Тема 2. Активные фотометрические методы

10 Концентрационная колориметрия в исследованиях веществ

Принцип концентрационной колориметрии построен на зависимости спектрального показателя поглощения (как и коэффициента пропускания) от концентрации поглощающего вещества.

Колориметрические исследования проводятся на специальных приборах, в том числе отечественного производства – фотоэлектрических колориметрах серии ФК.

Условия корректности концентрационной колориметрии следующие:

• Однородные среды (например, растворы) рассеянием которых можно пренебречь.

• Чтобы избежать люминесцентных явлений, необходимо выполнить λ>ch/E.

• Чтобы нейтрализовать величину отражения, целесообразны методы сравнения с эталоном, имеющим такое же отражение что и объект.

Коэффициент пропускания определяется формулой

τ_λ= Ф/ Ф₀

Для растворов справедлив закон Бугера -Ламберта-Бера:

Ф=Ф₀e^-cεl

где α=cε; c – концентрация вещества[моль/л], ε – молярный показатель поглощения, который зависит от рода вещества [л/моль*м]; l – толщина образца.

11 Оптическая плотность, ее аддитивность.

Оптическая плотность среды – D:

D= lg τ_λ^-1 = lg (Ф₀ / Ф),

Если l – толщина образца, то

l Ф=Ф₀e^-cεl

откуда

Докажем свойство аддитивности оптической плотности. Рассмотрим последовательное прохождение света через две среды.

D₁ D₂

Проведем очевидные выкладки. Ф₂= (Ф₀ 10^-D1) 10^-D2 = Ф₀ 10^-(D1+D2).

Откуда следует: D=D₁+D₂.

Это доказывает аддитивность оптической плотности.

12 Спектрофотометрический анализ многокомпонентных систем

Рассмотрим спектрофотометрический метод раздельного определения параметров каждого из веществ, смешанных между собой. В этом случае совокупная оптическая плотность зависит от нескольких параметров, каждый из которых описывает одно из веществ смеси.

Разделить эти параметры удается благодаря спектральной зависимости показателей поглощения. Можно получить систему любого числа уравнений, отличающихся длинами волн. Например, для двух веществ с известными удельными коэффициентами поглощения и оптическими плотностями можно составить систему соответствующих уравнений.

Спектрофотометрический метод базируется на уравнениях Фирордта:

D_λ1= D_1λ1 +D_2λ1 = c₁∙ε’_{1 λ 1}∙l+ c₂ ∙ε’_{2 λ 1}∙l

D_λ2= D_1λ2 +D_2λ2 = c₁∙ε’_{1 λ 2}∙l+ c₂∙ε’_{2 λ 2}∙l

где l – длина образца.

ε’_ij – удельный показатель поглощения вещества i на длине волны j.

Решая систему уравнений, получаем:

;

(12.1)