Фотометриялық анализді қолданып, концентрацияны анықтаудың бірнеше жолы бар:
1) градуирленген график әдісі;
2) дифференциалдық әдіс;
3) қоспалар әдісі;
4) спектрофотометрлік титрлеу әдісі.
Градуирленген график әдісінде бірнеше (кемінде 5) стандартты ерітінділер дайындап, олардың оптикалық тығыздығын (А) өлшеп, А-пен концентрацияның (С) арасындағы байланысты көрсететін график тұрғызады .
Анализдейтін ерітіндінің оптикалық тығыздығын (Ах) өлшеп, оның ордината осіндегі мәнін табады, содан соң абсцисса осінен оған сәйкес концентрацияны (Сх) анықтайды.
Дифференциалдық әдісте салыстырмалы ерітінді ретінде боялған ерітінді, яғни анықталатын заттың ерітіндісі алынады, яғни белгілі концентрациясы бар ерітінді алынады. Егер әдеттегі алынатын салыстырмалы ерітінділердің, яғни су немесе бос ерітіндінің Асалыст.еріт.→0 –ге ұмтылса, бұндай боялған ерітіндінің Асалыст.еріт. ≠0. Бұндай боялған ерітіндінің орнына жай металл торды да алуға болады. Ол белгілі А – оптикалық тығыздығы бар ерітінді сияқты болады, яғни боялған ерітіндіні имитациялайды. Ондай торды салыстырмалы кюветаның орнына қояды. Әдетте А – ты өлшемес бұрын құрылғыны нөлге келтіреді. Сөйтіп, салыстырмалы (су) ерітіндінің А= 0 болатын, яғни жарық 100% өтетін жағдай орнайды. Ал дифференциалдық әдісте құрылғыны нөлге келтіру боялған ерітінді арқылы іске асырылады. Нөлге келтіру тәсіліне байланысты үш түрлі әдісті айтуға болады: 1) жоғары дәрежелі жұту әдісі; 2) төмен дәрежелі жұту әдісі; 3) шекті дәл әдіс. Алдымен, жоғары дәрежелі жұту әдісіне тоқталсақ. Салыстырмалы ерітіндінің концентрациясын Со деп алады. Сх – анықталатын ерітіндінің концентрациясы. Ах – ерітіндінің салыстырмалы ерітіндімен салыстыра отырып, өлшенген оптикалық тығыздығы. Яғни,
Осыдан
Бұндағы Ғ – факторын алдын ала есептеп алады. Ол үшін концентрациялары әртүрлі (С1-ден Сn-ге дейінгі) Сi ерітінділерді дайындайды. Содан соң әр ерітіндінің А-ын өлшейді. Аi – біріншімен салыстырып, сосын екіншісін 1-шімен, үшіншіні 2-шімен, төртіншіні 5-шімен, бесіншіні 6-шы ерітіндімен салыстырып барлық ерітінділердің оптикалық тығыздықтарын өлшейді. Алыңған мәліметтерден мына теңдік бойынша Ғ-ты есептейді: .
Бұндағы Со – бұл А-ны өлшегенде салыстырмалы ерітінді етіп алынған ерітіндінің концентрациясы. Ғ – бұл молярлы жұту коэффициентіне кері, l=1 см болғандағы шама екенін көруге болады. Белгісіз концентрацияны анықтау үшін белгілі бір эталонды ерітіндіні таңдап алу керек. Ол үшін есептеулер жүргізеді. Мысалы, оптикалық тығыздықтың мынадай А=0,51; 0,48; 0,46; 0,41; 0,30 мәндері алынса және ерітінді концентрациялары С=0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мг болса.
Бұндағы Сі – бұл екінші ерітіндінің концентрациясы емес, салыстырмалы ерітіндінің, яғни 1-ші ерітіндінің концентрациясы.
Енді «нөлдік» ерітінді (салыстырмалы ерітінді) ретінде мәні ең үлкен болатын ерітінді таңдап алынады.
Жоғарыдағы есептеулерден ең үлкені таңдап алынады, ол 5-ші ерітінді .
Енді барлық ерітінділердің оптикалық тығыздықтарын 5-ші ерітіндімен салыстырып өлшеп шығады. Алынған мәліметтердің негізінде градуирленген график тұрғызады. Сөйтіп салыстырмалы ерітінді ретінде – мәні максимальды болатын ерітінді алынады. Бұндағы С0 – салыстырмалы ерітінді (әр жағдайда салыстырмалы алынған ерітінді) концентрациясы. Оптикалық тығыздықты өлшеу барысында: 5-ші ерітіндімен салыстырғанда концентрациялары төмен болатын ерітінділерді салыстырмалы ерітінді құйылатын кюветаларға құяды, ал салыстырмалы ерітіндінің өзін жұмысшы ерітіндінің кюветасына құяды. Алынған оптикалық тығыздықтың мәнін теріс белгімен жазады
| | Перманганат ерітіндісін дифференциалдық әдіспен анықтаудың градуирленген графигі |
Қоспалар әдісінде концентрацияны (Сх) белгісіз ерітіндінің оптикалық тығыздығын өлшейді (Ах ). Содан соң бірдей жағдайда анықталатын ерітіндінің концентрациясы белгілі, яғни С1 болатын ерітіндісін қосып, А – оптикалық тығыздығын өлшейді. Сонда 2-ші ерітіндідегі анықталатын зат концентрациясы: Сх + С1 болады. Бұл ерітіндінің оптикалық тығыздығы: А1. А1=Ах+ε·l·C1 . Осыдан .
Концентрацияны
қоспа әдісімен анықтау.
Бұл әдістегі қатенің шамасы қоспаны дұрыс таңдауға байланысты болады.
Спектрофотометрлік титрлеу әдісінде жарық шоғының жолына титрленетін ерітіндіні қояды да, біртіндеп титрантты қосып титрлейді. Титранттың әрбір порциясы қосылған сайын А-оптикалық тығыздықты өлшеп тұрады. Бұнда үш жағдайды байқауға болады : 1) титрленетін ерітінді жарықты жұтпайды, ал титрант жарықты жұтады (а); 2) титрленетін ерітінді жарықты жұтады, ал титрант жұтпайды (б); 3) титрленетін ерітінді де, титрант та жарықты жұтады (в).
Спектрофотометрлік титрлеу қисықтарының түрлері
Титрлеудің соңғы нүктесін екі түзуді экстраполяциялау арқылы табады. Титрлеуге жұмсалған ерітіндінің мөлшерін табу үшін түзету енгізеді. Ол үшін А-тың мәнін - мәніне көбейтеді. титрленетін заттың бастапқы көлемі; - жұмсалған титранттың көлемі.
