А. Метод Фирордта

Метод основан на непосредственном использовании принципа аддитивности Фирордта:

D(l) = e₁(l)×c₁ ×l + e₂(l)×c₂ ×l + … = l×S e_i(l)×c_i, (1)

где e_i(l) – коэффициент экстинкции i -того компонента на длине волны l, c_i – его концентрация.

Для двухкомпонентной системы оптическая плотность на длинах волн l₁ и l₂ в соответствии с (1) запишется:

D(l₁) = e₁(l₁)×c₁ ×l + e₂(l₁)×c₂ ×l ü

ý (2)

D(l₂) = e₁(l₂)×c₁ ×l + e₂(l₂ )×c₂ ×l þ

Методика проведения анализа состоит в следующем:

1. Снимают полный спектр поглощения пробы и выбирают в качестве аналитических длин волн l₁ и l₂. С целью увеличения чувствительности анализа l₁ и l₂ выбирают в максимумах оптической плотности пробы.

2. Определяют значения оптических плотностей D(l₁) и D(l₂).

3. Решая систему уравнений (2), получают:

(3)

(4)

В. Метод отношения плотностей.

Введем относительные концентрации первого (x₁) и второго (x₂) компонентов в смеси:

x₁=c₁/(c₁+c₂); x₂=c₂/(c₁+c₂). (5)

Разделив одно из уравнений системы уравнений (2) на другое и подставив x₁ и x₂ в соответствии с выражениями (5) и с учетом того, что x₁ +x₂ =1, получим

(6)

Уравнение (6) является уравнением аналитической кривой, вид которой представлен на рисунке 1.

В точке А величина равна отношению e₂(l₁)×/ e₂(l₂), в точке В - отношению×e₁(l₁)×/ e₁(l₂).

Анализируемая кривая строится по измерениям оптической плотности на аналитических длинах волн l₁ и l₂ для стандартных образцов. Определив для анализируемой смеси величину , по аналитической кривой определяют относительное содержание одного из компонентов смеси x₁, а по уравнению x₂=1-x₁ – относительное содержание второго компонента.

Достоинствами методов, использующих отношение оптических плотностей, являются не только сравнительная простота и быстрота анализа, но и значительно меньшая погрешность анализа.

С. Номографический метод

При проведении большого числа анализов смесей одних и тех же компонентов систему уравнений (2) удобно решать с помощью номограмм. Преимущество номографического метода состоит в простоте его использования даже при отклонениях от закона Бугера или принципа аддитивности. Одна из возможных номограмм изображена на рисунке 2.

К горизонтальной оси на произвольном расстоянии друг от друга строят два перпендикуляра, на которых в произвольном масштабе наносят оптические плотности на аналитических длинах волн D(l₁) и D(l₂). На этих перпендикулярах откладывают оптические плотности растворов обоих компонентов с известной их концентрацией (точки 1 и 1* - для первого компонента, точки 2 и 2* - для второго). Точки 1 и 1* соединяют прямой. Которую продолжают до пересечения с горизонтальной осью (точка О*). Из точки О* возводят перпендикуляр О*В, являющийся осью концентраций второго компонента. Аналогично, через точки 2 и 2*, соответствующие оптическим плотностям второго компонента, проводят прямую до пересечения с горизонтальной осью и получают ось концентраций первого компонента ОА. Масштабы на осях ОА и О*В определяют исходя из того, что отрезки ОА и О*В соответствуют концентрациям использованных для построения номограмм растворов.

Анализ неизвестной двухкомпонентной смеси проводят следующим образом. На осях D(l₁) и D(l₂) наносят точки, соответствующие оптическим плотностям анализируемого раствора D₁ и D₂ и соединяют их прямой, отсекающей на осях концентраций отрезки, равные содержанию первого (c₁) и второго (c₂) компонентов в анализируемом растворе.

При соблюдении закона Бугера и принципа аддитивности оси концентраций и оптических плотностей на номограмме имеют равномерный масштаб. Отклонения от законов линейности можно скомпенсировать переменным масштабом на осях.

Порядок выполнения работы

1. Изучить устройство, оптическую схему и порядок выполнения работы спектрофотометра СФ-26.

2. Зарегистрировать спектры поглощения растворов первого и второго компонентов в указанной преподавателем спектральной области и определить аналитические длины волн l₁ и l₂ .

3. Измерив оптическую плотность раствора первого компонента D₁(l₁) и D₁(l₂) и зная его концентрацию с₁⁰и толщину кюветы l, определить коэффициенты экстинкции первого компонента e₁(l₁) и e₁(l₂), используя закон Бугера. Аналогичным образом определить коэффициенты экстинкции второго компонента e₂(l₁) и e₂(l₂).

4. Измерить оптическую плотность анализируемой двухкомпонентной системы на аналитических длинах волн D(l₁) и D(l₂). Определить концентрации каждого из компонент с₁ и с₂ :

a. методом Фирордта,

b. методом отношение оптических плотностей,

c. номографическим методом.

5. Сравнить полученные результаты и сделать выводы.

Литература

1. М.Я. Бернштейн, Ю.Л. Каминский. Спектрофотометрический анализ в органической химии. Л. 1986.

2. А.А. Мальцев. Молекулярная спектроскопия. М., 1980.

3. К. Бенуэлл. Основы молекулярной спектроскопии. М., 1985.

Дата добавления: 2017-02-01