Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Фотоколориметрия. Краткие теоретические сведения

При прохождении света интенсивностью I₀ через слой окрашенного раствора часть его отражается (I_от.), часть поглощается (I_n) и часть выходит из кюветы без изменения направления (I) (рисунок 1), т.е.

I₀ = I + I_n + I_от.

Рисунок 1

Кюветы оптического прибора изготовляют из материала, отражающего постоянную и малую часть светового потока. Ослабление интенсивности светового потока происходит, в основном, за счет поглощения (абсорбции) световой энергии I_n окрашенным веществом (раствором), при этом I₀ и I могут быть определены экспериментально. Отношение I/I₀ обозначили T и назвали коэффициентом светопропускания или светопропусканием:

T = I/I₀

Величина T изменяется от 0 до 1 или от 0 до 100 %.

Связь между интенсивностями падающего светового потока I₀ и светового потока, прошедшего через слой окрашенного раствора I, устанавливается законом Бугера-Ламберта: «однородные слои одного в того же раствора одинаковой толщины поглощают одну и ту же долю падающей на них световой энергии (при постоянной концентрации растворенного вещества).

Отрицательный десятичный логарифм коэффициента светопропускания назвали оптической плотностью и обозначили:

А = - lg T

А = - lg I /I₀ = lg I₀ /I(1)

Величина оптической плотности может изменяться от 0 до ∞, однако большинство приборов позволяет измерять оптическую плотность от 0 до 2.

Связь между концентрацией вещества в растворе и его оптической плотностью выражается законом Бера: «Оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации растворенного вещества при постоянной толщине слоя».

lg I₀ /I = k∙с,

где k- коэффициент пропорциональности;

с - концентрация растворенного вещества (в любых единицах).

Объединяя положения, установленные законами Бугера-Ламберта и Бера, можно получить зависимость интенсивности монохроматического светового потока, прошедшего через слой окрашенного раствора, от интенсивности падающего светового потока, концентрации окрашенного вещества и толщины слоя раствора

I = I₀ ∙10^-kсl,

где k- константа – коэффициент погашения или поглощения, величина его

зависит от природы растворенного вещества, температуры, растворителя,

длины волны света и единиц измерения концентрации;

с - концентрация окрашенного вещества в растворе, выраженная любыми

единицами измерения концентрации;

l - толщина поглощающего слоя.

Это соотношение, называемое законом Бугера-Ламберта-Бера, лежит в основе большинства фотометрических методов анализа.

Если концентрация c выражена в моль/л, толщина слоя l см, то k называется молярным коэффициентом поглощения (погашения) и обозначается ε_λ. Тогда основной закон светопоглощения имеет вид:

I = I₀ ∙10^-ε_λ ·^с·l (2)

Преобразовав и прологарифмировав выражения 1 и 2, получим еще одну формулу основного закона светопоглощения:

А = ε_λ∙c∙l, (3)

где А - оптическая плотность раствора, безразмерная.

ε_λ - молярный коэффициент поглощения, моль ^-1∙ л∙см^-1

Выражения 1 и 2 справедливы для монохроматического света, т.е. света с определенной длиной волны, который может быть выделен специальным оптическим устройством – монохроматором. В фотоколориметрии измерение интенсивности световых потоков осуществляется в полихроматическом свете, т.е. в интервале длин волн (20-100) нм. В этом случае в уравнение (3) следует подставить среднее значение молярного коэффициента поглощения (), зависящее от характеристики светофильтра ( ‹ ε_λ).