Основные оптические свойства растворов окрашенных соединений

КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Лекция 4

Характеристики образов воображения

Виды воображения

Статус воображения как психического процесса.

4.Операции воображения: комбинирование, агглютинация, акцентирование, гиперболизация, типизация.

Метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения световых потоков при их прохождении через исследуемый и стандартный растворы, называется колориметрическим методом анализа.

Этот анализ называют также абсорбционным спектральным анализом (т.к. он, в сущности, основан на измерении количества света, поглощаемого определяемым веществом), который подразделяется на спектрофотометрический и фотометрический.

Сущность колориметрических определений состоит в следующем: определяемый компонент (простой ион, сложный ион, органическое соединение) при помощи химической реакции переводят в окрашенное соединение, после чего каким – либо способом измеряют интенсивность окраски.

При прохождении пучка белого света с интенсивностью I₀ через стеклянный сосуд, заполненный раствором, происходит ослабление этого первоначального потока света, и выходящий из сосуда поток света будет иметь интенсивность I<I₀. Ослабление светового потока связано с

- отражением на границах стекло – воздух и стекло - раствор I_отр

- рассеянием света, вызываемым присутствующими в растворе частицами I_р

- поглощением (абсорбцией) световой энергии раствором I_а

I₀ = I_a + I_отр + I_р + I

I₀ = I_a + I

Интенсивность падающего и прошедшего светового потока можно измерить.

Степень поглощения светового потока жидкостью не одинакова для различных длин волн, составляющих белый цвет. В результате этого выходящий свет часто бывает окрашен. Цвет раствора, который воспринимается глазом, обусловлен светом той части падающего пучка света, которая прошла через раствор не поглощенной.

Таким образом, основными оптическими характеристиками растворов окрашенных соединений в колориметрии являются ИНТЕНСИВНОСТЬ ОКРАСКИ и ЦВЕТ раствора.

Падающее на вещество электромагнитное излучение характеризуется спектром—набором длин волн в определенной последовательности. Длины волн λ связаны с частотой излучения (ν):

где с—скорость света, равная 3*10⁸ м/с.

Ниже приведены характеристики областей электромагнитного излучения:

Области электромагнитного излучения

Область	λ, нм	ν, с^-1
Радиоволновая	>400 000	<10^12
Инфракрасная (ИК.)	700 – 400 000	10^15 - 10^12
Видимая	315 - 700	4*10^14 – 7*10^14
Ультрафиолетовая (УФ)	10 - 315	7*10^14 – 3*10^16
Рентгеновская	<10	>3*10^16

Интенсивность поглощения веществом электромагнитного излучения (интенсивность окраски) выражается величиной ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ D.

Закон Бугера - Ламберта

Слои данного вещества одинаковой толщины, при прочих равных условиях, всегда поглощают одну и ту же часть падающего на них светового потока, или оптическая плотность вещества прямо пропорциональна толщине поглощающего слоя.

Закон Бера

При прохождении света через газы и растворы веществ степень поглощения света зависит от числа частиц в единице объема, встречающихся на пути светового потока, т.е. поглощение света зависит от концентрации вещества.

Оптическая плотность пропорциональна концентрации вещества и толщине поглощающего слоя. Эта зависимость выражается законом Бугера— Ламберта —Бера:

где I₀, I - интенсивность света до и после его прохождения через вещество;

ε_λ - молярный коэффициент поглощения, характеристическая постоянная вещества;

С—концентрация вещества, моль/дм³;

l—толщина поглощающего слоя, см;

D—экстинкция (оптическая плотность раствора).

Если D₁=D₂, то εС₁l₁ = εС₂l₂ отсюда

При одинаковой интенсивности окраски двух растворов данного вещества их концентрации обратно пропорциональны толщинам поглощающих слоев.

Отношение τ=I/I_o характеризует пропускание (прозрачность раствора). Величина τ может меняться от 0 до 100%.

I₀/I – непрозрачность или поглощение раствора

Величина D характеризует поглощение света и может принимать значения от 0 до ∞ (практически D измеряется в интервале от 0 до 3). Оптическая плотность является десятичным логарифмом непрозрачности.

Молярный коэффициент поглощения (погашения) служит мерой поглощательной способности вещества при данной длине волны. Величина ε не зависит от концентрации, толщины слоя и интенсивности падающего света, зависит от длины волны падающего света и природы окрашенного соединения. ε является важной характеристикой чувствительности определения.

Численное значение молярного коэффициента поглощения равно оптической плотности такого раствора, концентрация которого равна 1 моль/л при толщине поглощающего слоя в 1см.

Чем больше величина молярного коэффициента поглощения, тем выше чувствительность колориметрического анализа.

Длину волны, соответствующую максимуму светопоглощения принято обозначать λ_max.

Наибольшая величина молярного коэффициента поглощения, а, следовательно, и наибольшая чувствительность определения, соответствует максимуму светопоглощения.

D

λ

λ_max1 λ_max2

Рисунок 4.1 - График зависимости D от λ

Закон Бэра наиболее строго выполняется для монохроматического излучения; но и полихроматический свет (выделенный светофильтрами) зачастую пригоден для колориметрических определений.

На величину отклонения от закона влияет ряд факторов:

1. Прочность комплексных соединений, характеризуемая константой диссоциации (константой нестойкости).

Х +nR=ХRn

рК_н= -lgК_н

2. Присутствие посторонних комплексообразующих ионов. В этом случае возможны параллельные реакции. (если К_ХА<К _ХR значит комплекс с примесью А прочнее; определить комплекс с реактивом R невозможно). Примесь следует удалять.

3. Влияние концентрации водородных ионов.

Дата добавления: 2014-01-20