Teorētiskie pamati šķīduma optiskā blīvuma noteikšanai

2024 Autors: Angel Austin | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 17:52

Jebkura daļiņa, vai tā būtu molekula, atoms vai jons, gaismas kvanta absorbcijas rezultātā pāriet uz augstāku enerģijas līmeni. Visbiežāk notiek pāreja no pamata stāvokļa uz ierosināto stāvokli. Tas izraisa noteiktu absorbcijas joslu parādīšanos spektros.

Starojuma absorbcija noved pie tā, ka, tam izejot cauri vielai, šī starojuma intensitāte samazinās, palielinoties vielas daļiņu skaitam ar noteiktu optisko blīvumu. Šo pētījumu metodi ierosināja V. M. Severgins tālajā 1795. gadā.

Šī metode ir vislabāk piemērota reakcijām, kurās analizējamā viela spēj pārvērsties krāsainā savienojumā, kas izraisa testa šķīduma krāsas izmaiņas. Izmērot tā gaismas absorbciju vai salīdzinot krāsu ar zināmas koncentrācijas šķīdumu, ir viegli atrast vielas procentuālo daudzumu šķīdumā.

Gaismas absorbcijas pamatlikums

Fotometriskās noteikšanas būtība ir divi procesi:

• analīta pārnešana uzabsorbējošs savienojums;
• šo pašu vibrāciju absorbcijas intensitātes mērīšana ar testējamās vielas šķīdumu.

Izmaiņas gaismas intensitātē, kas iet cauri gaismu absorbējošajam materiālam, izraisīs arī gaismas zudumi atstarošanas un izkliedes dēļ. Lai rezultāts būtu ticams, tiek veikti paralēli pētījumi, lai izmērītu parametrus vienā slāņa biezumā identiskās kivetēs ar vienu un to pašu šķīdinātāju. Tātad gaismas intensitātes samazināšanās galvenokārt ir atkarīga no šķīduma koncentrācijas.

Šķīdumam caurlaižamās gaismas intensitātes samazināšanos raksturo gaismas caurlaidības koeficients (saukts arī par tā caurlaidību) T:

Т=I/I_{0, kur:}

• I - gaismas intensitāte, kas izlaista caur vielu;
• I_{0 - krītošā gaismas stara intensitāte.}

Tādējādi pārraide parāda neabsorbētās gaismas plūsmas proporciju, kas iet caur pētāmo šķīdumu. Apgrieztās pārraides vērtības algoritmu sauc par risinājuma optisko blīvumu (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I) _{0 / I).}

Šis vienādojums parāda, kuri parametri ir galvenie pētījumos. Tie ietver gaismas viļņa garumu, kivetes biezumu, šķīduma koncentrāciju un optisko blīvumu.

Buguera-Lamberta-Alus likums

Tā ir matemātiska izteiksme, kas parāda monohromatiskās gaismas plūsmas intensitātes samazināšanās atkarību no koncentrācijasabsorbents un šķidruma slāņa biezums, caur kuru tas tiek izlaists:

I=I₀10^{-ε·С·ι, kur:}

• ε - gaismas absorbcijas koeficients;
• С - vielas koncentrācija, mol/l;
• ι - analizējamā šķīduma slāņa biezums, skatiet

Pēc pārveidošanas šo formulu var uzrakstīt: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Likuma būtība ir šāda: viena un tā paša savienojuma dažādi šķīdumi vienādās koncentrācijās un slāņa biezumā kivetē absorbē vienu un to pašu gaismas daļu, kas uz tiem krīt.

Izmantojot pēdējā vienādojuma logaritmu, jūs varat iegūt formulu: D=εCι.

Acīmredzot optiskais blīvums ir tieši atkarīgs no šķīduma koncentrācijas un tā slāņa biezuma. Kļūst skaidra molārās absorbcijas koeficienta fiziskā nozīme. Tas ir vienāds ar D viena molāra šķīdumam un ar slāņa biezumu 1 cm.

Likuma piemērošanas ierobežojumi

Šajā sadaļā ir iekļauti šādi vienumi:

1. Tas ir derīgs tikai monohromatiskajai gaismai.
2. Koeficients ε ir saistīts ar vides refrakcijas indeksu, īpaši lielas novirzes no likuma var novērot, analizējot ļoti koncentrētus šķīdumus.
3. Temperatūrai, mērot optisko blīvumu, jābūt nemainīgai (dažu grādu robežās).
4. Gaismas staram jābūt paralēlam.
5. Barotnes pH ir jābūt nemainīgam.
6. Likums attiecas uz vielāmkuru gaismas absorbcijas centri ir viena veida daļiņas.

Koncentrācijas noteikšanas metodes

Ir vērts apsvērt kalibrēšanas līknes metodi. Lai to izveidotu, sagatavo virkni šķīdumu (5–10) ar dažādām testējamās vielas koncentrācijām un izmēra to optisko blīvumu. Atbilstoši iegūtajām vērtībām tiek attēlots diagrammas D pret koncentrāciju diagramma. Grafiks ir taisna līnija no sākuma. Tas ļauj viegli noteikt vielas koncentrāciju pēc mērījumu rezultātiem.

Ir arī papildinājumu metode. To lieto retāk nekā iepriekšējo, taču tas ļauj analizēt sarežģīta sastāva risinājumus, jo ņem vērā papildu komponentu ietekmi. Tās būtība ir noteikt optisko blīvumu videi D_x, kas satur nezināmas koncentrācijas analītu С_x, atkārtoti analizējot to pašu šķīdumu, bet ar noteikta daudzuma testa komponenta pievienošana (С_st). C_{x vērtība tiek atrasta, izmantojot aprēķinus vai grafikus.}

Pētīšanas nosacījumi

Lai fotometriskie pētījumi sniegtu ticamu rezultātu, ir jāievēro vairāki nosacījumi:

• reakcijai jābeidzas ātri un pilnībā, selektīvi un reproducējami;
• iegūtās vielas krāsai ir jābūt stabilai laika gaitā un tā nedrīkst mainīties gaismas iedarbībā;
• pārbaudāmo vielu ņem tādā daudzumā, kas ir pietiekams, lai to pārvērstu analītiskā formā;
• mērījumioptiskais blīvums tiek noteikts viļņa garuma diapazonā, kurā sākotnējo reaģentu un analizētā šķīduma absorbcijas atšķirība ir vislielākā;
• standarta šķīduma gaismas absorbcija tiek uzskatīta par optisko nulli.