Фотометрический анализ

Каждое вещество поглощает определенные (характерные только для него) длины волн, т. е. длина волны поглощаемого из­лучения индивидуальна для каждого вещества, и на этом осно­ван качественный анализ по светопоглощению.

Основой количественного фотометрического анализа является закон Бугера — Ламберта — Бера:

, (1)

где I₀, I – интенсивности потоков света, направленного на по­глощающий раствор и прошедшего через него; с — концентрация вещества, моль/л; l — толщина светопоглощающего слоя, см; ε — молярный коэффициент светопоглощения.

Из уравнения (13.1) следует (I/I₀) = 10 ^{– εlc}, откуда

lg(I/I₀) = –εlc, или –lg(I/I₀) = А = εlc,

где А — оптическая плотность раствора.

Часто используют также величину, называемую пропуска­нием, Т:

.

Пропускание связано с оптической плотностью раствора со­отношением:

–lgT = –lg(I/I₀) = A. (2)

Из уравнений (13.1) и (13.2) получается еще одно выражение для закона Бугера—Ламберта—Бера:

А = ε1с. (3)

Графически зависимость оптической плотности от концент­рации окрашенного вещества, если выполняется закон Бугера— Ламберта—Бера, выражается прямой, проходящей через начало координат. Эта зависимость соблюдается при выполнении опре­деленных условий (работа с разбавленными растворами, моно­хроматичность падающего света и т. д.).

Возможности современных измерительных приборов тако­вы, что позволяют измерять величину А от 0,02 до 3,0. Однако для получения удовлетворительных по точности результатов зна­чения измеряемой оптической плотности должны находиться в пределах 0,05 < А < 1,0.

Для определения концентрации анализируемого вещества наиболее часто используют следующие методы: 1) метод моляр­ного коэффициента светопоглощения; 2) метод градуировочного графика; 3) метод добавок; 4) метод дифференциальной фотомет­рии; 5) метод фотометрического титрования.

Фотометрическим методом можно определять также компо­ненты смеси двух и более веществ. Эти определения основаны на свойстве аддитивности оптической плотности:

А_см=А₁+А₂+…+A_n

или

А_см=l(ε₁ с₁+ ε₂ с₂+… ε_n с_n),

где А_см — оптическая плотность смеси; A₁, ε _1; с₁ — соответствен­но оптическая плотность, молярный коэффициент светопоглоще­ния и концентрация первого компонента смеси; А₂, ε ₂, с₂ — те же величины для второго компонента смеси и т. д.

Расчет концентрации веществ, находящихся в смеси, мо­жет быть выполнен либо графическим, либо аналитическим ме­тодом.

Общие рекомендации повыполнению лабораторных работ.

При выполнении настоящего практикума, необходимо:

- cтрого следовать методике приготовления растворов (соблюдайте порядок сливания реагентов, поддерживайте нужную кислотность);

- выполнять правила приготовления растворов, отбора аликвот, измерения объемов и пр.;

- соблюдать чистоту кювет для измерения светопоглощения. Перед заполнением кювету ополаскивают небольшой порцией исследуемого раствора во избежание его разбавления остатками воды после промывания кюветы;

- кювету заполнять до такого уровня, чтобы весь световой поток проходил через слой раствора. Кюветы устанавливать в строго определенное положение во избежание «кюветной» ошибки;

- ознакомиться с описанием прибора и порядком измерений;

- по окончании работы выключить прибор, вымыть посуду и кюветы и сдать их лаборанту. Привести в порядок рабочее место.