Практикум по аналитическим методам


НазваниеПрактикум по аналитическим методам
страница2/13
Дата публикации29.06.2013
Размер2.43 Mb.
ТипЗадача
referatdb.ru > Право > Задача
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
^

II. ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА


2.1. Теоретические основы фотоколориметрического анализа

2.1.1. Общие положение

Метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения световых потоков при их прохождении через исследуемый и стандартный растворы, называется колориметрическим. Это общее определение. Однако если подойти более строго, то данный метод основан на измерении ослабления светового потока, происходящего вследствие избирательного поглощения света определяемым веществом, и правильнее называть его абсорбционным спектральным анализом. Существуют спектрофотометрический и фотометрический методы абсорбционного анализа. Первый основан на измерении в монохроматическом потоке света (свет с определенной длиной волны ), а второй - на измерении в не строго монохроматическом пучке света. Если рассматривать вопрос под таким углом зрения, то колориметрия - метод, основанный на измерении в видимой части спектра. Но под колориметрией необходимо подразумевать все методы определения концентрации вещества в растворе по поглощению света.

^ Сущность метода. Определяемый компонент при помощи химической реакции переводят в окрашенное соединение, после чего каким-либо инструментальным или визуальным способом измеряют интенсивность окраски полученного раствора. Таким образом, в колориметрии играют существенную роль, во-первых, правильно выбранные условия протекания химической реакции по переводу определяемого компонента в окрашенный раствор и, во-вторых, знание оптических свойств окрашенных растворов, что позволяет правильно выбрать способ измерения интенсивности окраски.

^ 2.1.2. Основные оптические свойства растворов органических

соединений

При прохождении пучка белого света интенсивностью через стеклянный сосуд, заполненный исследуемым раствором, происходит ослабление интенсивности первоначального светового потока и выходящий пучок света будет иметь интенсивность .

Что такое интенсивность? С чем связано ослабление интенсивности светового потока?

Интенсивность светового потока - мощность излучения, испускаемого источником света в определенном направлении внутри телесного угла, равного единице. Ослабление интенсивности связано: 1) с отражением на границах стекло - воздух и стекло - раствор ( ); 2) с рассеянием света, вызванным присутствием взвешенных в растворе частиц ( ); 3) с поглощением (абсорбцией) световой энергии раствором ( ).

Следовательно, справедливо равенство: Величинами и можно пренебречь за счет того, что пользуются одинаковыми кюветами и растворами достаточно чистых исходных веществ. Поэтому уравнение примет более упрощенный вид: . Обе величины и можно непосредственно измерить.

Степень поглощения светового потока раствором неодинакова для потоков с различными , составляющих белый свет. В результате выходящий свет часто бывает окрашен.

Чем обусловлен обычно цвет раствора, который воспринимается нашим глазом? Он обусловлен цветом той части падающего пучка света, которая прошла через раствор не поглощенной. Кажущийся же цвет раствора является дополнительным к цвету поглощенного излучения. Например, раствор, поглощающий желто-зеленую часть спектра с =560-570 нм (1 нм = 10-9 м), будет окрашен для наблюдателя в фиолетовый цвет, имеющий =400-450 нм. Следовательно, основными оптическими характеристиками окрашенных растворов являются интенсивность окраски и цвет раствора.

^ Основной закон колориметрии - закон Бугера-Ламберта-Бера (БЛБ). Пусть мы имеем кювету, в которую налит окрашенный раствор слоем толщиной единиц. Будем наблюдать изменение интенсивности монохроматического светового потока, входящего в кювету.

Примем следующие обозначения: - толщина слоя раствора; - интенсивность входящего монохроматического светового потока (монохроматический свет - свет с определенной длиной волны); - интенсивность выходящего светового потока.

Будем называть - оптической плотностью раствора и обозначать через :


Отношения , и характеризуют: - прозрачность раствора; его непрозрачность, или поглощение; - поглощающую способность.

Уравнение есть математическое описание закона Бугера-Ламберта: слои данного вещества одинаковой толщины при прочих равных условиях всегда поглощают одну и ту же часть падающего на них светового потока.

Введем еще одну величину, характеризующую ослабевание светового потока, - . Тогда (это мы тоже примем на веру) , где - толщина кюветы, т.е. ( - характерная для данного окрашенного раствора при прохождении монохроматического света), т.е. .

Каково же графическое изображение зависимости



Допустим, =1000 усл. ед., 100=2. Следовательно, ; но поэтому

Бер установил, что при прохождении, света через газы и растворы степень поглощения зависит от числа частиц в единице объема, встречающихся на пути светового потока, т.е. поглощение зависит от концентрации вещества:



где - коэффициент поглощения для растворов данного вещества при прохождении света с определенной длиной волны; - толщина слоя; - концентрация вещества, т.е. оптическая плотность есть функция концентрации вещества в растворе и толщины поглощающего слоя, причем функциональная зависимость - прямо пропорциональная.

Сформулируем основной закон колориметрии: Оптическая плотность растворов при прочих, равных условиях прямо пропорциональна концентрации вещества и толщине поглощающего слоя.

Поскольку то т.е. это уравнение прямой проходящей через начало координат.

Выведем из основного закона очень важное следствие. Возьмем узкий стеклянный цилиндр с плоским дном, причем пучок света падает на раствор снизу, через дно цилиндра. Пусть при толщине поглощающего слоя концентрация будет и интенсивность выходящего потока света . Тогда, согласно закону БЛБ, Добавим растворитель (но не раствор), увеличив объем раствора в два раза, до толщины поглощающего слоя . Естественно, концентрация будет , причем она уменьшится по сравнению с концентрацией в два раза, т.е.

Этому разбавленному раствору соответствует оптическая плотность Однако, несмотря на изменение концентрации раствора, количество частиц окрашенного вещества на пути света осталось то же (при условии, что не происходит разрушения окрашенного вещества). Поэтому доли поглощенного света в первом и во втором случаях будут равны, а так как мы приняли, что доля поглощенного света оценивается значением оптической плотности, то откуда т.е.

или

Это означает, что при одинаковой интенсивности окраски двух растворов одного и того же вещества их концентраций обратно пропорциональны толщинам поглощающих свет слоев.

Теперь разберем, что такое величина в математическом выражении закона БЛБ. Ранее мы ее очень упрощенно определили как коэффициент поглощения, для растворов данного вещества при прохождении света с определенной .

Начнем с того же математического выражения закона БЛБ, т.е.

Если концентрацию выражать в грамм-молях на 1 л, а толщину слоя - в см, то величину принято называть молярным коэффициентом поглощения и обозначать символом Пусть грамм-моль/1 л, = 1 см; тогда т.е.

Численное значение молярного коэффициента поглощения равно оптической плотности такого раствора, концентрация которого равна 1 г-моль/л при толщине слоя 1 см.

Зависит ли молярный коэффициент поглощения от концентрации? Рассмотренное нами уравнение позволяет заключить, что для данного раствора и не зависит от концентрации (при при увеличении концентрации, например, в два раза, согласно закону Бера, пропорционально, т.е. в два раза, увеличивается оптическая плотность).

Значения молярного коэффициента поглощения различны для растворов разных соединений и колеблются в очень широких пределах. Поэтому является мерой чувствительности различных колориметрических реакций; чем больше , тем выше чувствительность колориметрического метода определения.

Какое это может иметь практическое применение? Молярный коэффициент поглощения растворов аммиаката меди равен 500, а дитизоната меди 50000. При каких концентрациях меди путем реакций с аммиаком и дитазоном можно получить одинаковые оптические плотности (толщины слоев одинаковы, )?

Оптическая плотность раствора аммиаката меди а раствора дитизоната меди Так как по условиям то но и Окончательно: т.е. для получения одинаковой оптической плотности в случае применения дитизона требуется концентрация меди в 100 раз меньшая, чем в случае применения аммиака. Другими словами, определение, присутствия меди дитизоном в 100 раз чувствительнее, чем определение аммиаком.

Молярный коэффициент можно рассчитать по результатам измерения оптической плотности раствора данной концентрации, т.е.

^ 2.1.3. Положения теории цветности

Первое [основное] положение теории цветности

При наличии в молекулах органических соединений только одинарных и изолированных двойных связей, независимо от их числа, поглощение света происходит в дальней УФ-части спектра. Поглощение смещается в длинноволновую часть спектра лишь при наличии в молекулах органических соединений открытых и ш замкнутых систем сопряженных двойных связей.

Удлинение сопряжений систем приводит к сдвигу полос поглощения в сторону более длинных волн, т.е. к углублению цвета, если поглощение происходит в видимой части спектра.

^ Второе положение теории цветности

Введение в молекулу органического соединения с сопряженными двойными связями поляризующих электронодонорных и электроноакцепторных заместителей, обусловливающих постоянное, не зависящее от действия света, смещение электронов в сопряженной системе, приводит к сдвигу полос поглощения в длинноволновую область спектра, т.е. к углублению окраски и к, увеличению интенсивности поглощения - интенсивности окраски.

^ Третье положение теории цветности

Ионизация молекул органических соединений, приводящая к усилению электронодонорности электронодонорных заместителей или электроноакцепторности элсктроноакцепторных заместителей, сопровождается сдвигом максимума поглощения в длинноволновую область спектра и увеличением интенсивности поглощения; ионизация молекул органических соединений, приводящая к уничтожению электронодонорности электронодонорных заместителей, оказывает противоположное действие.

^ Четвертое положение теории цветности

При введении в молекулы органических соединений новых заместителей, замыкании новых циклов и других подобных изменениях возникают, конкурирующие или перекрещивающиеся сопряженные системы. В первом случае полоса поглощения сдвигается в коротковолновую часть спектра и появляются новые полосы поглощения, вследствие чего происходит повышение окраски, если новые полосы находятся в УФ-обласпги спектра, или образование окраски, являющейся результатом сложения дополнительных цветов, если новые полосы находятся в видимой части спектра. Во втором случае происходит расширение полосы поглощения и образование окраски, отличающейся неярким оттенком.

^ Пятое положение теории цветности

Нарушение плоскостности молекулы в результате свободного вращения вокруг простой связи или поворота вокруг простой связи под влиянием пространственных затруднений приводит к частичному или полному разобщению отдельных участков цепи сопряжения, что сопровождается сдвигом полосы поглощения в коротковолновую область спектра - повышением цвета. Изменение валентных углов между атомами под влиянием пространственных затруднений, происходящее без нарушения плоскостности молекулы, сопровождается сдвигом полосы поглощения в длинноволновую область - углубление цвета.

^ Шестое положение теории цветности

Если при образовании внутрикомплексного соединения с металлом координационная связь возникает за счет неподеленной пары электронов атома, который входит в систему сопряженных двойных связей, ответственную за поглощение света, комплексообразование сопровождается углублением цвета.

^ 2.2. Методы лабораторных исследований
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Похожие рефераты:

Методика экономических исследований
Колеснев В. И. Практикум по экономико-математическим методам и моделям : учеб пособие/ В. И. Колеснев; уо "Белорусская государственная...
Практикум " Показательные и логарифмические уравнения ". 11 класс Цели
Цели: систематизировать знания обучающихся по методам решения показательных и логарифмических уравнений; обобщить изученный материал;...
Практикум по спортивной психологии Санкт-Петербург
...
Практикум по общей, экспериментальной и прикладной психологии серия «Практикум по психологии»
Учеб пособие/В. Д. Балин, В. К. Гайда, В. К. Горбачевский и др., Под общей ред. А. А. Крылова, с а. Маничева. – Спб: Питер, 2000....
Практикум по гештальттерапии петербург
Фредерик С. Перлз, Пауль Гудмен, Ральф Хефферлин практикум по гештальттерапии: пер с англ
Практикум по биомеханике
Практикум по биомеханике / Н. Б. Сотский, В. Ю. Екимов, В. К. Пономаренко; Бел гос ун-т физ культуры. — Мн.: Бгуфк, 2012. — с
Лекций: 34 Практических: 34 Лабораторных : 0 przi. 8 Практикум по...
Практикум по информатике. А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер. М, «Ауадемия», 2001
Задача повышения профессионализма управленческих кадров, формирование...
Важная роль в данном процессе принадлежит методам активного обучения (мао), среди которых центральное место занимает деловая игра...
Задача повышения профессионализма управленческих кадров, формирование...
Важная роль в данном процессе принадлежит методам активного обучения (мао), среди которых центральное место занимает деловая игра...
Практикум для студентов специальностей 1-36 01 01 «Технология машиностроения»
Практикум содержит планы занятий, практические задания, контрольные вопросы по темам курса, тестовые задания, темы рефератов

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза