1. 3 Основные приемы фотометрического анализа

В зависимости от наличия фотометрической аппаратуры и условий проведения анализа используют различные приемы определения концентрации раствора по светопоглощению. Измерения оптических плотностей стандартных и исследуемых растворов производят при одинаковых условиях.

1.3.1 Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого окрашенных растворов

Для определения концентрации вещества берут исследуемый окрашенный раствор и измеряют его оптическую плотность. Затем аналогично приготавливают стандартный окрашенный раствор определяемого вещества известной концентрации и измеряют его оптическую плотность при той же толщине слоя (в тех же кюветах).

Значения оптических плотностей сравниваемых растворов будут равны для исследуемого раствора:

A_x=ε_λС_хb_х,

для стандартного раствора:

A_ст=ε_λС_стb_ст.

Разделив одно выражение на другое получим:

.

Так как b_х=b_ст, ε_λ=const, то.

Метод сравнения применяют при однократных определениях; он требует обязательного соблюдения основного закона светопоглощения.

1.3.2 Метод градуировочного графика

Для определения содержания вещества методом градуировочного графика готовят серию из 5-8 стандартных растворов разных концентраций (не менее 3 параллельных растворов для каждой точки).

При выборе интервала концентраций стандартных растворов руководствуются следующими положениями:

а) он должен охватывать область возможных изменений концентраций исследуемого раствора; желательно, чтобы оптическая плотность исследуемого раствора соответствовала примерно середине градуировочной кривой;

б) желательно, чтобы в этом интервале концентраций соблюдался основной закон светопоглощения, то есть график D=f (С) был линейным.

Рисунок 3 – Градуировочный график зависимости оптической плотности от концентрации раствора

Затем измеряют оптические плотности стандартных растворов относительно растворителя и строят график зависимости D=f(С). Полученная графическая зависимость представляет собой градуировочный график (рисунок 3).

Определив оптическую плотность A_хисследуемого раствора находят ее значение на оси ординат, а затем на оси абсцисс – соответствующее ей значение концентрации С_х.

Этот метод применяют при выполнении серийных фотометрических анализов.

1.3.3 Метод добавок

Измеряют оптическую плотность A_хисследуемого раствора. Затем к нему добавляют известное количество определяемого вещества и снова измеряют оптическую плотностьA_х+а. Неизвестную концентрацию определяемого вещества находят путем сравнения оптической плотности исследуемого раствора и раствора с добавкой. Применяя основной закон светопоглощения к сравниваемым растворам, получаем уравнения:

A_x=εbС_хиA_x+а= εb (С_х+С_а).

Решая данные уравнения относительно неизвестной концентрации С_хполучаем расчетную формулу для метода добавок

;

.

Раскрывая скобки получаем:

, .

Отсюда:

С_а– концентрация добавки в фотометрируемом растворе.

1.3.4 Дифференциальный метод

Сущность метода состоит в том, что оптические плотности исследуемого и стандартного окрашенных растворов измеряются не по отношению к чистому растворителю с нулевым поглощением, а по отношению к окрашенному раствору определяемого элемента с концентрацией С_оменьше концентрации исследуемого раствора.

Дифференциальный метод в зависимости от способов измерения относительно оптической плотности исследуемого раствора и расчета его концентрации может иметь несколько вариантов.

Наиболее часто применяют вариант, в котором концентрация раствора сравнения меньше концентрации исследуемого раствора (С_о<С_х).

Концентрацию исследуемого раствора определяют или при помощи градуировочной кривой, или расчетным способом.

Для построения кривой в области возможных концентраций исследуемого раствора приготавливают серию стандартных растворов с концентрациями С₁, С₂, С₃, …С_i…С_n, и измеряют их оптические плотности по отношению к окрашенному раствору сравнения с концентрацией С_о. По полученным данным строят градуировочную кривую, принимая за начало отсчета концентрацию раствора сравнения (С_о).

Измерив относительную оптическую плотность исследуемого раствора по градуировочному графику определяют его неизвестную концентрацию С_х.

Дифференциальный метод применяют для повышения точности анализа при определении больших количеств веществ.