Сущность методов фотоколориметрии и спектрофотометрии

Фотометрическими методами анализа называют молекулярный абсорбционный спектральный анализ, основанный на поглощении электромагнитного излучения в видимой, инфракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) областях спектра, определяемым компонентам или его соединениями с подходящим реагентом.

Электромагнитное излучение представление собой вид энергии, которая распространяется с огромной скоростью. Эта энергия существует в различных формах. Основные формы представлены в табл.7

Спектр (лат.) – набор простых колебаний, расположенных в определённом порядке. Спектры бывают непрерывные, линейчатые и полосатые. Непрерывные (или сплошные) спектры, как показывает опыт, дают тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, а также сильно сжатые газы. Для получения непрерывного спектра нужно нагреть тело до высокой температуры. Линейчатые спектры дают все вещества в газообразном атомарном (но не молекулярном) состоянии. В этом случае свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом. Это самый фундаментальный, основной тип спектров. Изолированные атомы излучают строго определенные длины волн. В отличие от линейчатых спектров полосатые спектры создаются не атомами, а молекулами, не связанными или слабо связанными друг с другом.

Основные типы взаимодействия вещества с излучением:

Все эти спектры встречаются у нагретых тел и называются эмиссионными спектрами испускания.

Любое вещество поглощает те виды излучения, которые оно испускает в нагретом состоянии, т.е. спектры поглощения – абсорбционные.

По спектрам поглощения и испускания можно определить природу вещества (качественный анализ), а по интенсивности спектральных линий – количество вещества (количественный анализ).

Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом (релеевское рассеяние, комбинационное рассеяние, тиндалевское). При этом происходит изменение пространственного распределения, частоты, поляризации оптического излучения, хотя часто под рассеянием понимается только преобразование углового распределения светового потока.

Система, которой извне сообщено некоторое количество энергии, называется возбуждённой. Такая система неустойчива и стремится быстро вернуться в исходное состояние с меньшей энергией. При этом система теряет квант (hν) энергии. Этот процесссопровождаетсявыделениемтепла, излучениемопределённойчастоты,либотем идругимодновременно.

Наиболее часто наблюдается линия испускания, соответствующая переходу из первого возбуждённого состояния в основное, т.е. в состояние с наименьшей энергией.

Частота излучения ν, т.е. число колебаний каждой данной точки в 1 с, связана с изменением энергии системы соотношением

∆E =h ν, (18)

где∆E– изменение энергии системы; h – постоянная Планка, 6,62·10^-34 Дж·с^-1;ν– частота.

Излучениевозбуждённыхатомовили молекулпринятохарактеризоватьдлинойволныλ,котораяввакууме ( ≅ в воздухе) находится в зависимости отν :

λ=с/ν (19)

Единицыизмерения:ν–герц (Гц);λ–микрометр (1мкм =10⁻⁶м),нанометр (1нм=10⁻⁹м)иангстрем (1А =10⁻¹⁰м), чаще всего используют первую и второю величины.