Глава 5 Фотометрический анализ

5.1. Основы метода

Фотометрический анализ входит в группу методов, основанных на поглощении электромагнитного излучения веществами. Фотометрический метод основан на молекулярных спектрах поглощения света растворенными веществами. Определяемый компонент переводят в окрашенный раствор, через который пропускают свет, и по степени поглощения света определяют концентрацию исследуемого компонента.

Все исследуемые этим методом вещества переводят в раствор и затем, реакциями синтеза или разложения получают окрашенные растворы определяемого продукта. Окрашенные растворы селективно поглощают определенные участки спектра. Если на график нанести процент пропускания света (или прозрачность) растворов в зависимости от длины волны пропускаемого через него света, то получим кривую пропускания. Для растворов различного состава кривые пропускания (или поглощения) различны и индивидуальны для каждого соединения. Такую зависимость используют для определения отдельных элементов по исследованию спектров пропускания или поглощения.

При исследовании растворов одинаковых по химическому составу, но отличающихся по концентрации определяемого элемента, падение интенсивности светового потока при прохождении через вещество будет зависеть от концентрации определяемого элемента. Такие измерения можно делать в широком диапазоне спектра, но более точные измерения выполняются при выделении узкого участка спектра (с помощью призм, дифракционных решеток, светофильтров), причем участок спектра выбирают в зависимости от полосы пропускания (или поглощения) для исследуемого вещества.

При прохождении через слой вещества световой поток с интенсивностью Р_о поглощается до Р. Связь между Р_о и Р устанавливается законом Бургера-Ламберта, согласно которому однородные слои одного и того же вещества одинаковой толщины поглощают одну и ту же долю падающего на них световой энергии (при постоянной концентрации растворенного вещества). Отношение Т=Р/Р_о называют пропусканием, его значения могут изменяться от 0 до 1, часто эту величину выражают в процентах. Если величина Т отнесена к толщине слоя в 1 см, то ее называют коэффициентом пропускания.

Поглощение излучения характеризуется оптической плотностью:

А=lg(Ро/Р)= -LgT

А- оптическая плотность

Связь между концентрацией поглощающего раствора и его оптической плотностью выражается законом Бера - оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества при постоянной толщине слоя: Lg(Po/P)=k₁.C

к₁ - коэф. пропорциональности, С - концентрация растворенного вещества.

Эта зависимость лежит в основе фотометрических методов анализа. При графическом изображении зависимости оптической плотности от концентрации получается прямая линия – зависимость логарифма пропускания от концентрации.

Фотометрические методы обладают высокой чувствительностью и используются для определения невысоких концентраций веществ (от 10^-6 до целых %). Кратко рассмотрим отдельные методы.