Основные положения количественного фотометрического анализа

Приборы для проведения фото- и спектрофотометрического анализа. Оптическая схема фотоэлектроколориметра.

Полосы поглощения в электронном спектре характеризуются длиной волны и интенсивностью, измеряемыми в максимуме. Положение полосы на шкале длин волн определяется разностью энергий состояний, между которыми происходит переход. Интенсивность полосы поглощения определяется вероятностью перехода.

Приборы, которые используются для проведения фотометрического и спектрофотометрического анализа - фотоэлектроколориметры и спектрофотометры. Они должны выполнять две основные зада­чи:

- разлагать полихроматический свет по длинам волн и выделять нужный интервал

длин волн;

- оценивать поглощение света веществом при выбранной длине волны.

Каждый прибор включает: источник излучения, устройство для выделения нужного интервала длин волн (монохроматор у спектро­фотометра или светофильтр у фотоэлектроколориметра), кюветное отделение, детектор, преобразователь сигнала, индикатор сигнала (шкалу или цифровой счетчик).

Типичные источники излучения в фотометрии - лампа накаливания с вольфрамовой нитью, дейтериевая или галогенокварцевая лампы. Эти источники дают излучение в широкой области спектра, поэтому излучение нужно монохроматизировать.

В фотометрии измеряется не абсолютное значение оптической плотности, а разность оптических плотностей исследуемого раствора и раствора, оптическая плотность которого принята за ноль (раствор сравнения). Кювету, в которую помещают исследуемый раствор, на­зывают рабочей, а кювету для раствора сравнения - кюветой сравне­ния. Обе кюветы должны быть по возможности идентичными. Основное требование к кюветам - прозрачность в наблюдаемой области спектра. Для работы в видимой области кюветы изготавливают из стекла, для УФ-области кюветы должны быть изготовлены из кварца.

Приемники излучения - фотоэлементы и фотоумножители. Приборы могут иметь однолучевую и двухлучевую оптические схе­мы.

Количественный фотометрический анализ в большинстве слу­чаев основан на переводе определяемого компонента его взаимодей­ствием с соответствующим реагентом в соединение, поглощающее свет УФ- или видимого диапазона, и измерении оптической плотности

D_λ =lg (I₀ / I)

или пропускания

τ_λ = (I / I₀) 100%

этого раствора на длине волны λ, соответствующей, как правило, максимуму поглощения (пропускания). Здесь I₀ — интенсивность излучения источника на длине волны λ; I — интенсивность этого излу­чения, прошедшего через кювету с анализируемым вещ.

Соединение анализируемого компонента, поглощающее свет в удобной для проведения анализа части спектра, может быть получено при воздействии неорганических реагентов. Например, при взаимодействии бесцветных соединений Fe(III) с роданидом калия образует­ся комплекс ярко-красного цвета, при взаимодействии Ni(II) с аммиаком — ярко-синий комплекс. Но таких реакций также сравнительно мало. Чаще для фотометрических определений используются многочисленные реакции неорганических ионов с органическими реактивами, сопроваждающимися образованием окрашенных соединений.

Оптическая плотность анализируемого раствора связана с его концентрацией и др. условиями измерений законом Бугера-Ламберта-Бера

D_λ =lg (I₀ / I)=lg(1/Т)=ε_λС l

где ε_λ, л/моль·см - молярный коэффициент поглощения или экстинкции. Этот коэффициент является молекулярной характеристикой вещ., не зависящей от концентрации и толщины поглащающего слоя. С-концентрация определяемого компонента, моль/л; l- толщина кюветы,см.

Если закон Бугера-Ламберта-Бера в анализируемой системе соблюдается, то при фиксированной толщине слоя вещества (кюветы) оптическая плотность линейно зависит от концентрации вещества. Однако в реальных системах, как показано на рис., закон Буге­ра-Ламберта-Бера соблюдается не всегда.

Дата добавления: 2015-06-04