Լուծումների օպտիկական խտության որոշման տեսական հիմքերը

2025 Հեղինակ: Angel Austin | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2025-01-23 12:25

Ցանկացած մասնիկ՝ լինի դա մոլեկուլ, ատոմ կամ իոն, լույսի քվանտի կլանման արդյունքում անցնում է էներգիայի ավելի բարձր մակարդակի։ Ամենից հաճախ տեղի է ունենում անցում հիմնական վիճակից գրգռված վիճակի: Սա հանգեցնում է որոշակի կլանման գոտիների հայտնվելուն սպեկտրում:

Ճառագայթման կլանումը հանգեցնում է նրան, որ երբ այն անցնում է նյութի միջով, այդ ճառագայթման ինտենսիվությունը նվազում է որոշակի օպտիկական խտություն ունեցող նյութի մասնիկների քանակի աճով։ Հետազոտության այս մեթոդն առաջարկվել է Վ. Մ. Սևերգինի կողմից դեռևս 1795 թվականին։

Այս մեթոդը լավագույնս համապատասխանում է այն ռեակցիաներին, երբ անալիտը կարող է վերածվել գունավոր միացության, որն առաջացնում է փորձարկման լուծույթի գույնի փոփոխություն: Չափելով դրա լույսի կլանումը կամ գույնը համեմատելով հայտնի կոնցենտրացիայի լուծույթի հետ՝ հեշտ է գտնել նյութի տոկոսը լուծույթում։

Լույսի կլանման հիմնական օրենքը

Լուսաչափական որոշման էությունը երկու գործընթաց է.

• անալիտի տեղափոխումներծծող միացություն;
• չափում է այս նույն թրթռումների կլանման ինտենսիվությունը փորձարկվող նյութի լուծույթով:

Լույս կլանող նյութի միջով անցնող լույսի ինտենսիվության փոփոխությունները պայմանավորված կլինեն նաև անդրադարձման և ցրման հետևանքով լույսի կորստով: Արդյունքը հուսալի դարձնելու համար զուգահեռ ուսումնասիրություններ են կատարվում՝ չափելու պարամետրերը նույն շերտի հաստությամբ, նույնական կուվետներում, նույն լուծիչով: Այսպիսով, լույսի ինտենսիվության նվազումը հիմնականում կախված է լուծույթի կոնցենտրացիայից։

Լուծույթով անցնող լույսի ինտենսիվության նվազումը բնութագրվում է լույսի հաղորդման գործակցով (նաև կոչվում է դրա փոխանցում) T:

Т=I / I_{0, որտեղ՝}

• I - նյութի միջով անցած լույսի ինտենսիվություն;
• I_{0 - անկման լույսի ճառագայթի ինտենսիվություն:}

Այսպիսով, փոխանցումը ցույց է տալիս ուսումնասիրվող լուծույթով անցնող չներծծված լույսի հոսքի համամասնությունը: Հակադարձ փոխանցման արժեքի ալգորիթմը կոչվում է լուծույթի օպտիկական խտություն (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, թե որ պարամետրերն են հիմնական հետազոտության համար: Դրանք ներառում են լույսի ալիքի երկարությունը, կյուվետի հաստությունը, լուծույթի կոնցենտրացիան և օպտիկական խտությունը։

Bougue-Lambert-Beer Law

Դա մաթեմատիկական արտահայտություն է, որը ցույց է տալիս մոնոխրոմատիկ լույսի հոսքի ինտենսիվության նվազման կախվածությունը կենտրոնացումիցներծծող և հեղուկ շերտի հաստությունը, որով այն անցնում է:

I=I₀10^{-ε·С·ι, որտեղ՝}

• ε - լույսի կլանման գործակից;
• С - նյութի կոնցենտրացիան, մոլ/լ;
• ι - վերլուծված լուծույթի շերտի հաստությունը, տես

Փոխակերպումից հետո այս բանաձևը կարելի է գրել՝ I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Օրենքի էությունը հետևյալն է. նույն միացության տարբեր լուծույթները հավասար կոնցենտրացիայի և շերտի հաստությամբ կուվետում կլանում են իրենց վրա ընկնող լույսի նույն մասը։

Վերջին հավասարման լոգարիթմը վերցնելով՝ կարող եք ստանալ բանաձևը՝ D=εCι։

Ակնհայտ է, որ օպտիկական խտությունը ուղղակիորեն կախված է լուծույթի կոնցենտրացիայից և դրա շերտի հաստությունից: Պարզ է դառնում մոլային կլանման գործակցի ֆիզիկական նշանակությունը։ Այն հավասար է D-ի մեկ մոլային լուծույթի համար և 1 սմ շերտի հաստությամբ։

Օրենքի կիրառման սահմանափակում

Այս բաժինը ներառում է հետևյալ կետերը՝

1. Այն ուժի մեջ է միայն միագույն լույսի համար։
2. Ε գործակիցը կապված է միջավայրի բեկման ցուցիչի հետ, օրենքից հատկապես ուժեղ շեղումներ կարելի է նկատել բարձր խտացված լուծույթները վերլուծելիս։
3. Օպտիկական խտությունը չափելիս ջերմաստիճանը պետք է լինի հաստատուն (մի քանի աստիճանի սահմաններում):
4. Լույսի ճառագայթը պետք է զուգահեռ լինի։
5. միջավայրի pH-ը պետք է հաստատուն լինի։
6. Օրենքը վերաբերում է նյութերինորոնց լույսը կլանող կենտրոնները նույն տիպի մասնիկներն են։

Կենտրոնացման որոշման մեթոդներ

Հարկ է հաշվի առնել տրամաչափման կորի մեթոդը: Այն կառուցելու համար պատրաստել մի շարք լուծույթներ (5-10)՝ փորձարկման նյութի տարբեր կոնցենտրացիաներով և չափել դրանց օպտիկական խտությունը։ Ստացված արժեքների համաձայն գծագրվում է D հարաբերակցությամբ կոնցենտրացիայի գծապատկեր: Գրաֆիկը ուղիղ գիծ է սկզբից: Այն թույլ է տալիս հեշտությամբ որոշել նյութի կոնցենտրացիան չափումների արդյունքներից։

Կա նաև լրացումների մեթոդ. Այն օգտագործվում է ավելի քիչ, քան նախորդը, բայց թույլ է տալիս վերլուծել բարդ կազմի լուծումները, քանի որ հաշվի է առնում լրացուցիչ բաղադրիչների ազդեցությունը: Դրա էությունն այն է, որ նույն լուծույթի կրկնվող անալիզով, բայց անհայտ կոնցենտրացիայի անալիիտ պարունակող D_x միջավայրի օպտիկական խտությունը որոշելն է. փորձարկման բաղադրիչի որոշակի քանակի ավելացում (С_st): C_x-ի արժեքը հայտնաբերվում է հաշվարկների կամ գրաֆիկների միջոցով:

Հետազոտության պայմաններ

Որպեսզի ֆոտոմետրիկ հետազոտությունները հուսալի արդյունք տան, պետք է պահպանվեն մի քանի պայմաններ՝

• արձագանքը պետք է ավարտվի արագ և ամբողջությամբ, ընտրովի և վերարտադրելիորեն;
• ստացված նյութի գույնը պետք է ժամանակի ընթացքում կայուն լինի և չփոխվի լույսի ազդեցության տակ;
• փորձարկվող նյութը վերցվում է այն քանակությամբ, որը բավարար է այն վերլուծական ձևի վերածելու համար;
• չափումներօպտիկական խտությունն իրականացվում է ալիքի երկարության այն միջակայքում, որտեղ սկզբնական ռեակտիվների և վերլուծված լուծույթի կլանման տարբերությունն ամենամեծն է;
• Հղման լուծույթի լույսի կլանումը համարվում է օպտիկական զրո: