Эритменин оптикалык тыгыздыгын аныктоонун теориялык негиздери

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-02 17:51

Кандайдыр бир бөлүкчө, мейли ал молекула, атом же ион болсун, жарыктын квантынын жутулушунун натыйжасында энергетикалык абалдын жогорку деңгээлине өтөт. Көбүнчө негизги абалдан толкунданган абалга өтүү болот. Бул спектрлерде белгилүү бир жутуу тилкелеринин пайда болушуна себеп болот.

Радиациянын жутулушу ал зат аркылуу өткөндө белгилүү оптикалык тыгыздыктагы заттын бөлүкчөлөрүнүн санынын көбөйүшү менен бул нурлануунун интенсивдүүлүгүнүн төмөндөшүнө алып келет. Бул изилдөө ыкмасы 1795-жылы V. M. Severgin тарабынан сунушталган.

Бул ыкма анализденүүчү зат түстүү кошулмага айланышы мүмкүн болгон реакциялар үчүн эң ылайыктуу, бул сыналуучу эритменин түсүнүн өзгөрүшүнө алып келет. Анын жарыкты сиңирүүсүн өлчөө же түсүн белгилүү концентрациядагы эритме менен салыштыруу аркылуу эритмедеги заттын пайызын оңой табууга болот.

Жарыктын жутулушунун негизги мыйзамы

Фотометрикалык аныктоонун маңызы эки процесс:

• аналитти которуусоргуч кошулма;
• ошол эле термелүүлөрдүн сыналуучу заттын эритмеси менен жутулушунун интенсивдүүлүгүн өлчөө.

Жарыкты сиңирүү материалы аркылуу өткөн жарыктын интенсивдүүлүгүнүн өзгөрүшү, ошондой эле чагылуу жана чачыроодон улам жарыкты жоготуу менен шартталган. Натыйжа ишенимдүү болушу үчүн параллелдүү изилдөөлөр бирдей катмардын калыңдыгында, бирдей кюветтерде, ошол эле эриткич менен өлчөө үчүн жүргүзүлөт. Демек, жарыктын интенсивдүүлүгүнүн азайышы негизинен эритменин концентрациясынан көз каранды.

Эритме аркылуу өткөн жарыктын интенсивдүүлүгүнүн төмөндөшү жарык өткөрүү коэффициенти менен мүнөздөлөт (аны өткөрүү деп да аталат) T:

Т=I / I_{0, мында:}

• I - зат аркылуу өткөн жарыктын интенсивдүүлүгү;
• I_{0 - түшкөн жарыктын интенсивдүүлүгү.}

Ошентип, өткөрүү изилденип жаткан эритмеден өткөн сиңбеген жарык агымынын үлүшүн көрсөтөт. Тескери берүү маанисинин алгоритми чечимдин оптикалык тыгыздыгы (D) деп аталат: D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Бул теңдеме изилдөө үчүн кайсы параметрлер негизги экенин көрсөтөт. Аларга жарыктын толкун узундугу, кюветанын калыңдыгы, эритменин концентрациясы жана оптикалык тыгыздык кирет.

Бугер-Ламберт-Бир мыйзамы

Бул монохроматтык жарык агымынын интенсивдүүлүгүнүн азаюусунун концентрациядан көз карандылыгын көрсөткөн математикалык туюнтма.абсорбент жана ал өткөн суюк катмардын калыңдыгы:

I=I₀10^{-ε·С·ι, мында:}

• ε - жарыкты жутуу коэффициенти;
• С - заттын концентрациясы, моль/л;
• ι - талданган эритменин катмарынын калыңдыгы, караңыз

Трансформациялангандан кийин бул формуланы жазса болот: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Мыйзамдын маңызы төмөндөгүдөй: бирдей концентрацияда жана кюветада катмардын калыңдыгында бирдей кошулмалардын түрдүү эритмелери аларга түшкөн жарыктын бирдей бөлүгүн сиңирип алат.

Акыркы теңдеменин логарифмин алуу менен төмөнкү формуланы ала аласыз: D=εCι.

Албетте, оптикалык тыгыздык эритменин концентрациясына жана анын катмарынын калыңдыгына түздөн-түз көз каранды. Молярдык жутуу коэффициентинин физикалык мааниси айкын болот. Ал бир молярдык эритме үчүн жана катмардын калыңдыгы 1 см үчүн D менен барабар.

Мыйзамды колдонууга чектөөлөр

Бул бөлүм төмөнкү нерселерди камтыйт:

1. Ал монохроматтык жарык үчүн гана жарактуу.
2. Коэффициент ε чөйрөнүн сынуу көрсөткүчүнө байланыштуу, өзгөчө жогорку концентрациялуу эритмелерди талдоодо мыйзамдан катуу четтөөлөр байкалат.
3. Оптикалык тыгыздыкты өлчөгөндө температура туруктуу болушу керек (бир нече градустун ичинде).
4. Жарык шооласы параллель болушу керек.
5. Орточканын рНы туруктуу болушу керек.
6. Мыйзам заттарга колдонулаталардын жарык жутуу борборлору бирдей типтеги бөлүкчөлөр.

Концентрацияны аныктоо ыкмалары

Калибрлөө ийри сызыгынын ыкмасын карап чыгуу зарыл. Аны куруу үчүн сыналуучу заттын ар кандай концентрациясы бар бир катар эритмелерди (5-10) даярдап, алардын оптикалык тыгыздыгын өлчөө керек. Алынган чоңдуктарга ылайык, концентрацияга каршы D графиги түзүлөт. График баштапкыдан түз сызык. Бул өлчөөлөрдүн жыйынтыгы боюнча заттын концентрациясын оңой аныктоого мүмкүндүк берет.

Толуктоо ыкмасы да бар. Бул мурункуга караганда азыраак колдонулат, бирок ал кошумча компоненттердин таасирин эске алуу менен татаал курамдагы чечимдерди анализдөөгө мүмкүндүк берет. Анын маңызы белгисиз концентрациядагы С_x камтыган D_x чөйрөнүн оптикалык тыгыздыгын бир эле эритмени кайталап анализдөө менен, бирок тесттик компоненттин белгилүү бир өлчөмүн кошуу (С_st). C_{x мааниси эсептөөлөр же графиктер аркылуу табылды.}

Изилдөө шарттары

Фотометрикалык изилдөөлөр ишенимдүү натыйжа бериши үчүн бир нече шарттар аткарылышы керек:

• реакция тез жана толук, тандалма жана кайталануучу түрдө бүтүшү керек;
• пайда болгон заттын түсү убакыттын өтүшү менен туруктуу болуп, жарыктын таасири астында өзгөрбөшү керек;
• сыноочу зат аны аналитикалык формага айландыруу үчүн жетиштүү өлчөмдө алынат;
• өлчөөлөроптикалык тыгыздык толкун узундуктарынын диапазонунда жүргүзүлөт, мында баштапкы реагенттер менен талдануучу эритменин сиңирилишинин айырмасы эң чоң болот;
• эталондук эритменин жарыкты жутуусу оптикалык нөл деп эсептелет.