Классификация методов оптического анализа

1. Методы, основанные на поглощении веществом светового потока. К ним относятся фотоколориметрия и спектрофотометрия.

2. Методы, основанные на излучении веществом электромагнитных волн. К ним относятся фотометрия пламени, атомно-флуоресцентный анализ и др.

В основе фотоколориметрического анализа лежит закон светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера: при прохождении светового потока через поглощающий раствор интенсивность прошедшего светового потока (I) отличается от интенсивности падающего светового потока (I_o) на поглощение света раствором.

Обычно Т выражают в %:

D– – важная характеристика раствора, называется оптической плотностью.

Т – I/I_o называется пропусканием раствора.

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

I = I₀ · 10‾^cb или D = ε bc,

где ε– молярный коэффициент поглощения, являющийся основной характеристикой поглощения света системой при данной длине волны.

Причины отклонения от закона:

1) изменение степени диссоциации при разбавлении;

2) изменение степени гидратации ионов;

3) присутствие посторонних электролитов

Важным дополнением к закону Б-Л-Б является закон аддитивности светопоглощения.Если в растворе присутствует несколько поглощающих веществ, то оптическая плотность раствора равна сумме вкладов каждого из компонентов:Д=Д₁+Д₂+Д₃

Чтобы обеспечить максимальное поглощение в ФЭКе есть набор светофильтров. Светофильтры – это специальные стёкла, поглощающие излучение определённых длин волн.

53. Величины, характеризующие лучистую энергию: оптическая плотность и пропускание. Выбор оптимальных условий проведения фотометрической реакции. Фотометрическое определение железа (III) сульфосалициловой кислотой.

Рассчитывают концентрации (мг/см³) Fe³⁺ в стандартных растворах:

Градуировочный график линеен, выходит из начала координат:

D

С_м(Fe³⁺), мг/см³

Для расчета концентрации Fe³⁺ в анализируемых растворах применяют соотношение:

где С_Х и С_ст. – концентрации определяемого вещества в анализируемом и стандартном растворах;

D_Х и D_ст. – оптические плотности растворов.

54. Основы фотометрического анализа. Фотометрические методы определения одного вещества в растворе (метод градуировочного графика, метод добавок, метод сравнения оптический плотности стандартного и исследуемого окрашенных растворов).

Фотометрический анализ (молекулярная абсорционная спектроскопия) основан на способности вещества поглощать электромагнитные излучения оптического диапазона. В основе фотометрического анализа лежит избирательное поглощение света частицами (молекулами и ионами) вещества в растворе. При некоторых длинах волн свет поглощается интенсивно, а при некоторых – не поглощается совсем.

Методы фотометрического анализа

фотоколориметрия спектрофотометрия

анализ на основе измерения анализ на основе измерения

поглощения излучения видимой поглощения УФ, видимой и

области спектра ИК областей спектра

Прибор: Прибор: спектрофотометр

фотоэлектроколориметр (ФЭК)

Фотоколориметрические методы широко распространены в работе клинических лабораторий для количественного определения йода, азота, мочевой кислоты в моче, билирубина и холестерина в крови и желчи, гемоглобина в крови и т.д. В санитарно-гигиеническом анализе колориметрия применяется для определения аммиака, фтора, нитратов и нитритов, солей железа, витаминов и других веществ.

Фотоколориметрический метод анализа основан на сравнении интенсивности окраски исследуемого раствора с окраской раствора, концентрация которого неизвестна. Раствор с известной концентрацией называется стандартным или образцовым раствором.

Этим методом можно анализировать лишь окрашенные растворы. Если раствор бесцветный, то в него добавляют реагент, образующий окрашенное соединение с исследуемым веществом (фотометрическая реакция).

исслед. в-во + реагент ↔ окраш. соед.

Cu²⁺ + 4NH₃ ↔[Cu(NH₃)₄]²⁺

Fe³⁺ +6CN^- ↔ [ Fe(CN)₆]^3-

Существуют различные методы фотоколориметрического определения вещества в растворе:

1. Метод калибровочного (градуировочного) графика. Готовят серию из 5-8 стандартных растворов разных концентраций, измеряют их оптическую плотность, строят график в координатах Д–С. Затем измеряют поглощение анализируемого раствора и по графику определяют его концентрацию (см. рис. 4).

График зависимости оптического поглощения от концентрации

2. Метод добавок. К анализируемому раствору добавляют точную навеску вещества. Измерив оптическую плотность раствора с добавкой (D) и без добавки (D₀), рассчитывают концентрацию анализируемого раствора (С₀):

3. Метод стандартных растворов. Оптическую плотность исследуемого раствора (D_X) сравнивают с оптической плотность стандартного раствора (D_ст.) этого же вещества. Неизвестную концентрацию исследуемого раствора (С_Х) рассчитывают по формуле: где С_ст. – концентрация стандартного раствора, моль/л.

55. Потенциометрический метод. Теоретические основы метода, классификация

Потенциометрия– совокупность физико-химических методов анализа, основанных на измерении э.д.с специально составленных ГЭ.

Классификация по способу применения электрохимических методов.

а) Прямые методы. Измеряют электрохимический параметр как известную функцию концентрации раствора и по показанию соответствующего измерительного прибора находят содержание определяемого вещества в растворе (определение рН растворов).

б) Косвенные методы — это методы титрования, в которых окончание титрования фиксируют на основании измерения электрических параметров системы (потенциометрическое титрование).

В соответствии с данной классификацией различают, например, прямую кондуктометрию и кондуктометрическое титрование, прямую потенциометрию и потенциометрическое титрование и т.д.

Потенциометрическое титрование – это любой метод титриметрического анализа, в котором точка эквивалентности фиксируется по резкому изменению э.д.с гальванического элемента, опущенного в исследуемый раствор.

При потенциометрическом титровании анализируемый раствор, находящийся в электрохимической ячейке, титруют подходящим титрантом, фиксируя конец титрования по резкому изменению ЭДС измеряемой цепи — потенциала индикаторного электрода, который зависит от концентрации соответствующих ионов и резко изменяется в точке эквивалентности.

Применение потенциометрического титрования. Метод универсальный, его можно применять для индикации конца титрования во всех типах титрования: кислотно-основном, окислительно-восстановительном, комплексиметрическом, осадительном, при титровании в неводных средах. В качестве индикаторных используют стеклянный, ртутный, ион-селективные, платиновый, серебряный электроды, а в качестве электродов сравнения — каломельный, хлорсеребряный, стеклянный.

Методами потенциометрического титрования анализируют многие лекарственные вещества, например, аскорбиновую кислоту, сульфамидные препараты, барбитураты, алкалоиды и др.

Потенциометрические методы анализа позволяют:

• анализировать окрашенные растворы, растворы с осадком и гели,

• получать точные результаты в короткое время (экспресс-анализ),

• анализировать состав биологических жидкостей человека без их разрушения, путем введения электродов в пораженные органы и ткани.

56. Прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование, их область применения. Электроды и их классификация. Методы измерения ЭДС.

Потенциометрический анализ основан на измерении ЭДС и электродных потенциалов как функции концентрации анализируемого раствора.

Применение прямой потенциометрии. Метод применяется для определения концентрации ионов водорода (рН растворов), анионов, ионов металлов (ионометрия).

При потенциометрических измерениях в электрохимической ячейке используют два электрода: индикаторный электрод, потенциал которого зависит от концентрации определяемого вещества в анализируемом растворе, и электрод сравнения, потенциал которого в условиях проведения анализа остается постоянным. Поэтому величину ЭДС можно рассчитать как разность реальных потенциалов этих двух электродов.

В потенциометрии используют электроды следующих типов: электроды первого, второго рода, окислительно-восстановительные, мембранные электроды.

Типы электродов, применяемых в потенциометрии:

Электроды 1-го рода – металл, опущенный в раствор своей соли:

Cu / Cu²⁺_aq; Zn / Zn²⁺_aq

Электроды 2-го рода – металл, покрытый слоем своего труднорастворимого соединения и опущенный в раствор соли.