Ерітіндінің оптикалық тығыздығын анықтаудың теориялық негіздері

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 17:50

Кез келген бөлшек, мейлі ол молекула болсын, атом болсын, ион болсын, жарық квантын жұту нәтижесінде энергетикалық күйдің жоғары деңгейіне өтеді. Көбінесе негізгі күйден қозған күйге ауысу орын алады. Бұл спектрлерде белгілі бір сіңіру жолақтарының пайда болуына әкеледі.

Сәулеленудің жұтылуы зат арқылы өткен кезде белгілі бір оптикалық тығыздығы бар зат бөлшектерінің санының көбеюімен бұл сәулеленудің қарқындылығының төмендеуіне әкеледі. Бұл зерттеу әдісін сонау 1795 жылы В. М. Севергин ұсынған.

Бұл әдіс талданатын зат зерттелетін ерітіндінің түсінің өзгеруіне әкелетін түсті қосылысқа айнала алатын реакциялар үшін ең қолайлы. Оның жарық сіңіру қабілетін өлшеу немесе белгілі концентрациясы бар ерітіндімен түсін салыстыру арқылы ерітіндідегі заттың пайыздық мөлшерін оңай табуға болады.

Жарықтың жұтылуының негізгі заңы

Фотометриялық анықтаудың мәні екі процесс:

• аналитті келесіге тасымалдаусіңіргіш қоспа;
• зерттелетін заттың ерітіндісімен дәл осы тербелістерді жұту қарқындылығын өлшеу.

Жарық сіңіретін материал арқылы өтетін жарық қарқындылығының өзгеруі шағылысу және шашырау нәтижесіндегі жарық жоғалуынан да болады. Нәтижені сенімді ету үшін бірдей қабат қалыңдығында, бірдей кюветтерде, бірдей еріткішпен параметрлерді өлшеу үшін параллельді зерттеулер жүргізіледі. Сондықтан жарық қарқындылығының төмендеуі негізінен ерітіндінің концентрациясына байланысты.

Ерітінді арқылы өтетін жарық интенсивтілігінің төмендеуі жарық өткізу коэффициентімен (оны өткізу деп те аталады) T: сипатталады.

Т=I / I_{0, мұнда:}

• I - зат арқылы өткен жарық интенсивтілігі;
• I_{0 - түскен жарық сәулесінің қарқындылығы.}

Осылайша, трансмиссия зерттелетін ерітінді арқылы өтетін жұтылмаған жарық ағынының үлесін көрсетеді. Кері жіберу мәнінің алгоритмі ерітіндінің оптикалық тығыздығы (D) деп аталады: D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Бұл теңдеу зерттеу үшін қандай параметрлердің негізгі екенін көрсетеді. Оларға жарықтың толқын ұзындығы, кюветаның қалыңдығы, ерітінді концентрациясы және оптикалық тығыздық жатады.

Бугер-Ламберт-Беер заңы

Бұл монохроматикалық жарық ағынының интенсивтілігінің төмендеуінің концентрациядан тәуелділігін көрсететін математикалық өрнек.абсорбент және ол өтетін сұйық қабаттың қалыңдығы:

I=I₀10^{-ε·С·ι, мұнда:}

• ε - жарықты сіңіру коэффициенті;
• С - заттың концентрациясы, моль/л;
• ι - талданатын ерітіндінің қабат қалыңдығы, қараңыз

Түрлендіруден кейін мына формуланы жазуға болады: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Заңның мәні мынада: кюветада бірдей концентрацияда және қабат қалыңдығында бірдей қосылыстың әртүрлі ерітінділері оларға түсетін жарықтың бірдей бөлігін жұтады.

Соңғы теңдеудің логарифмін алу арқылы мына формуланы алуға болады: D=εCι.

Оптикалық тығыздық ерітіндінің концентрациясына және оның қабатының қалыңдығына тікелей байланысты екені анық. Молярлық жұтылу коэффициентінің физикалық мағынасы анық болады. Ол бір молярлы ерітінді үшін және қабат қалыңдығы 1 см үшін D-ге тең.

Заңды қолданудағы шектеулер

Бұл бөлім келесі элементтерді қамтиды:

1. Бұл тек монохроматикалық жарық үшін жарамды.
2. ε коэффициенті ортаның сыну көрсеткішімен байланысты, әсіресе жоғары концентрациялы ерітінділерді талдау кезінде заңнан қатты ауытқулар байқалады.
3. Оптикалық тығыздықты өлшеу кезінде температура тұрақты болуы керек (бірнеше градус ішінде).
4. Жарық сәулесі параллель болуы керек.
5. Ортаның рН тұрақты болуы керек.
6. Заң заттарға қолданыладыжарық жұтатын орталықтары бір типті бөлшектер болып табылады.

Концентрацияны анықтау әдістері

Калибрлеу қисығы әдісін қарастырған жөн. Оны құру үшін зерттелетін заттың әртүрлі концентрациясы бар ерітінділер сериясын (5-10) дайындап, олардың оптикалық тығыздығын өлшейді. Алынған мәндер бойынша D концентрацияға қарсы графигі сызылады. График бастапқыдан түзу сызық болып табылады. Ол өлшеу нәтижелері бойынша заттың концентрациясын оңай анықтауға мүмкіндік береді.

Қосымша әдісі де бар. Ол алдыңғыға қарағанда азырақ қолданылады, бірақ ол күрделі құрамдағы шешімдерді талдауға мүмкіндік береді, өйткені ол қосымша компоненттердің әсерін ескереді. Оның мәні белгісіз концентрациясы С_x анықталатын D_x ортаның оптикалық тығыздығын сол ерітіндіні қайталап талдау арқылы анықтау, бірақ сынақ компонентінің белгілі бір мөлшерін қосу (С_st). C_{x мәні есептеулер немесе графиктер арқылы табылады.}

Зерттеу шарттары

Фотометриялық зерттеулер сенімді нәтиже беруі үшін бірнеше шарттар орындалуы керек:

• реакция тез және толық, таңдамалы және қайталанатын түрде аяқталуы керек;
• алынған заттың түсі уақыт өте тұрақты болуы және жарық әсерінен өзгермеуі керек;
• зерттелетін зат оны аналитикалық түрге айналдыру үшін жеткілікті мөлшерде қабылданады;
• өлшемдероптикалық тығыздық бастапқы реагенттер мен талданатын ерітіндінің жұтылуындағы айырмашылық ең үлкен болатын толқын ұзындығы диапазонында жүзеге асырылады;
• анықтамалық ерітіндінің жарықты жұтуы оптикалық нөл болып саналады.