Спектрофотометрия

ПОГЛОЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ

Фотометрические методы анализа основаны на избирательном поглощении электромагнитного излучения анализируемым веществом и служат для исследования строения, идентификации и количественного анализа светопоглощающих соединений. В зависимости от используемой аппаратуры в фотометрическом анализе различают спектрофотометрические методы - анализ по поглощению веществами монохроматического излучения; колориметрические и фотоколориметрические - анализ по поглощению веществами немонохроматического излучения.

Определения, связанные с измерением поглощения электромагнитного излучения, основаны на двух законах. Закон Бугера - Ламберта связывает поглощение с толщиной слоя поглощающего вещества и выражается соотношением (соответствуют ГОСТу 7601-78):

I

--- = 10^{- kb}; (1)

I₀

I₀

lg ---- = kb, (2)

I

где I₀ - интенсивность излучения, падающего на вещество; I - интенсивность излучения, прошедшего через вещество; b - толщина слоя вещества в сантиметрах; k - показатель поглощения (в литературе эта величина часто называется коэффициентом погашения или коэффициентом экстинкции) - величина, обратная той толщине слоя, проходя через который поток излучения ослабляется в 10 раз.

Закон Бера связывает поглощение с концентрацией поглощающего вещества и обычно применяется для растворов:

k =cc, (3)

где с - концентрация раствора; c - показатель поглощения раствора, концентрация которого равна единице.

На практике обычно используется объединенный закон

Бугера - Ламберта - Бера в виде:

I₀

lg ---- =ccb. (4)

I

I₀

Величина lg ----- носит название оптической плотности и обозначается буквой D.

I

Величина c является специфической физической константой для каждого вещества и может быть использована для целей идентификации. Знание величины c позволяет определить содержание данного вещества в растворах неизвестной концентрации на основе измерения оптической плотности D.

Объединенный закон Бугера - Ламберта - Бера вполне справедлив только для монохроматического излучения, поэтому строгим является его применение в спектрофотометрии. В фотоколориметрии, где измерения проводятся с помощью светофильтров, выделяющих сравнительно узкий интервал длин волн, этот закон применим лишь с большим или меньшим приближением в зависимости от степени постоянства величины D в данном интервале длин волн.

Спектрофотометрия используется для идентификации соединений, исследования состава, строения и количественного анализа индивидуальных веществ и многокомпонентных систем. Кривая зависимости поглощения (функция поглощения) от длины волны или волнового числа называется спектром поглощения вещества и является специфической характеристикой данного вещества.

В спектрофотометрических методах применяют спектрофотометры - приборы, позволяющие проводить анализ как окрашенных, так и бесцветных соединений по избирательному поглощению монохроматического излучения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Природа полос поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра связана с различными электронными переходами в поглощающих молекулах и ионах (электронные спектры); в инфракрасной области она связана с колебательными переходами и изменением колебательных состояний ядер, входящих в молекулу поглощающего вещества (колебательные спектры).

Распространенная в настоящее время аппаратура позволяет измерять ультрафиолетовые спектры в области от 190 до 380 нм, видимые - от 380 до 780 нм, инфракрасные спектры - от 780 до 40000 нм (40 мкм).

Дата добавления: 2014-12-26