Молекулярная абсорбционная спектроскопия

Метод молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ и видимой областях света обычно называют спектрофотометрией. Объектом спектрофотометрических измерений, как правило, является раствор, помещенный в кювету – сосуд с плоскими параллельными прозрачными гранями.

Метод основан на измерении поглощения света. Вследствие поглощения излучения при прохождении его через слой вещества интенсивность излучения уменьшается и тем больше, чем больше концентрация светопоглощающего вещества. Измерение чаще всего проводят путем сравнения интенсивностей света внешнего источника, падающего на образец и прошедшего через него.

Изменение интенсивности света при прохождении через образец может быть вызвано светопоглощением не только определяемого вещества но и растворителем, а также рассеянием и отражением.

Чтобы учесть потери света на отражение и рассеяние, сравнивают интенсивности света, прошедшего через исследуемый раствор и раствор контрольного опыта. При одинаковой толщине слоя в кюветах из одинакового материала, содержащих один и тот

I_{0 раствор} I

же растворитель, потери на отражение и рассеяние света будут примерно одинаковы у обоих пучков и разница в уменьшения интенсивности света в кювете с исследуемым раствором и раствором контрольного опыта будет зависеть от концентрации вещества.

Уменьшение интенсивности света, прошедшего через раствор, характеризуется коэффициентом пропускания (или просто пропусканием) Т:

Где I и I₀ - соответственно интенсивности света, прошедшего через раствор и растворитель (или раствор контрольного опыта).

Взятый с обратным знаком логарифм Т называется оптической плотностью (А):

Уменьшение интенсивности света при прохождении его через раствор подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера.

,

где ε – молярный коэффициент поглощения, л ∙моль^-1∙ см^-1(эту размерность обычно не указывают ;

l – толщина светопоглощающего слоя, см;

с – концентрация раствора, моль/дм³.

Оптическая плотность раствора, содержащего несколько окрашенных веществ, обладает свойством аддитивности, которое иногда называют законом аддитивности светопоглощения. В соответствии с этим законом поглощение света каким-либо веществом не зависит от присутствия в растворе других веществ. При наличии в растворе нескольких окрашенных веществ каждое из них будет давать свой аддитивный вклад в экспериментально определяемую оптическую плотность A:

А =А₁ + А₂ + …+А_{n ,}

где А₁, А₂ и т.д. – оптическая плотность вещества 1, вещества 2 и т.д.

Ограничения и условия применимости закона Бугера-Ламберта –Бера

В соответствии с уравнением А = εcl зависимость оптической плотности от концентрации графически выражается прямой линией, выходящей из начала координат. Опыт показывает, однако, что линейная зависимость наблюдается не всегда. При практическом применении закона Бугера-Ламберта-Бера необходимо учитывать следующие ограничения.

А

1 Закон справедлив для монохроматического света.

2 Коэффициент (ε) зависит от показателя преломления среды (высокое значение показателя преломления характерно для растворов с высокими концентрациями).

С

3 Температура при измерениях должна оставаться постоянной хотя бы в пределах нескольких градусов.

4 Пучок света должен быть параллельным.

5 При измерении концентрации не должна меняться природа частиц.