49. Фотоколориметрические методы анализа в экол. Мониторинге.

Фотоколориметр. анализ- разновидностью молекулярно-абсорбцион. спектрального анализа, сущность кот заключается в качеств. и количеств. опред-нии в-в по их спектрам поглощ-я. Физич. основай спектрального анализа - взаимодействие электромагнитного излучения с веществом.

Молекулы, как и атомы, м. нах-ся в разл. энергетич. сост-ях Е₁, Е₂, Е₃, и т. д. При переходе из одного сост-я в др. молекула либо поглощает, либо испускает квант излуч-я. Если при прохожд-и света ч/в-во поглощ-я света не происходит, то в данн. случае в-во с излуч-ем не взаимод-ет и молекулы не изменяют своего энергетич. сост-я. Если при пропускании света ч/ в-во или его р-р наблюдается поглощ-е света в определён. части спектра, то это означ, что молекулы в-ва поглотили часть энергии излучения и перешли в состояние с более высокой энергией. Энергия кванта поглощённого излучения равна разности энергий двух состояний молекулы.

Е = Е₂ – Е₁ = h.

Наблюдаемая при прохождении излучения через вещество картина наз-ся спектром поглощ-я. Измер-е спектров поглощ-я в молекулярно-абсорбц. спектр. анализе производят обычно в ИК, видимой и УФ части спектра. ИК-область спектра – излуч-е с длиной волны 10^-2 – 7  10^-7м. Видимое излучение - 7  10^-7 – 3,2  10^-7 м., ультрафиолетовое 3,2  10^-7 – 10^-9 м.

10^-2 7  10^-7 3,2 10^-7 10^-9

Энергия отдельн. молекулы складывается из энергии движ-я электронов Е_эл., энергии колеб-я атомов Е_кол. и энергии вращ-я молекулы Е_вр.

Е = Е_эл. + Е_кол. + Е_вр.

Если при прохожд-и света ч/ в-во изменяется только вращат. энергия молекул, то поглощ-е лежит в области длин волн порядка 510^-5 – 10^-4 нм. Наблюдаемый спектр называется вращательным. Он лежит в далёкой ИК-области спектра. Если изменяется энергия вращ-я и энергия колеб-я атомов, то наблюд. спектр поглощ-я - колебательно-вращательный. Он лежит в близкой ИК-области спектра. Колеб-я м.б. направлены вдоль оси связи м/атомами, такие колеб-я - валентные. Если колеб-я атомов происх в одном направл-и, то такое колеб-е -симметричное, если в разн., то ассимметр..

Если колеб-я происх с измен-ем угла м/ связями, то колеб-я-деформационные, энергия кот обычно меньше, чем валентн. и полосы поглощ-я, обусловл валентн. колеб-ями, лежат в обл-ти более длин. волн.

Если измен энергия движ-я электронов, спектр поглощ-я, наблюдаем при этом наз-ется электронным и лежит в обл-ти видим. и УФ излуч-я.

Опред-ть неизвестн. в-во по его спектру поглощ-я м. двумя способами:

1. Определить спектр поглощения в-ва и, сопоставив его с известным спектром поглощения по каталогу, идентифицировать вещество.

2. Определить характеристические полосы и по ним определить функциональные группы, входящие в состав молекулы вещества.

Оборудование и техника эксперимента. Для проведения фотоколориметр. анализ исп-ются -фотоэлектроколориметры. Пр-п действия этих приборов основан на пропускании света определ. длины волны ч/р-р и опред-е интенс-ти выходящ. свет. потока при пом фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Фотоэлектроколориметры предназначены для измерения конц-ций растворов окрашенных в-в. Ист-ком излуч-я в них служит лампа накаливания, а монохроматором - набор светофильтров из цв. стекла или полимерных плёнок. В общ. случае схему работы фотоэлектроколориметра м. представить след. образом:

^{Источник монохроматор кювета с раствором фотоэлектронный амперметр}

^{излучения умножитель}

Методы фотоколориметрического измерения.

1.Установление конц-ции исследуемого р-ра методом сравнения оптич.плотностей. Для опред-я готовят эталонный р-р с известной конц-цией. Измеряют оптич. плотность при определ. длине волны и толщине слоя р-ра. Измеряют оптич. плотность исследуем. р-ра при той же длине волны и толщине слоя. Из формулы имеем:

D_эт. = C_эт.l, D_исп = C_исл.l, отсюда D_эт./ D_исп = С_эт./С_исп. и С_исп.= D_испС_эт./ D_эт.

2. Определение конц-ции по значению коэфф-та экстинкции . Сначала опред-ют коэфф-т экстинкции р-ра исследуемого в-ва при определ. длине волны света. Затем измеряют оптич. плотность исследуемого раствора и рассчит-ют конц-цию в-ва по формуле: С = D/l. Коэффициент экстинкции м. найти из спец.таблиц. Этот способ опред-я исп-ют относит-но редко.

3 Опред-е конц-ции в-ва при помощи калибровочного графика. Этот метод применяется наиб. часто. Он особенно удобен при провед-и массов. анализов. В основе лежит графич. изображ-е завис-ти оптич. плотности (D) от конц-ции р-ра (С). Для этого готовят серию р-ров определяем. в-ва разл. конц-ции. Измер оптич. плотность р-ров и резу-ты запис-ют в виде табл.: #:

№ раствора 1 2 3 4 5 6 7

Конц. вещества в мг/мл 1 4 6 8 10 12 14

D 0,1 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4

На основе получен.данных строят график завис-ти оптич.плотности конц-ции. График строят по (.)(.), или прибегают к математ. методу наименьш.квадратов. Определяя оптич. плотность исслед. р-ра на фотоколориметре, по графику находят его конц-цию.