Основы-аналитической-химии-Скуг-Уэст-т2 (1108741), страница 24
Текст из файла (страница 24)
К алпквотной части 25,0 мл раствора, содержащего 3,8 мкг/мл же- леза(П1), добавили избыток К5СХ и разбавили до конечного объема 50,0 мл. Какова оптическая плотность полученного раствора, измеренная при 580 им в кювете длиной 2,50 см? Молярный коэффициент поглощения см. в задаче 12. !4. Пинк(П) с лигандом В образует продукт, сильно поглощающий при 600 нм. Прн пятикратном и большем избытке В оптическая плотность зависит только от концентрапии катиона. Ни цинк(11), ни В не поглощают при 600 нм. Оптическая плотность раствора, содержащего 1,60 10 4 М цинка(П) и 1,00 1О-' М 1., измеренная в к|овесе длиной 1,00 см при 600 нм, равна 0,464.
Рассчитайте: а) пропускание этого раствора в процентах, 111 Введение а ебсорбциониую спектроскопию б) пропускание этого раствора в процентах при толщине слоя 2,50 см, в) толщину слоя, необходамую для уравнивания оптической плотности раствора (а) с оптической плотностью раствора с концентрацией комплекса 4,00.10 4 М и толщиной слоя 3,00 см. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1, 5!голл Р. С., Апа1, Спею., 24, 338 (! 952), 2. Апа1. С)гет„24, 1349 (1952).
3. Ког1игп 6., Бе11ег М., Алйечг. С)ген., 52, 587 (1939). глава 23 Аппаратура и методы абсорбционного анализа В данной главе рассматривается аппаратура для измерений поглощения ультрафиолетового (УФ) и видимого излучений. Кроме того, отмечаются сходства н различия в технике измерений и в конструкции приборов, используемых для разных областей спектра. Основные узлы приборов для абсорбционных измерений Независимо от области спектра приборы для измерения пропускания или поглощения растворов состоят из пяти основных узлов: 1) стабильного источника излучения энергии, 2) устройства, позволяющего выделить ограниченную область длин волн, 3) про- ПП Рнс.
2ЗЛ. Основные узлы приборов для измерения поглощения излучения. у источник излучении; у — монокроматор; 3 — нспытуемыя раствор и растворитель;  — пре обрааователь; З вЂ” индикатор сигнала. зрачных кювет для пробы и растворителя, 4) детектора, или преобразователя, который превращает энергию излучения в измеряемый сигнал, обычно электрический, и 5) индикатора сигнала. На схеме (рис. 23-1) показан обычный порядок расположения этих узлов. ыз Аппаратура и методы абсорбционното анализа опяияк Пакьняя Опнисть тГЧз УФ Рсдиисп Окимняя МН ИН ИН излучения епо гпо соо уао гаса гаса оооо гаса ааоп гпооо паапа д, нм з!ргонааоя лампа тч 1 Палгтримавая лампа Источхкяи излучения Нчкрвмавоя поввапвка ! Ну+ Сг! Гппйаообдо) .Иохоярамя- торьг Нваоиевая призма сз с о/мм Решетки с разлччным числом линий/мм Яепрорыаные згаапинн линии Ннтерпеое ионные сеемотилыпры Стеклянные сееяа илыпры згисхретхые Фомаумнояитепи Фап азпеменюы с вкешком амоз енмом Ф ФФ Оенмилиьньзе шФооммо оплеменмы , гетеяторы зать и ьс *з..
° з из > ! Пневматический п иемник Галея поори ! ! Капекс Силикатное стекл ! ! ! Ыос~ Хоматруяпиомя. материалы ! ! ! ! Квг' ! ! ! ттвг-ти ! Индикатор сигнала в большинстве абсорбционных приборов снабжен шкалой с делениями от 0 до 100 линейных единиц. Шкала непосредственно указывает пропускание в процентах при предварительной настройке индикатора на нуль с закрытой шторкой, 8 — ! 848 Рис.
23-2. Основные узлы и материалы, применяемые в спектроскопических приборах. !Упрошенный рисунок проф. А. Р. Армстронга; колледж Уильямса и Мэри. Печатается с разрешения.) 114 Глава 23 не позволяющей излучению попадать на детектор. Индикатор настраивают на значение 100, помещая на пути светового потока холостой раствор; настройку осуществляют варьированием интенсивности источника или усилением сигнала детектора. Если на пути потока поместить кювету с испытуемым раствором, индикатор укажет пропускание в процентах при условии, что детектор линейно реагирует на изменение интенсивности излучения.
Очевидно, индикатор можно снабдить логарифмической шкалой, непосредственно указывающей оптическую плотность. Сложность отдельных узлов абсорбционных приборов зависит от охватываемого интервала длин волн и области использования полученных данных. Однако независимо от степени сложности прибора функции каждого узла сохраняются. На рис. 23-2 приведены детали узлов, наиболее употребительных для той или иной области спектра. Для измерений поглощения в видимой области существуют три типа приборов: это (в порядке усложнения) колориметры, фотометры и спекгрофотометры, Измерение поглощения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях в большинстве случаев выполняют на спектрофотометрах.
Колориметры В колориметрах детектором служит глаз, а преобразователем и детектором сигнала — мозг человека. Однако глаз и мозг способны лишь сравнивать окраску; они неспособны дать численную информацию об относительной интенсивности двух световых потоков и, следовательно, об оптической плотности. Вследствие этого в колориметрическом методе требуется один или несколько эталонов для сравнения их окраски с окраской анализируемых растворов.
Простейшие колориметрические методы заключаются в сравнении пробы с серией эталонов для нахождения раствора с равной окраской. Для этой цели часто применяют колориметрические пробирки Несслера. Эти приборы прокалиброваны таким образом, что толщина слоя всех растворов одинакова. Источником излучения служит дневной свет. Обычно на степень монохроматичности света не обращают внимания. Несколько более совершенный колориметрический метод основан на сравнении неизвестного раствора с одним эталонным раствором. В этом случае оба раствора помещают в колориметрические пробирки; толщина слоя изменяется прн помощи регулировочного прозрачного плунжера, который можно передвигать вверх и вниз в растворе. Визуально уравнивают интенсивность окраски и измеряют толщину слоя, после чего вычисляют неизвестную дпларатура и методы абсорбчионното анализа концентрацию. Если оптическая плотность обоих растворов одинакова, то Аз=Аз, а~*си Ывсвв откуда 1в с =с —, в и где индекс х относится к неизвестному, а з к эталонному раствору.
Этот принцип положен в основу конструкции колориметра Дюбоска, который снабжен оптической системой, позволяющей легко сравнивать потоки, падающие на окуляр с разделенным на две части полем. Колориметрические методы имеют ряд недостатков. При таких методах всегда необходим эталон или серия эталонов. Кроме того, визуально невозможно сравнить интенсивность в присутствии другого окрашенного вещества в растворе. Наконец, глаз человека не столь чувствителен к небольшим изменениям оптической плотности, как фотоэлектрические устройства; вследствие этого невозможно обнаружить разницу в концентрации менее примерно 5% отн. Несмотря иа эти ограничения, визуальные методы находят широкое применение для серийных анализов, если требования к точности не слишком высоки, Так, имеются простые, но очень удобные индикаторные колориметрические наборы для определения рН и хлора в воде плавательных бассейнов; производят также наборы для анализа почв.
На фильтрующих установках обычно применяют цветные шкалы для оценки содержания железа, кремния, фтора и хлора в питьевой воде. При проведении таких анализов к пробе добавляют реагент, образующий с определяемым ионом окрашенное соединение, и возникающую окраску сравнивают с окраской постоянной серии эталонных растворов или с цветными стеклами.
Ожидаемая точность колеблется в пределах 10— 50% отп. и вполне достаточна для поставленных целей. Фотометры Фотометр представляет собой простой, сравнительно недорогой прибор для выполнения анализа абсорбционным методом. Удобство, простота в устройстве и в обращении — вот те качества, которых недостает более сложным спектрофотометрам. Более того, если метод не требует строгой монохроматизации света (а это бывает часто), анализы на этом приборе можно выполнить с той же точностью, что и на более сложных приборах. нв Глава 23 Обычный фотометр имеет все узлы, приведенные на рис.
23-1. Некоторые особенности зтнх узлов описаны в дальнейших разделах. Источник излучения Наиболее употребительным источником излучения в фотометрах (а также в спектрофотометрах) для получения видимого излучения является нить вольфрамовой лампы, поведение которой близко к поведению абсолютно черного тела.
Источники такого рода при нагревании до белого каления испускают непрерывное излучение, которое в большей степени определяется температурой ю' ф ~~ 103 ф Й ю' .ф й (О 1 000 1500 2000 2600 3000 Длнна арлны, ни Рнс. 23-3. Крнвая налучення абсолютно черного тела. ! лампа Нарвста (2000 К); 2 — вольфрамовая лампа (3000 К); У вЂ” угольная дуга ((000 К)г 4 — псвпововая дуга (0000 К). испускающей поверхности, чсм материалом, из которого они изготовлены. Излучение абсолютно черного тела является результатом многочисленных атомных и молекулярных переходов (каждый нз которых квантован), возбуждаемых в плотных твердых веществах при подведении тепловой энергии.
Теоретическое рассмотрение излучения абсолютно черного тела позволяет сделать следующие заключения: 1) излучение обладает максимумом испускания, длина волны которого обратно пропорциональна абсолютной температуре; 2) общая энергия, испускаемая абсолютно черным телом (на единицу времени и площади) зависит от температуры в четвертой степени; 3) мощность испускания при дан- Аппаратура и методы ебсорбционного енепизе ной температуре зависит от длины волны в пятой степени, Некоторые лабораторные источники энергии приближаются по свойствам к абсолютно черному телу, Распределение энергии по длинам. волн для некоторых из них показано на рис. 23.-3.
Отметим, что с повышением температуры максимум испускания смещается в область меньших длин волн; очевидно, чтобы термически возбуж. даемый источник испускал существенную часть энергии в УФ-области, необходимы очень высокие температуры. В большинстве абсорбциониых приборов рабочая температура нити вольфрамовой лампы достигает почти 2870 К; основная часть энергии поэтому испускается в ИК-области. Лампы с вольфрамовой нитью используют в интервале длин волн 320 — 2500 нм. В видимой области энергия вольфрамовой лампы зависит от рабочего напряжения в четвертой степени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
