Основной закон светопоглощения кратко

Закон — светопоглощение

Закон светопоглощения соблюдается при концентрациях ни келя не больше 0 005 мг / мл.
 

Закон светопоглощения, представленный уравнением ( 47), строго выполняется только для монохроматического излучения и для разбавленных растворов. Кроме того, на выполнимость этого закона влияют химические взаимодействия между поглощающими свет частицами, растворителем и другими присутствующими в растворе веществами.
 

Закон светопоглощения Бугера — Ламберта — Бера и условия его выполнимости.
 

Логарифмическая форма закона светопоглощения практически более удобна, так как представляет линейную зависимость оптической плотности от величин, входящих в правую часть уравнения ( XI. Коэффициент е является молекулярной характеристикой, не зависящей от концентрации и толщины поглощающего слоя. Интегральная интенсивность полосы поглощения §, а приближенно и величина а, в максимуме полосы непосредственно связываются с вероятностями соответствующих квантовых переходов.
 

Окраска подчиняется закону светопоглощения и сохраняет свою интенсивность при концентрации титана до 0 050 мг / мл. Ряд веществ уменьшает интенсивность окраски растворов. Высокая концентрация сульфатов щелочных металлов несколько ослабляет окраску, особенно если концентрация серной кислоты невелика. Поэтому эталонные и исследуемые растворы должны содержать примерно одинаковое количество сульфатов щелочных металлов и одинаковое количество серной кислоты. Определению мешают фториды и большие количества фосфатов, образующие с титаном комплексные ионы, ослабляющие окраску.
 

Это определение основано на законе светопоглощения, устанавливающем прямую пропорциональную зависимость между оптической плотностью окрашенных растворов и их концентрацией и толщиной слоя. Оптическую плотность растворов определяют на фотоэлектроколори-метре ФЭК-М или другом аналогичном приборе. Определение проводят по ГОСТ 16922 — 71, сравнивая оптические плотности растворов типового и испытуемого — красителей.
 

Устройство фотоэлектроколориметра основано на законах светопоглощения. На рис. 4 приведена схема фотоэлектроколориметра.
 

Устройство фотоэлектроколорпметра основано на законах светопоглощения. На рис. 4 приведена схема фотоэлектроколо-риметра.
 

В 1852 г. Бер установил второй закон светопоглощения, связывающий величину поглощения с концентрацией вещества: поглощение световой энергии пропорционально числу молекул вещества в поглощающем слое.
 

В основе всех колориметрических определений лежит закон светопоглощения Бугера — Ламберта — Бера, определяющий зависимость светопоглощения от концентрации поглощающего вещества в растворе и толщины слоя раствора.
 

Окрашенные в оранжево-красный цвет растворы подчиняются закону светопоглощения в пределах 0 002 — 0 050 мг кобальта в 1 мл. Максимум поглощения света находится в области — 42Q тр.
 

При анализе одного компонента учет отклонений от законов светопоглощения не представляет труда. Для этого достаточно построить калибровочный график. Нетрудно построить калибровочный график и для двухкомпонентной смеси при условии постоянства суммарной концентрации.
 

Окрашенные в синий цвет растворы не всегда подчиняются закону светопоглощения, поэтому необходимо строго соблюдать одинаковые условия проведения реакции и не допускать, чтобы концентрация кобальта в анализируемом и эталонном растворах сильно различалась.
 

Методы измерения поглощения света

Найти абсолютные значения интенсивности светового потока до (I0) и после (I) прохождения его через раствор практически очень затруднительно. Поэтому при измерении поглощения излучений обычно сравнивают два световых потока: один проходит через испытуемый раствор, а другой через определенный стандартный раствор или через растворитель (нулевой раствор, поглощение которого условно принимается равным нулю).

Сравнение можно проводить визуально или посредством фотоэлектрических приборов, в которых приемником излучений служат фотоэлементы. Визуально можно лишь констатировать наличие сходства или различия в окраске, но оценить количественно степень различия ее невозможно.

Интенсивность окраски двух сравниваемых растворов выравнивают, изменяя концентрацию (метод разбавления, метод стандартных серий и метод колориметрического титрования), или толщину поглощающего слоя, или интенсивность светового потока (Последнее возможно в том случае, если более интенсивный поток ослабить при помощи измерительной диафрагмы.)

Изменение ширины щели диафрагмы, находящейся на пути одного из двух сравниваемых световых потоков, может быть скоррелировано поворотом отсчетного барабана, отградуированного в величинах оптической плотности D или пропускания Т.

Спектрофотометрические методы анализа

Спектрофотометрия широко применяется для установления связи между спектрами поглощения различных веществ и их химическим строением и составом, а также для количественного определения веществ.

Абсорбционная спектрометрия основана на тех же законах светопоглощения, что и фотоколориметрические методы, однако, в отличие от последних, в ней используется поглощение монохроматического света с очень узким интервалом длин волн (1-2 нм). Это значительно увеличивает чувствительность и точность количественного анализа окрашенных растворов, поглощающих свет в видимой области спектра, а также «бесцветных» для глаза растворов, которые поглощают излучение в ультрафиолетовой (200-400 нм) или ближней инфракрасной области спектра.

Спектрофотометры подразделяются на регистрирующие и нерегистрирующие. В регистрирующих приборах результаты всех измерений автоматически записываются на специальном бланке, имеющем вид сетки.

Нерегистрирующие спектрофотометры обычно включают источник излучения, монохроматор, приемник излучения и отсчетное устройство. Количественные измерения пропускания производятся сравнением сигналов приемника при попеременной установке в световой пучок образца и эталона. При измерениях поглощения светового потока жидкостями обычно пользуются двумя идентичными кюветами, одна из которых заполняется исследуемым раствором, а другая (пустая или наполненная растворителем) играет роль эталона, пропускание которого принимают за 100%, а оптическую плотность считают равной нулю.

К нерегистрирующим спектрофотометрам с кварцевой оптикой относятся модели СФ-4, СФ-4А, СФ-16, обеспечивающие возможность производить измерения, помимо видимой и ближней инфракрасной, также в ультрафиолетовой области спектра.

К нерегистрирующим спектрографам со стеклянной оптикой относится модель СФ-5, используемая для измерений только в видимой и ближней инфракрасной области спектра.

Нерегистрирующие спектрофотометры имеют одинаковую оптическую схему, но несколько различаются электрическими схемами и методикой измерений.

Принципиальная оптическая схема спектрофотометра СФ-16, с пределами измерения оптических плотностей 0-2 и пропускания 100-0, 10-0, 100-90% представлена на рис. 186. Свет от источника 1 попадает на зеркало-конденсор 2, которое направляет пучок лучей на плоское зеркало 3, поворачивающее лучи на 90° и направляющее их на входную щель монохроматора 4. Зеркальный объектив 6 направляет параллельный пучок лучей на призму 5, которая разлагает его в спектр и возвращает его обратно на объектив 6. Луч, прошедший призму под углом близким к углу наименьшего отклонения, попадает на выходную щель 7, расположенную под входной. Поворачивая призму вокруг оси, можно получить на выходе монохроматора лучи различных длин волн. Выходящий из монохроматора пучок света проходит фильтр 8, кювету с исследуемым раствором 9 и попадает на фотоэлемент 10. Фототок, возникающий в фотоэлементе, передается на усилитель постоянного тока. Усиленный ток попадает на милливольтметр.

Спектрофотометр СФ-16 относится к однолучевым приборам, поэтому в процессе измерений на пути потока излучения устанавливаются поочередно «нулевой» и испытуемый образцы. Происходящие при этом изменения интенсивности излучения, падающего на фотоэлемент, вызывают изменение напряжения в системе усилителя, которое компенсируется путем изменения напряжения на потенциометре, связанном с отсчетным устройством.

Включение прибора в сеть производится согласно прилагаемой к нему инструкции, в которой также даются указания относительно техники работы с ним.