Молекулярный абсорбционный анализ

К молекулярному абсорбционному анализу относятся спектрофотометрия и фотоколориметрия.

Спектрофотометрия основана на поглощении строго монохроматического излучения, т.е. излучения определённой длины волны. Монохроматизация светового потока осуществляется с помощью кварцевых призм или дифракционных решёток, разлагающих белый свет в спектр. Измерения проводятся в широкой области длин волн от приблизительно 185 нм до приблизительно 1100 нм. При работе в УФ области, т.е. в области длин волн 200 – 400 нм в качестве источника света используют водородную или дейтериевую лампу, в видимой области – лампу накаливания. При работе в УФ области применяют кюветы из кварца, так как стекло поглощает УФ лучи. Приборы называются спектрофотометры.

Фотоколориметрия основана на поглощении света не строго монохроматического. Источником света служит лампа накаливания. Измерения проводят в видимой области спектра 400 – 750 нм. Свет от источника (лампы накаливания) проходит через светофильтры, которые пропускают излучение не определённой длины волны, а пропускают излучение шириной в несколько десятков нм – от 20 до 50. Приборы называются фотоэлектроколориметры.

Методы анализа, основанные на измерении светопоглощения молекулами изучаемого вещества в видимой (185-400 нм) и УФ областях (400-760 нм) называют фотометрическими.

Для количественного определения вещества фотометрическим методом сначала переводят в соединение, поглощающее электромагнитное излучение, затем определяют ослабление интенсивности излучения при прохождении его через поглощающую среду определённой толщины, т.е. количественно определяют абсорбцию электромагнитного излучения.

Если световой поток с интенсивностью I₀ пропустить через кювету, наполненную окрашенным прозрачным раствором, часть света отразится от стенок кювета ( I_отр), часть света рассеивается от присутствующих в растворе взвешенных частиц ( I_рас ), часть света поглощается раствором (I_погл), часть света проходит через раствор ( I) .

Интенсивность падающего излучения равна сумме составляющих:

I₀ = I_отр + I_рас + I_погл + I

Интенсивность светового потока, прошедшего через раствор, измеряют относительно раствора сравнения, при приготовлении которого растворитель и кюветы аналогичны применяемым для исследуемого раствора. Поэтому интенсивностями отраженного и рассеянного света можно пренебречь, так как они одинаковы для раствора сравнения и исследуемого раствора.

I₀ = I_погл + I

Интенсивность светового потока при прохождении через раствор уменьшается. Уменьшение интенсивности света при прохождении его через раствор подчиняется закону Бугера-Ламберта- Бера

I = I₀ * 10^-εlc

Графически это зависимость экспоненциальная, такими зависимостями пользоваться неудобно.

Поэтому уравнение было прологарифмировано.

Закон Бугера-Ламберта-Бера (закон светопоглощения)

А = ε_λсl, (3)

где А = Ig I_o/I

Оптическая плотность – есть логарифм отношения интенсивности падающего на раствор света к интенсивности прошедшего через раствор света.

Оптическая плотность характеризует интенсивность света поглощенного веществом.

Оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации и толщине поглощающего слоя.

ε_λ- молярный коэффициент светопоглощения

ε_λ.окрашенного соединения зависит от температуры, длины волны падающего света, но не зависит от концентрации и толщины поглощающего слоя.

Физический смысл ε_λ.:

ε_λ.представляет собой оптическую плотность одномолярного раствора при толщине поглощающего слоя один сантиметр.

ε_λ.характеризует чувствительность метода. Чем больше ε_λ., тем выше чувствительность определения, тем меньшую концентрацию можно определить данным методом. Нужно выбирать реакцию или реагент, который даёт раствор с наибольшим коэффициентом молярного поглощения. Зная ε_λ , можно рассчитать какую минимальную концентрацию можно определить фотоколориметрически.

т.е. фотоколориметрия очень чувствительный метод.