Фотоколориметрія

 

 

 

Основою фотометричного аналізу є реакція утворення або руйнування сполук, які поглинають світло. При утворенні сполуки, що поглинає світло, кількість продукту реакції пропорційна оптичній густині розчину. Навпаки, руйнування сполуки, яка поглинає світло, характеризується зменшенням оптичної густини, пропорційним кількості продукту реакції. Отже, вимірювання оптичної густини розчину продукту реакції дає змогу знайти кількість речовини, яка вступила в реакцію з реактивом.

Таким чином, фотометричне визначення складається з двох стадій: утворення (руйнування) сполуки, що поглинає світло, і вимірювання оптичної густини (інтенсивності забарвлення) розчину.

Оптичну густину розчину можна виміряти в ультрафіолетовій, видимій та інфрачервоній частинах спектру (рис. 2.5). Назва фотометричний аналіз є загальною назвою всіх методів, що ґрунтуються на світлопоглинанні. Виник цей метод спочатку як колориметричний аналіз, тобто коли отримували забарвлену сполуку і вимірювали інтенсивність забарвлення. Людське око відчуває світло в межах від 400 до 750 нм. Отже, за допомогою колориметричного аналізу можна визначити компоненти, які утворюють забарвлені сполуки, що поглинають видиме для людського ока світло (рис.2.5).

Рис.2.5.Схема довжини хвиль, які використовуються для колориметричного і спектрофотометричного аналізу

Пізніше, з появою фотоелементів, стало можливим вимірювати інтенсивність поглинання світла як у видимій частині спектра, так і в ультрафіолетовій та інфрачервоній частинах спектра. Крім того, більш точні результати отримують тоді, коли використовують монохроматичний пучок світла. Такий метод, при якому використовується монохроматичне світло, називають спектрофотометричним. Проте всі закономірності, які виділені для спектрофотометричного аналізу, справедливі і для колориметричного.

Колориметричний метод аналізу. За цим методом візуально порівнюють інтенсивність забарвлення досліджуваного розчину з інтенсивністю забарвлення стандартного розчину. Тому для визначення інтенсивності забарвлення завжди потрібно брати стандартні розчини.

Фотоколориметричний і фотоелектричний методи. Існують прилади, за допомогою яких можна кількісно визначити інтенсивність поглинання світла. Для цього з двох однакових світлових потоків один пропускають через досліджуваний розчин, а інший – через вимірювальну діафрагму (фотометр Пульфрідха), яка дає можливість визначити ступінь поглинання світла. З цієї групи найбільше поширені фотоелектричні прилади, в яких приймачем обох світлових потоків є фотоелементи, а вимірювальним приладом для компенсації може бути діафрагма, реостат, потенціометр тощо.

Перевагою таких фотометрів чи фотоколориметрів є те, що немає потреби при кожному визначенні готувати стандартні розчини. Як правило, їх готують один раз і за їх даними будують калібрувальний графік; вміст визначуваного компонента знаходять за його світлопоглинанням за калібрувальним графіком.

Найдосконалішими, хоч і найбільш складними приладами, є спектрофотометри, за допомогою яких вимірюють інтенсивність поглинання світла (оптична густина розчину) на певних ділянках спектра. Спектрофотометрами можна вимірювати інтенсивність поглинання світла в ультрафіолетовій та інфрачервоній частинах спектра (рис.2. 5).

Тому фотометричні методи можна застосовувати для визначення вмісту малих кількостей різних речовин - порядку 10-4-10-5 г в об’ємі 50-100 мл, такі кількості практично не можна визначити гравіметричним і титриметричним методами.

Молекулярна абсорбційна спектроскопія грунтується на поглинанні електромагнітного випромінювання речовинами. В залежності від енергії фотонів, які поглинаються, розрізняють абсорбційну спектроскопію у видимій, ультрафіолетовій, інфрачервоній, мікрохвильовій, рентгенівській областях. Спектроскопію у видимій і ІЧ-областях традиційно називають спектрофотометрією.

Кількісне поглинання системою випромінювання описується законами Бугера-Ламберта-Бера і адитивності.