Лабораторная работа Определение концентрации водных растворов микропроцессорным фотоколориметром кфк-3 Введение

Колориметр (от лат. color– цвет и …метр) – общее название приборов двух различных типов.

Колориметры первого типа (трёхцветные) служат для измерения и количественного выражения цвета в виде набора трёх чисел – координат цвета. Эти координаты представляют собой интенсивности световых потоков основных цветов, дающих при смешении цвет, неотличимый от измеряемого. Колориметры применяют в промышленности для контроля цвета источников света, красок, отражающих материалов, экранов цветных телевизоров и др.

Колориметры второго типа (химические или концент-рационные) используют для определения концентрации веществ в окрашенных растворах, содержания различных компонентов в продуктах химического производства, нефтепродуктах, при экологическом мониоринге и пр.

В основе их действия лежит свойство различающихся по составу растворов по-разному поглощать (абсорбировать) излучение оптического диапазона. Количественные соотношения этого явления описывают-ся законом Бугера-Ламберта-Бера (французский учёный P. Bouguer в 1729 году открыл этот закон, немецкий учёный J. Lambert в 1760 году вывел его теоретически, а в 1852 году немецкий физик F. Beer сформулировал его для растворов)

F_λ = F_0λ^.10^-εCl,(6.1)

где F_0λ,F_λ– монохроматический поток излучения, входящий и выходящий из раствора, соответственно;T_λ= е^-Cl иD_λ= ln Φ_0λ / Φ_λ = ε_λCl– коэффициент пропускания и оптическая плотность раствора толщинойlна длине волны излученияλ;ε_λ– коэффициент поглощения излучения веществом;C– концентрация поглощающего вещества.

В идеальном случае ε_λне зависит от концентрации определяемого компонента, т.е. оптическая плотностьлинейно растёт с увеличением концентрации. Однако в реальных условиях в результате химических реакций между окрашенными частицами и молекулами растворителя наблюдается отклонение от закона Бугера-Ламберта-Бера, чаще в сторону снижения молярного коэффициента поглощения.

Эти отклонения обусловили необходимость экспе-риментального определения градуировочной характерис-тики, связывающей оптическую плотность раствора с концентрацией определяемого компонента.

Если в растворе содержится nкомпонентов, то его оптическая плотность зависит от коэффициента поглощения и концентрации всех компонентов, т.е.

D_Σ = l (ε_λi C_i). (6.2)

Молекулы веществ, состоящие более чем из двух различных атомов, обладают характерными только для них спектрами и полосами поглощения излучения. Это предопределяет универсальность и широкое применение метода для анализа состава растворов.

6.1. Микропроцессорный фотоколориметр кфк-3

Фотоэлектрический фотометр КФК-3 предназначен для измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности прозрачных жидкостных растворов, а также для измерения скорости изменения оптической плотности вещества и определения концентрации вещества в растворах после предварительной градуировки фотометра.

Фотометр предназначен для применения в сельском хозяйстве, медицине, на предприятиях водоснабжения, металлургической, химической, пищевой промышлен-ности и других областях народного хозяйства.

КФК-3 имеет следующие технические характеристики:

- спектральный диапазон работы, нм 315 - 990

- спектральный интервал, выделяемый

монохроматором фотометра, нм не более 7

- пределы измерения:

коэффициента пропускания, % 0,1 – 100

оптической плотности 0 – 3

- предел допускаемого значения основной

приведённой погрешности при измерении

коэффициента пропускания, % абс. 0,5

- диспергирующий элемент – дифракционная

решётка вогнутая, R= 250 мм, число штрихов

на 1мм 1200

- источник излучения лампа галогенная КГМ 12-10

- приёмник излучения фотодиод ФД-288Б

- рабочая длина кювет, мм 10, 20 и 30

- напряжение питания, В 220 22