28. Фотоэлектроколориметрия применяется для измерения поглощения света или пропускания окрашенными растворами. Приборы, используемые для этой цели, называются фотоэлектроколориметрами (фэк).
Фотоэлектрические методы измерения интенсивности окраски связаны с использованием фотоэлементов. В отличие от приборов, в которых сравнение окрасок производится визуально, в фотоэлектроколориметрах приемником световой энергии является прибор – фотоэлемент. В этом приборе световая энергия преобразует в электрическую. Фотоэлементы позволяют проводить колориметрические определения не только в видимой, но также в УФ- и ИК-областях спектра. Измерение световых потоков с помощью фотоэлектрических фотометров более точно и не зависит от особенностей глаза наблюдателя. Применение фотоэлементов позволяет автоматизировать определение концентрации веществ в химическом контроле технологических процессов. Вследствие этого фотоэлектрическая колориметрия значительно шире используется в практике заводских лабораторий, чем визуальная. Фотоколориметры в зависимости от числа используемых при измерениях фотоэлементов делятся на две группы: однолучевые (одноплечие) - приборы с одним фотоэлементом и двухлучевые (двуплечие) - с двумя фотоэлементами.
Точность измерений, получаемая на однолучевых ФЭК, невелика. В заводских и научных лабораториях наиболее широкое распространение получил фотоэлектрические установки, снабженные двумя фотоэлементами. В основу конструкции этих приборов положен принцип уравнивания интенсивности двух световых пучков при помощи переменной щелевой диафрагмы, то есть принцип оптической компенсации двух световых потоков путем изменений раскрытия зрачка диафрагмы.
Определение концентрации в фотоэлектроколориметрии
Для определения концентрации анализируемых веществ в фотоэлектроколориметрии применяют:
- метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого окрашенных растворов;
- метод определения по среднему значению молярного коэффициента светопоглощения;
- метод градуировочного графика;
- метод добавок.
Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого окрашенных растворов. Для определения готовят эталонный раствор определяемогo вещества известной концен-трации, которая приближается к концентрацииисследуемого рас-твора. Определяют оптическую плотность этого раствора при определенной длине волны Dэт. Затем определяют оптическую плотность исследуемого раствора Dх при той же длине волны и при той же толщине слоя. Сравнивая значения оптических плотностей исследуемого и эталонного растворов, находят неизвестную концентрацию определяемого вещества. Метод сравнения применим при однократных анализах и требует обязательного соблюдения основного закона светопоглощения. Метод градуировочноro графика. Для определения концентрации вещества этим методом готовят серию из 5-8 стан-дартных растворов различной концентрации. При выборе интервала концентраций стандартных растворов руководствуются следующими положениями:
Ø он должен охватывать область возможных измерений концентрации исследуемого раствора;
Ø оптическая плотность исследуемого раствора должна соответствовать примерно середине градуировочной кривой;
Ø желательно, чтобы в этом интервале концентраций соблюдался основной закон светопоглощения, то есть график зависимости был прямолинейным;
Ø величина оптической плотности должна находиться в пределах 0, 14… 1,3.
Измеряют оптическую плотность стандартных растворов и строят график зависимости D(С). Определив Dх исследуемого раствора, по градуировочному графику находят Сх (рис. 3).
Этот метод позволяет определить концентрацию вещества даже в тех случаях, когда основной закон светопоглощения не соблюдается. В таком случае готовят большое количество стандартных растворов, отличающихся по концентрации не более чем на 10 %.
Рис.Зависимость оптической плотности раствора от концентрации (калибровочная кривая)
Метод добавок - это разновидность метода сравнения, осно-ванный на сравнении оптической плотности исследуемого раствора и того же раствора с добавкой известно количества определяемого вещества.
Применяют его для устранения мешающего влияния посто-ронних примесей, определения малых количеств анализируемого вещества в присутствии больших количеств посторонних веществ. Метод требует обязательного соблюдения основного закона свето-поглощения.
(http://www.ftchemistry.dsmu.edu.ua/ana_him/lek_13.html)
Коэффициент пропускания (τ)
Коэффициент пропускания (τ) это степень способности материала пропускать (проводить через себя) инфракрасное излучение.
τ зависит от типа и толщины материала.
Большинство материалов являются материалами не пропускающего типа, т.е. устойчивыми к длинноволновому инфракрасному излучению.
Пропускания коэффициент среды t, отношение потока излучения Ф, прошедшего через среду, к потоку Ф0, упавшему на её поверхность: t: = Ф/Ф0. Чаще всего понятием П. к. пользуются для световых потоков. Значение П. к. тела зависит как от его размера, формы и состояния поверхности, так и от угла падения, спектрального состава и поляризации излучения (см. Поляризация света). Различают П. к. для направленного пропускания (среда не рассеивает проходящего через неё излучения, см. Прозрачность), П. к. для диффузного пропускания (среда рассеивает всё проникающее в неё излучение) и П. к. для смешанного пропускания (с частичным рассеянием). Значение П. к. для излучения одной длины волны (монохроматического света) называют монохроматическим П. к. Его находят по измерениям освещённости и яркости. Определение П. к. — одно из световых измерений
ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ (D) - десятичный логарифм непрозрачности или взятый с обратным знаком логарифм коэффициента пропускания: D = lg O = lg 1/T = -lg T.
(ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ, мера непрозрачности вещества, равная десятичному логарифму отношения потока излучения Fо, падающего на слой вещества, к потоку прошедшего излучения F, ослабленного в результате поглощения и рассеяния: D=lg(Fо/F). Оптическая плотность - логарифм величины, обратной пропускания коэффициенту.)
Оптическая плотность характеризует степень почернения проявленного фотографического слоя и в первом приближении пропорциональна количеству серебра, выделившегося при проявлении на единице площади слоя. Приборы, служащие для измерения оптической плотности, называются денситометрами. Величина оптической плотности фотографического слоя зависит от способа измерения и оказывается большей при измерениях в пучке направленного света и меньшей в диффузном свете; поэтому различают: 1) оптическую плотность регулярную DII, определяемую той частью прошедшего через слой пучка света, которая прошла, не изменив своего направления; 2) диффузную оптическую плотность D≠ которая определяется при освещении только диффузно-рассеянным светом, и 3) общую, или интегральную, оптическую плотность Ds , которая получается, если учитывать весь свет, прошедший через слой. Отношение регулярной оптической плотности данного слоя к его диффузной плотности называется коэффициентом Калье: Q = DII/D≠.
Кроме того, различают эффективную оптическую плотность, под которой понимается плотность в условиях использования данного слоя, например эффективная плотность при контактной печати, эффективная плотность при проекционной печати и т. д. Соотношение оптической плотности D и коэффициента пропускания Т для различных значений D приведено в табл.
(ЕЩЕ http://ru.science.wikia.com/wiki/Плотность_оптическая )