3 Контрастность фотометрических реагентов

При выборе органического реагента для фотометрического определения тех или других ионов необходимо учитывать спектральную характеристику реагента и его комплекса с определяемым ионом. Как уже говорилось, размытость спектра поглощения характеризуется полушириной полос пог­лощения, чем меньше эта величина - тем легче выбрать длину волны для спектрофотометрического определения одного компонента в присутствии других. С другой стороны, чем больше разница в максимумах поглощения комплекса и реагента (чем больше контрастность реакции) - тем надежнее результат определения. Для удовлетворительного фотометричес­кого определения эта разница не должна быть менее 100 нм. Для неодинаковых реагентов это расхождение является различным и зависит от свойств реагента и растворителя. Подбором растворителя можно сдвинуть максимум поглощения в какую-либо сторону и повысить контра­стность реакции.

Другой путь улучшения контрастности цветных реакций - введение подходящих заместителей в молекулу реагента.

4 Определение интенсивности поглощения электромагнитного излучения

Для количественного определения вещества фотометрическим методом после переведения определяемого компонента в соединение, поглощающее электромагнитное излучение, необходимо определить ослабление интен­сивности потока излучения при прохождении его через поглощающую среду определенной толщины.

Интенсивность поглощения раствора может быть охарактеризована отношением I₀/I, где I₀ и I - интенсивность потока электромагнитного излучения соответственно до и после прохождения поглощающей среды. Чем больше поглощает раствор, тем больше I₀/I. Это отношение зависит также от от толщины слоя раствора, что выражается уравнением:

I₀/I = n^l ,

где l - толщина поглощающего слоя; n - величина, зависящая от свойств поглощающего вещества. Для удобства это уравнение логарифмируют и получают выражение:

lg(I₀/I) = l*lgn.

Величину lg(I₀ /I) называют оптической плотностью А раствора. Ослабление интенсивности светового потока зависит, очевидно, от количества поглощающих свет центров, встречающихся на пути потока излучения, т. е. от концентрации раствора. Если величину lgn обозна­чить как ε, то можно записать

А = ε* С*l

Эту зависимость называют законом Бугера-Бэра. Последнее выражение используют для расчета концентрации определяемого вещества в фотомет­рическом анализе.

Если в уравнении Бугера-Бэра концентрация С выражена в моль/л, а толщина слоя l в см, то ε выражает молярный коэффициент светопоглоще­ния, т. е. молярный коэффициент поглощения численно равен оптической плотности 1 М раствора при толщине слоя 1 см.

Молярный коэффициент поглощения характеризует внутренние свойства вещества и не зависит от объема раствора, толщины слоя и интенсивнос­ти освещения. Поэтому величина является наиболее важной и объективной характеристикой возможной чувствительности фотометри­ческого определения. Как уже говорилось, значения в области макси­мума для различных поглощающих свет соединений сильно различаются.

Для смесей нескольких поглощающих свет соединений, если они не взаимодействуют друг с другом, соблюдается аддитивность оптической плотности. Это свойство используется при анализе смеси некоторых поглощающих свет соединений, если они отличаются по спектрам поглоще­ния. Измерив оптическую плотность смеси при нескольких длинах волн, можно составить систему уравнений и решить их по отношению к неизвестным концентрациям С₁ , С₂ , С₃ , ..., С_n.

Возможны отклонения от закона Бугера-Бэра при измерении светопог­лощения по следующим причинам.

Физические причины. Этот закон справедлив для разбавленных растворов с концентрацией веществ менее 0.01 М. При более высоких концентрациях могут наблюдаться отклонения от линейной зависимости.

Закон соблюдается только для монохроматического излучения. Поэтому значительные отклонения могут возникать при использовании немонохро­матического светового потока.

Химические причины. Кажущиеся отклонения от закона связаны с диссоциацией и ассоциацией химических соединений, влиянием других веществ, присутствующих в растворе, а также с другими химичес­кими процессами, происходящими в растворах: гидролиз с образованием гидроксокомплексов, гидроксидов, взаимодействием с растворителем с образованием кислых солей, изменением состава комплексных соединений в связи со ступенчатым характером их образования и др.