1.1 Закони світлопоглинання

Д ля кількісних визначень краще використовувати монохроматизоване світло, а саме світло з визначеною довжиною хвилі. Якщо на розчин, який міститься в кюветі, спрямувати монохроматизоване світло певної інтенсивності І^₀, то частина світла пройде (I_t), частина віддзеркалиться (I_в), частина поглинається.

Щоб врахувати втрати світла на віддзеркалення і розсіяння порівнюють інтенсивність світла, яке пройшло через досліджуваний розчин і розчинник. При однаковій товщині шару в кюветах із однакового матеріалу, які містять один і той самий розчинник, втрати на віддзеркалення та розсіяння світла будуть приблизно однаковими у обох пучків і зменшення інтенсивності буде залежати від концентрації речовини.

Зменшення інтенсивності світла, яке пройшло через розчин, характеризується коефіцієнтом пропускання або просто пропусканням Т:

,

де І і І₀ відповідно інтенсивності світла, яке пройшло через розчин і розчинник (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Проходження світла

через забарвлений розчин і розчинник

Взятий зі зворотним знаком логарифм Т називається оптичною густиною А:

.

Світлопропускання змінюється від 0 до 100%, а оптична густина від ∞ (практично оперують значеннями А не більше 2) до 0.

Закон Бугера–Ламберта–Бера: Кількість електромагнітного випромінювання, поглинутого розчином, пропорційне концентрації поглинаючих часток і товщині шару розчину.

I=I₀∙10^{–ε∙с∙l}.

Зробивши перетворення отримуємо:

–lg =A=εlc, (1)

де ε – молярний коефіцієнт поглинання, л/моль∙см;

l – товщина світлопоглинаючого шару (см);

с – концентрація розчину (моль/л);

А – оптична густина розчину.

Фізичний зміст “ε” стає зрозумілим, якщо прийняти l=1 см, с=1 моль/л, тоді А=ε. Отже, молярний коефіцієнт поглинання дорівнює оптичній густині одномолярного розчину при товщині шару 1 см та характеризує інтенсивність забарвлення та чутливість визначення. Відповідно до цього закону – оптична густина прямопропорційна кількості речовини і товщині поглинаючого шару.

Молярний коефіцієнт поглинання залежить:

1. від природи речовини;

2. від довжини хвилі падаючого світла.

Відповідно до рівняння (1) залежність оптичної густини від концентрації графічно виражається прямою лінією, яка виходить з початку координат. Але лінійна залежність спостерігається у випадку виконання наступних умов:

1. монохроматичне світло;

2. постійність показника заломлення середовища;

3. постійна температура 2С;

4. пучок світла повинен бути паралельним;

5. поглинають частки одного сорту (при зміні концентрації не повинна змінюватись природа часток).

У випадку невиконання цих умов спостерігається відхилення від лінійної залежності закону Бугера–Ламберта–Бера (рис. 1.3).

З

Рис. 1.3 Відхилення від закону Бугера–Ламберта–Бера

акон адитивності оптичних густин. Якщо в розчині присутні декілька світлопоглинаючих компонентів, що не вступають один з одним у хімічну реакцію, то за умови дотримання закону Бугера–Ламберта–Бера, оптична густина такого розчину буде дорівнювати сумі порційних оптичних густин усіх світлопоглинаючих компонентів, які знаходяться у розчині. В цьому проявляється принцип (або правило) адитивності.

.

На використанні принципу адитивності засновані всі кількісні методи спектрофотометричного аналізу багатокомпонентних систем.