Фотометрические методы определения концентрации веществ

Лекция

Методы определения концентрации делятся на две группы:

I. Абсолютные – аналитический сигнал (оптическая плотность) фиксируется по сравнению с нулевым раствором, не содержащим определяемый компонент.

II. Дифференциальные – в качестве нулевого раствора используют какой-либо стандартный раствор определяемого вещества.

I. Абсолютные

1. Расчет по ε

(17)

Молярный коэффициент поглощения определяют по градуировочному графику либо находят по литературным источникам. При расчете ε используют такие же эталонные растворы, при той же оптимальной длине волны, что и при определении концентрации испытуемого раствора. Этот метод используют для определения концентрации вещества в растворе, не содержащем примесей.

2. Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого раствора

(18) (19) (20) (21)

Готовим серию стандартных растворов (с известной концентрацией определяемого вещества). Создаем для исследуемого раствора те же оптимальные условия фотометрирования (оптимальная длина волны, кислотность, количество реагента, время, толщина кюветы), что и для стандартных растворов. Сравниваем интенсивность окраски эталонных растворов и исследуемого. Нужно подобрать раствор с такой концентрацией С_ст., чтобы оптические плотности стандартного и исследуемого растворов были как можно ближе (интенсивность окраски примерно одинакова), т.к. закон Б-Л-Б выполняется в узком интервале концентраций. Этот метод используют, когда знают приблизительную концентрацию определяемого вещества в пробе и при проведении единичных анализов.

3. Метод градуировочного графика

Этот метод применяется при наличии большого количества проб и содержание вещества в пробах может быть различным в широком интервале концентраций. Для проведения метода готовим серию стандартных растворов определяемого вещества. Стандартные растворы должны быть выбраны по следующим принципам:

§ стандартные растворы должны охватывать весь интервал ожидаемых концентраций;

§ должен выполняться основной закон светопоглощения, т.е. линейность градуировочного графика (Г.Г.);

§ интервал оптических плотностей стандартных растворов должен соответствовать максимальной воспроизводимости (~ 0,1 – 1,0).

Оптическую плотность исследуемого раствора измеряют относительно растворителя или «холостого» опыта. При построении Г.Г. дальше последней точки график не строят. В идеале Г.Г. должен проходить через начало координат, тангенс угла наклона равен 1 (α = 45˚). Но довольно часто Г.Г. идет выше, т.е. по уравнению прямой: А = вс+а. Это может быть в результате не очень чистых реактивов. Работать с подобным графиком можно, т.к. исследуемый раствор фотометрируют в этих же условиях. Коэффициент в (А = вс+а) является тангенсом угла наклона Г.Г. или угловым коэффициентом. Чем круче идет Г.Г., тем метод будет чувствительней. Если линейность Г.Г. не соблюдается, готовят больше стандартных растворов, чтобы концентрация отличалась не больше, чем на 10%. С Г.Г. можно работать только в том случае, если α > 15˚.

4. Метод добавок

Представляет собой разновидность метода сравнения. Этот метод целесообразно применять для определения малых количеств различных элементов в присутствии больших количеств посторонних веществ при анализе солевых растворов (т.е. для устранения мешающего влияния посторонних примесей). Метод добавок требует обязательного соблюдения основного закона светопоглощения. Сущность метода: определение концентрации основано на сравнении оптической плотности исследуемого раствора и оптической плотности того же исследуемого раствора с добавкой известного количества стандартного раствора определяемого вещества. Существует два варианта этого метода: расчетный и графический.

а) Графический метод

Методика: в несколько мерных колб вносят одинаковое количество (объем) исследуемой пробы и во все колбы кроме одной определенные количества стандартного раствора определяемого вещества. Измеряют оптические плотности А_х, А_х+а1, А_х+а2, ….А_х+аn. Строят график зависимости -А – f (C_a), где а – добавка стандартного раствора определяемого раствора.

б) Расчетный метод

Методика: в две мерные колбы вносят одинаковое количество (объем) исследуемой пробы и в одну из них определенное количество стандартного раствора определяемого вещества. Измеряют оптические плотности - А_х и А_х+а.

(22) (23) (24) (25).

II. Дифференциальные

Дифференциальный метод применяется для повышения точности анализа при определении больших количеств веществ. Сущность метода состоит в том, что оптические плотности исследуемого и стандартного растворов измеряются не по отношению к чистому растворителю с нулевым поглощением, а по отношению к окрашенному раствору определяемого элемента с концентрацией С_о, близкой к концентрации исследуемого раствора.

а) Графический вариант

Методика: также как и для Г.Г. готовят серию стандартных растворов определяемого вещества; в качестве раствора сравнения выбирают стандартный раствор с минимальной концентрацией С_о.

б) Расчетный вариант

(26) (27)

(28) (29)

Обратный угловой коэффициент: (30)

(31)

Дата добавления: 2014-01-07