- •Глава 8. Методы спектрального и оптического анализа
- •8.1 Оптический спектральный анализ: видимая и
- •8.1.1 Оптический анализ. Классификация спектров.
- •8.1.2 Эмиссионная спектроскопия
- •8.1.3 Спектроскопия поглощения уф и видимой областей спектра
- •8.1.4 Основные области уф-диапазона.
- •8.1.5 Применение уф-спектроскопии для анализа структуры
- •8.1.6 Виды переходов, активных в уф-диапазоне. Характеристика
- •2. Ненасыщенные углеводороды.
- •3. Ароматические углеводороды.
- •4. Карбонильные соединения
- •5. Тиокарбонильные соединения.
- •8.2.1 Основные виды колебаний в ик-области.
- •8.2.2. Общие принципы анализа ик-спектров органических соединений. Факторы, влияющие на ик-спектры.
- •8.2.3. Краткая характеристика ик-спектров отдельных классов органических веществ.
- •1. Углеводороды.
- •1.1. Предельные углеводороды (алканы).
- •1.2. Циклоалканы.
- •1.3 Непредельные углеводороды
- •1.3.1. Алкены
- •2. Ароматические соединения (бензолпроизводные).
- •3. Соединения, содержащие гетероатомы.
- •3.1. Кислородсодержащие соединения
- •3.1.1. Гидроксидсодержащие соединения.
- •3.1.2. Эфиры.
- •3.1.3. Карбонилсодержащие соединения.
- •3.2. Азотсодержащие соединения
- •3.2.1 Амины и амиды
- •3.2.2. Нитросоединения.
- •3.2.3. Нитрильные гуппы.
- •3.3. Серосодержащие соединения
- •3.4. Галогенсодержащие соединения.
- •8.3. Фотометрические методы анализа.
- •8.4. Фотоколориметрия.
- •8.4.1 Основные законы светопоглощения. Оптическая плотность.
- •8.4.3 Требования к веществам и растворам в фотоколориметрии.
- •8.4.5. Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа
- •8.5. Рефрактометрический анализ.
- •8.5.2 Факторы, влияющие на величину показателя преломления света.
- •8.6. Поляриметрический анализ.
- •8.6.1 Определение концентрации вещества методом
- •8.6.2 Устройство и принцип работы кругового поляриметра.
8.4.3 Требования к веществам и растворам в фотоколориметрии.
Так как фотоколориметрия (фотометрия) основана на избирательном поглощении света, то необходимо максимально исключить потери энергии на рассеяние и люминесценцию, а преломление света при изменении концентрации должно оставаться постоянным. Из этих условий вытекают следующие требования к фотометрируемым растворам (веществам):
высокое избирательное поглощение, т. е. растворы должны быть интенсивно окрашены;
низкая (порядка мкг) концентрация вещества;
низкое преломление и рассеяние света во всем измеряемом диапазоне концентраций;
высокая прозрачность растворов и отсутствие рассеивающих ассоциатов, коллоидных частиц, что реализуется в истинных растворах или близких к ним по свойствам;
устойчивость к воздействию излучения: отсутствие фотохимических реакций;
устойчивость к воздействию иных внешних факторов; отсутствие окисления, испарения или расслоения растворов в ходе анализа.
8.4.5. Нефелометрический и турбидиметрический методы анализа
Методы нефелометрии и турбидиметрии основаны на способности мутных сред рассеивать свет. Так как одновременно с рассеянием света меняется оптическая плотность среды, то измерения выполняют не только на специализированных приборах, но и на фотоэлектроколориметрах. Эти методы применяют для анализа суспензий, эмульсий, различных взвесей. Чувствительность методов достаточно высока, однако по точности они уступают фотокалориметрии. Поэтому их применяют для анализа только неокрашенных сред, например сульфатов и хлоридов в природных водах. В нефелометрии концентрацию вещества оценивают по интенсивности света, рассеянного взвешенными частицами, а в турбидиметрии –измерением интенсивности света, прошедшего через рассеивающую среду (рисунок 8.35).
Рисунок 8.35. Схемы измерения интенсивности рассеянного света в
а) нефелометрии; б) турбидиметрии
Для частиц, диаметр которых сравним с длиной волны, рассеяние света подчиняется закону Рэлея. Если показатели преломления в системе для среды и частиц – постоянны, то формула имеет вид:
(8.12)
где I – интенсивность рассеянного света; – интенсивность исходного излучения; N – общее число рассеивающих частиц; – объем данной частицы; – длина волны излучения. Из формулы (8.12) видно, что с уменьшением длины волны интенсивность рассеяния света быстро возрастает и пропорциональна . При тщательном приготовлении суспензий и эмульсий можно считать, что размеры частиц одинаковы, а распределение их в объеме – равномерное. Это позволяет заменить число частиц и их объем – концентрацией с. Тогда формула (8.12) принимает вид:
(8.13)
где k – константа, объединяющая все постоянные для данной системы, величины. Прологарифмируем это уравнение и учтем, что А = –log с – кажущаяся оптическая плотность.
А = –log = klc (8.14)
где k – молярный коэффициент мутности раствора; l – толщина слоя; с – молярная концентрация частиц; .– интенсивность света, прошедшего через кювету.
Полученное выражение (8.) показывает, что в нефелометрии линейным будет график в координатах А – -log c, тогда как в турбидиметрии – в координатах А – с.