Реферат: Спектрофотометрия и фотоколориметрия
Градуировочный график также можно построить, пользуясь эталонными растворами, приготовленными из различных навесок чистого вещества в определенном объеме растворителя. При разбавлении эталонного раствора его определенные порции можно не отмерять пипетками, а отвешивать на аналитических весах.
Градуировочные графики необходимо периодически проверять – при смене реагентов и для нового прибора.
3. Хромофоры органических соединений и применение методов фотоколориметрии и спектрофотометрии в анализах древесины и целлюлозы
Поглощение видимого и УФ-излучения органическими соединениями обусловлено переходами электронов в молекулах, переводящими их в возбужденное состояние. Практическое значение имеют переходы электронов р-связей р* и п-электронов неподеленных пар гетероатомов п->-лЛ так как им соответствуют длины волн, попадающие в рабочий интервал приборов. Полностью насыщенные соединения не проявляют избирательного поглощения ни в видимой, ни в доступной для измерений части УФ-области. Соединения, содержащие одну двойную связь, поглощают свет в дальней УФ-области при длинах волн менее 200 нм. Сопряженные двойные связи вызывают поглощение при больших длинах волн, причем чем длиннее цепь сопряжения, тем при большей длине волны наблюдается поглощение. При достаточно большой длине цепи сопряжения поглощение переходит в видимую область. 'Смещению максимума поглощения в сторону более длинных волн способствуют ароматические и гетероциклические фрагменты, а также электронодонорные группы, содержащие у гетероатома неподеленные пары электронов.
Вся сопряженная система в органическом соединении называется хромофором. От строения хромофора зависит длина волны, соответствующая максимуму поглощения в спектре. Введение заместителей вызывает смещение полосы поглощения и изменение его интенсивности. В зависимости от непосредственного окружения хромофора максимум его поглощения может сдвигаться либо в сторону более длинных волн, либо в сторону менее длинных волн .·
Основными типами хромофоров в органических соединениях служат: диеновые и полиеновые системы; карбонильные группы, сопряженные с двойными связями; бензольные кольца, особенно сопряженные с другими хромофорами; хиноны; ароматические гетероциклические системы, в том числе фуран и его производные. Следует заметить, что у бензольных колец, сопряженных с дополнительными хромофорами, положение максимумов поглощения и их интенсивность колеблются в широких пределах. Вещества, не способные к поглощению, можно определить спектрофотометрически или фотоколориметрически, добавив реагент, образующий с определяемым соединением поглощающий комплекс или хромофорную систему.
Макромолекулы целлюлозы и других полисахаридов не содержат хромофоров и поэтому не поглощают свет ни в видимой, ни в УФ-области. То же самое относится к продуктам их гидролиза, моносахаридам. Однако моносахариды дают многочисленные цветные реакции с различными реагентами с образованием окрашенных продуктов, пригодных для фотоколориметрического или спектрофотометрического определения. Обычно цветная реакция обусловливается образованием из моносахарида фуранового цикла, который и дает окрашивание.
В противоположность углеводам лигнин, имеющий ароматическое строение, поглощает УФ-излучение. В спектре лигнина имеются интенсивный максимум поглощения в области длин волн 203…208 нм, четко выраженное плечо около 230 нм и характерный, но менее интенсивный по сравнению с первым максимум в области 280 нм у лигнинов хвойных древесных пород и при 275…278 нм – у лигнинов лиственных древесных пород. Интенсивность поглощения у лиственных лигнинов ниже, чем у хвойных. Спектр лигнина представляет собой сумму накладывающихся друг на друга полос поглощения различных хромофоров, входящих в макромолекулы лигнина: бензольных колец, содержащих фенольные гидроксильные группы; сопряженных с бензольным кольцом карбонильных групп и двойных связей; дифенмльных структур; группировок хинонов и метиленхинонов и др.
Различные химические обработки лигнина, в том числе варочными агентами в процессах получения из древесины техническнх целлюлоз и других волокнистых полуфабрикатов, за исключением действия окислителей и щелочей в жестких условиях, не затрагивают основных хромофорных группировок. Это позволяет использовать УФ-поглощение лигнина для его количественного определения в технических целлюлозах, в сульфитных и сульфатных варочных растворах в ходе делигнификации, в отработанных щелоках, а также в кислых фильтратах при определении лигнина Класона.
Применяемые в анализе древесины и технических целлюлоз и включенные в данное учебное пособие методы фотометрического анализа условно можно подразделить на следующие группы.
1. Прямой анализ методом поглощения в УФ-области. К этой группе относятся: методы спектрофотометрического определения кислоторастворимого лигнина в фильтратах, получаемых при определении лигнина в древесине и остаточного лигнина в технических целлюлозах гидролизом с концентрированной серной кислотой; определение остаточного лигнина в технических целлюлозах спектрофотометрическим методом в кадоксене; определение фурфурола спектрофотометрическим методом при анализе технических целлюлоз на остаточные пентозаны. Спектрофотометрию в УФ-области можно также использовать для количественного определения лигнина, содержащегося в древесине, растворением ее в ацетилбромиде.
2. Прямой анализ методом свефороглощеиия в видимой области. Этот метод в химии древесины и целлюлозы применяется сравнительно редко. К этой группе относится фотометрическое определение таннинов в водных экстрактах, извлеченных из древесины или коры.
3. Измерение поглощения в видимой области продуктами реакций с определяемым веществом. Эта группа, методов включает: фотоколориметрическое определение фурфурола с орсином при определении пентозанов в древесине и остаточных пентозанов в технических целлюлозах; фотоколориметрическое определение моносахаридов при анализе гидролизатов легко- и трудногидролизуемых полисахаридов древесины методом хроматографии на бумаге.
4. Спектрофотометрический анализ многокомпонентных систем – определение с отолуидиновым реагентом галактуронана, пентозанов и гекспзанов в пектиновых веществах, извлеченных из древесины. Спектрофотометрический анализ многокомпонентных систем можно также использовать для определения лигнина в растворах в присутствии углеводов, измеряя поглощение при двух длинах волн р для определения остаточных пентозанов в технических целлюлозах но фурфуролу с поправкой на гидро-ксиметплфурфурол.
5. Определение цункииональных групп в технических и окисленных целлюлозах с применением или получением в ходе анализа органических красителей. К этой группе методов относятся определение восстанавливающих карбонильных групп по реакции их с хлоридом 2. 3,5 – трифенил-тетразолпя с фотоколорнметрическнм определением образующегося красителя – формазана и определение карбоксильных групп фотоколориметрическим измерением связанного основного красителя – метилепового голубого.