- •Лекция № 2 оптические методы
- •2.1. Спектрофотометрия
- •2.1.1. Закон Бугера-Ламберта-Бера
- •Основные величины, используемые в спектрофотометрии
- •2.1.2. Отклонения от закона Бугера-Ламберта-Бера
- •2.1.3. Основные характеристики спектрофотометрии
- •2.1.4. Условия и последовательность фотометрического определения вещества
- •2.1.5. Способы определения концентрации
- •2.1.6. Метод спектрофотометрического титрования
- •2.1.7. Приборы метода спектрофотометрии
- •2.2. Атомно-абсорбционный спектрометрический анализ
- •2.2.1. Теоретические основы метода
- •2.2.2. Основные принципы метода
- •2.2.3. Количественные определения
- •2.2.4. Общая схема аналитического процесса при атомно-абсорбционной спектрометрии
- •2.2.5. Источники излучения
- •2.2.6. Схема установки для атомно-абсорбционного анализа
- •Блок – схема спектрометрической установки для атомно-абсорбционного анализа
- •2.2.7. Преимущества работы с монохроматическими излучениями
- •2.2.8. Применение атомно-абсорбционного спектрометрического анализа
- •2.3. Рефрактометрия и поляриметрия
- •2.3.1. Теоретические основы рефрактометрии
- •2.3.2. Приборы метода рефрактометрии
- •2.3.3. Расчет концентрации вещества в рефрактометрии
- •2.3.4. Применение рефрактометрического анализа
- •2.3.5. Теоретические основы поляриметрии
- •2.3.6. Приборы метода поляриметрии
- •2.3.7. Спектрополяриметрия
- •2.3.8. Применение поляриметрического анализа
- •Контрольные вопросы
2.2.3. Количественные определения
Уменьшение интенсивности резонансного излучения в условиях атомно-абсорбционной спектрометрии подчиняется экспоненциальному закону убывания интенсивности в зависимости от длины слоя и концентрации вещества, аналогичному закону Бугера-Ламберта-Бера:
I1 = I0 ·10a·C·l. |
(2.4) |
Если l0 - интенсивность падающего монохроматического света, а l – интенсивность этого света, прошедшего через пламя, то величину lg(l0/l) можно назвать оптической плотностью.
Оптическая плотность согласно уравнению (2.4) прямо пропорциональна концентрации вещества. В практике анализа обычно применяют метод градуированного графика и метод добавок.
В методе градуированного графика измеряют оптическую плотность нескольких стандартных растворов и строят график в координатах оптическая плотность – концентрация. Затем в тех же условиях определяют оптическую плотность анализируемого раствора и по градуированному графику находят его концентрацию.
При работе по методу добавок сначала измеряют оптическую плотность анализируемого раствора (Dx), затем вводят в анализируемый раствор определенный объем стандартного раствора и снова измеряют оптическую плотность (Dx + ct). Расчеты проводят аналогично описанному выше (см. раздел 2.1.5.).
2.2.4. Общая схема аналитического процесса при атомно-абсорбционной спектрометрии
Атомно-абсорбционный метод анализа разработан для определения элементного состава жидких проб, поэтому аналитический процесс метода проводят по установленной схеме.
Отбирают определенную массу анализируемого вещества для химической обработки этой навески с целью разрушения структуры вещества.
Создают поглощающий слой атомного пара. С этой целью рабочий раствор пробы вводят в атомизатор.
Через слой атомного пара пропускают свет от источника, излучающего линейчатый спектр определяемого элемента.
Из светового потока выделяют участок спектра соответствующей резонансной линии поглощения.
Оценивают сначала величину поглощенной энергии и затем – аналитического сигнала.
Строят градуированный график по результатам замера аналитического сигнала для стандартных растворов и определяют расчетный коэффициент для интервала концентраций.
Вычисляют концентрацию определяемого элемента.
Оценивают правильность результатов анализа партии проб путем сравнения результатов анализа стандартных образцов с данными их аттестации.
2.2.5. Источники излучения
Чтобы поглощение атомами было заметно, нужно направлять на пробу излучения с очень узким интервалом длин волн. В идеале нужно излучение с одной длиной волны, соответствующей одному энергетическому переходу в атоме исследуемого вещества. К таким идеальным источникам приближаются лампы с полым катодом, представляющие собой стеклянный баллон с кварцевым окном, заполненный инертным газом. К аноду и катоду, закрепленным в баллоне, приложено высокое напряжение. Цилиндр катода изготовляют из того металла, который нужно определять. Для определения каждого элемента нужна своя лампа. Катод можно изготовить из сплава разных металлов, что позволяет, не меняя лампу, определять сразу несколько элементов. Также в методе атомно-абсорбционной спектрометрии используют безэлектродные разрядные лампы – кварцевые трубки, в которых запаяны пары металла под низким давлением.