20.Темірді фотометрлік әдіспен есептеу тәсілі бойынша анықтау.

Фотометрлік талдау әдісі атомдар мен молекулалардың электромагниттік энергияны жұту, шашырату немесе сәуле шығару қабілетіне негізделеді. Бугер-Ламберт-Бер заңы жарық жұтатын зат қабаты арқылы өткен жарық қарқындылығының төмендеуін зат концентрациясы мен қабат қалындығымен байланыстырады. Шағылысу мен шашырауға кеткен жарықты ескеру үшін, зерттелетін ерітінді мен еріткіш арқылы өткен жарық қарқындылығын салыстырады. Құрамында бірдей еріткіш бар, материалы бірдей кюветаларда қабат қалындығы бірдей кезде шағылысу мен шағылысуға кеткен жарық екі шоғырында шамамен бірдей және жарық қарқындылығының төмендеуі заттың концентрациясына байланысты болады.

Ерітінді арқылы өткен жарық қарқындылығының төмендеуі өту коэффициентімен сипатталады Т: T=I/I_o,

Мұндағы, I және I_o –сәйкесінше ерітінді және еріткіш арқылы өткен жарық қарқындылығы.

Кері алынған логарифм Т оптикалық тығыздық А деп аталады: -lgT= -lgI/I₀=lgI₀/I=A.

Ерітінді арқылы өткен жарық қарқындылығының төмендеуі Бугер-Ламберт-Бер заңына бағынады:

I=I₀*10^-εlc, Немесе -lgT=A= εlc.

мұндағы, ε-жұтылудың молярлы козффициенті; l-жарық жұтатын қабаттың қалыңдығы; c-ерітінді концентрациясы.

ε физикалық мағынасы белгілі, егер l=1см және c=1моль/л болса, онда А= ε. Яғни жұтылудың молярлы коэффициенті қабаттың қалындығы 1см болғанда бір молярлы ерітіндінің оптикалық тығыздығына тең.

Темірді фотометрлік әдіспен анықтау кезінде максималды жарық жұту толқын ұзындығын таңдап алдық. Себебі, жарық ерітіндімен тандамалы жұтылады: кейбір толқын ұзындықтарында жарық жұтылу арқынды жүреді, ал кейбіреуінде жарық жұтылмайды. Энергиясы hv қозған бөлшек энергиясына тең жарық кванттары қарқынды жұтылады және олардың жұтылу ықтималдығы нөлден жоғары. Осы жиіліктердегі (немесе толқын ұзындықтарындағы) жұтылудың молярлы коэффициенті жоғары мәндерге жетеді. Жұтылудың молярлы коэффициентінің жиілік бойынша немесе толқын ұзындықтары бойынша таралуы жұтылу спектрі деп аталады.

Әдетте, жұтылу спектрін оптикалық тығыздықтың А немесе жұтылудың молярлы коэффициентінің ε түсетін жарықтың жиілігіне немесе толқын ұзындығына λ тәуелділігін графикалық түрде бейнелейді. А немесе ε орнына жиі оладың логарифмдерін қояды.

. Математикалық жолмен Ламберт-Бугер заңы экспоненциалды байланысты көрсететін теңдікпен өрнектеледі:

е – натурал логарифмнің негізі;

К1 – жұтылу коэффициенті;

l – жарық жұтатын қабаттың қалыңдығы;

I/ I0 – қатынасын өткізгіштік деп атайды да Т деп белгілейді.

(1) – теңдіктің логарифмді түрін жазсақ: . Енді натурал логарифмді ондық логарифмге айналдырсақ: . Осы теңдеуді өзгерте отырып мынадай теңдік алуға болады: . Сонда . Яғни, . Оптикалық тығыздық пен өткізгіштік арасындағы байланыс: . Жарық жұтатын заттың концентрациясы (С) мен оптикалық тығыздықтың (А) арасындағы байланыс Бер заңымен анықталады. Бұл заң бойынша ерітіндінің қалыңдығы тұрақты болса оптикалық тығыздықтың мәні ерітіндінің концентрациясына тура пропорционалды: .

Бұндағы, Kn – пропорционалдық коэффициенті; С – анықталатын заттың концентрациясы.

Боялған ерітіндінің бойынан өткен монохроматты жарық шоғының интенсивтігі (I), түскен жарық шоғының интенсивтігі (I₀), боялған қосылыстың концентрациясы (С) және ерітіндінің қалыңды (l) арасындағы байланысты жалпы Бугер-Ламберт-Бер заңымен өрнектейді:

K – жарықжұту коэффициенті. Бұл мән 1) еріген заттың табиғатына; 2) температураға; 3) еріткішке және 4) жарық толқынының ұзындығына байланысты. Егер С=1 моль/л; l= 1см болса, онда (K) – молярлы жарық жұту коэффициенті деп аталады да, деп белгіленеді. Молярлы жарық жұту коэффициенті деп қалыңдығы 1см кюветадағы 1М ерітіндінің оптикалық тығыздығын айтады, оны -деп белгілейді. - ерітіндінің қалыңдығы мен концентпрациясына тәуелді емес, ол боялған қосылыстың табиғатын көрсетеді. Бұл кезде . Жарық жұтудың негізгі заңы толық сақталғанда ерітіндінің оптикалық тығыздығы (А) молярлы жарық жұту коэффициентіне, жарық жұтатын заттың концентрациясына және ерітіндінің калыңдығына тікелей тәуелді:

Молярлы жарық жұту коэффициентінің теориялық мәні . Бугер-Ламберт-Бер заңын қолданып анықтайтын заттың анықталу шегін (С_мин) табуға болады. (3) – теңдіктен . Егер l= 1см болса және А=0,005 болса, онда Егер заттың анықтау шегін одан әрі азайту қажет болса ерітіндінің қалыңдығын көбейту керек.