Teoretične osnove za določanje optične gostote raztopine

2024 Avtor: Angel Austin | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 17:55

Vsak delec, pa naj bo to molekula, atom ali ion, zaradi absorpcije kvanta svetlobe preide v višjo raven energijskega stanja. Najpogosteje pride do prehoda iz osnovnega stanja v vzbujeno stanje. To povzroči, da se v spektrih pojavijo določeni pasovi absorpcije.

Absorpcija sevanja vodi v dejstvo, da se pri prehodu skozi snov intenzivnost tega sevanja zmanjšuje s povečanjem števila delcev snovi z določeno optično gostoto. To raziskovalno metodo je leta 1795 predlagal V. M. Severgin.

Ta metoda je najbolj primerna za reakcije, pri katerih se analit lahko spremeni v obarvano spojino, kar povzroči spremembo barve preskusne raztopine. Z merjenjem njene absorpcije svetlobe ali primerjavo barve z raztopino znane koncentracije je enostavno najti odstotek snovi v raztopini.

Osnovni zakon absorpcije svetlobe

Bistvo fotometričnega določanja sta dva procesa:

• prenos analita vvpojna spojina;
• merjenje intenzivnosti absorpcije teh istih vibracij z raztopino preskusne snovi.

Spremembe v intenzivnosti svetlobe, ki prehaja skozi material, ki absorbira svetlobo, bo prav tako posledica izgube svetlobe zaradi odboja in sipanja. Da bi bil rezultat zanesljiv, se izvajajo vzporedne študije za merjenje parametrov pri isti debelini plasti, v enakih kivetah, z istim topilom. Torej je zmanjšanje jakosti svetlobe odvisno predvsem od koncentracije raztopine.

Zmanjšanje intenzivnosti svetlobe, ki prehaja skozi raztopino, je označeno s koeficientom prepustnosti svetlobe (imenovan tudi njen prenos) T:

Т=I / I_{0, kjer:}

• I - jakost svetlobe, ki prehaja skozi snov;
• I_{0 - intenzivnost vpadnega svetlobnega snopa.}

Tako prenos kaže delež neabsorbiranega svetlobnega toka, ki prehaja skozi preučevano raztopino. Algoritem inverzne prenosne vrednosti se imenuje optična gostota raztopine (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Ta enačba kaže, kateri parametri so glavni za raziskavo. Ti vključujejo valovno dolžino svetlobe, debelino kivete, koncentracijo raztopine in optično gostoto.

Bouguer-Lambert-Beer Law

Je matematični izraz, ki prikazuje odvisnost zmanjšanja intenzivnosti monokromatskega svetlobnega toka od koncentracijevpojno in debelino plasti tekočine, skozi katero poteka:

I=I₀10^{-ε·С·ι, kjer:}

• ε - koeficient absorpcije svetlobe;
• С - koncentracija snovi, mol/l;
• ι - debelina sloja analizirane raztopine, glej

Po preoblikovanju lahko to formulo zapišemo: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Bistvo zakona je naslednje: različne raztopine iste spojine pri enaki koncentraciji in debelini plasti v kiveti absorbirajo enak del svetlobe, ki pada nanje.

Če vzamete logaritem zadnje enačbe, lahko dobite formulo: D=εCι.

Očitno je optična gostota neposredno odvisna od koncentracije raztopine in debeline njene plasti. Fizični pomen molarnega absorpcijskega koeficienta postane jasen. Enako je z D za enomolarno raztopino in z debelino sloja 1 cm.

Omejitve uporabe zakona

Ta razdelek vključuje naslednje elemente:

1. Velja samo za monokromatsko svetlobo.
2. Koeficient ε je povezan z lomnim količnikom medija, zlasti močna odstopanja od zakona lahko opazimo pri analizi visoko koncentriranih raztopin.
3. Temperatura pri merjenju optične gostote mora biti konstantna (v nekaj stopinjah).
4. Svetlobni žarek mora biti vzporeden.
5. Ph medija mora biti konstanten.
6. Za snovi velja zakonkaterih središča, ki absorbirajo svetlobo, so delci iste vrste.

Metode za določanje koncentracije

Vredno je razmisliti o metodi kalibracijske krivulje. Za njegovo izdelavo pripravimo serijo raztopin (5-10) z različnimi koncentracijami preskusne snovi in izmerimo njihovo optično gostoto. Glede na dobljene vrednosti se izriše graf D v odvisnosti od koncentracije. Graf je ravna črta od izhodišča. Omogoča vam enostavno določitev koncentracije snovi iz rezultatov meritev.

Obstaja tudi metoda dodatkov. Uporablja se manj pogosto kot prejšnji, vendar vam omogoča analiziranje rešitev kompleksne sestave, saj upošteva vpliv dodatnih komponent. Njegovo bistvo je določiti optično gostoto medija D_x, ki vsebuje analit neznane koncentracije С_x, z večkratno analizo iste raztopine, vendar z dodatek določene količine testne komponente (С_st). Vrednost C_{x najdemo z izračuni ali grafi.}

raziskovalni pogoji

Da bi fotometrične študije dale zanesljiv rezultat, mora biti izpolnjenih več pogojev:

• reakcija se mora končati hitro in v celoti, selektivno in ponovljivo;
• barva nastale snovi mora biti stabilna skozi čas in se ne spreminjati pod vplivom svetlobe;
• preskusna snov se vzame v količini, ki zadostuje za pretvorbo v analitično obliko;
• meritveoptična gostota se izvaja v območju valovnih dolžin, pri katerem je razlika v absorpciji začetnih reagentov in analizirane raztopine največja;
• absorpcija svetlobe referenčne raztopine se šteje za optično ničlo.