Поглощение это способ концентрации

Готовят серию эталонных растворов точно известной концентрации, таким образом, чтобы концентрация анализируемого раствора попадала в диапазон серии эталонных растворов. По измеренным величинам поглощения (в абсорбционных методах анализа) или интенсивности излучения (в методах эмиссионного анализа) эталонных растворов строят график зависимости показаний прибора (I) от концентрации эталонного раствора (С). Затем снимают показание прибора для анализируемого раствора (ордината Ix) и по графику находят соответствующее значение абсциссы (Сх).

График должен быть линейным.
Если выбранные концентрации не позволяют построить линейный график (например, в линейке концентраций 10 -1 — 10 -2 — 10 -3 — 10 -4 — 10 -5 М) концентрации логарифмируют, строя график в координатах I = f(-lgC).

1.1. Измерено поглощение для трех эталонных растворов с концентрациями 10 -3 , 4*10 -3 и 7*10 -3 М.
Значение поглощения составило соотв. I = 600, 700 и 800 единиц по шкале прибора.
Определить концентрацию раствора с поглощением 750 единиц.

Строим градуировочный график в координатах I — C и по графику находим, при Ix = 750, С = 5,5*10 -3 М.

В этом методе измеряют аналитические сигналы пробы и стандартного образца — раствора, который по химическому составу и концентрации определяемого вещества близок к анализируемому раствору, (С_ст).
Из пропорции I_ст/I_х = С_ст/С_х, получаем: С_х = С_ст(I_x/I_ст)

2.1. Для стандартного раствора меди 10 -3 М прибор показал 420 единиц по шкале прибора. Определить концентрацию анализируемого раствора для показаний прибора 437 единиц.

С = 10 -3 *(437 / 420) = 1,04*10 -3 М.

В серию одинаковых по массе или объему проб анализируемого вещества вводят точно известное количество определяемого вещества (находящегося в той же химической форме), последующая добавка, как правило, вдвое больше предыдущей. В первую пробу добавку не вводят.

Для двух добавок (если вторая вдвое больше первой):

Ix — аналитический сигнал пробы без добавки.
Ix₁ — аналитический сигнал пробы с одной добавкой.
Ix₂ — аналитический сигнал пробы с двумя добавками.

3.1. При пламенно-фотометрическом определении кальция в воде применили метод добавок, для чего в 3 мерные колбы по 100 мл. поместили по 10 мл. анализируемой воды, во 2-ю и 3-ю колбу поместили 10 и 20 мл. стандартного раствора кальция с концентрацией 200 мкг/мл. Определить содержание кальция.
Показания прибора:
Ix = 20
Ix₁ = 25
Ix₂ = 30

Заметим, что в 1-ю колбу было помещено 10 мл. стандартного раствора кальция с концентрацией 200 мкг/мл., т.е. в колбе находится 200*10 = 2000 мкг/100 мл.

Сх = 2000((30 — 25)/(25 — 20))*(20/(25 — 20)) = 8000 мкг/100 мл. = 80 мкг/мл.

Готовят два или несколько эталонных растворов различной концентрации, таким образом, чтобы для соседней пары эталонов было верно соотношение:
Сэ₁ 3 . Показания приборов составили 40 и 50 единиц шкалы соотв., для анализируемого раствора прибор показал 48 единиц.
Определить процентное содержание селитры в руде.

Определим концентрацию раствора:
Cx = 4,0 + (5,0 – 4,0)(48 – 40) / (50 – 40) = 4,8 мкг/см 3 .

Определим исходную концентрацию.
С = Cx*(Vk/Vп) = 4,8(100/10) = 48 мкг/см3.
Определим массу чистого нитрата калия.
g = C*V = 45*100 = 4500 мкг. = 0,0045 г.

w = 100g/m = 100*0,0048/0,0109 = 44,04 %.

Согласно закону БЛБ (аналитики шутливо называю его законом трех мужиков),
I = I₀*10 -ε_λlС
где
I — интенсивность прошедшего поглощающую среду потока.
I₀ — интенсивность падающего потока.
ε_λ — молярный коэффициент поглощения при длине волны λ.
l — толщина поглощающего слоя.
С — концентрация поглощающего вещества, моль/л.

Если прологарифмировать закон БЛБ, получим:
lgI = lgI₀ — ε_λlC
Обозначим lg(I₀/I) = A, тогда
А = ε_λlC
Величину А в фотометрическом определении называют поглощением, или светопоглощением.

Учащиеся очень часто совершают одну и ту же ошибку при решении задач по данной теме.
В условии обычно пишут в числе прочего: «измеренного при длине волны λ = . нм». И студент начинает думать-гадать, а где же в решении надо использовать эту величину?
Между тем, эта величина дана для общего развития, чтобы внести в теорию какое-то приближение к практике. Поглощение различно в зависимости от длины волны, в аналитической практике измерению предшествует определение оптимальной длины волны, и это-то и находит свое отражение в условии.

5.1. При прохождении света через слой толщиной 1 см. интенсивность его ослабляется на 10%, какой будет интенсивность при прохождении через слой того же вещества толщиной 10 см.?

Каждый сантиметр поглощает 10% света, пропуская 90%, т.е. 0,9 от падающего потока. Таких сантиметров 10, следовательно I = 0,9 10 = 0,349.

5.2. Оптическая плотность раствора , содержащего 0.420 мг меди в 200мл при толщине слоя кюветы 1см равна 0,15. Вычислите молярный коэффициент поглощения меди.

Определим молярность раствора,
С = m/Ar*V = 0,42*10 -3 /64*0,2 = 3,28*10 -5 М.
По закону БЛБ,
ε_λ = A/lC = 0,15/1*3,28*10 -5 = 4573.

5.3. Коэффициент молярного поглощения комплексного соединения алюминия с ализарином равен 1,6*10 4 при длине волны 485 нм. Какую кювету необходимо выбрать для фотометрирования, чтобы оптическая плотность раствора была не менее 0,3 при содержании алюминия 10 -5 моль/дм 3 .

По закону БЛБ,
l = A/ε_λC = 0,3/1,6*10 4 *10 -5 = 1,875 см.
Выбираем кювету толщиной 2 см.

5.4. Навеску н-нитроанилина массой 0,0325 г растворили в метаноле в мерной колбе вместимостью 50мл. Аликвоту полученного раствора 1 мл разбавили метанолом до 100 мл. Оптическая плотность этого раствора при длине волны 368нм составила 0,804 в кювете 1 см. Вычислить значение молярного коэффициента поглощения.

Метод применяют для уменьшения погрешности при измерении интенсивно окрашенных растворов.
В этом случае поглощение исследуемого и стандартного раствора измеряют относительно раствора сравнения, содержащего точно известное количество определяемого вещества в соответствующей аналитической форме.

6.1. Содержание антрацена в растворе определяли по собственному поглощению при λ=253 нм. Относительная оптическая плотность стандартного раствора, содержащего 35 мг/л антрацена, равна 0,412. У исследуемого раствора эта величина составила 0,396. В кювете сравнения в обоих случаях был раствор с содержанием 30 мг/л антрацена. Определите концентрацию (мг/л) антрацена в исследуемом растворе.

С = 30 + 0,396(35 — 30)/0,412 = 34,8 мг/л.

Метод основан на резонансном поглощении характеристического излучения элемента его невозбужденными атомами, находящимися в свободном состоянии, то есть в состоянии «атомного пара».
Метод использует закон, аналогичный закону БЛБ:

A = klC, где k — атомный коэффицент абсорбции.

Значение атомных коэффицентов абсорбции намного выше аналогичных коэффициентов для растворов и достигают порядков 10 8 , благодаря чему метод обладает низкими пределами обнаружения.

Источник

Фотометрические методы анализа (стр. 2 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4

Характерными полосами поглощения обладают соединения, содержащие хромофорные группы (см. раздел 1.3.2). Спектральные исследования в этой области часто дают полезную качественную информацию о наличии или отсутствии некоторых функциональных групп, таких как карбонил, ароматическое кольцо, нитрогруппа или сопряженная двойная связь. Следует иметь в виду, что идентификация надежна, если хромофоры в молекуле изолированы. В присутствии ауксохромов и цепей сопряжения идентификация затрудняется.

1.5.2. Количественный анализ методами фотометрии

В фотометрическом анализе количество вещества определяется по интенсивности окраски или светопоглощению окрашенных соединений. Раствор или предмет кажутся окрашенными, если он по-разному пропускает или поглощает видимый свет различных длин волн. В видимой области цвет раствора обусловлен длиной волны излучения, не поглощенного этим раствором. Например, раствор, поглощающий излучение в синей части спектра (»475 нм), окрашен в желтый цвет, т. е. синий цвет является дополнительным к окраске раствора. В таблице 1.3 приводятся такие данные для всей области видимого излучения.

Абсорбционная спектроскопия, особенно в видимой и УФ-областях – один из наиболее распространенных методов количественного анализа. Фотометрические методы используют для определения веществ с собственным поглощением (органические вещества с хромофорными группами,

переходные металлы), а также для определения непоглощающих веществ.

При определении неорганических компонентов для получения окрашенных соединений чаще всего используют реакции образования (иногда – разрушения) комплексных соединений; значительно реже применяются реакции окисления-восстановления. Для фотометрического определения

Таблица 1.3. Цвета видимого излучения

Область максимального поглощения, нм

органических компонентов чаще всего используют реакции синтеза окрашенных соединений. Такие реакции называют фотометрическими.

Основные требования к реакциям сводятся к следующему: избирательное действие реагента, высокая скорость реакции, большое значение константы равновесия, постоянство состава и устойчивость окрашенных соединений во время проведения анализа. Важное значение в связи с этим имеют рН среды, время реакции, концентрации реагентов, температура.

1.5.3. Основные этапы анализа в фотометрии

Прежде чем приступить к выполнению фотометрического определения необходимо выбрать условия анализа. Можно рекомендовать следующую схему.

– перевод анализируемого образца в раствор и отделение, в случае необходимости, мешающих компонентов;

– выбор фотометрической формы вещества и проведение химических реакций для получения окрашенного соединения (если определяемое вещество не обладает интенсивным собственным поглощением)

– установление области концентраций, в которой выполняется основной закон светопоглощения:

– измерение оптической плотности исследуемого раствора;

– расчет содержания вещества в анализируемой пробе и его метрологическая оценка.

1.5.4. Метрологические характеристики метода

Чувствительность характеризуется углом наклона градуировочного графика. Тангенс угла наклона равен молярному коэффициенту поглощения. Если принять минимальное значение оптической плотности, измеренное с необходимой точностью, Аmin = 0,01, можно рассчитать минимально определяемую концентрацию:

При величинах e » 105 чувствительность определения может составлять 10–7–10–6 М.

Воспроизводимость. Для получения воспроизводимых результатов необходимо учитывать погрешности при измерении оптической плотности. Измерительное устройство фотометрического прибора обычно имеет постоянную по всей шкале погрешность измерения в величине пропускания Т, погрешность измерения величины А не будет одинакова, так как А = – lgТ. Относительная погрешность определения концентрации DС/C имеет минимальное значение при Т = 0,37 или оптической плотности А = 0,435. Для измерения концентрации с погрешностью, не превышающей удвоенной минимальной, нужно проводить измерение А в интервале 0,1–1,0. Для снижения случайной погрешности измерения в области больших и малых значений А существуют специальные приемы, один из них – дифференциальный метод анализа.

Правильность. Систематические погрешности в фотометрии могут возникнуть в связи с отклонениями от закона Бера, в связи с немонохроматичностью светового потока и химическими взаимодействиями в измеряемой системе, а также при наличии примесей, которые поглощают свет в данной области спектра. Для снижения систематической ошибки существуют специальные приемы, как, например, приготовление раствора сравнения, содержащего все компоненты, кроме определяемого.

Точность фотометрических методов зависит от индивидуальных особенностей фотометрической реакции, характеристик применяемого прибора и других факторов. Обычная относительная погрешность фотометрических методов составляет 1–2%.

1.5.5. Анализ однокомпонентных систем фотометрическим методом

Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого соединений. Для анализа вещества этим способом готовят раствор исследуемого вещества и два-три стандартных раствора, затем измеряют оптические плотности этих растворов в одинаковых условиях (длина волны, толщина поглощающего слоя). Погрешность определения будет меньше, если оптические плотности исследуемого и стандартного растворов будут иметь близкие значения. Для этого вначале фотометрируют исследуемый раствор, а затем подбирают нужную концентрацию стандартного раствора. Согласно закону Бера, оптические плотности исследуемого и стандартного растворов равны:

Разделив уравнение (1.9) на (1.10) и учитывая, что оптические плотности измеряют в одних и тех же условиях (l = const, l = const) и в растворе одни и те же светопоглощающие частицы (el = const), получим:

Метод сравнения используется для единичных анализов и требует обязательного соблюдения закона Бера.

Метод молярного коэффициента поглощения. При работе по этому методу определяют оптическую плотность нескольких стандартных растворов Аст, для каждого стандартного раствора рассчитывают молярный коэффициент поглощения:

и полученное значение e усредняют. Поскольку молярный коэффициент светопоглощения не зависит от толщины поглощающего слоя, измерения можно проводить в кюветах разной длины. Затем измеряют оптическую плотность исследуемого раствора Ах и рассчитывают концентрацию Сх:

Метод требует обязательного соблюдения закона Бера хотя бы в области исследуемых концентраций; используется довольно редко.

Метод градуировочного графика. В соответствии с законом Бугера – Ламберта – Бера график зависимости оптической плотности от концентрации должен быть линейным и проходить через начало координат.

Готовят серию стандартных растворов различной концентрации и измеряют оптическую плотность в одинаковых условиях. Для повышения точности определения число точек на графике должно быть не меньше трех-четырех. Затем определяют оптическую плотность исследуемого раствора Ах и по графику находят соответствующее ей значение концентрации Сх (рис.1.7).

Интервал концентраций стандартных растворов подбирают таким образом, чтобы концентрация исследуемого раствора соответствовала примерно середине этого интервала.

Метод является наиболее распространенным в фотометрии. Основные ограничения метода связаны с трудоемким процессом приготовления эталонных растворов и необходимостью учитывать влияние посторонних компонентов в исследуемом растворе. Чаще всего метод применяется для проведения серийных анализов.

Рис.1.7. Градуировочный график зависимости оптической

плотности от концентрации

Метод добавок. Этот метод применяют для анализа сложных растворов, так как он позволяет автоматически учитывать влияние посторонних компонентов анализируемого образца. Сначала измеряют оптическую плотность исследуемого раствора с неизвестной концентрацией

затем в анализируемый раствор добавляют известное количество стандартного раствора определяемого компонента (Сст) и измеряют оптическую плотность А х+ст:

Для повышения точности добавку стандартного раствора определяемого компонента делают дважды и полученный результат усредняют.

Концентрацию анализируемого вещества в методе добавок можно найти графичеcким путем (рис.1.8).

Рис.1.8. Градуировочный график для определения

концентрации вещества по методу добавок

Уравнение (1.16) показывает, что если строить график Ах+ст как функции Сст, то получится прямая, экстраполяция которой до пересечения с осью абсцисс дает отрезок, равный –Сх. Действительно, при Ах+ст = 0 из уравнения (1.16) следует, что –Сст = Сх.

Метод дифференциальной фотометрии. В этом методе оптические плотности исследуемого и стандартных растворов измеряют не по отношению к растворителю или раствору сравнения с нулевым поглощением, а, в отличие от прямых спектрофотометрических методов, по отношению к раствору с известной концентрацией определяемого вещества Со.

В зависимости от способов измерения относительной оптической плотности различают несколько вариантов метода.

1.Метод высокого поглощения – концентрация раствора сравнения меньше концентрации исследуемого раствора (Со Сх). В этом случае применяют обратный порядок измерения: анализируемый и стандартные растворы условно принимают за растворы сравнения и по отношению к ним измеряют оптическую плотность изначального раствора сравнения. При обратном порядке измерения относительная оптическая плотность А¢ равна разности оптических плотностей исследуемого раствора (стандартного) и раствора сравнения:

Концентрацию Сх рассчитывают по формуле:

Источник

Вам также может понравиться

Ясень семена способ распространения

Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической

Ярлыки способы создания ярлыков ос windows

Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки

Японское удобрение фуджима способ применения

Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка

Японский чай способ заварки

Технология заваривания японского чая Известно, что