Оптические методы анализа.

В основе оптических методов анализа лежит изучение светопоглощения, светорассеивания, светопропускания.

Классификация:

Колориметрия- визуальное определение содержания вещества по интенсивности окраски раствора.

Фотоэлектоколориметрия- определение содержания вещества по интенсивности света , пропущенного через светофильтр и измеренного фотоэлементом.

Спектрофотометрия- определение содержания вещества при строго определенной длине волны.

Нефелометрия - определение содержания вещества по степени мутности раствора.

Основной закон светопоглощения (закон Бугера–Ламберта–Бера). Поток света с интенсивностью I₀, проходящий через светопоглощающий раствор толщиной l, частично рассеивается, преломляется, но большая его часть поглощается. Интенсивность выходящего из раствора потока I_t меньше I₀. Между этими величинами справедливо соотношение Бугера:

где k – константа; l – толщина поглощающего слоя.

Отношение I/I₀ называется пропусканием Т (безразмерная или выраженная в % величина). Отрицательный десятичный логарифм Т – оптическая плотность А. Ламберт установил, что

где a – коэффициент пропорциональности (а = 0,434k).

Оптическая плотность зависит от длины волны падающего света, природы поглощающего вещества, его концентрации, характеристики ячейки (толщина светопоглощающего слоя или длина кюветы). Коэффициент а связан с концентрацией поглощающих свет частиц законом Бера

а = ε С,

где ε - молярный коэффициент поглощения, зависит от природы частиц и растворителя, характеризует чувствительность метода; С – концентрация раствора, моль/дм³.

В анализе применяется основной (объединенный) закон светопоглощения Бугера–Ламберта–Бера. Количество электромагнитного излучения, поглощенное раствором, при прочих равных условиях, пропорционально концентрации поглощающих частиц и толщине слоя

А = ε l С.

Закон Бугера – Ламберта – Бера строго выполняется только для разбавленных растворов.

49. Водородный показатель. Расчет рН. Ионометрический метод.

Водородный показатель.

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-

По закону действия масс константа равновесия этой реакции выражается следующим образом:

К=

Измерения показали, концентрация ионов водорода чистой воды, а следовательно, и концентрация ионов гидроксила равны [Н⁺]=[ОН^-]=1^.10^-7 M. Диссоциация воды очень незначительна, поэтому концентрацию [Н₂О] можно считать практически постоянной величиной, тогда можно записать

К[Н₂О] = К_ω = [Н⁺]^.[ОН^-]= (1^.10^-7)² = 1^.10^-14,

где новая константа К_ω называется ионным произведением воды (ИП).

В кислых растворах [Н⁺] > 10^-7 моль/л,

в нейтральных растворах [Н⁺] = 10^-7 моль/л,

в щелочных растворах [Н⁺] < 10^-7 моль/л.

Из выражения ионного произведения воды следует, что в любом водном растворе всегда содержатся Н⁺ и ОН^- ионы. концентрации ионов Н⁺ и ОН^- в водных растворах легко рассчитать при помощи ионного произведения воды.

Электрохимические методы анализа

Электрохимические методы основаны на измерении электрических параметров электрохимических явлений, возникающих в исследуемом растворе. Такое измерение осуществляют с помощью электрохимической ячейки.

Электрохимические методы классифицируют в зависимости от типа явлений замеряемых в процессе анализа. В общем случае различают две группы электрохимических методов:

1. Методы без наложения постороннего потенциала, основанные на измерении разностности потенциалов,который возникает в электрочимической ячейке, состоящей из электродов и сосуда с иследуемым раствором.Эту группу методов называют потенциометрическими.В потенциометрических методах используют зависимость равновесного потенциала электродов от концентрации ионов,участвующих в электрохимической реакции на электродах.

2. Методы с наложением постороннего потенциала основанныу на измерении:

   • Электрической проводимости растворов- кондуктометрия;

   • Количество электричества, прошедшего через раствор, - кулонометрия;

   • Зависимости величины тока от приложенного потенциала- вольт- амперометрия;

   • Времени, необходимого для прохождения электрохимической реакции, - хриниэлектрохимические методы (хроновольтамперометрия, хронокондуктометрия). В методах этой группы на электроды электрохимической ячейки налагают посторонний потенциал.

В методах с наложением постороннего потенциала применяют электролитическую ячейку, названную так потому, что на электродах ячейки под действием наложенного потенциала происходит электролиз- окисление или восстановление веществ.