З-н Ламберта-Бугера-Бера

Теоретические основы фотометрического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода.

(Фотометрия), совокупность методов мол -абсорбционного спектрального анализа, основанных на избират. поглощении электромагнитного и пучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяемого компонента или его соединения с подходящим реагентом. Концентрацию определяемого компонента устанавливают по закону Ламберта - Бугера -Бера Фотометрический метод включает визуальную фотометрию, спектрофотометрию и фотоколориметрию. Последняя отличается от
спектрофотометрии тем, что поглощение света измеряют гл. обр. в видимой области спектра, реже – в ближних УФ и ИК областях (т. е. в интервале длин волн от ~ 315 до - 980 нм), а также тем, что для выделения нужного участка спектра (шириной 10-100 нм) используют не моно-хроматоры, а узкополосные светофильтры.

Приборами для фотоколориметрии служат фотоэлектроколориметры (ФЭК), характеризующиеся простотой оптической и электрической схем. Большинство фотометров имеет набор из 10-15 светофильтров и представляет собой двухлучевые приборы, в которых пучок света от источника излучения (лампа накаливания, редко ртутная лампа) проходит через светофильтр и делитель светового потока (обычно призму), который делит пучок на два, направляемые через кюветы с исследуемым р-роми с р-ром сравнения. После кювет параллельные световые пучки проходят через калиброванные ослабители (диафрагмы), предназначенные для уравнивания интенсивностей световых потоков, и попадают на два приемника излучения (фотоэлементы), подключенные по дифференциальной схеме к нуль-индикатору (гальванометр, индикаторная лампа). Недостаток приборов – отсутствие монохроматора, что приводит к потере селективности измерений; достоинства фотометров - простота
конструкции и высокая чувствительность благодаря большой светосиле. Измеряемый диапазон оптической плотности составляет приблизительно 0,05-3,0, что позволяет определять мн. элементы и их соед. в широком интервале содержаний - от ~ 10* до 50% по массе. Для дополнительного повышения чувствительности и селективности определений существенное значение имеют подбор реагентов, образующих интенсивно окрашенные комплексные соед. с определяемыми веществами, выбор состава р-ров и условий измерений. Погрешности определения составляют около 5%.

При т. наз. дифференциальном Фотометрическом анализе оптическая плотность анализируемого р-ра измеряют относительно оптической плотности (которая не должна быть меньше 0,43) раствора сравнения. Последний содержит определяемый компонент в концентрации, близкой к концентрации этого компонента в анализируемом растворе Это позволяет определять сравнительно большие концентрации в-в с погрешностью 0,2-1% (в случае спектрофотометрии). При фотометрическом титровании получают зависимость оптич. плотности титруемого раствора от объема прибавляемого титранта (кривую титрования). По излому на этой кривой определяют конечную точку титрования и, следовательно, концентрацию исследуемого компонента в растворе.

Иногда Фотометрический анализ понимают более широко, как совокупность методов качественного и количественного анализа по интенсивностн ИК, видимого и УФ излучении, включающую атомноабсорбционный анализ, фотометрию пламени, турбидиметрию, нефелометрию, люминесцентный анализ, спектроскопию отражения и мол. -абсорбционный спектральный анализ.

З-н Ламберта-Бугера-Бера

Основным з-ном фотометрии явл. з-н Л.Б.Б, основным прибором колориметр.

В основе любого кологиметра лежит источник света, диафрагма, светофильтр, кювета, приемное устройство.

J₀=J_абс+J_отр+J_рас+J_прошед

J₀- интенсивность входящего светопотока

J_отр≈0 –при чистых кюветах

J_рас≈0-когда р-р истинный

J₀= J_абс+ J_прошед

Для вывода з-на ЛББ возьмет кювету и мысленно разделим ее на ряд частей одинаковых по величине, и тогда для 1й части можно записать: J=J₀/n ; J₂=J₁/n = J₀/n²; J₃=J₂/n=J₀/n³…… J_прош=J₀/n^b

n^b=J₀/J_прош ; J_прош=J; J₀/J=n^b; ln J₀/J=b ln n ; lnJ₀/J=A- оптическая плотность

ln n=ε- молярный коэффициент светопоглащения

З-н Ламберта-Бугера А=εb Оптическая плотность прямо пропорциональна длине волны

если провести аналогичные рассуждения по концентрации, т.е. n будет соответствовать 1й концентрации, а увеличение числа n будет соответствовать увеличению концентрации. В итоге этих рассуждений получено ур-е: J_прош=J₀/n^с ; n^с =J₀/J_прош ; J_прош=J; J₀/J=n^c; ln J₀/J=c ln n ; lnJ₀/J=A; ln n=ε.

З-н Бера A=εсоптическая плотность прямо пропорциональна концентрации растворов

Объединяя оба закона можно получит З-н Ламберта-Бугера-Бера A=εсl

l-длинна кюветы.

Оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации р-ра и дине светопоглощающего слоя(длине кюветы).

Кроме понятия оптическая плотность в фотометрии используется понятие прозрачность и не прозрачность.

Прозрачность определяется отношением интенсивности прошедшего и исходного свет. потока. Т=J/J₀

Непрозрачность это величина обратная прозрачности и равно отношению исходного и прошедшего свет. потока. 1/Т= J₀/J

Т.о оптическая плотность это логарифм непрозрачности (ln1/Т)

Физический смысл молярный коэффициент светопоглащения.