თეორიული საფუძვლები ხსნარის ოპტიკური სიმკვრივის დასადგენად

2024 ავტორი: Angel Austin | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-02 17:50

ნებისმიერი ნაწილაკი, იქნება ეს მოლეკულა, ატომი თუ იონი, სინათლის კვანტური შთანთქმის შედეგად, გადადის ენერგეტიკულ მდგომარეობაში უფრო მაღალ დონეზე. ყველაზე ხშირად, ხდება გადასვლა ძირითადი მდგომარეობიდან აგზნებად მდგომარეობაში. ეს იწვევს გარკვეული შთანთქმის ზოლების გამოჩენას სპექტრებში.

გამოსხივების შთანთქმა იწვევს იმას, რომ როდესაც ის გადის ნივთიერებაში, ამ გამოსხივების ინტენსივობა მცირდება გარკვეული ოპტიკური სიმკვრივის მქონე ნივთიერების ნაწილაკების რაოდენობის მატებასთან ერთად. კვლევის ეს მეთოდი შემოგვთავაზა V. M. Severgin-მა ჯერ კიდევ 1795 წელს.

ეს მეთოდი საუკეთესოდ შეეფერება რეაქციებს, როდესაც ანალიზს შეუძლია გარდაიქმნას ფერად ნაერთად, რაც იწვევს ტესტის ხსნარის ფერის ცვლილებას. მისი სინათლის შთანთქმის გაზომვით ან ფერის შედარებით ცნობილი კონცენტრაციის ხსნართან, ადვილია ნივთიერების პროცენტის პოვნა ხსნარში.

სინათლის შთანთქმის ძირითადი კანონი

ფოტომეტრიული განსაზღვრის არსი არის ორი პროცესი:

• ანალიზის გადაცემაშთამნთქმელი ნაერთი;
• ამ იგივე ვიბრაციების შთანთქმის ინტენსივობის გაზომვა საცდელი ნივთიერების ხსნარით.

სინათლის შთამნთქმელ მასალაში გამავალი სინათლის ინტენსივობის ცვლილებები ასევე გამოწვეული იქნება სინათლის დაკარგვით არეკვლისა და გაფანტვის შედეგად. შედეგის სანდო რომ იყოს, ტარდება პარალელური კვლევები, რათა გავზომოთ პარამეტრები იმავე ფენის სისქეზე, იდენტურ კუვეტებში, იგივე გამხსნელით. ასე რომ, სინათლის ინტენსივობის შემცირება ძირითადად დამოკიდებულია ხსნარის კონცენტრაციაზე.

ხსნარში გავლილი სინათლის ინტენსივობის შემცირება ხასიათდება სინათლის გადაცემის კოეფიციენტით (ასევე უწოდებენ მის გადაცემას) T:

Т=I / I_{0, სადაც:}

• I - სუბსტანციაში გავლილი სინათლის ინტენსივობა;
• I_{0 - დაცემის სინათლის სხივის ინტენსივობა.}

ამგვარად, გადაცემა გვიჩვენებს არააბსორბირებული სინათლის ნაკადის პროპორციას, რომელიც გადის შესასწავლ ხსნარში. ინვერსიული გადაცემის მნიშვნელობის ალგორითმს ეწოდება ამოხსნის ოპტიკური სიმკვრივე (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 /I).}

ეს განტოლება გვიჩვენებს, რომელი პარამეტრებია მთავარი კვლევისთვის. ეს მოიცავს სინათლის ტალღის სიგრძეს, კუვეტის სისქეს, ხსნარის კონცენტრაციას და ოპტიკურ სიმკვრივეს.

ბუგე-ლამბერტ-ლუდის კანონი

ეს არის მათემატიკური გამოხატულება, რომელიც აჩვენებს დამოკიდებულებას მონოქრომატული სინათლის ნაკადის ინტენსივობის შემცირების კონცენტრაციისგან.შთამნთქმელი და თხევადი ფენის სისქე, რომლითაც იგი გაივლება:

I=I₀10^{-ε·С·ι, სადაც:}

• ε - სინათლის შთანთქმის კოეფიციენტი;
• С - ნივთიერების კონცენტრაცია, მოლ/ლ;
• ι - გაანალიზებული ხსნარის ფენის სისქე, იხილეთ

ტრანსფორმაციის შემდეგ შეიძლება დაიწეროს ეს ფორმულა: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

კანონის არსი ასეთია: ერთი და იგივე ნაერთის სხვადასხვა ხსნარი თანაბარი კონცენტრაციითა და ფენის სისქით კუვეტაში შთანთქავს მათზე დაცემული სინათლის ერთსა და იმავე ნაწილს.

ბოლო განტოლების ლოგარითმის აღებით შეგიძლიათ მიიღოთ ფორმულა: D=εCι.

ცხადია, ოპტიკური სიმკვრივე პირდაპირ დამოკიდებულია ხსნარის კონცენტრაციაზე და მისი ფენის სისქეზე. ნათელი ხდება მოლური შთანთქმის კოეფიციენტის ფიზიკური მნიშვნელობა. ის უდრის D-ს ერთმოლარიანი ხსნარისთვის და ფენის სისქით 1 სმ.

შეზღუდვები კანონის გამოყენებაზე

ეს განყოფილება მოიცავს შემდეგ ელემენტებს:

1. მოქმედებს მხოლოდ მონოქრომატული განათებისთვის.
2. ე კოეფიციენტი დაკავშირებულია გარემოს გარდატეხის ინდექსთან, განსაკუთრებით ძლიერი გადახრები კანონიდან შეიძლება შეინიშნოს მაღალი კონცენტრირებული ხსნარების ანალიზისას.
3. ტემპერატურა ოპტიკური სიმკვრივის გაზომვისას უნდა იყოს მუდმივი (რამდენიმე გრადუსის ფარგლებში).
4. შუქის სხივი პარალელური უნდა იყოს.
5. საშუალების pH უნდა იყოს მუდმივი.
6. კანონი მოქმედებს ნივთიერებებზერომლის სინათლის შთამნთქმელი ცენტრები ერთი და იგივე ტიპის ნაწილაკებია.

მეთოდები კონცენტრაციის განსაზღვრის

ღირს კალიბრაციის მრუდის მეთოდის გათვალისწინება. მის ასაგებად მოამზადეთ ხსნარების სერია (5-10) საცდელი ნივთიერების სხვადასხვა კონცენტრაციით და გაზომეთ მათი ოპტიკური სიმკვრივე. მიღებული მნიშვნელობების მიხედვით გამოსახულია ნაკვეთი D კონცენტრაციასთან მიმართებაში. გრაფიკი არის სწორი ხაზი საწყისიდან. ეს საშუალებას გაძლევთ მარტივად განსაზღვროთ ნივთიერების კონცენტრაცია გაზომვების შედეგებიდან.

არსებობს დამატებების მეთოდიც. იგი გამოიყენება უფრო იშვიათად, ვიდრე წინა, მაგრამ ის საშუალებას გაძლევთ გაანალიზოთ რთული შემადგენლობის ხსნარები, რადგან ის ითვალისწინებს დამატებითი კომპონენტების გავლენას. მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ განსაზღვროს გარემო D_x, რომელიც შეიცავს უცნობი კონცენტრაციის ანალიზს С_x, იგივე ხსნარის განმეორებითი ანალიზით, მაგრამ ტესტის კომპონენტის გარკვეული რაოდენობის დამატება (С_st). C_{x-ის მნიშვნელობა ნაპოვნია გამოთვლების ან გრაფიკების გამოყენებით.}

კვლევის პირობები

იმისთვის, რომ ფოტომეტრულმა კვლევებმა საიმედო შედეგი მისცეს, რამდენიმე პირობა უნდა დაკმაყოფილდეს:

• რეაქცია უნდა დასრულდეს სწრაფად და სრულად, შერჩევით და რეპროდუცირებად;
• მიღებული ნივთიერების ფერი დროთა განმავლობაში სტაბილური უნდა იყოს და არ შეიცვალოს სინათლის ზემოქმედებით;
• გამოსაცდელი ნივთიერება მიიღება იმ რაოდენობით, რომელიც საკმარისია მისი ანალიტიკურ ფორმაში გადასაყვანად;
• გაზომვებიოპტიკური სიმკვრივე ხორციელდება ტალღის სიგრძის დიაპაზონში, სადაც განსხვავება საწყისი რეაგენტების და გაანალიზებული ხსნარის შთანთქმაში ყველაზე დიდია;
• საცნობარო ხსნარის სინათლის შთანთქმა ითვლება ოპტიკურ ნულად.