Измерение светопоглощения хлороформного экстракта

Дифференциальная (разностная) фотометрия

На воспроизводимость результатов фотометрических измерений влияют:

• погрешности приготовления раствора;

• мутность, флуоресценция раствора;

• кюветные погрешности(использование кювет разной толщи­ны, невоспроизводимость положения кювет в кюветодержателе),

• сигнал фона;

• погрешности установки аналитической длины волны;

• погрешность спектрофотометрического измерения,вклю­чающая погрешности настройки прибора на 0 и 100% пропускания, нестабильность работы электронной схемы, погрешность отсчёта показаний прибора.

Не любые значения A иT можно измерить с одинаковой вос­производимостью. Если принять, что АТ (но не АА) является постоян­ной величиной во всём интервале значений Т, то зависимостьAC/C отA при этом будет иметь вид, показанный на рис. 20.13. Математиче­ски можно показать, что минимум зависимостиAC/C отA находится при А = 0,434 (T = 0,368).

aC/C .100%

Рис. 20.13.Зависимость относительной погрешности фотометрических определений от А(AT = 0,5%)

Оптимальный интервал измерения А и Т выбирают с таким рас­чётом, чтобы на всём его протяжении относительная погрешность из­мерения оптической плотности не превышала удвоенной минималь­ной относительной погрешности. Для условий, описанных выше, оп­тимальный интервал оптической плотности равен примерно 0,1-1,0. На самом деле погрешность отсчёта, например, у приборов с цифро­вой индикацией обычно не является основным фактором, вносящим вклад в общую воспроизводимость измерения A и Т. Значение А_оптза­висит от условий измерения и для большинства используемых спек­

трофотометров составляет 0,5-0,8, а рабочий интервал измерения рас­пространяется от 0,2 до 1,7. При работе на фотоэлектроколориметре диапазон рабочих значений оптической плотности сужается до 0,1-0,7.

В качестве раствора сравнения используется раствор с известной концентрацией вещества

^С0^(С0 <^Cx⁾

Используется при анализе растворов, имеющих большую оптическую плотность.

Метод отношения пропусканий

I

При измерении слишком малых или слишком больших значений оптической плотности или пропускания погрешность измерения зна­чительно увеличивается. В спектрофотометрическом методе анализа существует целый ряд приёмов, которые были разработаны специаль­но для того, чтобы расширить диапазон определяемых концентраций и уменьшить погрешности измерения слишком малых или слишком больших величин Т и А. Эти приёмы спектрофотометрического ана­лиза получили название дифференциальной («разностной») спектро- фотометрии. Известно 3 разновидности дифференциальной фотомет­рии:

Нижняя граница шкалы j устанавливается по раствору j контрольного опыта, верхняя - по раствору с известной ! концентрацией С (С > C_x) !

Используется при анализе ! растворов, имеющих малую j оптическую плотность. !

метод анализа следов

~ I

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ФОТОМЕТРИЯ

, I ~

Метод предельной точности

Нижняя граница шкалы устанавливается по раствору С1, верхняя по С2 (С2 > C_x > C1)

Зависимость между концентрацией вещества в анализируемом растворе и наблюдаемой оптической плотностью в методе отношения пропусканий описывается формулой

В методе анализа следов и методе предельной точности наблю­даемая величина оптической плотности нелинейно зависит от концен­трации определяемого вещества, поэтому определение концентрации проводится только методом градуировочного графика.

Многоволновая спектрофотометрия (метод Фирордта)

Данный приём спектрофотометрического анализа используется в том случае, если в растворе присутствуют несколько поглощающих веществ. В основе метода Фирордта лежит закон аддитивности опти­ческих плотностей. Пусть в растворе присутствуют два компонента.

Х

Оптическая плотность этого раствора при длине волны Х₁равнаA ¹,

х

а при длине волны Х₂-A ². Составим систему из двух уравнений:

A^Х = (еХ¹ С₁ +SX¹С₂) ■ I A^Х2 = (еХ²С₁ + еХ²С₂) ■ I

где е - молярные коэффициенты поглощения данных веществ при данных длинах волн (которые определяются заранее для растворов индивидуальных веществ).

Если решить данную систему уравнений, то можно найти неиз­вестные концентрации C₁ и С₂.

Если в растворе присутствуют не два, а n поглощающих веществ, то для расчёта их концентраций необходимо иметь не менееn-уравнений, для чего тре­буется измерять оптическую плотность не менее, чем приn-длинах волн. Для обработки полученных сложных систем уравнений существуют специальные математические приёмы.

Метод Фирордта может быть использован лишь в том случае, если поглощение всех веществ, входящих в состав смеси, а также сме­си в целом подчиняется основному закону светопоглощения.

Производная спектрофотометрия

Данный метод основан на тех же принципах, что и обычная спектрофотометрия, однако, аналитическим сигналом служит не оп­тическая плотность, а её производная n-го порядка (обычно по длине волны). Внешний вид спектральной полосы поглощения, а также её первой и второй производных представлен на рис. 20.14.

Первая производная полосы поглощения, описываемой законом нормального распределения, имеет два пика - положительный, соот­ветствующий максимальной скорости увеличения оптической плотно­сти, и отрицательный, соответствующий максимальной скорости уменьшения оптической плотности. Максимум А находится в точке пересечения первой производной с нулевой линией. Аналогичный вид имеют и другие производные нечётного порядка. Контур второй про­изводной и других производных чётного порядка похож на исходный спектр, но имеет меньшую ширину. Полуширина пика второй произ­водной в 3 раза меньше полуширины исходной полосы поглощения, полуширина пика четвёртой производной - в 5 раз.

Рис. 20.14.Спектр поглощения (А), его первая (Б) и вторая (В) производные

Дифференцирование спектра:

• позволяет более чётко определять положение А,_макспоглоще­ния;

• суживает полосы поглощенияи позволяет определять вещест­ва, поглощающие при близких длинах волн, исходные спектры ко­торых частично накладываются друг на друга;

• уменьшает систематические погрешности определения, свя­занные с наличием неучитываемого фонового сигнала.

Фотометрическое титрование

Фотометрическим титрованиемназывается группа титримет­рических методов анализа, в которых конечную точку титрования об­наруживают по изменению оптической плотности раствора. В основе фотометрического титрования могут лежать любые реакции, приме­няемые в титриметрии. Определение может проводиться как без ин­дикатора (если хотя бы один из компонентов используемой реакции способен поглощать электромагнитное излучение выбранного диапа­зона), так и в присутствии индикаторов. На рис. 20.15 показаны раз­личные варианты кривых фотометрического титрования.

О

A

A

A

A

КТТ

©

V

V

V

V

Рис. 20.15. Различные варианты кривых фотометрического титрования 1 - поглощает определяемое вещество, 2 - поглощает титрант, 3 - поглощает продукт реакции, 4 - поглощают и определяемое вещество и титрант

Фотометрическое титрование, в отличие от титрования с визу­альным обнаружением конечной точки, может быть использовано для анализа разбавленных, окрашенных, мутных растворов, а также в том случае, когда изменение окраски раствора в конечной точке титрова­ния плохо воспринимается глазом.

20.5. ИК-спектроскопия

К инфракрасному относят электромагнитное излучение с длина­ми волн примерно от 800 нм (0,8 мкм) до 10 мкм.

С точки зрения использования в анализе наиболее полезной яв­ляется средняя область ИК-диапазона.