Методы фотометрического анализа

Фотометрический анализ

Фотометрический анализ (молекулярная абсорбционная спектроскопия) относится к оптическим методам физико-химического анализа. Он основан на способности вещества поглощать электромагнитное излучение оптического диапазона. Оптический спектр включает в себя ультрафиолетовую, видимую, инфракрасную области.

В основе фотометрического анализа лежит избирательное поглощение света частицами вещества в растворе. При одних длинах волн светопоглощение происходит интенсивно, при других – свет не поглощается.

Для количественных определений используют зависимость светопоглощения от концентрации.

Методы фотометрического анализа

Фотоколориметрический метод основан на фотоэлектрическом измерении светопоглощения не строго монохроматического излучения видимой области спектра.Излучения видимой области спектра поглощают только окрашенные соединения, поэтому анализируемое вещество путём проведения химической реакции предварительно переводят в окрашенное. При измерениях используют светофильтр, обеспечивающий максимальное поглощение раствора.

Общий принцип работы – световой поток, прошедший через светофильтр, кювету с окрашенным раствором, попадает на фотоэлемент, преобразующий световую энергию в электрическую, измеряемую гальванометром

Спектрофотометрический методоснован на измерении светопоглощения монохроматического излучения. Спектрофотометры могут работать в различных диапазонах длин волн — видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной. В зависимости от этого приборы имеют разное назначение.

Светопоглощение в спектрофотометре также измеряется фотоэлементами. Однако в нем вместо светофильтров имеется призма (или дифракционная решетка). Поворачивая призму, на кювету с раствором через щель направляют свет с необходимой длиной волны или световой пучок с узким участком спектра, который преимущественно поглощает анализируемое соединение.

Измерение оптической плотности раствора исследуемого вещества на спектрофотометре проводят при длине волны, которая обеспечивает максимум поглощения излучений.

2. Теоретические основы фотометрического анализа

2.1 Основной закон светопоглощения – закон Бугера–Ламберта–Бера.

Интенсивность монохроматического светового потока, прошедшего через окрашенный раствор I_t , отличается от интенсивности падающего светового потока I₀ на величину поглощения света раствором. Величину I_t / I_о называют пропусканием или прозрачностью и обозначают через Т. Т = I_t / I_о.

Величина –lgT = lg I_o / I_t является важной характеристикой раствора, поглощающего свет. Её называют оптической плотностью D,илисветопоглощением,илиабсорбционностью А.

Уменьшение интенсивности света при прохождении через поглощающий раствор подчиняется закону Бугера–Ламберта–Бера

I_t = I_о·10^{–ε∙ℓ∙с},

где I_о – интенсивность падающего светового потока;

I_t – интенсивность светового потока, прошедшего через поглощающий слой;

ε – молярный коэффициент поглощения данного раствора при концентрации 1 моль/л и толщине поглощающего 1см). Зависит от длины волны падающего света, природы растворенного вещества, температуры

ℓ – толщина поглощающего слоя, см;

с – концентрация раствора по определяемому веществу, моль·л^–1.

Закон в логарифмической форме имеет вид:

ε∙ℓ∙с.

Таким образом,

D = А =ε∙ℓ∙с,

т.е. при постоянной толщине поглощающего слоя ℓ и выбранной длине волны оптическая плотность зависит только от концентрации раствора: D = f (с).

Подчинение основному закону фотометрии является необходимым условием фотометрических методов анализа. Линейная зависимость - D = f(с) характеризуется прямой, исходящей из начала координат.