Реферат: Спектрофотометрия и фотоколориметрия

Введение

Фотометрические методы – это методы качественного и ко_; личественного анализа, основанные на измерении интенсивности пропускания, поглощения или рассеяния инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения исследуемым веществом. К фотометрическим методам анализа относят атомно-абсорбционный анализ, фотометрию пламени, турбидлметрию, нефелометрию, люминесцентный анализ, спектроскопию отражения и молекулярно-абсорбционный фотометрический анализ.

1. Методы молекулярно-абсорбционного фотометрического анализа

В анализе древесины и технических целлюлоз для количественного определения компонентов или примесей, особенно малых количеств веществ, а также качественной характеристики и структурных исследований широко используют различные методы молекулярно-абсорбционного фотометрического анализа. Эти методы основаны на избирательном поглощении электромагнитного излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях молекулами определяемого компонента или его соединения с соответствующим реагентом. Вещества, поглощающие видимый свет, окрашены. Наблюдаемый цвет раствора окрашенного вещества является дополнительным к поглощенному. Бесцветные или слабоокрашенные вещества часто можно определить, добавив реагент, который образует с ними'интенсивно окрашенное соединение или соединение, поглощающее ультрафиолетовое излучение. Обычно используют реакции синтеза окрашенных соединений, а иногда реакции окисления-восстановления.

Молекулярно-абсорбционный фотометрический анализ включает спектрофотометрию, фотоколориметрию и визуальную фотометрию. В отличие от последней фотоколориметрия и спектрофотометрия являются инструментальными методами, в которых поглощение света измеряют с помощью приборов, снабженных фотоэлементами. Из этих методов рассматриваются фотоколориметрия и спектрофотометрия, применяемые для определения окрашенных веществ и веществ, поглощающих излучение в ультрафиолетовой области. В фотоколориметрических и спектрофотометрических методах измеряют поглощение излучения при определенной длине волны как функцию концентрации анализируемого вещества в растворе с последующим расчетом массовой доли компонента древесины, остаточного компонента в технической целлюлозе и др.

При использовании монохроматического излучения в случае разбавленных растворов оптическая плотность подчиняется основному закону светопоглощения – объединенному закону Бугера–Ламберта–Бера

где–оптическая плотность раствора; е – молярный коэффициент поглощения вещества, дм; с – концентрация поглощающего вещества, моль/дм¹ ; / – толщина поглощающего слоя, см.

Молярный коэффициент поглощения является характеристикой определяемого вещества, тогда как оптическая плотность – характеристикой отдельной пробы раствора.

В случаях, когда концентрацию поглощающего вещества в растворе невозможно выразить в моль/дм³ , вместо молярного коэффициента поглощения используют так называемый удельный коэффициент и видоизмененную форму закона Бугера–Ламберта–Бера

где k – удельный коэффициент поглощения вещества, дм г^-1 -см^-1 .

Закон Бугера–Ламберта – Бера лежит в основе расчетов в фотометрических анализах. При / = const оптическая плотность раствора данного вещества прямо пропорциональна его концентрации. Это позволяет определять концентрацию растворов по градуировочным графикам, которые строят по значениям оптической плотности серии эталонных растворов различной концентрации. Также можно рассчитывать искомую концентрацию по молярным или удельным коэффициентам поглощения, установленным с помощью градуировочных графиков. В последнем случае оптическая плотность должна строго подчиняться закону Бугера–Ламберта–Бера. В первом случае допустимо отклонение градуировочного графика от линейной формы. Измерения оптической плотности можно производить при длинах волн, как соответствующих, так и не соответствующих максимумам спектров поглощения.

Спектрофотометрический метод применяют и для определения в растворах концентраций нескольких веществ при совместном присутствии. Оптическая плотность является аддитивным свойством и поэтому для смеси не взаимодействующих между собой компонентов она равна сумме оптических плотностей этих компонентов при одной и той же длине волны

Для раствора, содержащего з окрашенных или поглощающих УФ-излучение веществ, проводят з независимых измерений оптической плотности при з различных длинах волн л. Получают систему линейных уравнений, решая которую, находят концентрации содержащихся веществ.

В частном случае двухкомпонентных систем обычно замеряют оптические плотности при двух длинах волн, соответствующих максимумам спектров поглощения каждого из двух компонентов. Тогда получают систему двух уравнений

где е' и г» – молярные коэффициенты поглощения соответствующих компонентов; с' и с» – концентрации этих компонентов.

Если е_ь е_ь е₂ , е₂ известны, D₁ и D₂ измерены в опыте, то из этих двух уравнений можно рассчитать концентрации с' и с».

На принципе аддитивности оптической плотности основано введение поправок на растворитель и контрольное определение, когда при измерении оптической плотности раствора определяемого вещества вычитается оптическая плотность раствора сравнения.

Для измерения оптической плотности растворов в видимой области используют фотоэлектроколориметры, а для УФ и видимой области – спектрофотометры.

При работе с фотоэлектроколориметрами и спектрофотометрами, как и с любым другим физико-химическим прибором, сначала необходимо ознакомиться с прилагаемой к нему инструкцией и строго соблюдать ее во время работы.

В качестве растворителей следует использовать только такие, которые не поглощают света в данной области. Концентрацию рабочих растворов подбирают таким образом, чтобы измеряемое значение оптической плотности находилось в пределах 0,2…0,8. При высоких концентрациях интенсивность прошедшего излучения становится слишком малой и на измеряемую оптическую плотность оказывает влияние рассеянное излучение, что приводит к отклонениям от закона Бугера–Ламберта–Бера. Для получения растворов требуемых малых концентраций используют метод последовательных разведений, причем взвешивание растворов и растворителей дает меньшую ошибку, чем разведение по объему.

При очень низких концентрациях ошибка в показаниях прибора становится слишком большой по сравнению с определяемой величиной.

2. Построение градуировочных графиков

Градуировочные графики строят, пользуясь эталонными растворами чистых веществ. Для построения графика необходимо приготовить 5… 10 растворов с различной концентрацией эталонного вещества с таким расчетом, чтобы это число растворов охватило весь интервал, в пределах которого может изменяться концентрация определяемого вещества.

В мерные колбы вместимостью 25 см с притертыми пробками наливают с помощью пипеток различные объемы эталонного раствора определяемого вещества и соответствующие реагенты согласно методике анализа, затем разбавляют до метки водой, буферным раствором или другим соответствующим растворителем и хорошо перемешивают.

При построении градуировочных графиков необходимо подбирать концентрацию раствора и толщину кюветы таким образом, чтобы крайние значения оптической плотности составляли от 0,05 до 1,5. Измерение оптической плотности ниже 0,05 и выше 1,5 приводит к значительному увеличению ошибки измерения.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--