Teoretisk grundlag for at bestemme den optiske tæthed af en opløsning

2024 Forfatter: Angel Austin | [email protected]. Sidst ændret: 2024-01-02 17:43

Enhver partikel, det være sig et molekyle, et atom eller en ion, går som et resultat af absorption af en lyskvante over til et højere energiniveau. Oftest sker overgangen fra grundtilstanden til den exciterede tilstand. Dette får visse absorptionsbånd til at optræde i spektrene.

Absorptionen af stråling fører til, at når den passerer gennem et stof, falder intensiteten af denne stråling med en stigning i antallet af partikler af et stof med en vis optisk tæthed. Denne forskningsmetode blev foreslået af V. M. Severgin tilbage i 1795.

Denne metode er bedst egnet til reaktioner, hvor analytten er i stand til at omdannes til en farvet forbindelse, som forårsager en ændring i farven på testopløsningen. Ved at måle dens lysabsorption eller sammenligne farven med en opløsning af kendt koncentration, er det let at finde procentdelen af stoffet i opløsningen.

grundlæggende lov om lysabsorption

essensen af fotometrisk bestemmelse er to processer:

• overførsel af analytten tilabsorberende forbindelse;
• måling af absorptionsintensiteten af de samme vibrationer med en opløsning af teststoffet.

Ændringer i intensiteten af lys, der passerer gennem det lysabsorberende materiale, vil også være forårsaget af lystab på grund af refleksion og spredning. For at gøre resultatet pålideligt udføres der parallelle undersøgelser for at måle parametrene ved samme lagtykkelse, i identiske kuvetter, med samme opløsningsmiddel. Så faldet i lysintensitet afhænger hovedsageligt af opløsningens koncentration.

Faldet i intensiteten af lys, der passerer gennem opløsningen, er karakteriseret ved lystransmissionskoefficienten (også kaldet dens transmission) T:

Т=I/I_{0, hvor:}

• I - lysintensiteten, der passerer gennem stoffet;
• I_{0 - intensiteten af den indfaldende lysstråle.}

Transmission viser således andelen af uabsorberet lysflux, der passerer gennem opløsningen under undersøgelse. Algoritmen for omvendt transmissionsværdi kaldes opløsningens optiske tæthed (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Denne ligning viser, hvilke parametre der er de vigtigste for forskning. Disse omfatter lysets bølgelængde, kuvettens tykkelse, opløsningens koncentration og den optiske tæthed.

Bouguer-Lambert-øllov

Det er et matematisk udtryk, der viser afhængigheden af faldet i intensiteten af en monokromatisk lysflux fra koncentrationabsorberende og tykkelsen af det væskelag, som det ledes igennem:

I=I₀10^{-ε·С·ι, hvor:}

• ε - lysabsorptionskoefficient;
• С - koncentration af et stof, mol/l;
• ι - lagtykkelse af den analyserede opløsning, se

Efter transformation kan denne formel skrives: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Lovens essens er som følger: Forskellige opløsninger af den samme forbindelse i samme koncentration og lagtykkelse i kuvetten absorberer den samme del af lyset, der falder på dem.

Ved at tage logaritmen af den sidste ligning, kan du få formlen: D=εCι.

Det er klart, at den optiske tæthed afhænger direkte af opløsningens koncentration og tykkelsen af dens lag. Den fysiske betydning af den molære absorptionskoefficient bliver klar. Det er lig med D for en én-molær opløsning og med en lagtykkelse på 1 cm.

Begrænsninger i anvendelsen af loven

Dette afsnit indeholder følgende elementer:

1. Det er kun gyldigt for monokromatisk lys.
2. Koefficienten ε er relateret til mediets brydningsindeks, især stærke afvigelser fra loven kan observeres ved analyse af højt koncentrerede opløsninger.
3. Temperaturen ved måling af optisk tæthed skal være konstant (inden for et par grader).
4. Lysstrålen skal være parallel.
5. Mediets pH skal være konstant.
6. Loven gælder for stofferhvis lysabsorberende centre er partikler af samme type.

Metoder til koncentrationsbestemmelse

Det er værd at overveje kalibreringskurvemetoden. For at bygge det skal du forberede en række opløsninger (5-10) med forskellige koncentrationer af teststoffet og måle deres optiske tæthed. Ifølge de opnåede værdier plottes et plot af D versus koncentration. Grafen er en ret linje fra oprindelsen. Det giver dig mulighed for nemt at bestemme koncentrationen af et stof ud fra resultaterne af målinger.

Der er også en metode til tilføjelser. Det bruges sjældnere end den foregående, men det giver dig mulighed for at analysere løsninger med kompleks sammensætning, da det tager højde for indflydelsen af yderligere komponenter. Dens essens er at bestemme den optiske densitet af mediet D_x, der indeholder analytten med ukendt koncentration С_x, med gentagen analyse af den samme opløsning, men med tilføjelse af en vis mængde af testkomponenten (С_st). Værdien af C_{x findes ved hjælp af beregninger eller grafer.}

Forskningsbetingelser

For at fotometriske undersøgelser kan give et pålideligt resultat, skal flere betingelser være opfyldt:

• reaktionen skal afsluttes hurtigt og fuldstændigt, selektivt og reproducerbart;
• farven på det resulterende stof skal være stabil over tid og ikke ændre sig under påvirkning af lys;
• teststoffet tages i en mængde, der er tilstrækkelig til at omdanne det til en analytisk form;
• målingeroptisk tæthed udføres i det bølgelængdeområde, hvor forskellen i absorptionen af de initiale reagenser og den analyserede opløsning er størst;
• lysabsorption af referenceopløsningen anses for at være optisk nul.