IV.2. Основные особенности спектрофотометрии

Спектрофотометрия является оптическим молекулярно-абсорбционным методом анализа, в котором:

аналитическим сигналом служит степень поглощения проходящего через среду светового потока данной длины волны (абсорбционность) А;

аналитической формой, генерирующей аналитический сигнал, являются молекулы, комплексные ионы (в том числе гидраты и сольваты), ионные и молекулярные ассоциаты;

аналитической функцией, связывающей величину аналитического сигнала с концентрацией аналитической формы, является уравнение объединенного закона Бугера - Ламберта - Бера (см. раздел I.5).

Как уже подчеркивалось во введении, процесс получения и измерения аналитического сигнала требует соблюдения определенных условий, при выполнении которых между величиной сигнала и содержанием аналитической формы существует однозначная зависимость. Для этого необходимо:

обеспечить количественный перевод определяемого компонента в аналитическую форму;

создать условия выполнения аналитической зависимости;

устранить или учесть мешающее влияние других компонентов;

измерить величину аналитического сигнала с допустимой погрешностью;

преобразовать значение величины аналитического сигнала в значение величины концентрации или массы определяемого компонента в пробе.

Рассмотрим специфические особенности выполнения этих требований в спектрофотометрии.

IV.2.1. Создание условий выполнения аналитической зависимости

При обсуждении закона Бугера - Ламберта - Бера подчеркивалось, что падающий световой поток I₀ может быть представлен как сумма поглощенной I_a, прошедшей I и рассеянной (отраженной) I_r составляющих:

I₀=I_a+I+I_r. (IV.1)

Экспериментально могут быть определены только I₀ и I. Значения I_r могут меняться в зависимости от условий измерений, что создает неопределенность значения величины I_a, которая связана с концентрацией аналитической формы. Поэтому очевидно, что закон Бугера - Ламберта - Бера будет выполняться лишь в том случае, если величина I_r будет сведена практически к нулю или учтена в процессе измерения так, чтобы можно было считать

I₀=I_a+I. (IV.2)

Принимая во внимание ограничения, изложенные при обсуждении закона Бугера - Ламберта - Бера, можно сделать вывод, что аналитическая зависимость A=Сl выполняется, если:

используется монохроматическое излучение;

устранено или учтено рассеянное излучение;

не протекают фотохимические реакции и не наблюдается явление люминесценции.

При нарушении этих условий молярный коэффициент поглощения  изменяется. Если он уменьшается, наблюдаются отрицательные отклонения от закона, если возрастает - положительные.

Причины отклонения от основного закона светопоглощения могут быть кажущимися или истинными. Кажущиеся причины, обусловленные немонохроматичностью светового потока, рассеянием света и посторонним излучением, называются инструментальными, а вызванные химическими взаимодействиями относят к химическим. Истинные причины связаны с изменениями в окружении поглощающих частиц при повышении концентрации и с допущениями, сделанными при выводе закона.