Tirpalo optinio tankio nustatymo teoriniai pagrindai

2024 Autorius: Angel Austin | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-02 17:51

Bet kuri dalelė, ar tai būtų molekulė, atomas ar jonas, absorbuojant šviesos kvantą, pereina į aukštesnį energijos lygį. Dažniausiai įvyksta perėjimas iš pagrindinės būsenos į sužadinimo būseną. Dėl to spektruose atsiranda tam tikrų sugerties juostų.

Spinduliuotės sugertis lemia tai, kad kai ji praeina per medžiagą, šios spinduliuotės intensyvumas mažėja didėjant medžiagos, turinčios tam tikrą optinį tankį, dalelių skaičiui. Šį tyrimo metodą V. M. Severginas pasiūlė dar 1795 m.

Šis metodas geriausiai tinka reakcijoms, kai analitė gali virsti spalvotu junginiu, dėl kurio pasikeičia tiriamojo tirpalo spalva. Išmatavus jo šviesos sugertį arba palyginus spalvą su žinomos koncentracijos tirpalu, nesunku rasti medžiagos procentinę dalį tirpale.

Pagrindinis šviesos sugerties dėsnis

Fotometrinio nustatymo esmė yra du procesai:

• analitės perkėlimas įsugeriantis junginys;
• matuojant tų pačių vibracijų sugerties intensyvumą bandomosios medžiagos tirpalu.

Šviesos, praeinančios per šviesą sugeriančią medžiagą, intensyvumo pokyčius taip pat lems šviesos praradimas dėl atspindžio ir sklaidos. Kad rezultatas būtų patikimas, atliekami lygiagretūs tyrimai, kurių parametrai matuojami prie vienodo sluoksnio storio, identiškose kiuvetėse su tuo pačiu tirpikliu. Taigi šviesos intensyvumo sumažėjimas daugiausia priklauso nuo tirpalo koncentracijos.

Šviesos, praeinančios per tirpalą, intensyvumo sumažėjimą apibūdina šviesos pralaidumo koeficientas (taip pat vadinamas jo pralaidumu) T:

Т=I / I_{0, kur:}

• I – per medžiagą praleidžiamos šviesos intensyvumas;
• I_{0 – krintančios šviesos spindulio intensyvumas.}

Taigi, perdavimas rodo nesugertos šviesos srauto, praeinančio per tiriamą tirpalą, dalį. Atvirkštinio perdavimo reikšmės algoritmas vadinamas optiniu sprendinio tankiu (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Ši lygtis parodo, kurie parametrai yra pagrindiniai tyrimams. Tai apima šviesos bangos ilgį, kiuvetės storį, tirpalo koncentraciją ir optinį tankį.

Bouguer-Lambert-Beer Law

Tai matematinė išraiška, rodanti monochromatinės šviesos srauto intensyvumo sumažėjimo priklausomybę nuo koncentracijossugeriamumas ir skysčio sluoksnio, per kurį jis praleidžiamas, storis:

I=I₀10^{-ε·С·ι, kur:}

• ε - šviesos sugerties koeficientas;
• С - medžiagos koncentracija, mol/l;
• ι - analizuojamo tirpalo sluoksnio storis, žr.

Pakeitus šią formulę galima parašyti: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Įstatymo esmė tokia: skirtingi to paties junginio tirpalai, esant vienodai koncentracijai ir sluoksnio storiui kiuvetėje, sugeria tą pačią ant jų krintančios šviesos dalį.

Paėmę paskutinės lygties logaritmą, galite gauti formulę: D=εCι.

Akivaizdu, kad optinis tankis tiesiogiai priklauso nuo tirpalo koncentracijos ir jo sluoksnio storio. Aiškėja fizinė molinės absorbcijos koeficiento reikšmė. Jis lygus D vieno molio tirpalo, kurio sluoksnio storis 1 cm.

Įstatymo taikymo apribojimai

Šiame skyriuje yra šie elementai:

1. Jis galioja tik monochromatinei šviesai.
2. Koeficientas ε yra susijęs su terpės lūžio rodikliu, ypač stiprių nukrypimų nuo dėsnio galima pastebėti analizuojant labai koncentruotus tirpalus.
3. Temperatūra matuojant optinį tankį turi būti pastovi (keleto laipsnių ribose).
4. Šviesos spindulys turi būti lygiagretus.
5. Terpės pH turi būti pastovus.
6. Įstatymas taikomas medžiagomskurių šviesą sugeriantys centrai yra to paties tipo dalelės.

Koncentracijos nustatymo metodai

Verta apsvarstyti kalibravimo kreivės metodą. Norėdami jį sukurti, paruoškite tirpalų seriją (5–10) su skirtingomis bandomosios medžiagos koncentracijomis ir išmatuokite jų optinį tankį. Pagal gautas vertes nubraižytas D ir koncentracijos grafikas. Grafikas yra tiesi linija nuo pradžios. Tai leidžia lengvai nustatyti medžiagos koncentraciją pagal matavimų rezultatus.

Taip pat yra papildymo būdas. Jis naudojamas rečiau nei ankstesnis, tačiau leidžia analizuoti sudėtingos sudėties sprendimus, nes atsižvelgiama į papildomų komponentų įtaką. Jo esmė yra nustatyti terpės D_x, turinčios nežinomos koncentracijos analitę С_x, optinį tankį pakartotinai analizuojant tą patį tirpalą, bet su tam tikro kiekio bandomojo komponento pridėjimas (С_st). C_{x reikšmė randama naudojant skaičiavimus arba grafikus.}

Tyrimo sąlygos

Kad fotometriniai tyrimai duotų patikimus rezultatus, turi būti įvykdytos kelios sąlygos:

• reakcija turi baigtis greitai ir visiškai, pasirinktinai ir atkuriamai;
• gautos medžiagos spalva turi išlikti stabili laikui bėgant ir nesikeisti veikiant šviesai;
• bandomosios medžiagos paimama tiek, kad ji virstų analizine forma;
• išmatavimaioptinis tankis nustatomas tame bangos ilgio diapazone, kuriame pradinių reagentų ir analizuojamo tirpalo sugerties skirtumas yra didžiausias;
• Etaloninio tirpalo šviesos sugertis laikoma optiniu nuliu.