệu đang nghiên cứu phụ thuộc vào các giá trị suy giảm và lượng pha khác cũng có trong thành phần của nó. Từ đó, mỗi phương pháp phân tích định lượng bằng cách nào đó nên tính đến tác động của chỉ số suy giảm, do sự thay đổi thành phần của các mẫu, vi phạm tỷ lệ trực tiếp giữa lượng pha này và mức độ cường độ phản xạ nhiễu xạ của nó [ Makarova, I.A. Phương pháp hóa lý để nghiên cứu vật liệu xây dựng: hướng dẫn nghiên cứu / I.A. Makarova, N.A. Lokhov. - Bratsk: Từ BrGU, 2011. - 139 tr. ].

Các tùy chọn để chụp ảnh X quang được chia thành chụp ảnh và đo nhiễu xạ dựa trên phương pháp đăng ký bức xạ. Việc sử dụng các phương pháp thuộc loại đầu tiên liên quan đến đăng ký ảnh bức xạ tia X, dưới ảnh hưởng của việc quan sát thấy nhũ tương sẫm màu. Các phương pháp đo nhiễu xạ để thu được các mẫu tia X, được thực hiện trong máy đo nhiễu xạ, khác với các phương pháp chụp ảnh ở chỗ mẫu nhiễu xạ thu được tuần tự theo thời gian [ Pindyuk, T.F. Các phương pháp nghiên cứu vật liệu xây dựng: hướng dẫn cho công việc trong phòng thí nghiệm / T.F. Pindyuk, I.L. chulkov. - Omsk: SibADI, 2011. - 60 tr. ].

4. Các phương pháp nghiên cứu cấu trúc xốp

Vật liệu xây dựng có cấu trúc không đồng nhất và khá phức tạp. Bất chấp sự đa dạng và nguồn gốc của vật liệu (bê tông, vật liệu silicat, gốm sứ), cấu trúc của chúng luôn có nhiều lỗ rỗng khác nhau.

Thuật ngữ "độ xốp" liên kết hai thuộc tính quan trọng nhất của vật liệu - hình học và cấu trúc. Đặc trưng hình học là tổng thể tích lỗ rỗng, kích thước lỗ rỗng và tổng bề mặt riêng của chúng, các yếu tố này quyết định độ rỗng của kết cấu (vật liệu lỗ rỗng lớn hay vật liệu lỗ xốp nhỏ). đặc điểm cấu trúc- đây là loại lỗ chân lông và phân bố kích thước của chúng. Các tính chất này thay đổi tùy thuộc vào cấu trúc của pha rắn (dạng hạt, tế bào, dạng sợi, v.v.) và cấu trúc của chính các lỗ xốp (mở, đóng, thông nhau).

Ảnh hưởng chính đến kích thước và cấu trúc của các thành tạo xốp là do tính chất của nguyên liệu, thành phần của hỗn hợp, Quy trình công nghệ sản lượng. Các đặc điểm quan trọng nhất là phân bố kích thước hạt, khối lượng chất kết dính, tỷ lệ phần trăm độ ẩm trong nguyên liệu, phương pháp tạo hình sản phẩm cuối cùng, điều kiện hình thành cấu trúc cuối cùng(thiêu kết, nhiệt hạch, hydrat hóa, v.v.). Ảnh hưởng mạnh mẽ Cấu trúc của các thành tạo xốp bị ảnh hưởng bởi các chất phụ gia chuyên dụng, cái gọi là chất điều chỉnh. Chúng bao gồm, ví dụ, phụ gia nhiên liệu và phụ gia dễ cháy, được đưa vào thành phần của điện tích trong quá trình sản xuất các sản phẩm gốm sứ, và bên cạnh đó, chất hoạt động bề mặt được sử dụng cả trong gốm sứ và vật liệu gốc xi măng. Các lỗ rỗng không chỉ khác nhau về kích thước mà còn về hình dạng và các kênh mao dẫn do chúng tạo ra có tiết diện thay đổi dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng. Tất cả các lỗ rỗng được phân loại thành đóng và mở, cũng như hình thành kênh và ngõ cụt.

Cấu trúc của vật liệu xây dựng xốp được đặc trưng bởi sự kết hợp của tất cả các loại lỗ chân lông. Sự hình thành xốp có thể được định vị ngẫu nhiên bên trong chất hoặc chúng có thể có một trật tự nhất định.

Các kênh lỗ rỗng có cấu trúc rất phức tạp. Lỗ chân lông kín được cắt ra khỏi lỗ chân lông mở và không có cách nào kết nối với nhau và với môi trường bên ngoài. Loại lỗ chân lông này không thấm qua các chất khí và chất lỏng, do đó, không thuộc loại nguy hiểm. Mở kênh hình thành và hình thành xốp cụt môi trường nước có thể dễ dàng lấp đầy. Quá trình lấp đầy của chúng diễn ra theo các sơ đồ khác nhau và phụ thuộc chủ yếu vào diện tích mặt cắt ngang và chiều dài của các lỗ rỗng. Do bão hòa thông thường, không phải tất cả các kênh xốp đều có thể chứa đầy nước, ví dụ, các lỗ nhỏ nhất có kích thước nhỏ hơn 0,12 micron không bao giờ được lấp đầy do có không khí trong đó. Các thành tạo xốp lớn lấp đầy rất nhanh, nhưng trong không khí, do giá trị thấp lực mao dẫn nước được giữ lại kém trong chúng.

Thể tích nước được hấp thụ bởi chất phụ thuộc vào kích thước của các thành tạo xốp và đặc tính hấp phụ của chính vật liệu.

Để xác định mối quan hệ giữa cấu trúc xốp và đặc tính vật lý và hóa học biết ít tài liệu Nghĩa tổng quát khối lượng xốp hình thành. Tổng độ xốp không quyết định cấu trúc của chất, ở đây vai trò quan trọngđóng nguyên tắc phân bố kích thước lỗ rỗng và sự hiện diện của các thành tạo xốp có kích thước cụ thể.

Các chỉ số hình học và cấu trúc về độ xốp của vật liệu xây dựng khác nhau cả ở cấp độ vi mô và cấp độ vĩ mô. G.I. Gorchakov và E.G. Muradov đã phát triển một kỹ thuật tính toán-thử nghiệm để xác định độ rỗng toàn phần và độ xốp nhóm của vật liệu bê tông. Cơ sở của kỹ thuật nằm ở chỗ trong quá trình thí nghiệm, mức độ hydrat hóa của xi măng trong bê tông được xác định bằng cách sử dụng nghiên cứu tia X định lượng hoặc xấp xỉ bằng thể tích nước được liên kết bởi chất kết dính xi măng ω, không bay hơi trong quá trình sấy khô ở nhiệt độ 150 ºС: α = ω/ ω tối đa .

Thể tích nước liên kết với xi măng thủy hóa hoàn toàn nằm trong khoảng 0,25 - 0,30 (với khối lượng xi măng chưa nung).

Sau đó, sử dụng các công thức từ bảng 1, độ xốp của bê tông được tính toán tùy thuộc vào mức độ thủy hóa của xi măng, mức tiêu thụ của nó trong bê tông và lượng nước [ Makarova, I.A. Phương pháp hóa lý để nghiên cứu vật liệu xây dựng: hướng dẫn nghiên cứu / I.A. Makarova, N.A. Lokhov. - Bratsk: Từ BrGU, 2011. - 139 tr. ].

phép đo quang màu

Xác định định lượng nồng độ của một chất bằng sự hấp thụ ánh sáng trong vùng nhìn thấy và vùng cực tím của quang phổ. Độ hấp thụ ánh sáng được đo trên máy so màu quang điện.

Quang phổ (hấp thụ). Phương pháp hóa lý để nghiên cứu các dung dịch và chất rắn dựa trên nghiên cứu quang phổ hấp thụ trong vùng tử ngoại (200–400 nm), khả kiến ​​(400–760 nm) và vùng hồng ngoại (>760 nm) của quang phổ. Sự phụ thuộc chính được nghiên cứu trong phép đo quang phổ là sự phụ thuộc của cường độ hấp thụ của ánh sáng tới vào bước sóng. Quang phổ được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu cấu trúc và thành phần kết nối khác nhau(phức chất, thuốc nhuộm, thuốc thử phân tích, v.v.), để xác định định tính và định lượng các chất (xác định các nguyên tố vi lượng trong kim loại, hợp kim, đối tượng kỹ thuật). Dụng cụ quang phổ - máy đo quang phổ.

quang phổ hấp thụ, nghiên cứu quang phổ hấp thụ bức xạ điện từ của các nguyên tử và phân tử vật chất ở các trạng thái tập hợp khác nhau. Cường độ của dòng ánh sáng trong quá trình đi qua môi trường được nghiên cứu giảm do sự chuyển đổi năng lượng bức xạ thành đa dạng mẫu mã năng lượng bên trong của vật chất và (hoặc) thành năng lượng của bức xạ thứ cấp. Khả năng hấp thụ của một chất phụ thuộc vào cấu trúc điện tử nguyên tử và phân tử, cũng như bước sóng và sự phân cực của ánh sáng tới, độ dày của lớp, nồng độ chất, nhiệt độ và sự hiện diện của điện trường và từ trường. Để đo độ hấp thụ, máy quang phổ được sử dụng - dụng cụ quang học bao gồm nguồn sáng, buồng mẫu, bộ đơn sắc (lăng kính hoặc cách tử nhiễu xạ) và máy dò. Tín hiệu từ đầu dò được ghi dưới dạng đường cong liên tục (phổ hấp thụ) hoặc ở dạng bảng nếu máy quang phổ có tích hợp máy tính.

1. Định luật Bouguer-Lambert: nếu môi trường đồng nhất và lớp trong đảo vuông góc với thông lượng ánh sáng song song tới thì

Tôi \u003d Tôi 0 điểm kinh nghiệm (- kd),

trong đó tôi 0 và tôi cường độ tương ứng. ánh sáng tới và truyền qua, bề dày lớp d, hệ số k. hấp thụ, to-ry không phụ thuộc vào bề dày của lớp hấp thụ và cường độ của bức xạ tới. Để đặc trưng cho sự hấp thụ. khả năng sử dụng rộng rãi hệ số. tuyệt chủng, hoặc hấp thụ ánh sáng; k" \u003d k / 2.303 (tính bằng cm -1) và mật độ quang A \u003d lg I 0 / I, cũng như giá trị truyền T \u003d I / I 0. Độ lệch so với định luật chỉ được biết đối với các luồng ánh sáng cường độ cực cao (đối với Bức xạ laser). Coef. k phụ thuộc vào bước sóng của ánh sáng tới, vì giá trị của nó được xác định cấu hình điện tử phân tử và nguyên tử và xác suất chuyển đổi giữa các mức điện tử của chúng. Sự kết hợp của các chuyển tiếp tạo ra phổ hấp thụ (hấp thụ), đặc trưng của một in-va nhất định.

2. Định luật Beer: mỗi phân tử hoặc nguyên tử, bất kể sự sắp xếp tương đối của các phân tử hoặc nguyên tử khác, hấp thụ cùng một phần năng lượng bức xạ. Những sai lệch so với định luật này cho thấy sự hình thành các chất làm mờ, polyme, cộng sự, hóa chất. tương tác của các hạt hấp thụ.

3. Định luật Bouguer-Lambert-Beer kết hợp:

A \u003d lg (I 0 / I) \u003d KLC

L là bề dày của lớp hấp thụ hơi nguyên tử

Quang phổ hấp thụ dựa trên việc sử dụng khả năng của một chất để hấp thụ có chọn lọc (có chọn lọc) năng lượng ánh sáng.

Quang phổ hấp thụ khảo sát khả năng hấp thụ của các chất. Quang phổ hấp thụ (phổ hấp thụ) thu được như sau: chất (mẫu) được đặt giữa máy quang phổ và nguồn bức xạ điện từ với phạm vi nhất định tần số. Máy quang phổ đo cường độ ánh sáng đi qua mẫu so với cường độ của bức xạ ban đầu ở một bước sóng nhất định. Trong trường hợp này, trạng thái năng lượng cao cũng có thời gian tồn tại ngắn. Tuy nhiên, trong vùng cực tím, năng lượng được hấp thụ thường biến trở lại thành ánh sáng; trong một số trường hợp, nó có thể gây ra các phản ứng quang hóa. Phổ truyền qua thông thường của nước lấy trong cuvet AgBr có độ dày khoảng 12 µm.

Quang phổ hấp thụ, bao gồm các phương pháp quang phổ hồng ngoại, tử ngoại và NMR, cung cấp thông tin về bản chất của phân tử trung bình, nhưng trái ngược với phép đo phổ khối, không cho phép nhận ra các loại khác nhau các phân tử có thể có trong mẫu được phân tích.

Quang phổ hấp thụ cộng hưởng thuận từ là một kỹ thuật có thể được áp dụng cho các phân tử chứa các nguyên tử hoặc ion có các electron chưa ghép cặp. Sự hấp thụ dẫn đến sự thay đổi hướng của momen từ khi chuyển từ vị trí cho phép này sang vị trí cho phép khác. Tần số hấp thụ thực phụ thuộc vào từ trường, và do đó, bằng cách thay đổi trường, độ hấp thụ có thể được xác định từ một tần số vi sóng nào đó.

Quang phổ hấp thụ cộng hưởng thuận từ là một kỹ thuật có thể được áp dụng cho các phân tử chứa các nguyên tử hoặc ion có các electron chưa ghép cặp. Điều này dẫn đến sự thay đổi hướng của mômen từ trong quá trình chuyển đổi từ vị trí được phép này sang vị trí được phép khác. Tần số hấp thụ thực phụ thuộc vào từ trường, và do đó, bằng cách thay đổi trường, độ hấp thụ có thể được xác định từ một tần số vi sóng nào đó.

Trong quang phổ hấp thụ, một phân tử ở mức năng lượng thấp hơn hấp thụ một photon có tần số v, được tính từ phương trình, với sự chuyển đổi sang mức năng lượng cao hơn mức năng lượng. Trong máy quang phổ thông thường, bức xạ đi qua mẫu, chứa tất cả các tần số trong tia hồng ngoại. Máy quang phổ ghi lại lượng năng lượng truyền qua mẫu dưới dạng một hàm của tần số bức xạ. Vì mẫu chỉ hấp thụ bức xạ ở tần số cho bởi phương trình, nên máy ghi quang phổ cho thấy độ truyền cao đồng đều, ngoại trừ những tần số được xác định từ phương trình nơi quan sát thấy các dải hấp thụ.

Trong quang phổ hấp thụ, người ta xác định sự thay đổi cường độ của bức xạ điện từ do nguồn tạo ra, sự thay đổi được quan sát thấy khi bức xạ đi qua chất hấp thụ. Trong trường hợp này, các phân tử của chất tương tác với bức xạ điện từ và hấp thụ năng lượng.

Phương pháp quang phổ hấp thụ được sử dụng để xác định lượng tạp chất khí từ diện tích đo của một vạch hấp thụ riêng lẻ, một nhóm vạch hoặc toàn bộ dải hấp thụ trong quang phổ bức xạ đã đi qua một đường nhất định trong một Trung bình. Các khu vực đo được so sánh với các giá trị tương tự được tính toán trên cơ sở phổ hấp thụ thu được trong điều kiện phòng thí nghiệm với lượng khí đo được.

Trong quang phổ hấp thụ, thời gian tồn tại tối thiểu cần thiết để quan sát được các quang phổ có thể phân biệt được tăng lên khi năng lượng chuyển tiếp giảm.

Đối với quang phổ hấp thụ, bạn có thể sử dụng một nguồn ánh sáng trắng kết hợp với máy quang phổ để thu được quang phổ toàn cảnh được ghi lại bằng ảnh của các hợp chất hấp thụ trong hệ thống phản ứng. Trong các trường hợp khác, có thể sử dụng máy đơn sắc có bộ thu quang điện để quét dải quang phổ. Nhiều chất trung gian tồn tại trong thời gian ngắn được nghiên cứu có độ hấp thụ quang đủ lớn do có sự chuyển tiếp lưỡng cực điện tử cho phép nhiều hơn trình độ cao năng lượng. Ví dụ, trong trường hợp này, các trạng thái kích thích bộ ba có thể được quan sát thấy từ sự hấp thụ bộ ba-bộ ba của chúng. TẠI trường hợp chung các dải hấp thụ riêng lẻ có biên độ càng lớn thì chúng càng hẹp. Kết quả của hiệu ứng này là các nguyên tử đã cho phép các vạch hấp thụ có biên độ đặc biệt lớn. Trong các phép đo định lượng độ hấp thụ, người ta thường chọn một bước sóng mà tại đó quan sát thấy dải hấp thụ mạnh và dải hấp thụ của các hợp chất khác không chồng lên nó.

Trong quang phổ hấp thụ, chúng ta không bị giới hạn nhiều bởi tính chất quang học của chất khí đang nghiên cứu khi được nung nóng điện giật, có bao nhiêu tính chất của nguồn bức xạ.

Việc sử dụng quang phổ hấp thụ có liên quan đến việc tiêu thụ một lượng nhỏ chất thử nghiệm.

Phương pháp quang phổ hấp thụ động học, bao phủ vùng điện tử của quang phổ, nổi tiếng là phương pháp chính để theo dõi nồng độ của các gốc, chất phản ứng và sản phẩm cuối cùng được hình thành do quá trình quang phân chớp nhoáng. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ mới được sử dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị phóng tia trong thời gian gần đây. Do mật độ quang học thấp, quét quang phổ sọc của vật thể chưa biết hệ thống hóa chất khó khăn. Phương pháp này phù hợp nhất để nghiên cứu các gốc tự do có phổ hấp thụ điện tử được xác định đủ chính xác.

Trong các thiết bị quang phổ hấp thụ, ánh sáng từ nguồn chiếu sáng đi qua bộ đơn sắc và rơi vào cuvet chứa chất thử. Trong thực tế, người ta thường xác định tỷ lệ cường độ ánh sáng đơn sắc truyền qua dung dịch thử và dung môi hoặc dung dịch đối chiếu được chọn đặc biệt.

Trong quang phổ hấp thụ, một chùm ánh sáng đơn sắc có bước sóng A và tần số v đi qua một cuvet có chiều dài l (tính bằng cm) chứa dung dịch hợp chất hấp thụ có nồng độ c (mol/l) trong một dung môi thích hợp.

Tuy nhiên, nguồn sáng này vẫn còn ít được sử dụng trong quang phổ hấp thụ nguyên tử. Ưu điểm của đèn cao tần là dễ sản xuất, vì đèn thường là bình thủy tinh hoặc thạch anh, chứa một lượng nhỏ kim loại.

Ngọn lửa trong quang phổ hấp thụ nguyên tử là cách phổ biến nhất để nguyên tử hóa một chất. Trong quang phổ hấp thụ nguyên tử, ngọn lửa đóng vai trò giống như trong quang phổ phát xạ ngọn lửa, chỉ có điểm khác biệt là trong trường hợp sau, ngọn lửa cũng là phương tiện để kích thích các nguyên tử. Vì vậy, lẽ tự nhiên là kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa trong hấp thụ nguyên tử Phân tích phổ phần lớn sao chép kỹ thuật trắc quang phát xạ ngọn lửa.

Phương pháp đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS), phân tích hấp thụ nguyên tử (AAA) là phương pháp phân tích định lượng nguyên tố dựa trên quang phổ hấp thụ (hấp thụ) nguyên tử. Nó được sử dụng rộng rãi trong phân tích các chất khoáng để xác định các nguyên tố khác nhau.

Nguyên tắc của phương pháp dựa trên thực tế là các nguyên tử của mỗi nguyên tố hóa học có các tần số cộng hưởng được xác định nghiêm ngặt, do đó, ở các tần số này, chúng phát ra hoặc hấp thụ ánh sáng. Điều này dẫn đến thực tế là trong quang phổ, các vạch (tối hoặc sáng) có thể nhìn thấy trên quang phổ ở những vị trí nhất định đặc trưng cho từng chất. Cường độ của các vạch phụ thuộc vào lượng vật chất và trạng thái của nó. Trong phân tích quang phổ định lượng, hàm lượng chất thử được xác định bởi cường độ tương đối hoặc tuyệt đối của các vạch hoặc dải trong quang phổ.

Quang phổ nguyên tử (hấp thụ hoặc phát xạ) thu được bằng cách chuyển một chất sang trạng thái hơi bằng cách nung nóng mẫu đến 1000–10000 °C. Tia lửa điện, hồ quang dòng điện xoay chiều được sử dụng làm nguồn kích thích nguyên tử trong phân tích phát xạ của vật liệu dẫn điện; trong khi mẫu được đặt vào miệng hố của một trong các điện cực carbon. Ngọn lửa hoặc plasma của các loại khí khác nhau được sử dụng rộng rãi để phân tích các giải pháp.

Ưu điểm của phương pháp:

sự đơn giản,

độ chọn lọc cao,

· Thành phần của mẫu ít ảnh hưởng đến kết quả phân tích.

· Khả năng sinh lời;

Đơn giản và sẵn có của thiết bị;

· Năng suất phân tích cao;

· Khả dụng một số lượng lớn phương pháp phân tích được chứng nhận.

Tài liệu làm quen với phương pháp AAS

Hạn chế phương pháp– không thể xác định đồng thời một số nguyên tố khi sử dụng nguồn bức xạ vạch và theo quy luật, cần phải chuyển mẫu vào dung dịch.

Trong phòng thí nghiệm Phương pháp XCMA AAS đã được sử dụng trong hơn 30 năm. Với sự giúp đỡ của anh ấy xác định CaO, MgO, MnO, Fe 2 O 3 , Ag, tạp chất vi lượng; phương pháp trắc quang ngọn lửa - Na 2 O, K 2 O.

phân tích hấp thụ nguyên tử(phổ hấp thụ nguyên tử), phương pháp định lượng. phân tích nguyên tố bằng quang phổ hấp thụ (hấp thụ) nguyên tử.

Nguyên tắc phương pháp: Thông qua lớp mẫu hơi nguyên tử, thu được bằng cách sử dụng bộ phun (xem bên dưới), truyền bức xạ trong phạm vi 190-850 nm. Do sự hấp thụ lượng tử ánh sáng (hấp thụ photon), các nguyên tử chuyển sang trạng thái năng lượng kích thích. Những chuyển đổi trong quang phổ nguyên tử tương ứng với cái gọi là. dòng cộng hưởng đặc trưng của một yếu tố nhất định. Thước đo nồng độ của một nguyên tố là mật độ quang hoặc độ hấp thụ nguyên tử:

A \u003d lg (I 0 / I) \u003d KLC (theo định luật Bouguer-Lambert-Beer),

trong đó I 0 và I lần lượt là cường độ bức xạ từ nguồn trước và sau khi đi qua lớp hơi nguyên tử hấp thụ.

K hệ số tỷ lệ (hệ số xác suất chuyển electron)

L là bề dày của lớp hấp thụ hơi nguyên tử

C là nồng độ của nguyên tố cần xác định

sơ đồ mạch máy quang phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa: 1-nguồn bức xạ; 2-ngọn lửa; 3-núi đơn sắc; 4-bộ nhân quang; 5-công cụ ghi âm hoặc chỉ thị.

Dụng cụ phân tích hấp thụ nguyên tử- máy quang phổ hấp thụ nguyên tử - thiết bị tự động hóa có độ chính xác cao cung cấp khả năng tái tạo các điều kiện đo, tự động đưa mẫu và đăng ký kết quả đo. Một số mô hình có máy vi tính tích hợp. Ví dụ, hình này cho thấy sơ đồ của một trong các máy quang phổ. Các nguồn phổ biến nhất của bức xạ vạch trong máy quang phổ là đèn đơn phần tử có cực âm rỗng chứa đầy neon. Để xác định một số nguyên tố dễ bay hơi (Cd, Zn, Se, Te, v.v.), sử dụng đèn cao tần không điện cực sẽ thuận tiện hơn.

Việc chuyển đối tượng được phân tích sang trạng thái nguyên tử hóa và hình thành lớp hơi hấp thụ ở dạng nhất định và có thể tái tạo được thực hiện trong bộ phun, thường là trong ngọn lửa hoặc lò ống. Naib. ngọn lửa của hỗn hợp axetylen với không khí (nhiệt độ tối đa 2000°C) và axetylen với N2O (2700°C) thường được sử dụng. Một đầu đốt có vòi dạng khe dài 50-100 mm và rộng 0,5-0,8 mm được lắp dọc theo trục quang học của thiết bị để tăng chiều dài của lớp hấp thụ.

Lò điện trở hình ống thường được làm từ các loại than chì dày đặc. Để ngăn sự khuếch tán hơi qua thành và tăng độ bền, các ống than chì được phủ một lớp cacbon nhiệt phân kín khí. tối đa. nhiệt độ gia nhiệt đạt 3000 ° C. Ít phổ biến hơn là lò ống có thành mỏng làm bằng kim loại chịu lửa (W, Ta, Mo), thạch anh với lò sưởi nichrom. Để bảo vệ lò nung than chì và kim loại khỏi bị cháy trong không khí, chúng được đặt trong các buồng bán kín hoặc kín, qua đó khí trơ (Ar, N2) được thổi vào.

Việc đưa mẫu vào vùng hấp thụ của ngọn lửa hoặc lò nung được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Các giải pháp được phun (thường là ngọn lửa) bằng cách sử dụng các bộ phun khí nén, ít thường xuyên hơn là siêu âm. Cái trước đơn giản hơn và hoạt động ổn định hơn, mặc dù chúng kém hơn cái sau về mức độ phân tán của sol khí thu được. Chỉ 5-15% các giọt sol khí nhỏ nhất lọt vào ngọn lửa, phần còn lại được sàng lọc trong buồng trộn và thải ra cống. tối đa. nồng độ chất rắn trong dung dịch thường không vượt quá 1%. Nếu không, sẽ có sự lắng đọng muối mạnh trong vòi của vòi đốt.

Sự bay hơi nhiệt của dư lượng dung dịch khô là phương pháp chính để đưa mẫu vào lò nung ống. Trong trường hợp này, thông thường nhất, các mẫu được làm bay hơi với bề mặt bên trong lò nung; dung dịch mẫu (thể tích 5-50 µl) được tiêm bằng micropipette qua lỗ định lượng trên thành ống và sấy khô ở 100°C. Tuy nhiên, các mẫu bay hơi từ các bức tường với sự gia tăng liên tục nhiệt độ của lớp hấp thụ, gây ra sự không ổn định của kết quả. Để đảm bảo nhiệt độ lò không đổi tại thời điểm bay hơi, mẫu được đưa vào lò nung nóng trước bằng điện cực carbon (cuvette than chì), chén nung than chì (lò Woodriff), đầu dò kim loại hoặc đầu dò than chì. Mẫu có thể được bốc hơi từ một bệ (máng than chì), được lắp đặt ở tâm lò dưới lỗ định lượng. Kết quả là, nó có nghĩa là Nếu nhiệt độ của bệ chậm hơn so với nhiệt độ của lò, được đốt nóng với tốc độ khoảng 2000 K/s, thì sự bay hơi xảy ra khi lò đạt đến nhiệt độ gần như không đổi.

Tiêm vào ngọn lửa chất rắn hoặc cặn khô của dung dịch, thanh, sợi chỉ, thuyền, chén nung bằng than chì hoặc kim loại chịu lửa được sử dụng, đặt bên dưới trục quang của thiết bị, để hơi mẫu đi vào vùng hấp thụ với dòng khí ngọn lửa. Thiết bị bay hơi than chì trong một số trường hợp được làm nóng thêm bằng dòng điện. Để loại trừ lông thú. mẫu bột bị mất trong quá trình gia nhiệt, thiết bị bay hơi kiểu viên nang hình trụ làm bằng các loại than chì xốp được sử dụng.

Đôi khi các dung dịch mẫu được xử lý trong bình phản ứng có mặt chất khử, phổ biến nhất là NaBH 4 . Trong trường hợp này, Hg, chẳng hạn, được chưng cất ở dạng nguyên tố, As, Sb, Bi, v.v. - ở dạng hydrua, được đưa vào bộ phun bằng dòng khí trơ. Để đơn sắc hóa bức xạ, lăng kính hoặc cách tử nhiễu xạ được sử dụng; trong khi đạt độ phân giải từ 0,04 đến 0,4 nm.

Trong phân tích hấp thụ nguyên tử, cần loại trừ sự chồng chất của bức xạ bộ nguyên tử hóa đối với bức xạ của nguồn sáng, tính đến khả năng thay đổi độ sáng của nguồn sáng, nhiễu phổ trong bộ nguyên tử do tán xạ và hấp thụ một phần ánh sáng bởi các hạt rắn và phân tử của các thành phần mẫu nước ngoài. Để làm điều này, các phương pháp khác nhau được sử dụng, ví dụ. bức xạ của nguồn được điều chế với tần số mà thiết bị ghi được điều chỉnh xấp xỉ, sơ đồ hai chùm hoặc sơ đồ quang học với hai nguồn sáng (có quang phổ rời rạc và liên tục) được sử dụng. tối đa sơ đồ hiệu quả dựa trên sự phân tách và phân cực Zeeman của các vạch quang phổ trong bộ nguyên tử hóa. Trong trường hợp này, ánh sáng truyền qua lớp hấp thụ, phân cực vuông góc từ trường, cho phép tính đến nhiễu phổ không chọn lọc đạt giá trị A = 2 khi đo các tín hiệu yếu hơn hàng trăm lần.

Ưu điểm của phân tích hấp thụ nguyên tử là đơn giản, độ chọn lọc cao, thành phần mẫu ít ảnh hưởng đến kết quả phân tích. Hạn chế của phương pháp là không thể xác định đồng thời một số nguyên tố khi sử dụng nguồn bức xạ vạch và theo quy luật, cần phải chuyển mẫu vào dung dịch.

Phân tích hấp thụ nguyên tử được sử dụng để xác định khoảng 70 nguyên tố (chủ yếu là các kim loại). Không xác định các chất khí và một số phi kim khác có vạch cộng hưởng nằm trong vùng chân không của quang phổ (bước sóng nhỏ hơn 190 nm). Sử dụng lò than chì, không thể xác định được Hf, Nb, Ta, W và Zr, những chất tạo thành cacbua có độ bay hơi thấp với cacbon. Giới hạn phát hiện của hầu hết các nguyên tố trong dung dịch trong quá trình nguyên tử hóa trong ngọn lửa, trong lò than chì thấp hơn 100-1000 lần. Giới hạn phát hiện tuyệt đối trong trường hợp sau là 0,1-100 pg.

Độ lệch chuẩn tương đối trong điều kiện đo tối ưu đạt 0,2-0,5% đối với ngọn lửa và 0,5-1,0% đối với lò. Ở chế độ tự động, máy quang phổ ngọn lửa có thể phân tích tới 500 mẫu mỗi giờ và máy quang phổ có lò than chì - lên tới 30 mẫu. Cả hai tùy chọn thường được sử dụng kết hợp với tách và cô đặc bằng phương pháp chiết, chưng cất, trao đổi ion, sắc ký, trong một số trường hợp cho phép xác định gián tiếp một số phi kim và hợp chất hữu cơ.

Phương pháp phân tích hấp thụ nguyên tử cũng được sử dụng để đo lường một số vật lý. và fiz.-chem. giá trị - hệ số khuếch tán của các nguyên tử trong khí, nhiệt độ của môi trường khí, nhiệt độ bay hơi của các nguyên tố, v.v.; để nghiên cứu quang phổ của các phân tử, nghiên cứu các quá trình liên quan đến sự bay hơi và phân ly của các hợp chất.

Trang 1

Giới thiệu.

Nền văn minh nhân loại trong suốt quá trình phát triển của nó, ít nhất là trong lĩnh vực vật chất, liên tục sử dụng các quy luật hóa học, sinh học và vật lý vận hành trên hành tinh của chúng ta để đáp ứng nhu cầu này hay nhu cầu khác của nó. http://voronezh.pinskdrev.ru/ bàn ăn ở voronezh.

Vào thời cổ đại, điều này xảy ra theo hai cách: có ý thức hoặc tự phát. Đương nhiên, chúng tôi quan tâm đến cách đầu tiên. Một ví dụ về sử dụng có ý thức hiện tượng hóa học có thể phục vụ:

Làm chua sữa dùng để sản xuất phô mai, kem chua và các sản phẩm từ sữa khác;

Lên men một số loại hạt như hoa bia với sự có mặt của men bia để tạo thành bia;

Thăng hoa phấn hoa của một số loài hoa (cây anh túc, cây gai dầu) và thu được thuốc;

Lên men dịch một số loại quả (chủ yếu là nho), chứa nhiều đường, thu được rượu vang, giấm.

Những biến đổi mang tính cách mạng trong cuộc sống của con người đã được giới thiệu bởi lửa. Con người bắt đầu sử dụng lửa để nấu ăn, làm gốm, chế biến và nấu chảy kim loại, chế biến gỗ thành than, làm bay hơi và sấy khô thức ăn cho mùa đông.

Theo thời gian, con người ngày càng có nhu cầu về những vật liệu mới. Hóa học cung cấp hỗ trợ vô giá trong sáng tạo của họ. Vai trò của hóa học đặc biệt to lớn trong việc tạo ra các vật liệu tinh khiết và siêu tinh khiết (sau đây viết tắt là SCM). Nếu trong việc tạo ra vật liệu mới, theo tôi, vị trí hàng đầu vẫn thuộc về quá trình vật lý và công nghệ, việc sản xuất SSM thường hiệu quả và năng suất hơn với sự trợ giúp của các phản ứng hóa học. Và cũng cần phải bảo vệ vật liệu khỏi bị ăn mòn, đây thực sự là vai trò chính của các phương pháp vật lý và hóa học trong vật liệu xây dựng. Với sự trợ giúp của các phương pháp hóa lý, các hiện tượng vật lý xảy ra trong các phản ứng hóa học được nghiên cứu. Ví dụ, trong phương pháp đo màu, cường độ màu được đo tùy thuộc vào nồng độ của một chất, trong phân tích đo độ dẫn, sự thay đổi độ dẫn điện của dung dịch được đo, v.v.

Phần tóm tắt này phác thảo một số loại quá trình ăn mòn, cũng như cách xử lý chúng, đây là nhiệm vụ thực tế chính của các phương pháp vật lý và hóa học trong vật liệu xây dựng.

Các phương pháp phân tích vật lý và hóa học và phân loại của chúng.

Các phương pháp phân tích hóa lý (PCMA) dựa trên việc sử dụng sự phụ thuộc của các tính chất vật lý của các chất (ví dụ: độ hấp thụ ánh sáng, độ dẫn điện, v.v.) vào thành phần hóa học của chúng. Đôi khi trong tài liệu, các phương pháp phân tích vật lý được tách ra khỏi PCMA, do đó nhấn mạnh rằng PCMA sử dụng phản ứng hóa học, trong khi các phương pháp vật lý thì không. phương pháp vật lý phân tích và FHMA, chủ yếu ở văn học phương Tây, được gọi là công cụ, vì chúng thường yêu cầu sử dụng các công cụ, dụng cụ đo lường. Các phương pháp phân tích công cụ về cơ bản có lý thuyết riêng, khác với lý thuyết về các phương pháp phân tích hóa học (cổ điển) (chuẩn độ và trọng lượng). Cơ sở của lý thuyết này là sự tương tác của vật chất với dòng năng lượng.

Khi sử dụng PCMA để lấy thông tin về thành phần hóa học của một chất, mẫu thử nghiệm sẽ được tiếp xúc với một số dạng năng lượng. Tùy thuộc vào loại năng lượng trong một chất, có sự thay đổi trạng thái năng lượng của các hạt cấu thành của nó (phân tử, ion, nguyên tử), được thể hiện ở sự thay đổi tính chất này hoặc tính chất khác (ví dụ: màu sắc, tính chất từ, vân vân.). Bằng cách đăng ký thay đổi thuộc tính này dưới dạng tín hiệu phân tích, thông tin thu được về thành phần định tính và định lượng của đối tượng đang nghiên cứu hoặc về cấu trúc của nó.

Theo dạng năng lượng nhiễu loạn và tính chất đo được (tín hiệu phân tích), FHMA có thể được phân loại như sau (Bảng 2.1.1).

Ngoài những thứ được liệt kê trong bảng, còn có nhiều FHMA tư nhân khác không thuộc phân loại này.

Các phương pháp phân tích quang học, sắc ký và chiết áp có ứng dụng thực tế lớn nhất.

Bảng 2.1.1.

Loại năng lượng nhiễu loạn	tài sản đo lường	Tên phương thức	Tên nhóm phương pháp
Dòng điện tử (phản ứng điện hóa trong dung dịch và trên điện cực)	Điện áp, tiềm năng	chiết áp	điện hóa
	Dòng phân cực điện cực	Voltampero-đo, phân cực
	Sức mạnh hiện tại	ampe kế
	Điện trở, độ dẫn điện	phép đo độ dẫn điện
	Trở kháng (điện trở AC, điện dung)	Phép đo dao động, phép đo độ dẫn cao tần
	Lượng điện	phép đo điện lượng
	Khối lượng sản phẩm của phản ứng điện hóa	điện trọng lượng
	hằng số điện môi	phép đo điện môi
Bức xạ điện từ	Bước sóng và cường độ của vạch quang phổ trong phần hồng ngoại, khả kiến ​​và tử ngoại của quang phổ =10-3.10-8 m	Phương pháp quang học (IR - quang phổ, phân tích phát xạ nguyên tử, phân tích hấp thụ nguyên tử, trắc quang, phân tích phát quang, đo độ đục, đo độ mờ)	Thuộc về phổ
	Tương tự, trong vùng tia X của quang phổ =10-8.10-11 m	Quang điện tử tia X, quang phổ Auger