Тема 02 - Спектрофотометрия (Лекции ХФ), страница 3

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com59Кажущиеся отклонения от закона БераПри изменении концентрации веществавозможно образование новыхсоединений в результате взаимодействиямолекул друг с другом или растворителемВлияние pH исоотношенийреагентов23.03.2014ОбразованиедимеровМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com60Влияние pH2-3H2O + Cr2O7 = 2CrO423.03.20142- +2H3М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com+O61Димеризация акридинового оранжевогоПри изменении концентрации происходитобразование димеров и перестройка ихструктуры23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com62Другие отклонения от закона Бера1) Изменение показателя преломлениярастворов с разной концентрациейопределяемого вещества,исходя из теории, необходимо учитыватьэтот фактор × 2 + 2 22) Возбуждение молекул за счет высокойинтенсивности падающего излучения,приводящее к их излучению, разрушению ит.п.23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com63Другие отклонения от закона Бера1.2.3.4.23.03.2014Закон Бугера-Ламберта-Бера применим только длягомогенных и изотропных сред. Значит, котклонениям могут приводить:Анизотропия молекулНеравномерность распределения вещества вкюветеДиффузионные процессыАдсорбция на стенках кюветыЭти отклонения могут быть как положительными,так и отрицательнымиМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com64Проблемы фотометрических измеренийМонохроматичность,Отсутствие внешнихисточниковсветорассеянияобеспечивает прибор1. Поглощениеконтрольногоопыта2. «Отклонения» отзакона БераПереградуировкаприбора попропусканиюубирает всенеселективноепоглощение,неявноеиспользованиязакона Фирордта3.

ИнструментальнаяпогрешностьСнижение светорассеяния образца инеизменность химических реакцийобеспечивает М.А.пробоподготовкаПроскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –23.03.2014Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com65Погрешность измеренияДетектор измеряет интенсивность падающего ипрошедшего света с погрешностью I, которая зависитот уровня шумов = lg(0 ).Оптическая плотность, таким образом, тоже измеряетсяс погрешностью А.23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com66Но!Детектор измеряет интенсивность падающего ипрошедшего света со случайной погрешностью I,которая зависит от уровня шумов.Оптическая плотность тоже измеряется со случайнойпогрешностью А= ⋅1 + 10223.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com67Погрешность23.03.2014Светопоглощениевеликоприходитсяизмерять оченьслабое прошедшееизлучениепогрешностьвеликаСветопоглощениемалопадающее ипрошедшееизлучениеотличаются малопогрешностьвеликаМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com68Светопоглощениевелико23.03.2014Светопоглощениемало69Что определяет динамический диапазонПри очень малых A: I  I0, предельнаяминимальная оптическая плотностьопределяется шумами прибора.При очень малых T: I  Iтемн, где Iтемн –темновой ток фотодетектора, т.о. предельнаямаксимальная оптическая плотность:Aмакс23.03.2014 I0  lg   const I темн М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com70Можно найти значение оптической плотности,при котором погрешность минимальнаОтносительная погрешность измеренияоптической плотности должна бытьминимальнаA / A  minВ минимуме функциипервая производная равна 0Этот минимум достигается приAmin = 1 ln10 = lg e = 0.434323.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com71Кривая погрешности измеренияоптической плотностиA/AХод этой кривой зависитот характеристикфотометрическихприборовДля многих приборовинтервал точногоизмерения оптическойплотности составляет от0,1 до 1,0 (Всего одинпорядок).A23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com72Точна ли спектрофотометрия?Да! При соблюдении условий измерения,точность спектрофотометрии высокаНо она очень быстро растет с уменьшениемили увеличением концентрацийНадо очень тщательно подбирать диапазонконцентраций в методиках, например23.03.2014Для анализа кровиДля сточных водДля природных вод и т.д.М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com73Линейные диапазоныAЛинейный динамическийдиапазонsrAмакс0.33AминcнcвДиапазон определяемых содержаний(концентраций)23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.comc74Вывод из кривой погрешностиПогрешность измерения оптической плотности непозволяет работать в областях малых и большихоптических плотностейФотометрические приборы калибруют всегда пошкале пропускания TВ количественном анализе используют шкалуоптической плотности AЧто делать?23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com75Differential SpectrophotometryВывод из кривой погрешностиПогрешность измерения оптической плотности непозволяет работать в областях малых и большихоптических плотностейФотометрические приборы калибруют всегда пошкале пропускания TВ количественном анализе используют шкалуоптической плотности AИзмеряемое прибором пропускание T = 10–A относительная величина, она всегда лежит от 0 до 123.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com77Дифференциальная спектрофотометрияпропускание характеризует текущуюкалибровку прибораT = 1 – (считается что) нет светопоглощенияT = 0 – (считается что) полноесветопоглощениеКривая погрешности всегдабудет одинакова в диапазонепропускания 0..1Такую «относительность» пропускания можноиспользовать:23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com78Идея дифференциальнойспектрофотометрииЦель – повысить точность измерения сильноили слабо поглощающих растворовПрием – перекалибровка спектрофотометра,расширяющая участок линейногодинамического диапазона пропускания,соответствующего малым значениямпогрешностиЧасто в современных приборах сочетается сосчетчиками фотонов (сквозь образец проходитмало фотонов)23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com79Так же работает глаз и фотокамераДиапазонпропускания глазатот же всегда, отчерного(пропускания нет,до белого, 100%пропускания, ноглаз и камераадаптируются под уровень освещенности, в темноте –«осветляется, слишком яркие – затемняем. Смысл – тотже, наилучшим образом использовать средний (серый)диапазон23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com80Перекалибровка прибораT=1T=0T=101T=0T=1T=01Отрицательныеоптические плотности23.03.20140Положительныеоптические плотностиМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com81Раствор сравнения...В обычном варианте спектрофотометрии этоили кювета с растворителем (водой) или с(слабо поглощающим) растворомконтрольного опыта (установка T = 1, A = 0)В дифференциальном варианте — это кювета споглощающим раствором (того же вещества,но некоторой, точно известной концентрации)Аналогично нулю оптической плотностиможно установить инуль пропускания23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com82AсумI0A0I2I0 clI1I2A   lc  Aсум  A023.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com83A1 2I0A2A1I2I0I1I2A1  A12  A223.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com84Отрицательная А ???Контрольный раствор более оптически плотныйКривая погрешности оптической плотностидля дифференциальной спектрофотометрииДиапазон оптическихплотностей,измеряемых с малойпогрешностью, резкоувеличиваетсяA23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com86Ход спектрофотометрического анализаИсходное вещество перевели в растворСконцентрировалиПровели фотометрическую реакцию, обеспечив селективность и чувствительностьИзмеряемМожно ли улучшить селективность при помощи прибора?23.03.2014М.А.

Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com87Двухкомпонентные системыСамые распространенные в практикеспектрофотометрииДелятся на две группы23.03.2014Можно измерить спектры обоих соединенийХотя бы одно измерить нельзяМ.А. Проскурнин – Химфак МГУ.

Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com90Цель 1Есть двухкомпонентная система, нужноопределить (хотя бы) один компонентЕсли спектры перекрываются – методФирордта23.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com91Метод ФирордтаA(12)  A1  A2  1lc1   2lc2Для двух длин волн получают систему из двухуравнений с двумя неизвестными, решив которую,находят обе концентрации111 A(1 2)  1 lc1   2 lc2 222Alclc (1 2)112223.03.2014М.А. Проскурнин – Химфак МГУ. Лекции по спектроскопии, 2 курс, 2012 Тема 2 –Спектрофотометрия http://spectran.blogspot.com92Выбор длин волнВыбранные длины волн 1 и 2 должны бытьтакими, для которых молярные коэффициентыпоглощения компонентов (11), (21) и (12),(22) различаются больше всегоЭто не всегда соответствует максимумам вспектре поглощения веществ23.03.2014М.А.