С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 75
Текст из файла (страница 75)
При одинаковой освешенностн обоих фотоэлементов токи от них в цепи гальванометра взаимно компенсированы и стрелка гальванометра устанавливается на нуле. При затемнении одного фотоэлемента кюветой с окрашенным расгвором стрелка гальванометра отклонится на величину, пропорциональную концентрации раствора. Нулевое положение стрелки гальваномегра восстанавливается путем затемнения второго фотоэлемента градуировочной диафрагмой. Форма и консгрукция диафрагм может быль разнообразной. Так, в фотоэлектроколориметрах ФЭК-56 используют раздвижную диафрагму «когпачий глаз». Диафрагма «кошачий глаз» состоит из серповидных сегментов, сдвигающихся и раздвигающихся, и тем самым изменяющих диаметр отверстий, через которые проходит свет.
Диафрагма, расположенная в правом пучке света колорнметра прн вращении связанного с ней барабана, меняет свою площадь и интенсивность свегового потока, падающего на правый фотоэлемент, Раздвижная диафрагма, расположенная в левом пучке, служит для ослабления интенсивности свбтового потока, падаюшего на левый фотоэлемент. Правый световой пучок является измерительным, левый — компенсационным. Определение оптической плотности. Для определения концентрации вещества измеряют оптическую плотность иссле,дуемого раствора (Р„,) и стандартного раствора (аэ ). Между этими величинами и концентрациями растворов — следующее соотношение: с Ю с, ТЗ„ Отсюда концентрация исследуемого раствора определяется по формуле с хз„ с 4У„., При массовых фотоколориметрических анализах для определения концентрации исследуемого раствора пользуются градуировочной кривой, которая н служит для графического нахождения концентрации исследуемого раствора по его оптической плотносги.
Построение градуировочной кривой проводят следуюшим образом. Приготовляют ряд стандартных растворов данного вещества с известными концентрациями, охватывающими область возможных изменений концентраций этого вещества в исследуемом растворе. Наливают из бюретки в мерные колбы вместимостью !00 мл различные точно измеренные объемы стандартного раствора, и к каждой порции добавляют соответствуюШие реактивы, вызывающие окраску анализируемого раствора. 345' Затем содержимое каждой колбы доводят дистиллированной водой до метки.
По оптической плотности всех растворов строят градуировочную кривую, откладывая на оси абсцисс значения концентраций стандартных растворов, на оси ординат †значен их оптических плотностей. Найденные точки соединяют одной линией. Определение оптической плотности приготовленных стандарт- ( ных растворов начинают со слабоокрашенного раствора. Раствор вливают в кювету, устанавливают ее в отверстие фотоколориметра и определяют отклонение стрелки гальванометра. Результаты измерений заносят в таблицу.
Светофильтры. Светофильтрами называют окргппенные среды (стекла, пленки, растворы), пропускающие лучи только определенной области спектра. Все фотоэлектроколориметры снабжены светофильтрами. Необходимость применения светофильтров при колоримегрировании обусловлена следующими причинами. Известно, что свет, проходящий через окрашенный раствор, не является монохроматич секим.
Он состоит из лучей широкой области спектра, т. е. лучей разной длины волны. Окрашенный раствор избирательно поглощает видимые лучи и в видимом спектре этих соединений наблюдаются полосы поглощения. Учитывая это, при кол ориметрии стараются выбрать узкую область спектра. Это достигается с помощью монохроматических светофильтров — стеклянных пластин, окрашенных в различные цвета. Светофильтры пропускают лишь ту часть спектра, которая поглощается окрашенным раствором. Правильный подбор светофильтров очень важен для результатов колориметрического анализа. Ориентировочно светофильтры подбирают, пользуясь данными табл.
13. Таблица 13. Выбор састофклатроа а зависимости от окраска растаора Более точно светофильтр подбирают опытным путем. Выбор концентраций. Концентрация должна быть такой, чтобы оптическая плотность раствора находилась в пределах от 0,2 до 0,5. При указанных значениях оптической плотности относительная ошибка определения концентрации на всех типах приборов будет минимальной. Относительная ошибка определения концентрации раствора будет различной при работе на разных участках шкалы прибора и достигает минимума при значении оптической плотности, равной 0,4. Поэтому при работе на приборе рекомендуется путем соответствуюп1его выбора кювет работать вблизи указанного значения оптической плотности раствора. Предварительный выбор кювет проводят визуально, соответственно интенсивности окраски раствора.
Если раствор интенсивно окрашен (темный), то следует пользоваться (в соответствии с основным уравнением колориметрии) кюветой с малой рабочей длиной (1 — 3 мм). В случае слабо окрашенных растворов рекомендуется работать с кюветами с большой рабочей длиной (30--50 мм). При изменении ряда растворов кювету заполняют раствором средней концентрации. Если полученное значение оптической плотности составляет примерно 0,3 — 0,5, данную кювету выбирают для работы. й 4.
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД Спектрофотометрический анализ проводят с применением монохроматического излучения как в видимом, так и в примыкающем к нему ультрафиолетовом и инфракрасном участках спектра, что дает возможноесь работать с широким диапазоном волн. Спектрофотометрия, как и колориметрия, основана на законе светопоглощения— законе Бугера — Ламберта — Бера. Приборы, применяемые в спектрофотометрии, более сложны, чем приборы, используемые в фотоколориметрии.
Наиболее простым, точным и удобным в работе является спектрофотометр СФ-4. Прибор снабжен кварцевой оптикой и позволяет измерять оптическую плотность или пропусканне в области 210 — 1100 нм, т. е. охватывает ближнюю ультрафиолетовую, видимую н ближнюю инфракрасные области спектра. Оптическая схема прибора приведена на рис. 43. Излучение от источника света 5 (водородная лампа накаливания) собирается зеркальным конденсатором б и направляется на плоское зеркало 7, а затем па входную щель 3, которая защищена кварцевой пластинкой 4. Далее излучение попадает на зеркальный сферический обьектив 1, который направляет его на кварцевую призму 2, одна из граней которой посеребрена. Призма разлагает излучение в спектр.
В зависимости от положения призмы то или иное монохроматическое излучение, точнее, пучок излучения, лежащий в узком интервале длин волн, отражаясь от зеркальной грани призмы, снова возвращается на сферический объектив 1, который фокусирует пучок излучения на выходную щель 3, 347 Рис. 43. Оптическая схема спектрофотометра СФ-4." 1 — зеркальный объектив; 2 — кварцевая лнспертируюшая призма; 3 — щель; 4 — кварцевая пластинка; 5- источник света; 6 — зеркальный коцленсатор; 7 — плоское шркало; Я вЂ” шторка; 9 — фотоэлемент; 1Π— кварцевая зшастянка; 11 — кювета; 12 — светофильтр; 13 -кварцевая линза совмещенную с входной щелью 3 и расположенную под ней.
После прохождения выходной щели монохроматическое излучение собирается кварцевой линзой 13. Далее на пути излучения устанавливается кювета 11 с растворителем или с исследуемым раствором. Если шторка 8 перед фотоэлементом открыла, то излучение, пройдя защитную кварцевую пластинку 10, достигает светочувствительного слоя фотоэлемента 9. Для поглощения рассеянного света при работе в области 320 — 380 и 590 — 700 нм устанавливают специальные стеклянные фильтры 12. В спектрофотометре применяют два фотоэлемента с внешним фотоэффектом: сурьмяно-цезиевый и кислородно-цезиевый.
Первый используют для измерений в области 210 — б00 нм, второй— в области 600 — -! 100 нм. В аттестате прибора указана длина волны, при которой следует переходить от одного фотоэлемента к другому, Монохроматическое излучение, попадая на катод фотоэлемента, вызывает эмиссию электронов, которые притягиваются анодом. Возникающий таким образом фототок создает на высокоомном сопротивлении (2000 МОм) падение напряжения. Поскольку фототок пропорционален интенсивности излучения, падение напряжения будет пропорционально этой величине. Чтобы измерить падение напряжения на высокоомном сопротивлении, фототок усиливают с помощью усилителя посгоян ного тока на двух радиолампах 2К2М и измеряют на выходе усили~еля компенсационным методом. Последний заключается в том, что с отсчетного потенциометра подается потенциал, равный, но противоположный по знаку потенциалу на выходе усилителя.
Прямая зависимость между компенсирующим напряжением и фототоком позволяет градуировать шкалу отсчетного потенциометра в шкале оптической плотности и пропускания. В качестве нуль-инструмента применяют миллиамперметр. Источниками света в спектрофотометре СФ-4 служат лампы накаливания, водородная и ртутная, которые помещены в съемных держателях.
Для питания ламп накаливания служит кислотный аккумулятор. Питание водородной и ртутной ламп осуществля- ется через выпрямитель-стабилизатор, поддерживающий разрядный ток с точностью +0,1 мА при колебании напряжения в цепи в пределах от + 10%. Для контроля силы разрядного тока служит миллиамперметр на 300 мА, а для тока накала — амперметр переменного тока на 5 А. Для определения оптической плотности на спектрофотометре СФ-4 устанавливают последовательно стрелки ми1шиамперметра спектрофотометра на условный нуль (средний штрих на шкале миллиамперметра).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
