Спектрофотометрия. Сущность метода, используемые приборы, достоинства и недостатки, применение.

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ.Это метод фотометрического анализа, в котором определение содержания вещества производят по поглощению им монохроматического света в види­мой, УФ- и ИК-областях спектра. В спектрофотометрии, в отличие от фото­метрии, монохроматизация обеспечивается не светофильтрами, а монохроматорами, позволяющими непрерывно изменять длину волны. В качестве монохроматоров используют призмы или дифракционные решетки, которые обеспечивают значительно более высокую монохроматичность света, чем светофильтры, поэтому точность спектрофотометрических определений выше.

Спектрофотометрические методы, по сравнению с фотоколориметрическими, позволяют решать более широкий круг задач:

- проводить количественное определение веществ в широком интервал длин волн (185-1100 нм);

- осуществлять количественный анализ многокомпонентных систем (одновременное определение нескольких веществ);

- определять состав и константы устойчивости светопоглощающих комплексных соединений;

- определять фотометрические характеристики светопоглощающих соединений.

Фотометрическим методом можно определять также компоненты смеси двух и более веществ.

Количественный фотометрический анализ. Условия фотометрического определения. Определение концентрации анализируемого раствора: метод градуировочного графика, метод одного стандарта, определение концентрации по молярному (или удельному) коэффициенту погашения, метод добавок стандарта.

Фотометрический метод анализа – это анализ, основанный на поглощении света молекулами анализируемого вещества и сложными ионами в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра.

Для проведения фотометрического анализа определяемый элемент переводят в окрашенное соединение, поглощающее свет. Через раствор с этим соединением пропускают световой поток интенсивностью I_о который, при прохождении через поглощающий раствор, разлагается на составляющие

Для определения концентрации анализируемого вещества используют следующие методы:

· молярного коэффициента светопоглощения;

· сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого окрашенных растворов;

· градуировочного графика;

· добавок;

· дифференциальной фотометрии;

· фотометрического титрования.

Метод градуировочного графика. Для определения концентрации вещества этим методом готовят серию из 5-8 стандартных растворов различной концентрации. При выборе интервала концентраций стандартных растворов руководствуются следующими положениями:

- он должен охватывать область возможных измерений концентрации исследуемого раствора;

- оптическая плотность исследуемого раствора должна соответствовать примерно середине градуировочной кривой;

- желательно, чтобы в этом интервале концентраций соблюдался основной закон светопоглощения, то есть график зависимости был прямолинейным;

- величина оптической плотности должна находиться в пределах 0, 14- 1,3.

Измеряют оптическую плотность стандартных растворов и строят график зависимости А(С). Определив Ах исследуемого раствора, по градуировочному графику находят Сх

Метод добавок — это разновидность метода сравнения, основанный на сравнении оптической плотности исследуемого раствора и того же раствора с добавкой известного количества определяемого вещества.

Применяют его для устранения мешающего влияния посторонних примесей, определения малых количеств анализируемого вещества в присутствии больших количеств посторонних веществ. Метод требует обязательного соблюдения основного закона свето-поглощения.

Этот метод применяют при анализе растворов сложного состава, так как он позволяет автоматически учесть влияние «третьих» компонентов.

Дифференциальный фотометрический анализ. Сущность метода, способы определения концентраций (расчетный метод, метод градуировочного графика). Погрешностu спектрофотометрuческого анализа, и их природа, устранение.

Дифференциальная спектрофотометрия – это метод измерения светопоглощения анализируемого раствора по отношению к среде сравнения, оптическая плотность А которой больше нуля.

Метод используется тогда, когда концентрация раствора большая (десятки %) и оптическая плотность высока.

Основным достоинством метода является уменьшение ошибки фотометрических определений.

Сущностьметода Готовят серию (5-10) эталонных растворов определяемого в-ва с различной, точно заданной концентрацией С0, С1, С2 … Сn. Вначале при выбранной л в оба канала спектрофотометра помещают одинаковые кюветы с одним и тем же эталонным раствором (С определяемого в-ва = С0), относительно которого будут проводить последующие измерения, и устанавливают шкалу оптической плотности в положении А=0. Затем при той же л измеряют Аi (i=1.2.3. …n) каждого эталонного раствора с С0 и с А0 (относительно чистого растворителя), после чего находят Сх определяемого в-ва следующими способами:

Расчетный способ. Согласно закону светопоглощения:

Ах = ε ·l (cх-с0)

cх - с0 =

сх=с0

Если ввести фактор пересчета F = то:

сх=с0 F· Ах

F находят по результатам измерений Аi эталонных растворов относительно эталонного раствора с С0

Аi = ε ·l

F = =

Среднее =

n – число измеренных эталонных растворов

Способ градуировочного графика. Для построения градуировочного графика в дифференциально-фотометрическом методе готовят несколько стандартных растворов с концентрациями определяемого вещества меньшими, чем в растворе сравнения, и столько же стандартных растворов с концентрациями большими, чем в растворе сравнения. При измерении оптических плотностей стандартных растворов, концентрация определяемого вещества в которых больше, чем в растворе сравнения (Сср < С), полученные значения относительной оптической плотности берут со знаком плюс. Для растворов с концентрацией определяемого вещества меньшей, чем в растворе сравнения (Сср > С), полученные значения относительной оптической плотности берут со знаком минус. В последнем случае применяют обратный порядок измерений: анализируемые растворы условно принимают за растворы сравнения, их оптическая плотность А = 0, и по отношению к ним измеряют оптическую плотность раствора сравнения.По полученным данным строят градуировочный график
Затем измеряют относительную оптическую плотность исследуемого раствора, а неизвестную концентрацию определяемого вещества Сх в этом растворе находят по градуировочному графику.

Ошибки фотометрического анализа зависят отряда факторов: неточностей определения оптической плотности, толщины кювет и их установки в кюветном отделении и т.д

Основной вклад в систематическую ошибку определения концентрации вносит погрешность измерения оптической плотности.