I prawo absorpcji (p. Lamberta) Wiązka promieniowania monochromatycznego po przejściu przez jednorodny ośrodek absorbujący o grubości b ulega osłabieniu zgodnie z równaniem I=I₀ * c^-kh, w którym I₀ natężenie wiązki promieniowania monochromatycznego padającego na jednorodny ośrodek absorbujący, I natężenie promieniowania po przejściu przez ośrodek absorbujący, kwspółczynnik absorpcji, b podstawa logarytmów naturalnych, stad λ= log I₀/I=ab, gdzie a stała, λ absorbancja. Absorbancja jest proporcjonalna do grubości warstwy absorbującej, jeśli wiązka promieniowania monochromatycznego przechodzi przez jednorodny ośrodek absorbujący.

II prawo absorpcji (p.Lamberta-Beera) jeśli współczynnik absorpcji rozpuszczalnika jest równy zeru to absorbancja wiazki promieniowania monochromatycznego przechodzącej przez jednorodny r-r jest wprost proporcjonalna do stęż. Roztworu c i do grubości warstwy absorbującej b. λ= log I₀/I=abc.

III prawo absorpcji (p. addytywności absorpcji) Absorbancja roztworu wieloskładnikowego równa się sumie absorbancji poszczególnych składników.λ=abc, wielkość a jest właściwym współczynnikiem absorpcji [g*cm^-3]. Λ=€cb, gdzie E to molowy współczynnik absorpcji [m2*mol-1]. Wartość absorbancji A i wartość molowego współczynnika absorpcji E zalezy od długości fali λpromieniowania padającego. Wykres zalezności A lub e od dł fali określa się krzywą absorpcji lub elektronowym widmem absorpcyjnym. Ograniczenia: zalezność absorbancji od stęż powinna mieć charakter liniowy. Spotyka się dodatnie i ujemne odchylenia. Wywołane one są przez: 1) podstawowe ograniczenia praw- p. absorpcji spełnione SA da r-rów rozcieńczonych. 2) czynniki chemiczne- zmiana pH r-r, zmiana stęż, dysocjacja, asocjacja, polimeryzacja, solwatacja 3) czynniki aparaturowe- związane z brakiem monochromatyczności, występowanie promieniowania rozproszonego.

Podstawowymi częściami składowymi spektrofotometrów UV-vis są 1) żródło promieniowania np. lampy deuterowe, lampy wolframowo- halogenowe, lampy ksenonowe 2)układ optyczny (monochromator)wybiera z emitowanego przez źródło promieniowania wąskie pasmo długości fali i przepuścić je przez komórkę z badaną subst. monochromator składa się z: szczeliny wejściowej, kolimatora, elementu rozszczepiającego promieniowanie, szczeliny wyjściowej 3) pomieszczenie na komórkę pomiarową 4) detektor mierzący źródło promieniowania, fotokomórki, fotopowielacze, fotodiody 5) wskaźnik, rejestrator, komputer. Schemat blokowy spektrofotometru UV-Vis: źródło promieniowania monochromatorkuweta pomiarowa detektor wskaźnik i rejestrator.

ANALIZA ILOŚCIOWA OZN. SPEKTROFOTOMETRYCZNE

Podstawą analizy ilościowej spektroskopowej jest prawo Lamberta-Beera, ponieważ przy wybranej długości fali(częstości, liczbie falowej) promieniowania zależność absorbancji od stężenia roztworu jest liniowa. Analiza ilościowa metodą spektrofotometrii UV-Vis jest oparta na pomiarze absorbancji A_λ badanego roztworu przy określonej długości fali λ i wykorzystaniu zależności Lamberta-Beera, zgodnie z którą: A_λ =ε_λcb, gdzie ε_λ jest molowym współczynnikiem absorpcji przy długości fali λ.

Metodą spektrofotometrii UV-Vis można oznaczać substancje absorbujące promieniowanie w tym zakresie widma.

METODY ANALIZY ILOŚCIOWEJ ZA POMOCĄ SPEKTROFOTOMETRII ABSORPCYJNEJ UV i VIS

-metoda krzywej wzorcowej(analitycznej), polega na ustaleniu zależności pomiędzy stężeniem (w określonych granicach) substancji oznaczanej w roztworze i absorbancji promieniowania. W przypadku stosowania się do prawa Beera zależność jest prostoliniowa. Absorbancję uzyskuje się przez porównanie pomiarów wykonanych dla roztworu substancji oznaczanej i odnośnika, tj. roztworu identycznego z badanym nie zawierającego tylko substancji oznaczanej. Stężenie substancji oznaczanej odczytuje się wprost z krzywej wzorcowej.

Jeżeli prawo Beera jest spełniane, to zamiast odczytywać z wykresu można obliczyć nieznane stężenie Cx z wzoru: Cx=A/ε*l, gdzie A- absorbancja, ε-molowy współczynnik absorpcji substancji oznaczanej długości fali odpowiadającej maksimum absorpcji, l-grubość warstwy absorbującej(kiuwety). Metody te można stosować, kiedy w roztworze znajduje się tylko jedna substancja absorbująca przy analitycznej długości fali.

-spektrofotometria różnicowa, metoda polega na tym, że jako odnośnik stosuje się nie rozpuszczalnik, lecz roztwory substancji oznaczanej o stężeniach znanych, bliskich stężeniom w próbce badanej

OZNACZANIE POJEDYNCZEGO SKŁADNIKA

Metoda porównywanie z kilkoma wzorcami, czyli metoda krzywej wzorcowej. Jest to metoda uniwersalna stosowana powszechnie w oznaczeniach instrumentalnych.

Metoda porównywania z pojedynczym wzorcem. W tym przypadku mierzymy absorbancję A_x roztworu badanego c_x i absorbancję A_s roztworu wzorcowego o znanym stężeniu c_s przy tej samej dlugości fali λ i w kuwetach o tej samej grubości b. Absorbancje zmierzone można wyrazić wzorami:

A_x=ε_λ c_xb i A_s= ε_λ c_sb z czego wynika: c_x=(A_x/A_s)c_s

Metoda dodatku wzorca. Procedura oznaczeń sprowadza się do pomiaru absorbancji A₀ próbki badanej o stężeniu c_x i absorbancji A_i próbki badanej z dodatkiem wzorca o stężeniu c_s. Metoda ta może być stosowana tylko w przypadku, gdy w badanym zakresie występuje prostoliniowa zależność A od c. Wyróżniamy:

a) Metodę jednokrotnego dodatku wzorca, w której stężenie analizowanej próbki oznaczamy ze wzoru: c_s=(A₀c_s)/(A_i –A₀)

b) Metodę wielokrotnego dodawania wzorca, w której stężenie analizowanej próbki odczytujemy z krzywej wzorcowej.

OZNACZANIE SKŁADNIKÓW MIESZANIN DWU- I WIELOSKLADNIKOWYCH

Możliwe są także oznaczenia ilościowe mieszanin złożonych z dwu i z wielu absorbujących składników. W przypadku dwuskładnikowych ,oeszanin mogą występować profile absorpcji. W zależności od przebiegu krzywych można zaproponować różne procedury oznaczeń składników X i Y.

REGUŁY WYBORU rządzą one przejściami elektronowymi między stanami energetycznymi. Podstawowe reguły wyboru:

1) Aby nastąpiła absorpcja promieniowania, muszą istnieć takie dwa stany kwantowe cząsteczki, których różnica energii odpowiada energi hν promieniowania padającego.

2) Absorpcja promieniowania musi być związana ze zmianą momentu dipolowego cząsteczki. W sposób ilościowy warunek ten opisuje tzw. moment przejścia między stanami elektronowymi, określający prawdopodobieństwo absorpcji dopasowanego, zgodnie z poprzednim warunkiem, fotonu.

Przejścia spełniające reguły wyboru noszą nazwę przejść dozwolonych, a niespełniające reguł wyboru – przejść wzbronionych.

RODZAJE PRZEJŚĆ ELEKTRONOWYCH

1)W zwiazkach organicznych-absorbcja promieniowania w zakresie UV-Vis jest zwiazana z przejsceim elektronow walencyjnych (elektrony )oraz elektrony wolnych par elektronowych (elektorny n). W czasteczkach zw. Org. Wystepuja nastepujace orbitale molekularne: *orbitale wiazace , * orbitale niewiazace n, orbitale antywiazace .Wzbudzenie elektronowe nastepuje wowczas, gdy w wyniku absorpcji promieniowania zachodzi przeniesienie elektronu z orbitalu o nizszej energii na wolny orbital o energii wyzszej.

2)w kompeksach metali d-elektronowych -widma elektronowe kompleksow metali przejsciowych moga byc wynikiem przejsc elektronowych, w ktorych uczestnicza elektrony d. Widma te rozciagaja sie od obszaru bliskiego nadfioletu poprzez obszar widzialny az do bliskiej podczerwieni. Nature tych przejsc elektronowych warunkujacych m.in roznorodnosc barw jonow kompleksowych metali przejsciowych, tlumaczy teoria pola ligandów. Podpowłoka d w atomie lub jonie jest pieciokrotnie zdegenerowana, tzn istnieje 5 orbitali d o jednakowej energii. Elektron może przejsc z jednego z tych orbitali na drugi bez adsorpcji lu b emisji promieniowania. Gdy w wyniku oddzialywania kationu metalu d-elektornowego z ligandem (czasteczka H2O lun inny ligand) powstanie zwiazek kompleksowy, wowczas zdegenerowane orbitale d rozszczepiaja sie na grupy o roznych wartosciach energii, a przejscia elektronowe pomiedzy poszczegolnymi grupami orbitali odbywają się w wyniku absorpcji lub emisji promieniowania.