Teoretické základy pro stanovení optické hustoty roztoku

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-02 17:43

Jakákoli částice, ať už je to molekula, atom nebo iont, přechází v důsledku absorpce kvanta světla do vyšší úrovně energetického stavu. Nejčastěji dochází k přechodu ze základního stavu do excitovaného stavu. To způsobí, že se ve spektrech objeví určité absorpční pásy.

Absorpce záření vede k tomu, že při průchodu látkou se intenzita tohoto záření snižuje s nárůstem počtu částic látky s určitou optickou hustotou. Tuto metodu výzkumu navrhl V. M. Severgin již v roce 1795.

Tato metoda je nejvhodnější pro reakce, kdy je analyt schopen přeměnit se na barevnou sloučeninu, která způsobí změnu barvy testovaného roztoku. Změřením absorpce světla nebo porovnáním barvy s roztokem o známé koncentraci je snadné najít procento látky v roztoku.

Základní zákon absorpce světla

Podstatou fotometrického stanovení jsou dva procesy:

• přenos analytu doabsorpční směs;
• měření intenzity absorpce stejných vibrací roztokem zkoušené látky.

Změny intenzity světla procházejícího materiálem pohlcujícím světlo budou také způsobeny ztrátou světla v důsledku odrazu a rozptylu. Aby byl výsledek spolehlivý, provádějí se paralelní studie k měření parametrů při stejné tloušťce vrstvy, v identických kyvetách, se stejným rozpouštědlem. Pokles intenzity světla tedy závisí hlavně na koncentraci roztoku.

Pokles intenzity světla procházejícího roztokem je charakterizován koeficientem prostupu světla (nazývaným také jeho prostup) T:

Т=I / I_{0, kde:}

• I - intenzita světla procházející látkou;
• I_{0 - intenzita dopadajícího světelného paprsku.}

Propustnost tedy ukazuje podíl neabsorbovaného světelného toku procházejícího studovaným roztokem. Algoritmus inverzní hodnoty přenosu se nazývá optická hustota roztoku (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Tato rovnice ukazuje, které parametry jsou pro výzkum hlavní. Patří mezi ně vlnová délka světla, tloušťka kyvety, koncentrace roztoku a optická hustota.

Bouguer-Lambert-Beerův zákon

Je to matematický výraz, který zobrazuje závislost poklesu intenzity monochromatického světelného toku od koncentraceabsorbent a tloušťka vrstvy kapaliny, kterou prochází:

I=I₀10^{-ε·С·ι, kde:}

• ε - koeficient absorpce světla;
• С - koncentrace látky, mol/l;
• ι - tloušťka vrstvy analyzovaného roztoku, viz

Po transformaci lze tento vzorec napsat: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Podstata zákona je následující: různé roztoky stejné sloučeniny při stejné koncentraci a tloušťce vrstvy v kyvetě absorbují stejnou část světla, které na ně dopadá.

Logaritmováním poslední rovnice můžete získat vzorec: D=εCι.

Je zřejmé, že optická hustota přímo závisí na koncentraci roztoku a tloušťce jeho vrstvy. Fyzikální význam molárního absorpčního koeficientu je jasný. Rovná se D pro jednomolární roztok a s tloušťkou vrstvy 1 cm.

Omezení aplikace zákona

Tato sekce obsahuje následující položky:

1. Platí pouze pro monochromatické světlo.
2. Koeficient ε souvisí s indexem lomu média, zvláště silné odchylky od zákona lze pozorovat při analýze vysoce koncentrovaných roztoků.
3. Teplota při měření optické hustoty musí být konstantní (v rozmezí několika stupňů).
4. Světelný paprsek musí být rovnoběžný.
5. Ph média musí být konstantní.
6. Zákon se vztahuje na látkyjejichž centra pohlcující světlo jsou částice stejného typu.

Metody pro stanovení koncentrace

Vyplatí se zvážit metodu kalibrační křivky. K jeho sestavení připravte řadu roztoků (5–10) s různými koncentracemi zkoušené látky a změřte jejich optickou hustotu. Podle získaných hodnot se vynese graf D versus koncentrace. Graf je přímka od počátku. Umožňuje vám snadno určit koncentraci látky z výsledků měření.

Existuje také způsob přidávání. Používá se méně často než předchozí, ale umožňuje analyzovat řešení složitého složení, protože bere v úvahu vliv dalších složek. Jeho podstatou je stanovení optické hustoty média D_x, obsahujícího analyt neznámé koncentrace С_x, s opakovanou analýzou stejného roztoku, ale s přidání určitého množství testovací složky (С_st). Hodnota C_{x se zjistí pomocí výpočtů nebo grafů.}

Podmínky výzkumu

Aby fotometrické studie poskytly spolehlivý výsledek, musí být splněno několik podmínek:

• reakce musí skončit rychle a úplně, selektivně a reprodukovatelně;
• barva výsledné látky musí být stálá v průběhu času a nesmí se měnit působením světla;
• testovaná látka se bere v množství dostatečném k jejímu převedení do analytické formy;
• měřeníoptická hustota se provádí v rozsahu vlnových délek, při kterém je rozdíl v absorpci počátečních činidel a analyzovaného roztoku největší;
• absorpce světla referenčního roztoku se považuje za optickou nulu.