Оптические абсорбционные методы

Это методы анализа, основаны на поглощении электромагнитного излучения исследуемым веществом. В зависимости от вида поглощающих веществ и способа трансформации поглощенной энергии различают атомно-абсорбционный, молекулярно-абсорбционный, нефелометрию, люминесцентный анализ.

Атомно-абсорбционный анализ основан на поглощении света атомами анализируемого вещества.

Молекулярно-абсорбционный анализ основан на поглощении света молекулаки анализируемого вещества и сложными ионами в УФ; видимой. и ИК-областях спектра /спектрофотометрия, фотоколориметрия, ИК-спектроскопия/, фотоколориметрия и спектрофотометрия основаны на взаимодействии излучения с однородными системами, их обычно объединяют в одну группу фотометрических методов.

Фотоколориметрия – это поглощение полихроматического света, спектрофотометрия - поглощение монохроматического света. В фотоколориметрии используют видимый свет, что дает возможность анализировать окрашенные растворы. В спектрофотометрии можно анализировать неокрашенные растворы при работе в ультрафиолетовой области спектра.

Фотоэлектроколориметрический метод основан на зависимости оптической плотности раствора (способности поглощать свет) от его концентрации.

J = J₀·e^-^K^·^C^·^l,

где J₀ – интенсивность монохроматического излучения, падающего на кювету с анализируемым раствором; J – интенсивность излучения той же длины волны, прошедшего через кювету с анализируемым раствором (J < J₀); К – коэффициент поглощения (светопоглощения); С – концентрация определяемого вещества в анализируемом растворе, моль/л; – толщина поглощающего слоя (толщина слоя раствора в кювете); е – основание натуральных логарифмов (закон светопоглощения Ламберта – Бугера – Бера). В практике спектрохимический аналитических измерений этот закон чаще применяют в логарифмической форме, которую получают, логарифмируя приведенное уравнение.

А = e· С· l,

где А = lg J₀/J – оптическая плотность (погашение, экстинция) раствора при данной длине волны; e = К/2,3 – коэффициент экстинкции (коэффициент погашения).

Если через кювету с испытуемым раствором пропустить пучок света и направить его затем на фотоэлемент, преобразующий световую энергию в электрическую, то в цепи фотоэлемента возникает электрический ток, величину которого можно измерить гальванометром. Чем ниже концент-рация раствора, тем меньше он поглощает света и тем больше отклонение стрелки гальванометра. Определение концентрации в растворе фотоэлектроколориметром проводят с помощью калибровочной кривой. Например, для определения содержания сахара готовят стандартный раствор инвертного сахара и наливают различное количество его в 6 колб, добавляя в избытке раствор гексациано lll феррат калия, окисляющего сахар при нагревании. Фотоколориметрируют остаточное количество гексациано lll феррата калия и строят калибровочную прямую, откладывая по оси ординат оптическую плотность раствора, а по оси абсцисс – концентрацию инвертного сахара. Затем приготавливают аналогичным способом испытуемый раствор и по калибровочному графику определяют количество сахара.

В фотоэлектроколориметрических методах анализа используют приборы двух типов: однолучевые фотоэлекроколориметры марок КФК-2, КФК-3 (колориметр фотоэлектрический концентрационный др.)

Фотометрические (фотоколориметрия и спектрофотометрия) методы анализа применяются для определения многих (более 50) элементов, главным образом металлов, а также для установления состава и устойчивости образующихся соединений.

Нефелометрический и турбидиметрический методы основаны на способности коллоидных растворов и мутных сред рассеивать свет.

В нефелометрии измеряют интенсивность рассеянного света в направлении, перпендикулярном к падающему свету.

В турбидиметрии измеряют интенсивность выходящего светового потока в том же направлении, что и падающий свет.

Если длина волны падающего света меньше линейных размеров частиц, то рассеяние света происходит за счет преломления и отражения света на границе «частица-растворитель». Это рассеяние называют рассеянием МИ (по фамилии ученого, разработавшего теорию этого явления в 1908г.).

Если длина волны больше линейных размеров частиц, то происходит дифракция световой волны, т.е. огибание частицы световой волной. Возникает эффект Дж. ТИНДАЛЯ - 1871г.

Люминесцентный /флуорометрический / анализ основан на измерении излучения, возникающего в результате выделения энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества. Чтобы вещество стало люминесцировать, к нему необходимо извне подвести определённое количество энергии. Частицы вещества поглощают энергию, переходят в возбужденное состояние, пребывая в нём некоторое время, затем они возвращаются в состоянии покоя, отдавая при этом часть энергии возбуждения в виде квантов люминесценции. В зависимости от вида возбужденного уровня и времени пребывания в нем различают флуоресценцию и фосфоресценцию.

Флуоресценция - это вид собственного свечения вещества, которое продолжается только при облучении (длительность порядка 10^-8 –10^-10с), если источник возбуждения устранить, то свечение прекращается практически мгновенно.

фосфоресценция - это вид собственного свечения вещества, которое продолжается некоторое время после отключения возбуждения (от 10^-8с до нескольких часов).

Метод люминесцентного анализа используют для определения, некоторых витаминов, содержания белков и жиров в молоке, исследования свежести мяса, рыбы, диагностики порчи овощей, плодов и обнаружения б продуктах консервантов, лекарственных препаратов, канцерогенных веществ, пестицидов.