Kolorymetria jest dziaÅ‚em spektrofotometrii«sorpcyjnej

Kolorymetria jest działem spektrofotometrii absorpcyjnej (inaczej absorpcjometrii) i polega na oznaczaniu stężeń substancji barwnych na podstawie absorbcji ich roztworów w zakresie światła widzialnego. Wykorzystuje się tu zależność między stężeniem substancji w roztworze oraz grubością warstwy roztworu badanej substancji a ilością promieniowania zaabsorbowanego przez ten roztwór. Zakres oznaczeń jest szeroki: od 50% do 10-8 %. Metodami kolorymetrycznymi można oznaczać zarówno stężenia substancji mających własną barwę, jak i bezbarwnych, które za pomocą odpowiednich reakcji chemicznych przeprowadza się w związki barwne. W drugim przepadku reakcja barwna musi szybko przebiegać do końca, powstałe zabarwienie musi być trwałe, niewrażliwe na działanie światła, mało zależne od pH, temperatury, nadmiaru odczynnika.
Aparaty stosowane w absorpcjometrii nazywane są spektrofotometrami, spekolami lub kolorymetrami. W spektrofotometrach mierzy się zmianę natężenie światła monochromatycznego przechodzącego przez badany roztwór znajdujący się w kuwecie pomiarowej. Wyniki pomiaru wyrażane są w jednostkach absorbancji (A). Absorbancja (A) (wielkość mierzona w spektrofotometrze) równa się logarytmowi stosunku promieniowania I0do promieniowania I.

A = logI0/I

gdzie I0 jest natężeniem światła padającego a I natężeniem światła przechodzącego przez próbkę.
Okazuje się, że absorbancja jest wprost proporcjonalna do stężenia roztworu c i drogi optycznej l, czyli grubości warstwy roztworu, przez którą przechodzi światło, co zapisujemy równaniem.

A = k*l*c

wtedy

A = logI0/I = k*l*c

gdzie: k - współczynnik absorpcji, który charakteryzuje intensywność absorpcji promieniowania elektromagnetycznego przez daną substancję przy określonej długości fali. Współczynnik k jest wielkością stałą, zależną od długości fali światła padającego, natury substancji rozpuszczonej i od temperatury.

Równanie to wyraża podstawowe prawo spektrofotometrii absorpcyjnej zwane prawem Bourguera-Lamberta-Beera. Zgodnie z równaniem, absorpcja promieniowania zależy od całkowitej liczby cząsteczek absorbujących, czyli od iloczynu stężenia roztworu i grubości warstwy. Jeśli układ barwny spełnia prawa Beera, to na wykresie A= F(c) otrzymuje się linię prostą przechodząca przez początek układu. W praktyce wystarczy, aby roztwór spełniał prawa Beera dla stężeń odpowiadających wartościom absorbancji nie większym niż 1.
Prawa absorpcji w odniesieniu do roztworów zachowywane są tylko wtedy, gdy w roztworach nie zachodzą żadne reakcje pomiędzy substancją oznaczaną a rozpuszczalnikiem oraz cząsteczkami substancji absorbującej. Odstępstwa od prawa Beera są spowodowane:

Metodą spektrofotmetryczną najłatwiej więc oznaczać substancje charakteryzujące się dużymi współczynnikami absorpcji. Jeżeli stężenie absorbującej substancji c jest wyrażone w mol/dm3 wówczas współczynnik absorpcji k nazywamy molowym współczynnikiem absorpcji (albo absorpcyjnością molową) i oznaczamy literą e. Jeżeli drogę optyczną l wyrazimy w cm, wówczas jednostką e jest dm3mol-1cm-1.
Znajomość współczynnika absorpcji k i drogi optycznej l pozwala na bezpośrednie obliczenie z równania Lamberta-Beera stężenia analizowanej substancji. Ze względu na to, że nie zawsze znamy wartość współczynnika k, jak również występujace odchylenia od prawa Lamberta-Beera, bezpieczniej jest jednak zastosować metodę krzywej wzorcowej (kalibracyjnej). W celu wykonania krzywej wzorcowej przygotowuje się zwykle kilka (4-6) roztworów wzorcowych o wzrastającym stężeniu analizowanego pierwiastka i mierzy ich absorbancję przy założonej długości długości fali, stosując wodę destylowaną jako roztwór odniesienia.
Stężenia roztworów wzorcowych powinny być tak dobrane, aby absorbancja nie była 

Aparaty stosowane w absorpcjometrii nazywane są spektrofotometrami, spekolami lub kolorymetrami. W spektrofotometrach mierzy się zmianę natężenie światła monochromatycznego przechodzącego przez badany roztwór znajdujący się w kuwecie pomiarowej. Wyniki pomiaru wyrażane są w jednostkach absorbancji. Głowne elementy spektrofotometru to; źródło promieniowania, monochromator/filtr, kuweta pomiarowa, detektor i układ pomiarowy.

Źródłami promieniowania są:

Monochromatory służą do uzyskania wiązki promieniowania o długości fali odpowiadającej maksimum absorpcji danej substancji. Wyróżniamy dwa typy monochromatorów: pryzmatyczne i siatkowe. Monochromatory pryzmatyczne zbudowane są z kryształów kwarcu. Ich działanie opiera się na wykorzystaniu zależności między wielkością kąta załamania światła na granicy dwóch ośrodków a długością fali światła padającego. Monochromatory siatkowe działają na zasadzie siatki dyfrakcyjnej. Najprostszą siatkę stanowi szereg szczelin umieszczonych w równych odległościach na nieprzezroczystym ekranie. Równoległa wiązka światła przepuszczona przez szczeliny takiego ekranu ulega rozdzieleniu we wszystkich kierunkach. Zjawisko to nazywa się dyfrakcją, czyli ugięciem prostoliniowego biegu promieni. Promienie te mogą się na siebie nakładać, czyli interferowa i w efekcie część ich ulega wygaszeniu, a część wzmocnieniu.
Detektor promieniowania zamienia promieniowania świetlne na prąd elektryczny o niewielkim natężeniu. Jako detektory najczęściej stosuje się fotoogniwo lub fotokomórkę

Najczęściej stosowaną techniką wykonywania oznaczeń spektrofotometrycznych jest technika krzywej wzorcowej. Metoda ta jest typową metodą pośrednią. Przed wykonaniem właściwej analizy przygotowuje się roztwory wzorcowe (cztery do sześciu). Roztwory wzorcowe zawierają wszystkie składniki stosowane w danym oznaczeniu i w tych samych ilościach, a także oznaczany pierwiastek w różnych, ale dokładnie znanych stężeniach. Po dokonaniu pomiaru absorbancji sporządzonych wzorców wykreśla się zależność A = f(c)

Jeżeli absorbancję mierzy się wobec ślepej próby, to krzywa wzorcowa powinna przechodzić przez początek układu współrzędnych. Otrzymany wykres służy następnie do odczytywania nieznanych stężeń, odpowiadających zmierzonym wartościom absorbancji badanych próbek.
Warunkiem mozliwości korzystania z krzywej wzorcowej jest przygotowanie wzorców i badanej w identyczny sposób.

http://www.chemia.uni.lodz.pl/kchs/index_pliki/Dokumenty/UV.pdf

http://www.sciaga.pl/tekst/56671-57-spektrofotometria_uv_vis

Widmo spektroskopowe – zarejestrowany obraz promieniowania rozłożonego na poszczególne częstotliwości, długości fal lub energie. Widmo, które powstało w wyniku emisji promieniowania przez analizowaną substancję albo na skutek kontaktu z nią (przeszło przez nią lub zostało przez nią odbite), może dostarczyć szeregu cennych informacji o badanej substancji.

Widmo spektroskopowe to dwuwymiarowa zależność (najczęściej przedstawiana na płaszczyźnie jako wykres – funkcji gęstości lub dystrybuanty) ciągła co najmniej w pewnym zakresie wartości fizycznych i z określoną dokładnością pomiędzy dwoma miarami; natężeniem promieniowania, zliczeniami, impulsami itp. i miarą spektroskopowego parametru fizycznego takiego jak; fala elektromagnetyczna (nm), masa (kg), energia (J) itp.

Analizą widm i wyjaśnianiem mechanizmów ich powstawania zajmuje się spektroskopia. Ta metoda badawcza wykorzystywana jest w wielu dziedzinach nauk doświadczalnych, głównie fizyce, chemii i astronomii. Poza naukami podstawowymi znalazła również wiele zastosowań praktycznych (np. w medycynie).

Widma zawierają zwykle elementy charakterystyczne dla substancji obecnych w badanej próbce, widoczne w postaci "linii", "pasm" lub "pików", stąd, w najprostszym przypadku wykorzystuje się je do analizy składu badanej próbki lub zawartości w niej różnych składników (przykładem może być analiza składu chemicznego gwiazd na podstawie analizy widma emitowanego przez nie światła).

Najprostsze widma jednowymiarowe mają zwykle postać wykresu, na którym na osi pionowej zaznacza się zwykle intensywność promieniowania (lub stopień jego absorpcji – dla widm absorpcyjnych), a na osi poziomej liczbową charakterystykę używanego w danej spektroskopii promieniowania, np. długość fali, częstotliwość lub energię. Widma przedstawia się czasem również w postaci paska świetlnego uzyskiwanego na ekranie lub na filmie fotograficznym.

Widma wielowymiarowe przedstawiają rozkład promieniowania w zależności od dwu lub trzech współrzędnych przestrzennych bądź dodatkowych współrzędnych związanych z jednoczesną rejestracją dwu lub więcej rodzajów promieniowania (np. w wielowymiarowej spektroskopii NMR).

Klasyfikacja widm[edytuj | edytuj kod]

Historyczne znaczenie analizy widmowej[edytuj | edytuj kod]

Ilustracja w encyklopedii Orgelbranda z 1898 r.

Analiza serii promieniowania rentgenowskiego (zob. prawo Moseleya, 1913) pomogła określić znaczenie liczby atomowej oraz odkryć niektóre pierwiastki. Analiza serii widmowych wodoru (serie Lymana, Balmera, Paschena) doprowadziła do zbudowania w 1913 roku przez Nielsa Bohra planetarnego modelu atomuwodoru. Analiza struktury subtelnej widm pozwoliła na kolejne odkrycia dotyczące modelu atomu.

Obecnie techniki analizy widmowej stanowią najdokładniejsze narzędzia do wykrywania i badania substancji.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Teoria wychowania jest działem pedagogiki ogólnej
Psychologia kliniczna jest działem psychologii stosowanej zajmującym się profilaktyką, psychiatria i
Rolnictwo jest działem gospodarki
Surdopedagogika jest działem pedagogiki specjalnej
Fotochemia jest działem chemii fizycznej zajmującym się procesami chemicznymi wywołanymi oddziaływan
05 Spektrofotometria absorpcyjna (kolorymetria)
LAB2-spektroskop, Zasadniczym jego elementem jest pryzmat z sub-stancji przezroczystej, wykazujÄ…cej
wykład 1 Czym jest prawo
Czy rekrutacja pracowników za pomocą Internetu jest
Spektroskopia NMR
bogiem moim jest
chrystus jest zyciem mym ENG
w1 czym jest psychologia
SPEKTROSKOPIA ROTACYJNA

więcej podobnych podstron