Физико-химические методы анализа - Учебное пособие (Кийко Т. Н.)

4. фотометрический метод анализа

Фотометрический метод анализа основан на измерении светопо- глощения (оптической плотности). Для измерений в видимой области спектра анализируемое вещество должно иметь интенсивную окраску, иначе его переводят в окрашенное соединение.

Определение анализируемых веществ в фотометрии проводится с использованием основного закона светопоглощения. Если на слой раствора толщиной l падает световой поток с интенсивностью I0, и в результате поглощения света веществом интенсивность прошедшего светового  потока  I  уменьшается  (рис. 6),  то  по  закону  Бугера –

Ламберта – Бера:

 

 

А  lg I0

I

 

  lC,

 

(8)

 

 

где А – оптическая плотность (или светопоглощение); ε – молярный коэффициент светопоглощения; С – молярная концентрация вещества в растворе.

I0         I

l

Рис. 6. Схема прохождения светового потока через слой раствора

Если в растворе находится смесь светопоглощающих веществ, то соблюдается закон аддитивности светопоглощения: оптическая плотность смеси веществ равна сумме оптических плотностей компонентов:

Асмеси = ΣАi.            (9) Для количественного анализа в прямой фотометрии применяются

метод градуировочного графика, метод стандартов и метод добавок.

Метод градуировочного графика основывается на линейной зависимости (8) оптической плотности А от концентрации С. Для это- го последовательно готовят серию стандартных растворов с точной

концентрацией определяемого вещества и проводят измерения опти- ческой плотности каждого раствора.

Используя полученные данные, строят градуировочный график

в координатах А – C. Измерив оптическую плотность анализируемого раствора, по графику определяют неизвестную концентрацию опреде- ляемого вещества (рис. 7).

A

A

x

C

 

C

x

Рис. 7. Пример градуировочного графика в фотометрии

При спектрофотометрических измерениях используют свет высокой степени монохроматичности. Это позволяет проводить ана- лиз двухкомпонентных смесей без предварительного разделения, ис- пользуя закон Бугера – Ламберта – Бера и закон аддитивности свето- поглощения.

Например, если в анализируемом растворе содержится два по-

глощающих вещества X и Y, то светопоглощение смеси при длинах волн λ1 и λ2 можно записать:

 

A1   AX, 1  AY , 1

X,   l  CX  Y, 1   l  CY ;

(10)

A2   AX, 2  AY , 2

 X,    l  CX   Y, 2   l  CY .

(11)

 

Если значения ε для каждого компонента при каждой длине вол- ны определить предварительно, то уравнения (10) и (11) образуют сис- тему с двумя неизвестными СX и СY. Решение этой системы позволяет определить концентрации обоих веществ в анализируемом растворе.