Таблица 1  Основные области электромагнитного излучения

Область электромагнитного излучения	Длина волны l,нм	Волновое число, см-1	Энергия Е, кДж/моль
Ультрафиолетовая (УФ) вакуумная ближняя	100-200 200-400	(10-5) ∙ 104 (5-2,5) ∙ 104	1200-600 600-300
Видимая Инфракрасная (ИК) ближняя	400-750 750-1560	(2,5-1,3) ∙ 104 1,3-0,66) ∙ 104	300-160 160-80

Изучая поглощение излучения веществом различных длин волн в видимой и УФ областях спектра можно получить электронный спектр поглощения.

Спектром поглощения называют графическую зависимость интенсивности поглощения от длины волны или волнового числа (ύ). Для каждого поглощающего вещества имеется определенное распределение интенсивности поглощения по длинам волн, при этом на кривой поглощения имеются один или несколько максимумов. Область интенсивного поглощения называется полосой поглощения. По спектру поглощения можно определить состав и строение соединений, т.к. различные функциональные группы характеризуются определенными полосами поглощения в спектре.

К основным характеристикам полосы поглощения (рис. 1) относятся: длина волны в максимуме поглощения (l_макс), интенсивность поглощения в максимуме (Ɛ _max), полуширина полосы (δ₁/2), которая равна ширине полосы в единицах длин волн или волнового числа при значении интенсивности, составляющей половину интенсивности поглощения в максимуме [3].


Рис 1   Электронный спектр поглощения молекулы

При прохождении электромагнитного излучения интенсивностью I₀ через частично поглощающую среду, например, через раствор с концентрацией поглощающего вещества С (моль/л) и толщиной поглощающего слоя l, часть этого излучения будет поглощаться (In), небольшая часть излучения отражается от стенок кюветы (I_отр.), и часть проходит через раствор (I) (рис. 2).



Рис 2   Схема поглощения света раствором

Таким образом, интенсивность падающего излучения равна сумме трех составляющих (5):

---

I₀ = I + I_отр + I_n (5)

Значение I_отр очень мало, поэтому это значение можно не учитывать [6].
2.4 Аппаратура и техника фотометрических измерений

Фотометрические методы определения концентрации веществ в растворах основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартными и исследуемыми растворами. Степень поглощения света измеряют с помощью фотоэлектроколориметров и спектрофотометров. Измерение оптической плотности производят по отношению к раствору сравнения (нулевого раствора). В качестве раствора сравнения чаще всего используют растворитель [3].

Н
3’
езависимо от области спектра приборы для измерения пропускания или поглощения света раствором состоят из следующих пяти основных узлов (рис. 3):


1

2

3

4

5

Рис 3   Основные узлы приборов для абсорбционных измерений

Источника излучения (1), монохроматора (2), устройства, которое позволяет выделить ограниченную область длин волн, кювет с исследуемым раствором и раствором сравнения (3 и 3’) (приборы комплектуются набором кювет с l= 10 ­ 0,1 см), преобразователя (4), который превращает энергию излучения в электрический сигнал (фотоэлемент), индикатора сигнала (5) (регистрирующее устройство).

Приборы, применяемые для измерения поглощения растворов, можно классифицировать следующим образом:

­ по способу монохроматизации лучевого потока: приборы с призменным или решетчатым монохроматорами, которые позволяют достигнуть высокой степени монохроматизации рабочего излучения называют спектрофотометрами; приборы, в которых монохроматизация достигается с помощью светофильтров, называют фотоэлектроколориметрами.

­ по способу измерения: однолучевые с прямой схемой измерения, и двулучевые с компенсационной схемой измерения.

­ по способу регистрации измерений: регистрирующие и нерегистрирующие [3].
Фотоэлектроколориметры предназначены для измерения пропускания или оптической плотности растворов в диапазоне 315-630 нм и определения концентрации растворов фотоколориметрическим методом [3].

Спектрофотометры предназначены для измерения пропускания или оптической плотности в диапазоне 190-1100 нм. Источником УФ излучения служат водородная или дейтериевая лампа. Данные источники излучают сплошной спектр в интервале 180-375 нм. В одинаковых рабочих условиях дейтериевая лампа дает излучение большей интенсивности, чем водородная.

---

Для измерения оптической плотности или пропускания в УФ области спектра требуются кюветы из кварцевого стекла, т. к. обычное стекло сильно поглощает это излучение [11].

Источником видимого излучения служит лампа накаливания с вольфрамовой нитью, излучающая сплошной спектр в области 315-1100 нм.

В спектрофотометрах в качестве устройства для выделения части излучения применяют монохроматоры двух типов: призму и дифракционную решетку, которые позволяют непрерывно менять длину волны [13].
2.5 Качественный и количественный анализ методом фотометрии

Качественный фотометрический анализ. Молекулы различных веществ характеризуются своей системой энергетических уровней, поэтому спектры поглощения их будут различаться по числу полос поглощения, их положению в шкале длин волн и интенсивности. Этот факт используют для идентификации и проведения качественного анализа веществ, используя для этого значения l_max и Ɛ_max, которые зависят от природы вещества. Ультрафиолетовые спектры поглощения обычно имеют две-три и более полос поглощения. Для идентификации исследуемого вещества записывают его спектр поглощения в различных растворителях и сравнивают полученные данные с соответствующими спектрами исходных веществ известного состава. Если спектры поглощения исследуемого вещества в разных растворителях совпадают со спектром известного вещества, то делают заключение об идентичности химического состава этих соединений.

При идентификации вещества следует также обратить внимание на интенсивность поглощения. Очень многие органические вещества имеют полосы поглощения, максимумы которых расположены при одинаковой длине волны, но интенсивности их различны. Например, в спектре фенола наблюдается полоса поглощения при l= 255 нм, для которой Ɛ= 1450. При той же длине волны ацетон имеет полосу поглощения, для которой Ɛ= 17 [3].

Количественный фотометрический анализ. Концентрация исследуемого вещества может быть определена методом фотометрии в том случае, если в спектре поглощения раствора этого вещества имеются ясно выраженные полосы поглощения в УФ и видимой областях спектра.

В основе количественного определения лежит закон Бугера-Ламберта-Бера, который устанавливает прямопропорциональную зависимость между оптической плотностью и концентрацией вещества в исследуемом растворе. С помощью фотометрии можно проводить анализ как индивидуальных веществ, так и их смесей. Методы определения индивидуальных веществ:

---

­ метод градуировочного графика;

­ метод стандартного раствора (метод сравнения);

­ метод добавок;

­ метод дифференциальной фотометрии;

К фотометрическому методу анализа близко примыкает фотометрическое титрование. При этом часто используют те же реакции, что и в обычных фотометрических методах, и ту же аппаратуру.

Однако о содержании определяемого вещества судят не по интенсивности светопоглощения, а по количеству затраченного реактива. Таким образом, фотометрическое титрование - это разновидность объемного анализа, при котором точку эквивалентности определяют с помощью фотоэлемента.

При фотометрическом титровании необходимо, чтобы уже при эквивалентном количестве реактива было достигнуто практически полное связывание определяемого компонента. Поэтому, например, железо можно фотометрически титровать салицилатом натрия или ксиленоловым оранжевым, но нельзя титровать роданидом или хлоридом, которые образуют малопрочные комплексы. Фотометрическое титрование применяют в следующих случаях:

а) если в результате титрования образуется окрашенное соединение;

б) если изменение цвета индикатора происходит постепенно, без резкого цветового изменения;

в) при титровании окрашенных растворов;

г) при титровании веществ, поглощающих свет в ультрафиолетовой или ближней инфракрасной области;

д) при титровании очень разбавленных растворов.

Фотометрическое титрование проводят как с применением внутренних цветных индикаторов, так и в отсутствие индикаторов. В первом случае все закономерности, выведенные для визуального наблюдения точки эквивалентности, сохраняются и для фотометрического титрования. В начале титрования оптическая плотность раствора практически не изменяется. По мере приближения к точке эквивалентности, когда индикатор изменяет свои цвет, оптическая плотность раствора, измеряемая при определенной длине волны, начинает резко изменяться (уменьшаться или увеличиваться, в зависимости от выбранной длины волны).

На основании данных титрования строят график в координатах: оптическая плотность (ось ординат) - объем израсходованного раствора (ось абсцисс). Точка пересечения двух прямых (точка перегиба) соответствует точке эквивалентности. Перпендикуляр, опущенный из этой точки на ось абсцисс, показывает количество миллилитров титрованного раствора, необходимое для достижения точки эквивалентности.

---

Как и другие методы объемного анализа, фотометрическое титрование менее чувствительный метод, чем обычные фотометрические методы. Фотометрическое титрование, как правило, применяется для определения больших количеств веществ (порядка 0,01-0,001 г-экв) [2].
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Сущность и методика фотометрического определение железа с сульфосалициловой кислотой

В качестве определяемого вещества выбрано железо (III).

Измерения проводятся в следующих условиях:

- температура окружающего воздуха (20 ± 5) С;

- атмосферное давление (84,0 - 106,7) кПа (630 - 800 мм.рт.ст.);

- относительная влажность (80 ± 5) %;

- напряжение сети (220 ± 10) В;

- частота переменного тока (50 ± 1) Гц.

Методы отбора проб. Пробы воды отбирали по ГОСТ 2874. Объем пробы воды для измерения массовой концентрации железа должен быть не менее 200 см³. Способы консервирования, сроки и условия хранения проб воды, предназначенных для измерения массовой концентрации общего железа по ГОСТ 24481 [8].

Фотометрический метод определения массовой концентрации общего железа основан на образовании сульфосалициловой кислотой или ее натриевой солью с солями железа окрашенных комплексных соединений, причем в слабокислой среде сульфосалициловая кислота реагирует только с солями железа 3+ (красное окрашивание), а в слабощелочной среде с солями железа (2+) и (3+) (желтое окрашивание).

Оптическую плотность окрашенного комплекса для железа общего измеряют при длине волны λ=425 нм, для железа (3+), при длине волны λ=500 нм.
3.2 Оборудование и реактивы

- спектрофотометр или фотоэлектроколориметр, позволяющий измерять оптическую плотность при длине волны λ=425 и λ=500 нм.

- кюветы с толщиной рабочего слоя 10-50 мм.

- весы аналитические лабораторные, класс точности 1, 2 по ГОСТ 24104.

- колбы мерные 2-го класса, вместимостью 50, 100, 1000 см³ по ГОСТ 1770.

- пипетки мерные без делений вместимостью 50 см³ и пипетки мерные с ценой наименьшего деления 0,1-0,05 см³, вместимостью 1, 5 и 10 см³ 2-го класса по нормативно-техническому документу ГОСТ 29227.

- колбы стеклянные лабораторные конические номинальной вместимостью 100 см³, типа Кн по ГОСТ 25336.

- кислота азотная, ГОСТ 4461

- кислота серная, ГОСТ 4204

- аммоний хлористый по ГОСТ 3773.

- аммиак водный по ГОСТ 3760, 25 %-ный раствор.

- квасцы железоаммонийные по нормативно-техническому документу ТУ 6-09-5359 или ГОСТ 4205.

---

Смотрите также файлы

• азастан республикасы денсаулы сатау министрлігі астана медицина университеті.docx

• Глава Теоретические основы института социального обслуживания.pdf

• Сабаты таырыбы Азот. 11 зертханалы тжірибе Азот молекуласыны моделі.docx

• Викторина батанова.pptx

• Какие принципы избирательного права были нарушены в данном случае.doc