Количественный спектрофотометрический анализ

Количественный спектрофотометрический анализ

Приборы и принадлежности:

• спектрофотометр,
• растворы исследуемых веществ различных концентраций.

Цель работы:

• изучение принципа действия спектрофотометра, исследование зависимости оптической плотности растворов от концентрации и проведение количественного спектрофотометрического анализа смеси веществ.

Фотометрический анализ спектров поглощения основан на измерении интенсивности полос поглощения, которая определяется числом переходов в единицу времени молекул поглощающего вещества из основного энергетического состояния в данное возбужденное. Измерение интенсивности сводится к определению доли энергии падающего излучения, поглощенной веществом, т. е. спектрофотометрический анализ проводится на основе закона Бугера — Ламберта — Бера

0 (1)[pic 1][pic 2]

Если концентрацию раствора С выражают молях на литр, то молярный показатель поглощения  обозначают е. В этом случае закон Бугера — Ламберта — Вера записывается в виде:

Формула (1)принимает вид:

                   D=  (2)[pic 3]

Молярный показатель поглощения е численно равен оптической плотности раствора с молярной концентрацией 1 моль/л, а толщиной 1 см.

Количественное определение вещества по спектрам поглощения можно проводить в том случае, если исследуемый образец удовлетворяет требованиям закона Бугера — Ламберта — Бера: поглощающие молекулы распределены по всему объему образца равномерно; поглощающие молекулы в пределах исследуемых концентраций не изменяют характера взаимодействия друг с другом и с молекулами среды; при прохождении образца световой поток ослабляется только за счет поглощения фотонов; измеряемый световой поток не вызывает фотохимических изменений поглощающих молекул.

По спектрам поглощения, полученным с помощью спектрофотометра, можно определять концентрацию веществ, содержащихся в смесях. Если компоненты смеси не взаимодействуют между собой, то оптическая плотность D смеси равна сумме оптических плотностей D1 и D2 компонентов. Для двухкомпонентной смеси

D=D1+D2=1C1l+2C2l[pic 4][pic 5]

График зависимости D= f() изображен на рисунке 1. Пунктирной линией изображены графики зависимости D1= f()  и D2= f() для компонентов смеси. Измеряя D при двух длинах волн  1и  2, получаем[pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

D ' =  '1 C1 1+ '2 C2 l,[pic 13][pic 11][pic 12]

                                         (3)

D '' =  ''1 C1 1+ ''2 C2 l[pic 14][pic 15]

(индексы 1 и 2 относятся к разным  веществам, индексы ' и " относятся к длинам волн 1и  2)[pic 16][pic 17]

Зная молярные показатели поглощения компонентов '1 , '2   и ''1, ''2 при этих длинах волн, можно из системы уравнений (3) определить молярные концентрации C1 и С2 этих веществ:[pic 22][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21]

Спектрофотометрию широко применяют в биологии и медицине для проведения качественного и количественного анализа различных соединений, а также для изучения физико-химического состояния биомолекул. Применение этого метода позволяет, не нарушая целостности клеток и тканей, наблюдать за ходом химических процессов в них, а также судить о строении молекул и состоянии биологических структур.