Elméleti alapok az oldat optikai sűrűségének meghatározásához

2024 Szerző: Angel Austin | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 17:48

Bármely részecske, legyen az molekula, atom vagy ion, egy fénykvantum elnyelése következtében magasabb energiaszintbe kerül. Leggyakrabban az alapállapotból a gerjesztett állapotba való átmenet történik. Emiatt bizonyos abszorpciós sávok jelennek meg a spektrumban.

A sugárzás abszorpciója azt eredményezi, hogy amikor áthalad egy anyagon, ennek a sugárzásnak az intenzitása csökken egy bizonyos optikai sűrűségű anyag részecskéinek számának növekedésével. Ezt a kutatási módszert V. M. Severgin javasolta még 1795-ben.

Ez a módszer olyan reakciókhoz a legalkalmasabb, ahol az analit képes átalakulni színes vegyületté, ami a vizsgálati oldat színének megváltozását okozza. A fényelnyelés mérésével vagy a színnek egy ismert koncentrációjú oldattal való összehasonlításával könnyen megállapítható az anyag százalékos aránya az oldatban.

A fényelnyelés alaptörvénye

A fotometriai meghatározás lényege két folyamat:

• az analit átvitele idenedvszívó vegyület;
• a vizsgált anyag oldatával ugyanezen rezgések abszorpció intenzitásának mérése.

A fényelnyelő anyagon áthaladó fény intenzitásának változását a visszaverődés és szóródás miatti fényveszteség is okozza. Az eredmény megbízhatósága érdekében párhuzamos vizsgálatokat végeznek a paraméterek azonos rétegvastagság mellett, azonos küvettákban, azonos oldószerrel történő mérésére. Tehát a fényintenzitás csökkenése elsősorban az oldat koncentrációjától függ.

Az oldaton áthaladó fény intenzitásának csökkenését a fényáteresztési együttható (más néven áteresztése) jellemzi T:

Т=I / I_{0, ahol:}

• I - az anyagon áthaladó fény intenzitása;
• I_{0 - a beeső fénysugár intenzitása.}

Így az áteresztés a vizsgált oldaton áthaladó el nem nyelődött fényáram arányát mutatja. Az inverz átviteli érték algoritmust a megoldás optikai sűrűségének (D) nevezzük: D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I) _{0 / I).}

Ez az egyenlet megmutatja, hogy mely paraméterek a legfontosabbak a kutatáshoz. Ezek közé tartozik a fény hullámhossza, a küvetta vastagsága, az oldat koncentrációja és az optikai sűrűség.

Bouguer-Lambert-Beer Law

Ez egy matematikai kifejezés, amely megmutatja a monokromatikus fényáram intenzitáscsökkenésének a koncentrációtól való függésétabszorbens és a folyadékréteg vastagsága, amelyen áthalad:

I=I₀10^{-ε·С·ι, ahol:}

• ε - fényelnyelési együttható;
• С - anyag koncentrációja, mol/l;
• ι - az elemzett oldat rétegvastagsága, lásd

Átalakítás után ez a képlet felírható: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

A törvény lényege a következő: ugyanazon vegyület különböző oldatai azonos koncentrációban és rétegvastagságban a küvettában a rájuk eső fény ugyanazt a részét nyelték el.

Az utolsó egyenlet logaritmusának felvételével a következő képletet kapjuk: D=εCι.

Nyilvánvalóan az optikai sűrűség közvetlenül függ az oldat koncentrációjától és rétegének vastagságától. Világossá válik a moláris abszorpciós együttható fizikai jelentése. Egymólos oldat esetén D-vel egyenlő 1 cm rétegvastagság esetén.

Jogalkalmazási korlátozások

Ez a szakasz a következő elemeket tartalmazza:

1. Csak monokromatikus fényre érvényes.
2. Az ε együttható a közeg törésmutatójával függ össze, különösen a törvénytől való erős eltérések figyelhetők meg erősen koncentrált oldatok elemzésekor.
3. Az optikai sűrűség mérésekor a hőmérsékletnek állandónak kell lennie (néhány fokon belül).
4. A fénysugárnak párhuzamosnak kell lennie.
5. A közeg pH-jának állandónak kell lennie.
6. A törvény az anyagokra vonatkozikamelynek fényelnyelő központja azonos típusú részecskék.

A koncentráció meghatározásának módszerei

Érdemes megfontolni a kalibrációs görbe módszerét. Felépítéséhez készítsen oldatsorozatot (5-10) a vizsgált anyag különböző koncentrációival, és mérje meg azok optikai sűrűségét. A kapott értékeknek megfelelően ábrázoljuk a D-t a koncentráció függvényében. A grafikon egy egyenes az origótól. Lehetővé teszi egy anyag koncentrációjának egyszerű meghatározását a mérési eredményekből.

Létezik egy kiegészítési módszer is. Ritkábban használják, mint az előző, de lehetővé teszi az összetett összetételű megoldások elemzését, mivel figyelembe veszi a további komponensek hatását. Lényege, hogy meghatározzuk a С_x ismeretlen koncentrációjú analitot tartalmazó D_x közeg optikai sűrűségét ugyanazon oldat ismételt elemzésével, de úgy egy bizonyos mennyiségű tesztkomponens hozzáadása (С_st). A C_{x értéke számítások vagy grafikonok segítségével található.}

Kutatási feltételek

Ahhoz, hogy a fotometriai vizsgálatok megbízható eredményt adjanak, több feltételnek teljesülnie kell:

• a reakciónak gyorsan és teljesen, szelektíven és reprodukálhatóan kell véget érnie;
• a kapott anyag színének idővel stabilnak kell lennie, és nem változhat a fény hatására;
• a vizsgált anyagot olyan mennyiségben vettük be, amely elegendő ahhoz, hogy analitikai formává alakuljon;
• mérésekaz optikai sűrűséget abban a hullámhossz-tartományban határozzák meg, amelynél a legnagyobb a különbség a kezdeti reagensek és a vizsgált oldat abszorpciójában;
• az összehasonlító oldat fényelnyelése optikai nullának számít.