|
7.2. Фотометрический метод анализа
Фотометрический анализ относится к абсорбционным методам, т. е. основан на измерении поглощения света веществом. Он включает спектрофотометрию, фотоколориметрию и визуальную фотометрию, которую обычно называют колориметрией.
В большинстве случаев при фотометрических определениях определяемый компонент с помощью химической реакции в растворе переводят в соединение, поглощающее электромагнитное излучение, затем измеряют его оптическую плотность (абсорбционность). Каждое вещество поглощает излучение с определенными, характерными только для него длинами волн, и на этом основан качественный анализ по светопоглощению. Основными оптическими характеристиками растворов окрашенных соединений в фотометрии являются интенсивность окраски и цвет раствора.
Основой количественного анализа в фотометрии является закон Бугера – Ламберта – Бера, заключающийся в следующем: оптическая плотность (абсорбционность) растворов при прочих разных условиях прямо пропорциональна концентрации вещества и толщине поглощающего слоя:
А = ε l c, (7.1)
где А – оптическая плотность (А = –lg (I : I0) = –lg T);
I0, I – интенсивность потока света, направленного на поглощающий раствор и прошедшего через него, соответственно;
с – концентрация вещества, моль/л;
l – толщина светопоглощающего слоя;
ε – молярный коэффициент светопоглощения;
T – коэффициент пропускания.
Для определения концентрации анализируемого вещества наиболее часто используют следующие методы:
· молярного коэффициента светопоглощения;
· градуировочного графика;
· добавок;
· дифференциальной фотометрии;
· фотометрического титрования.
Метод молярного коэффициента поглощения. С помощью этого метода определяют оптическую плотность нескольких стандартных растворов (Аст). Для каждого раствора рассчитывают коэффициент поглощения (k = Аст : (lсст)) и полученное значение усредняют. Затем измеряют оптическую плотность анализируемого раствора (Ах) и рассчитывают концентрацию (сх) по формуле
сх = Ах : (kl). (7.2)
При методе градуировочного графика готовят серию разведений стандартного раствора, измеряют их поглощение, строят график в координатах Аст – сст. Затем измеряют поглощение анализируемого раствора и по графику определяют его концентрацию.
Метод добавок применяют при анализе растворов сложного состава, так как он позволяет автоматически учесть влияние «третьих» компонентов. Сначала определяют оптическую плотность анализируемого раствора (Ах), содержащего определяемый компонент неизвестной концентрации (сх), а затем в анализируемый раствор добавляют известное количество определяемого компонента (сст) и вновь измеряют оптическую плотность (Ах+ст):
сх = сст Ах : (Ах+ст – Ах). (7.3)
Метод дифференциальной фотометрии. В дифференциальной фотометрии второй луч света проходит не через растворитель, а через окрашенный раствор известной концентрации, так называемый раствор сравнения. Затем строят график зависимости оптической плотности раствора от длины волны падающего света.
Фотометрическим методом можно определять также компоненты смеси двух и более веществ. Эти определения основаны на свойстве аддитивности оптической плотности:
Асм = А1 + А2 + …+ Аn, (7.4)
где Асм – оптическая плотность смеси;
А1, А2, Аn – оптические плотности для различных компонентов смеси.
На образование окрашенных соединений влияют прочность комплексных соединений, посторонние комплексообразующие ионы, концентрация водородных ионов, реагенты с индикаторными свойствами, образование окрашенных комплексов с посторонними ионами.
В фотометрическом анализе широко используется экстракция из водного раствора в органический растворитель. Такие методы называются экстракционно-фотометрическими. Окрашенные соединения экстрагируют в следующих случаях:
· для уменьшения диссоциации комплексного соединения;
· для концентрирования окрашенного комплекса;
· для концентрирования окрашенного соединения с целью повышения чувствительности определения.
Фотометрические методы анализа применяются для контроля разнообразных производственных процессов. Эти методы могут быть применены для анализа больших и малых содержаний, но особенно ценной их особенностью является возможность определения примесей (до 10–5–10–6%). Методы абсорбционной спектроскопии используют в химической, металлургической, фармацевтической и других отраслях, а также в медицине и сельскохозяйственном производстве.
Промышленностью выпускаются приборы для абсорбционной спектроскопии (колориметры, фотометры, фотоэлектроколориметры, спектрофотометры), в которых используют различные комбинации осветителей, монохроматоров и приемников света.
Do'stlaringiz bilan baham: |
