2.2.2. Спектрофотометрический анализ
Спектрофотометрия использует или непосредственное поглощение света раствором определяемого вещества, например, при анализе красителей, некоторых неорганических веществ и т. д., или, чаще определяемый компонент предварительно переводят химической реакцией в соединение, имеющее характерный спектр поглощения. Спектрофотометрия основана на законе Бугера-Ламберта-Бера и применяется для анализа примесей (1·10-6 - 1·10-7 %) в растворах.
При спектрофотометрических определениях используют поглощение монохроматического света в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, в результате чего зависимость поглощения света от концентрации является более прямолинейной. Данные методы применимы как для анализа одного вещества, так и для анализа систем, содержащих несколько компонентов.
При спектрофотометрии важное значение уделяется выбору растворителя, поскольку образец обычно анализируется в виде раствора. К растворителю в данном случае предъявляются следующие требования: хорошее растворение образца, отсутствие взаимодействия с ним, малое поглощение в диапазоне измеряемых длин волн и низкая летучесть.
Наилучшим растворителем для измерений в УФ и видимой области является вода, которая сама не поглощает. Основные органические растворители хотя и выглядят прозрачными, но часто поглощают в УФ диапазоне, поэтому при работе в этом диапазоне следует уточнить рабочий диапазон длин волн органического растворителя. Для ацетона, например, рабочий диапазон для 10 мм кюветы начинается от 330 нм.
Исследуются такие спектры с помощью прибора спектрофотометра (рис. 2).
Рис.
2. Схема спектрофотометра
Спектрофотометрический анализ одного компонента проводится при выбранной длине волны либо одним из способов, описанных в фотометрии, или по молярному коэффициенту поглощения ελ. В последнем случае, измерив оптическую плотность раствора, по известным значениям ελ и l (толщина поглощающего слоя в см), рассчитывают концентрацию вещества (с): с = D/ ελl.
Главные достоинства спектрофотометрии
простота использования,
несложное оборудование.
Чувствительность и селективность метода можно значительно увеличить в ходе подготовки проб к анализу, отделяя мешающие компоненты и переводя определяемое вещество в форму, обладающую максимальной величиной молярного коэффициента поглощения.
К чувствительным фотометрическим методам относят те методы, которым соответствует молярный коэффициент поглощения, равный или превышающий 104.
2.2.3. Колориметрический анализ
Колориметрический анализ – визуальный метод фотометрического анализа, основанный на переводе определяемого компонента в окрашенное соединение и установлении концентрации окрашенного соединения по интенсивности или оттенку окраски.
Используют различные окрашенные соединения:
Окрашенные галогенидные и роданидные комплексы – для определения
Fe; Co; Mо; W; Bi и др.
2) Комплексы металлов с перекисью водорода – для определения Ti; V и др.
3) Аммиачные комплексы – для определения Сu и Ni.
4) Гетерополикислоты – для определения P; Si; As; W; Ti; Nb и др.
5) Комплексы основных красителей с галогеноксидами металлов – для определения Sb; Ta; Tl; Jn; Ga и т. д.
6) Комплексы металлов с органическими реагентами (дитизон и др.).
7) Окислительно-восстановительные реакции и др.
Наиболее часто применяют следующие приёмы сравнения окраски.
1. Стандартная – готовят серию растворов с различным содержанием определяемого компонента.
2. Разбавление – раствор, окрашенный более сильно, постепенно разбавляют до тех пор, пока окраски не станут одинаковыми с окраской пробирки со стандартным раствором.
3. Колориметрическое титрование – разбавляют испытуемый раствор внесением из бюретки неокрашенного стандартного раствора до окраски стандартного раствора.
2.2.2. УФ-спектрофотометрия
Метод УФ-спектрофотометрии основан на определении веществ по собственному поглощению света. Многие органические соединения, растворённые в том или ином растворителе, характеризуются способностью поглощать УФ-лучи.
Анализ проводят без предварительной обработки исследуемого раствора, он основан только на собственном поглощении определяемых веществ. При таких определениях достигается довольно высокая чувствительность (0,2.0,5 мкг/см3).
В качестве растворителей используют воду, этилен, гексан, гептан, изооктан и др. Очень важно, чтобы растворитель не содержал примесей, поглощающих в той же области, что и исследуемые вещества. Измерения светопоглощения проводят главным образом в диапазоне 220-370 нм. При более низких значениях длин волн сильнее сказывается влияние посторонних веществ.
Метод УФ-спектрофотометрии применяют при анализе пестицидов и при контроле вредных веществ (антибиотиков) на предприятиях фармацевтической промышленности на участках сушки и фасовки препаратов, где сопутствующие примеси практически отсутствуют.