Основные законы и формулы. Фотометрический метод анализа

Фотометрический метод анализа

Фотометрический анализ относится к абсорбционным методам, т.е. основан на измерении поглощения света веществом. Он включает спектрофотометрию, фотоколориметрию и визуальную фотометрию, которую обычно называют колориметрией.

Каждое вещество поглощает излучение с определенными (характерные только для него) длинами волн, т.е. длина волны поглощаемого излучения индивидуальна для каждого вещества, и на этом основан качественный анализ посветопоглошению.

Основой количественного анализа является закон Бугера-Ламберта-Бера:

А = ε l c

где А = –lg (I / I ₀) = –lg T – оптическая плотность;

I ₀ и I – интенсивность потока света, направленного на поглощающий раствор и прошедшего через него;

с – концентрация вещества, моль/л;

l – толщина светопоглощающего слоя;

ε - молярный коэффициент светопоглощения;

T - коэффициент пропускания.

Для определения концентрации анализируемого вещества наиболее часто используют следующие методы: 1) молярного коэффициента светопоглощения; 2) градуировочного графика; 3) добавок; 4) дифференциальной фотометрии; 5) фотометрического титрования.

Метод молярного коэффициента поглощения. При работе по этому методу определяют оптическую плотность нескольких стандартных растворов А _ст, для каждого раствора рассчитывают ε = А _ст / (lс _ст) и полученное значение εусредняют. Затем измеряют оптическую плотность анализируемого раствора А _х и рассчитывают концентрацию с _х по формуле

с _х = А _х /(ε l).

Ограничением метода является обязательное подчинение анализируемой системы закону Бугера-Ламберта-Бера, по крайней мере, в области исследуемых концентраций.

Метод градуировочного графика. Готовят серию разведений стандартного раствора, измеряют их поглощение, строят график в координатах А _ст – С _ст. Затем измеряют поглощение анализируемого раствора и по графику определяют его концентрацию.

Метод добавок. Этот метод применяют при анализе растворов сложного состава, так как он позволяет автоматически учесть влияние «третьих» компонентов. Сущность его заключается в следующем. Сначала определяют оптическую плотность А _х анализируемого раствора, содержащего определяемый компонент неизвестной концентрации с _х, а затем в анализируемый раствор добавляют известное количество определяемого компонента (с _ст) и вновь измеряют оптическую плотность А _х+ст.

Оптическая плотность А _х анализируемого раствора равна

А _х = ε l c _х,

а оптическая плотность анализируемого раствора с добавкой стандартного

А _х+ст = ε l (c _х + с _ст).

Концентрацию анализируемого раствора находим по формуле:

с _х = с _ст А _х / (А _х+ст – А _х).

Метод дифференциальной фотометрии. Если в обычной фотометрии сравнивается интенсивность света, прошедшего через анализируемый раствор неизвестной концентрации, с интенсивностью света, прошедшего через растворитель, то в дифференциальной фотометрии второй луч света проходит не через растворитель, а через окрашенный раствор известной концентрации – так называемый раствор сравнения.

Фотометрическим методом можно определять также компоненты смеси двух и более веществ. Эти определения основаны на свойстве аддитивности оптической плотности:

А _см = А ₁ + А ₂ + …+ А_n

где А _см - оптическая плотность смеси; А ₁ , А ₂, А_n – оптические плотности для различных компонентов смеси.

Фотометрические методы анализа применяются для контроля разнообразных производственных процессов. Эти методы могут быть применены для анализа больших и малых содержаний, но особенно ценной их особенностью является возможность определения примесей (до 10^-5...10^-6%). Методы абсорбционной спектроскопии используют в химической, металлургической, фармацевтической и других отраслях, а также в медицине и сельскохозяйственном производстве.

Промышленностью выпускаются приборы для абсорбционной спектроскопии: колориметры, фотометры, фотоэлектроколориметры, спектрофотометры и т. д., в которых используют различные комбинации осветителей, монохроматоров и приемников света.

Дата добавления: 2014-01-04