Teorijske osnove za određivanje optičke gustoće otopine

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 17:48

Svaka čestica, bila to molekula, atom ili ion, kao rezultat apsorpcije kvanta svjetlosti, prelazi u višu razinu energetskog stanja. Najčešće se događa prijelaz iz osnovnog stanja u pobuđeno stanje. To uzrokuje pojavu određenih apsorpcijskih vrpci u spektrima.

Apsorpcija zračenja dovodi do činjenice da kada ono prolazi kroz tvar, intenzitet tog zračenja opada s povećanjem broja čestica tvari određene optičke gustoće. Ovu metodu istraživanja predložio je V. M. Severgin još 1795. godine.

Ova metoda je najprikladnija za reakcije u kojima se analit može transformirati u obojeni spoj, što uzrokuje promjenu boje ispitne otopine. Mjerenjem njegove apsorpcije svjetlosti ili usporedbom boje s otopinom poznate koncentracije, lako je pronaći postotak tvari u otopini.

Osnovni zakon apsorpcije svjetlosti

Suština fotometrijskog određivanja su dva procesa:

• prijenos analita uupijajuća smjesa;
• mjerenje intenziteta apsorpcije tih istih vibracija otopinom ispitivane tvari.

Promjene u intenzitetu svjetlosti koja prolazi kroz materijal koji apsorbira svjetlost također će biti uzrokovana gubitkom svjetlosti zbog refleksije i raspršenja. Kako bi rezultat bio pouzdan, provode se paralelne studije za mjerenje parametara pri istoj debljini sloja, u identičnim kivetama, s istim otapalom. Dakle, smanjenje intenziteta svjetlosti ovisi uglavnom o koncentraciji otopine.

Smanjenje intenziteta svjetlosti koja prolazi kroz otopinu karakterizira koeficijent prijenosa svjetlosti (koji se naziva i njegov prijenos) T:

T=I / I_{0, gdje je:}

• I - intenzitet svjetlosti koja prolazi kroz tvar;
• I_{0 - intenzitet upadnog svjetlosnog snopa.}

Dakle, prijenos pokazuje udio neapsorbiranog svjetlosnog toka koji prolazi kroz ispitivanu otopinu. Algoritam inverzne vrijednosti prijenosa naziva se optička gustoća rješenja (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Ova jednadžba pokazuje koji su parametri glavni za istraživanje. To uključuje valnu duljinu svjetlosti, debljinu kivete, koncentraciju otopine i optičku gustoću.

Bouguer-Lambert-Beer Law

To je matematički izraz koji prikazuje ovisnost smanjenja intenziteta monokromatskog svjetlosnog toka od koncentracijeupija i debljina sloja tekućine kroz koji prolazi:

I=I₀10^{-ε·S·ι, gdje je:}

• ε - koeficijent apsorpcije svjetlosti;
• S - koncentracija tvari, mol/l;
• ι - debljina sloja analizirane otopine, vidi

Nakon transformacije, ova formula se može napisati: I / I₀ =10^-ε·S·ι.

Suština zakona je sljedeća: različite otopine istog spoja u jednakoj koncentraciji i debljini sloja u kiveti apsorbiraju isti dio svjetlosti koja pada na njih.

Uzimanjem logaritma posljednje jednadžbe, možete dobiti formulu: D=εCι.

Očito, optička gustoća izravno ovisi o koncentraciji otopine i debljini njezina sloja. Fizičko značenje molarnog koeficijenta apsorpcije postaje jasno. Jednako je D za jednomolarnu otopinu i s debljinom sloja od 1 cm.

Ograničenja u primjeni zakona

Ovaj odjeljak uključuje sljedeće stavke:

1. Vrijedi samo za monokromatsko svjetlo.
2. Koeficijent ε povezan je s indeksom loma medija, a posebno se mogu uočiti jaka odstupanja od zakona pri analizi visoko koncentriranih otopina.
3. Temperatura pri mjerenju optičke gustoće mora biti konstantna (unutar nekoliko stupnjeva).
4. Svjetlosni snop mora biti paralelan.
5. PH medija mora biti konstantan.
6. Zakon se primjenjuje na tvaričiji su centri za apsorpciju svjetlosti čestice istog tipa.

Metode za određivanje koncentracije

Vrijedi razmotriti metodu kalibracijske krivulje. Za njegovu izgradnju pripremite seriju otopina (5-10) s različitim koncentracijama ispitivane tvari i izmjerite njihovu optičku gustoću. Prema dobivenim vrijednostima crta se dijagram D u odnosu na koncentraciju. Graf je ravna linija od ishodišta. Omogućuje vam jednostavno određivanje koncentracije tvari iz rezultata mjerenja.

Postoji i metoda dodavanja. Koristi se rjeđe od prethodnog, ali vam omogućuje analizu rješenja složenog sastava, budući da uzima u obzir utjecaj dodatnih komponenti. Njegova je suština odrediti optičku gustoću medija D_x, koji sadrži analit nepoznate koncentracije S_x, uz ponovnu analizu iste otopine, ali s dodavanje određene količine testne komponente (S_st). Vrijednost C_{x nalazi se pomoću izračuna ili grafikona.}

Uvjeti istraživanja

Da bi fotometrijska istraživanja dala pouzdan rezultat, mora biti ispunjeno nekoliko uvjeta:

• reakcija mora završiti brzo i potpuno, selektivno i ponovljivo;
• boja dobivene tvari mora biti stabilna tijekom vremena i ne mijenjati se pod djelovanjem svjetlosti;
• testirana tvar se uzima u količini dovoljnoj da se pretvori u analitički oblik;
• mjerenjaoptička gustoća provodi se u rasponu valnih duljina u kojem je razlika u apsorpciji početnih reagensa i analizirane otopine najveća;
• apsorpcija svjetlosti referentne otopine smatra se optičkom nulom.