Teorijske osnove za određivanje optičke gustine rastvora

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 17:42

Svaka čestica, bilo da je to molekul, atom ili jon, kao rezultat apsorpcije kvanta svjetlosti, prelazi u viši nivo energetskog stanja. Najčešće dolazi do prijelaza iz osnovnog stanja u pobuđeno stanje. Ovo uzrokuje pojavu određenih apsorpcionih traka u spektrima.

Apsorpcija zračenja dovodi do činjenice da kada ono prođe kroz supstancu, intenzitet ovog zračenja opada sa povećanjem broja čestica supstance određene optičke gustine. Ovu metodu istraživanja predložio je V. M. Severgin još 1795. godine.

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

Osnovni zakon apsorpcije svjetlosti

Suština fotometrijskog određivanja su dva procesa:

• transfer analita uupijajuća smjesa;
• mjerenje intenziteta apsorpcije ovih istih vibracija otopinom ispitivane supstance.

Promene u intenzitetu svetlosti koja prolazi kroz materijal koji apsorbuje svetlost takođe će biti uzrokovana gubitkom svetlosti usled refleksije i rasejanja. Da bi rezultat bio pouzdan, provode se paralelne studije za mjerenje parametara na istoj debljini sloja, u identičnim kivetama, sa istim rastvaračem. Dakle, smanjenje intenziteta svetlosti zavisi uglavnom od koncentracije rastvora.

Smanjenje intenziteta svjetlosti koja prolazi kroz otopinu karakterizira koeficijent propuštanja svjetlosti (koji se naziva i njegova transmisija) T:

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

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

Dakle, transmisija pokazuje udio neapsorbovanog svetlosnog fluksa koji prolazi kroz rastvor koji se proučava. Algoritam inverzne vrijednosti prijenosa naziva se optička gustoća rješenja (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Ova jednačina pokazuje koji su parametri glavni za istraživanje. To uključuje talasnu dužinu svetlosti, debljinu kivete, koncentraciju rastvora i optičku gustinu.

Bouguer-Lambert-Beer Law

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

I=I₀10^{-ε·S·ι, gdje je:}

• ε - koeficijent apsorpcije svjetlosti;
• S - koncentracija supstance, mol/l;
• ι - debljina sloja analiziranog rastvora, vidi

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

Suština zakona je sledeća: različiti rastvori istog jedinjenja u jednakoj koncentraciji i debljini sloja u kiveti apsorbuju isti deo svetlosti koja pada na njih.

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

Očigledno, optička gustina direktno zavisi od koncentracije rastvora i debljine njegovog sloja. Fizičko značenje molarnog koeficijenta apsorpcije postaje jasno. Jednako je sa D za jednomolarni rastvor i sa debljinom sloja od 1 cm.

Ograničenja u primjeni zakona

Ovaj odjeljak uključuje sljedeće stavke:

1. Važi samo za monokromatsko svjetlo.
2. Koeficijent ε je povezan sa indeksom prelamanja medija, posebno jaka odstupanja od zakona mogu se uočiti kada se analiziraju visoko koncentrirani rastvori.
3. Temperatura prilikom mjerenja optičke gustine mora biti konstantna (unutar nekoliko stepeni).
4. Svjetlosni snop mora biti paralelan.
5. PH medijuma mora biti konstantan.
6. Zakon se primjenjuje na supstancečiji su centri za apsorpciju svjetlosti čestice istog tipa.

Metode za određivanje koncentracije

Vrijedi razmotriti metodu kalibracione krive. Za njegovu izgradnju pripremite seriju otopina (5-10) s različitim koncentracijama ispitivane tvari i izmjerite njihovu optičku gustoću. Prema dobijenim vrijednostima, crta se dijagram D u odnosu na koncentraciju. Grafikon je prava linija od početka. Omogućava vam da lako odredite koncentraciju supstance iz rezultata mjerenja.

Postoji i metoda dodavanja. Koristi se rjeđe od prethodnog, ali vam omogućava analizu rješenja složenog sastava, jer uzima u obzir utjecaj dodatnih komponenti. Njegova suština je određivanje optičke gustine medija D_x, koji sadrži analit nepoznate koncentracije S_x, uz ponovljene analize istog rastvora, ali sa dodavanje određene količine test komponente (S_st). Vrijednost C_{x se nalazi pomoću izračuna ili grafikona.}

Uslovi istraživanja

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

• reakcija se mora završiti brzo i potpuno, selektivno i ponovljivo;
• boja rezultirajuće supstance mora biti stabilna tokom vremena i ne mijenjati se pod djelovanjem svjetlosti;
• testirana supstanca se uzima u količini dovoljnoj da se pretvori u analitički oblik;
• merenjaoptička gustina se izvodi u opsegu talasnih dužina u kojem je razlika u apsorpciji početnih reagensa i analiziranog rastvora najveća;
• apsorpcija svjetlosti referentnog rješenja smatra se optičkom nulom.