Загальна характеристика

Фотоколориметрія заснована на вимірюванні поглинання немонохроматичного світла, яке проходить крізь розчин за допомогою приладів, які називають фотоелектроколориметрами. Немонохроматичне випромінювання з вузьким діапазоном довжин хвиль одержують за допомогою світлофільтрів. Інтенсивність немонохроматичного випромінювання визначають за величиною струму, який виникає у фотоелементі. Величина фотоструму пропорційна інтенсивності світла, що проходить крізь забарвлений розчин і попадає на фотоелемент. Тому в фотоколориметрії порівнюють не інтенсивності світлових потоків, а величини фотострумів. З методів фотоколориметрії найбільш розповсюджені:

- метод порівняння абсорбцій досліджуваного і стандартного розчинів (метод одного еталону);

- метод калібрувальної кривої;

- метод добавок;

- метод диференційної спектрофотометрії.

Спектрофотометрія полягає в тому, що аналіз здійснюють по поглинанню речовинами монохроматичного випромінювання у видимій, ультрафіолетовій і інфрачервоній областях спектра.

Якісний аналіз речовин за їх спектрами поглинання проводять двома способами:

- за відомими параметрами спектра поглинання досліджуваної речовини;

- порівнянням спектрів поглинання розчину стандартної речовини і
розчину досліджуваної речовини одного й того ж складу, які одер
жані в однакових умовах.

1. Сутність методів

Застосування в аналізі методу спектрофотометрії, як і інших фотометричних методів, засноване на використанні для визначення концентрацій речовин закону Бугера-Ламберта-Бера.

Об’єднаний закон Бугера − Ламберта − Бера встановлює залежність інтенсивності монохроматичного світлового потоку, який пройшов крізь шар забарвленого розчину, від інтенсивності падаючого потоку світла, концентрації забарвленої речовини і товщини шару розчину:

або , (1)

де k − коефіцієнт поглинання, залежить від природи розчиненої речовини, температури, розчинника і довжини хвилі.

Формула (1) виражає основний закон світлопоглинання і лежить в основі більшості фотометричних визначень.

Якщо концентрація речовини виражена в моль/л, а товщина шару − в см, то коефіцієнт k називають молярним коефіцієнтом поглинання і позначають ε_λ:

(2)

Із основного закону світлопоглинання виходить, що абсорбція пропорційна концентрації забарвленої речовини. Графічна залежність абсорбції від концентрації − так званий калібрувальний графік, який має вигляд прямої лінії, що проходить через початок координат (рис. 1).

Рисунок 1 - Залежність абсорбції від концентрації аналізованої речовини

Однак, на практиці в більшості випадків проводять колориметричні визначення в умовах, що не дозволяють застосувати основний закон світлопоглинання в такій простій формі, як це було показано вище. Наприклад, в фотоелектроколориметрах використовують не монохроматичні світлові потоки, а більш чи менш широкі області спектру за допомогою спеціальних світлофільтрів. Для такого випадку. Залежність абсорбції від концентрації забарвленої речовини виражається кривою лінією з нахилом, що поступово зменшується.

Причиною викривлення калібрувального графіку найчастіше є використання немонохроматичного світла. В цьому випадку при зміні концентрації забарвленої речовини змінюється не лише інтенсивність світлового потоку, що проходить крізь розчин, а й спектральна характеристика світлового потоку. Це спричинює виникнення відхилень від основного закону світлопоглинання. Застосування вузькосмугних світлофільтрів або використання спектрофотометра дозволяє в цьому випадку досягти лінійності калібрувального графіка. В деяких випадках криволінійна залежність абсорбції від концентрації спостерігається і при використанні монохроматичного випромінювання. Ці ознаки вказують на те, що зміна концентрації забарвленої речовини викликає зміну її хімічного стану і, як наслідок, зміну молярного коефіцієнта поглинання.

2. Чутливість і точність аналізу

Чутливість аналізу визначається тою мінімальною кількістю речовини, що можна виявити за допомогою якої − небудь хімічної реакції в обраних умовах. Чутливість візуальних методів визначається чутливістю ока людини. Як правило, око неоднаково чутливе до різних кольорів. Чутливість залежить від того, наскільки око розрізняє відтінки в зміні забарвлення. При нормальному зорі око людини розрізняє забарвлення, що відрізняються одна від одної на 7 %. Світлофільтри для фотометрування обирають так, щоб максимум поглинання розчину відповідав максимуму пропускання світлофільтра.

Таблиця 1. - Колір розчину і відповідні їм світлофільтри.

Дата добавления: 2015-05-23