Записките се преместени на нов сайт!

Спектрален и спектрофотометричен анализ

Спектралният анализ е метод за определяне на химичния състав на веществото, основан на изследване на емисионните или абсорбционните спектри. Според това дали се изследва емисионен или абсорбционен спектър се различава емисионен или абсорбционен спектрален анализ. Според това дали се изследват спектрите на атомите, на влизащите в състава на веществото химични елементи, или спектрите на молекулите на веществото, може да има атомен или молекулен спектрален анализ. Ще разгледаме една от модификациите на спектралния анализ - спектрофотометричния анализ на разтвори.

При спектрохотометричен анализ с помощта на специален уред, наречен спектрофотометър, при различни дължини на вълната се измерва екстинкцията, дължаща се на поглъщането на светлината от разтворените вещества в разтвори. Това позволява да се установи какъв е абсорбционния спектър на разтворените вещества, а след това и химичния състав на разтвора.

Екстинкцията, дължаща се на поглъщането на светлина от разтвореното вещество в един разтвор се определя с формулата:

E = lg I 0 I ,

в която I 0 е енергетичният интензитет на светлината с определена дължина на вълната, преминала през проба от чист разтворител, а I е енергетичният интензитет на светлината, изпускана от същия източник и преминала през проба от разтвор със същата дебелина. Очевидно разликата в стойностите на I 0 и I се дължи на наличието на разтворено вещество, което предизвиква по-голямо поглъщане във втората проба. По-нататък под екстинкция на разтвор ще разбираме именно екстинкцията, която се дължи само на поглъщането в разтвореното вещество.

Спектрофотометричният анализ се основава на установения от немския физик Август Беер закон, че коефициентът на поглъщане β на един разтвор е правопропорционален на концентрацията c на този разтвор:

β = β 1 c .

Коефициентът на пропорционалност β 1 се нарича специфичен коефициента на поглъщане на разтвореното вещество. Той е равен на коефициента на поглъщане на разтвор с концентрация единица. От връзката между екстинкцията и коефициента на поглъщане следва правопропорционална зависимост от концентрацията на разтвора и за екстинкцията: E = 0,434 β x = 0,434 β 1 x c = E 1 c или:

E = E 1 c ,

където E 1 = 0,434 β 1 x е екстинкцията на разтвор с концентрация единица, която се нарича специфична екстинкция на разтвореното вещество.

Специфичната екстинкция на разтворено в даден разтворител вещество може да се определи като се измери екстинкцията на разтвор с известна концентрация. След като се знае специфичната екстинкция, чрез измерване на екстинкцията при подходяща дължина на вълната може да се определя концентрацията на разтвори от същото вещество. Така със спектрофотометър могат да се измерват концентрации на пигментни вещества, като хлорофил, каротиноиди, хемоглобин и др. в екстракти, извлечени от растителни или животински тъкани, както и концентрации на много неорганични багрилни вещества.

Когато в един разтвор има няколко разтворени вещества, определянето на концентрацията на всяко от тях също е възможно, защото екстинкцията на такъв разтвор е сума от екстинкциите на различните вещества, а екстинкцията на всяко вещество е пропорционална на неговата концентрация. Например, за две вещества имаме:

E = E 1 c 1 + E 2 c 2 ,

където E 1 и E 2 са специфичните екстинкции, а c 1 и c 2 - концентрациите на всяко вещество в разтвора. Концентрациите на двете вещества в разтвора могат да бъдат определени, ако се подберат две подходящи дължини на вълната, при които двете вещества имат различни и независими една от друга специфични екстинкции. След измерване на екстинкцията на разтвора при тези две дължини на вълната се съставя система от две уравнения, която се решава по отношение на неизвестните концентрации. Разбира се, метода може да се обобщи и за произволен брой вещества, но с увеличаване на броя на веществата нараства броя на необходимите за провеждане на анализа измервания, както и обема на изчислителната работа, за намиране на концентрациите.

Теми

Съдържание

Конспект

Курс

Напред