Спектрофотометрический метод анализа — основан на поглощении монохроматического излучения, т.е. излучения с одной длинной волны в видимой ультрафиолетовых областях спектра. Когда светопоглощение анализируемого измеряют по отношению к раствору сравнения, оптическая плотность которого близка к нулю(принимается равной нулю).Спектрофотометрические метод делится на дифференциальную спектрофотометрию и производную.
Дифференциальная спектрофотометрия. Если светопоглащение анализируемого раствора измеряют по отношению к среде сравнения, оптическая плотность которой существенно больше нуля, то такой спектрофотометрический метод называют дифференциальной спектрофотометрией.
Достоинство состоит в уменьшении ошибки спектрофотометрических определений. Поэтому ДС иногда называют прецизионной спекторофотометрией.
Используется при получении ИК спектров поглощения таких веществ, у которых наблюдается большое общее рассевание света, вследствие чего светопропускание в ИК области сильно понижается. Для устранения этого в канал сравнения вводят диафрагму, перекрывающую часть светового потока.
Производную спектрофотометрию относят к одному из вариантов дифференциальной спектрофотометрии. Если в ДС используют разность оптических плотностей при одной и той же длине волны, то в производной спектрофотометрии также измеряют разность светопоглощения, но при двух длинах волн, разделенных небольшим интервалом. Достоинтсво состоит в том, что на спектральных кривых, записанных в координатах производная- длина волны, отчетливо получаются полосы, проявляющиеся лишь в виде скрытых максимумов и нечетких перегибов на полосе поглощения при обычном представлении спектральной кривой в координатах оптическая плотность- длина волны. Такие полосы можно использовать в качественном анализе, так и при количественном определении веществ в растворе.
Закон светопоглощения. Если световой поток пропустить через кювету с раствором, поглощающим свет, то выходящий световой поток будет менее интенсивным, чем входящий. Ослабление светового потока связано с частичным поглощением его и частичным отражением.
Соотношение между ннтенсивностями падающего светового потока I0, светового потока прошедшего через раствор I, поглощенного In и отраженного Iотр можно выразить следующим образом:
I0 = I + In + Iотр.
Интенсивность отраженной части светового потока невелика и ею можно пренебречь. Тогда, I0 = I + In.
Непосредственно можно измерить интенсивность падающего светового потока и светового потока, прошедшего через раствор. Интенсивность поглощенного светового потока непосредственному измерению не поддается.
Ее принято выражать величиной. Эта величина называется оптической плотностью и обозначается А.
Существует определенная зависимость между оптической плотностью, толщиной слоя и концентрацией вещества, выражаемая законом Бугера — Ламберта — Бера: А = К - с - l, где: К — молярный коэффициент светопоглощения; с — концентрация раствора, моль/дм3; l — толщина слоя раствора, через который проходит световой поток, см.
Молярный коэффициент светопоглощения К зависит от длины волны, температуры растворителя и не зависит от толщины поглощающего слоя и концентрации растворенного вещества. Он отражает индивидуальные свойства вещества, для разных веществ он имеет различное значение. Величина молярного коэффициента светопоглощения является наиболее важной и объективной характеристикой чувствительности фотометрического метода. Чем выше величина коэффициента, тем чувствительнее метод.
Фотоколориметр — оптический прибор для измерения концентрации веществ в растворах. Действие колориметра основано на свойстве окрашенных растворов поглощать проходящий через них свет тем сильнее, чем выше в них концентрация окрашивающего вещества. В отличие от спектрофотометра, измерения ведутся в луче не монохроматического, а полихроматического узко спектрального света, формируемого светофильтром[1]. Применение различных светофильтров с узкими спектральными диапазонами пропускаемого света позволяет определять по отдельности концентрации разных компонентов одного и того же раствора. В отличие от спектрофотометров, фотоколориметры просты, недороги и при этом обеспечивают точность, достаточную для многих применений.
Сектрофотометрические методы анализа применяются для определения многих (более 50) элементов периодической системы, главным образом металлов. Методами абсорбционной спектроскопии анализируются руды, минералы и иные природные объекты, продукты переработки обогатительных и гидрометаллургических предприятий. Эффективно используются эти методы в металлургической, электронной, химической и других отраслях промышленности, в медицине, биологии и т. д. Большое значение они имеют в аналитическом контроле загрязнений окружающей среды и решении экологических проблем. Значительно расширились области практического применения методов абсорбционной спектроскопии благодаря более широкому использованию инфракрасной области спектра и приборов со встроенной ЭВМ. Это позволило разработать методы анализа сложных многокомпонентных систем без их химического разделения. Методы абсорбционной спектроскопии продолжают успешно развиваться и совершенствоваться.
Общая характеристика метода. Преимущества: 1. Высокая чувствительность (низкий предел обнаружения). 2. Точность. Погрешность фотометрических методов обычно составляет 3...5%, уменьшаясь в благоприятных случаях до 1...2% и нередко до 0,5. ..1,0%. 3. Методы могут быть применены для анализа больших и малых содержаний.
4. Возможность определения примесей (до 10-5...10-6 %). 5. Высокая избирательность многих фотометрических методов, позволяющая проводить определения элементов в сложных пробах без химического разделения компонентов. 6. Простота. 7. Экспрессность.
