Teoretiese grondslae vir die bepaling van die optiese digtheid van 'n oplossing

2024 Outeur: Angel Austin | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 17:39

Enige deeltjie, of dit nou 'n molekule, 'n atoom of 'n ioon is, gaan oor na 'n hoër vlak van energietoestand as gevolg van absorpsie van 'n kwantum lig. Meestal vind die oorgang van die grondtoestand na die opgewonde toestand plaas. Dit veroorsaak dat sekere absorpsiebande in die spektra verskyn.

Die absorpsie van straling lei daartoe dat wanneer dit deur 'n stof gaan, die intensiteit van hierdie straling afneem met 'n toename in die aantal deeltjies van 'n stof met 'n sekere optiese digtheid. Hierdie navorsingsmetode is in 1795 deur V. M. Severgin voorgestel.

Hierdie metode is die beste geskik vir reaksies waar die analiet in 'n gekleurde verbinding kan transformeer, wat 'n verandering in die kleur van die toetsoplossing veroorsaak. Deur die ligabsorpsie daarvan te meet of die kleur met 'n oplossing van bekende konsentrasie te vergelyk, is dit maklik om die persentasie van die stof in die oplossing te vind.

Basiese wet van ligabsorpsie

Die kern van fotometriese bepaling is twee prosesse:

• oordrag van die analiet naabsorberende verbinding;
• meting van die intensiteit van absorpsie van hierdie selfde vibrasies deur 'n oplossing van die toetsstof.

Veranderinge in die intensiteit van lig wat deur die ligabsorberende materiaal gaan, sal ook veroorsaak word deur ligverlies as gevolg van weerkaatsing en verstrooiing. Om die resultaat betroubaar te maak, word parallelle studies uitgevoer om die parameters by dieselfde laagdikte, in identiese kuvette, met dieselfde oplosmiddel te meet. Dus hang die afname in ligintensiteit hoofsaaklik af van die konsentrasie van die oplossing.

Die afname in die intensiteit van lig wat deur die oplossing beweeg word gekenmerk deur die ligtransmissiekoëffisiënt (ook genoem die transmissie daarvan) T:

Т=I/I_{0, waar:}

• I - intensiteit van lig wat deur die stof gaan;
• I_{0 - intensiteit van die invallende ligstraal.}

Gevolglik toon transmissie die proporsie ongeabsorbeerde ligvloei wat deur die oplossing wat bestudeer word, gaan. Die inverse transmissiewaarde-algoritme word die optiese digtheid van die oplossing (D) genoem: D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Hierdie vergelyking wys watter parameters die belangrikste is vir navorsing. Dit sluit in die golflengte van die lig, die dikte van die kuvet, die konsentrasie van die oplossing en die optiese digtheid.

Bouguer-Lambert-Beer Law

Dit is 'n wiskundige uitdrukking wat die afhanklikheid toon van die afname in die intensiteit van 'n monochromatiese ligvloed van konsentrasieabsorbeermiddel en die dikte van die vloeistoflaag waardeur dit gevoer word:

I=I₀10^{-ε·С·ι, waar:}

• ε - ligabsorpsiekoëffisiënt;
• С - konsentrasie van 'n stof, mol/l;
• ι - laagdikte van die geanaliseerde oplossing, sien

Na transformasie kan hierdie formule geskryf word: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Die kern van die wet is soos volg: verskillende oplossings van dieselfde verbinding teen gelyke konsentrasie en laagdikte in die kuvet absorbeer dieselfde deel van die lig wat op hulle val.

Deur die logaritme van die laaste vergelyking te neem, kan jy die formule kry: D=εCι.

Natuurlik hang die optiese digtheid direk af van die konsentrasie van die oplossing en die dikte van sy laag. Die fisiese betekenis van die molêre absorpsiekoëffisiënt word duidelik. Dit is gelyk aan D vir 'n eenmolêre oplossing en met 'n laagdikte van 1 cm.

Beperkings op die toepassing van die wet

Hierdie afdeling sluit die volgende items in:

1. Dit is slegs geldig vir monochromatiese lig.
2. Die koëffisiënt ε hou verband met die brekingsindeks van die medium, veral sterk afwykings van die wet kan waargeneem word wanneer hoogs gekonsentreerde oplossings ontleed word.
3. Die temperatuur wanneer optiese digtheid gemeet word, moet konstant wees (binne 'n paar grade).
4. Die ligstraal moet parallel wees.
5. Die pH van die medium moet konstant wees.
6. Die wet is van toepassing op middelswaarvan die ligabsorberende middelpunte deeltjies van dieselfde tipe is.

Metodes vir die bepaling van konsentrasie

Dit is die moeite werd om die kalibrasiekurwemetode te oorweeg. Om dit te bou, berei 'n reeks oplossings (5-10) met verskillende konsentrasies van die toetsstof voor en meet hul optiese digtheid. Volgens die verkrygde waardes word 'n plot van D versus konsentrasie geplot. Die grafiek is 'n reguit lyn vanaf die oorsprong. Dit laat jou toe om die konsentrasie van 'n stof maklik te bepaal uit die resultate van metings.

Daar is ook 'n metode van byvoegings. Dit word minder gereeld as die vorige een gebruik, maar dit laat jou toe om oplossings van komplekse samestelling te ontleed, aangesien dit die invloed van bykomende komponente in ag neem. Die essensie daarvan is om die optiese digtheid van die medium D_x, wat die analiet van onbekende konsentrasie С_x bevat, met herhaalde ontleding van dieselfde oplossing te bepaal, maar met die byvoeging van 'n sekere hoeveelheid van die toetskomponent (С_st). Die waarde van C_{x word gevind deur berekeninge of grafieke te gebruik.}

Navorsingsvoorwaardes

Om vir fotometriese studies 'n betroubare resultaat te gee, moet verskeie voorwaardes nagekom word:

• reaksie moet vinnig en volledig, selektief en reproduseerbaar eindig;
• die kleur van die resulterende stof moet met verloop van tyd stabiel wees en nie onder die werking van lig verander nie;
• die toetsstof word in 'n hoeveelheid geneem wat voldoende is om dit in 'n analitiese vorm om te skakel;
• metingsoptiese digtheid word uitgevoer in die golflengtegebied waarby die verskil in die absorpsie van die aanvanklike reagense en die geanaliseerde oplossing die grootste is;
• ligabsorpsie van die verwysingsoplossing word as optiese nul beskou.