 |
Основные уравнения для титриметрического анализа
|
|
|
|
N1V1 = N xV x,
где N1 – нормальность титранта
V1 – количество раствора, которое вылили из бюретки для химической реакции
N xV x – характеристика искомого вещества
а – навеска анализируемого вещества
Лекция 4. Оптические методы анализа.
Суть метода основывается на взаимодействии вещества со средой, а в качестве среды имеют электромагнитные волны оптического диапазона. В результате взаимодействия происходит изменение свойств веществ, вступивших в реакцию.
Применяется два общих способа измерения:
1) На глаз
2) Инструментальный метод
При взаимодействии вещества с электромагнитными волнами можно зафиксировать следующие изменения:
- угол преломления, который обусловлен поляризацией молекул вещества
- поглощение света веществом
- электрическая проводимость, которая может меняться и т. д.
Диапазон э\м волн l=100 – 100`000 м
J = с / l [Гц] 
V = 1/ l [см -1]
Для оптических методов анализа присущи такие характеристики, как коэффициент преломления, оптическая плотность и т.д.
L = kּc
| Электромагнитное излучение | Ультрофиолетовый | Визуальный (видимый) | Инфракрасный |
| λ=100 - 100000нм | 100 - 360 | 380 - 760 | 760 - 100000 |
Весь спектр обладает различными свойствами.
Есть методы, основывающиеся на поглощении света веществом. Поглощать свет могут молекулы и ионы.
1) колориметрия
2) фотоколориметрия
3) спектрофотометрия (использует весь диапазон) получают спектр вещества
Также может поглощаться атомами вещества – атомноабсоркционный метод.
Вещества, находящиеся в состоянии плазмы (высокая t), могут сами излучать свет.
Эмиссионный метод.
- флюорометрия;
- люминесцентный метод;
Излучать свет могут и отдельные атомы, когда вещество переходит в состояние плазмы (800 – 5000 0С).
|
|
|
- эмиссионный спектральный анализ;
- пламенная фотометрия.
Есть методы, которые основаны на интенсивности проницаемости света.
- эмульсия – два несовместимых по фазе вещества (пример: ода и жир)
- нефелометрия («мутнометрия») – оценивается степень мутности;
- турбодиметрия.
Все оптические методы используют специальные приборы
1) источник излучения;
2) фокусирующее устройство;
3) селектор (преобразователь)
4) кювета с изучаемым веществом;
5) детектор излучения (глаз, фотоэлемент, фотоэлектронный умножитель);
6) блок усиления сигнала;
7) регистрирующий или показывающий прибор (самописец).
Источники излучения:
пламя горелки;
вольтова дуга;
лампа накаливания(320-10000);
натриевые лампы (λ=585 нм);
водородные и дейтеривые лампы (180-320);
для тепловых волн используются глобары – спрессованный карбид кремния SiС (от 1 мкм и выше);
для диапазона ультрафиолетового используются ртутно-кварцевые лампы (200-500 нм).
Фокусирующее устройство
Селекторы (преобразователь света)
преломляющая призма
обычные светофильтры
призмодифракционные решетки
Кюветы (например, держатели для вещества)
Детекторы излучения
глаз
фотоколориметр
болометры
фотоэлементы
фотоэлектронные умножители
термоэлементы
Усилитель сигнала
Регистратор и анализатор
микроамперметр
вольтметр
самописцы
компьютеры с анализаторами
Характеристика чувствительности.
Важно знать предел чувствительности – предел обнаружения вещества в граммах.
С помощью вышеперечисленных методов анализа можно обнаружить количество вещества:
- при фотометрии 1·10-6 г
- при флюрометрии 1·10-10г
- при полярографии 1·10-8 г
- при эмиссионном спектральном анализе 1·10-10г.
Спектр.
Спектр – (от лат. spectrum – представление) – совокупность различных значений, которые может принимать данная физическая величина. Спектр может быть непрерывным и дискретным.
|
|
|
Спектры используют как для качественного (идентификация веществ), так и для количественного (определения содержания вещества) анализа.
| Дополнительный (кажущийся цвет р-ра) | Поглощённая часть, нм | Цвет поглощённой части |
| жёлто-зелёный | 400 – 450 нм | фиолетовый |
| оранжевый | 480 – 490 нм | зелёно-синий |
| красный | 490 – 500 нм | сине-зелёный |
| фиолетовый | 560 – 575 нм | желто-зеленый |
| синий | 575 – 590 нм | жёлтый |
| сине-зелёный | 625 – 750 нм | красный |
Важнейшей характеристикой является количество поглощённой энергии, которая зависит от концентрации вещества. Интенсивность поглощения света веществом зависит от числа молекул в растворе.
Закон Бугера (1729), Ламберта (1760) и Бера (1852) гласит:
Растворы одного и того же окрашенного вещества при одинаковой концентрации вещества и толщине слоя раствора поглощают равное количество световой энергии (светопоглощение таких растворов одинаковое).
I – интенсивность света
I0 – интенсивность исходного источника
ε – коэффициент поглощения
l – толщина слоя раствора
c – концентрация вещества
D – оптическая плотность раствора
Спектральные приборы предназначены для качественного и количественного анализа веществ на основании измерения и исследования их спектров в оптическом диапазоне длин волн (10-3 – 103 мкм) (рис. 1).
Рис. 1. Схема электрофотокалориметра.
Для получения эмиссионных спектров используют установки: ИСП 28-30-51, ДСФ 8-452, спектрометр СФ-46, одноканальные спектральные приборы и многоканальные (рис. 2).
Рис. 2.
После проявки получается снимок с изображением спектра разной интенсивности, т.к. исходное вещество состояло и различных элементов.
|
|
|
