Asas teori untuk menentukan ketumpatan optik larutan

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 17:53

Mana-mana zarah, sama ada molekul, atom atau ion, hasil daripada penyerapan kuantum cahaya, berpindah ke tahap keadaan tenaga yang lebih tinggi. Selalunya, peralihan dari keadaan dasar ke keadaan teruja berlaku. Ini menyebabkan jalur penyerapan tertentu muncul dalam spektrum.

Penyerapan sinaran membawa kepada fakta bahawa apabila ia melalui bahan, keamatan sinaran ini berkurangan dengan peningkatan bilangan zarah bahan dengan ketumpatan optik tertentu. Kaedah penyelidikan ini telah dicadangkan oleh V. M. Severgin pada tahun 1795.

Kaedah ini paling sesuai untuk tindak balas di mana analit dapat berubah menjadi sebatian berwarna, yang menyebabkan perubahan dalam warna larutan ujian. Dengan mengukur penyerapan cahayanya atau membandingkan warna dengan larutan yang diketahui kepekatannya, adalah mudah untuk mencari peratusan bahan dalam larutan.

Hukum asas penyerapan cahaya

Intipati penentuan fotometri ialah dua proses:

• pemindahan analit kesebatian penyerap;
• mengukur keamatan penyerapan getaran yang sama ini dengan larutan bahan ujian.

Perubahan dalam keamatan cahaya yang melalui bahan penyerap cahaya juga akan disebabkan oleh kehilangan cahaya akibat pantulan dan penyerakan. Untuk menjadikan keputusan boleh dipercayai, kajian selari dijalankan untuk mengukur parameter pada ketebalan lapisan yang sama, dalam kuvet yang sama, dengan pelarut yang sama. Jadi penurunan keamatan cahaya bergantung terutamanya pada kepekatan larutan.

Pengurangan dalam keamatan cahaya yang melalui larutan dicirikan oleh pekali penghantaran cahaya (juga dipanggil penghantarannya) T:

Т=I / I_{0, di mana:}

• I - keamatan cahaya yang melalui bahan;
• I_{0 - keamatan pancaran cahaya kejadian.}

Oleh itu, penghantaran menunjukkan perkadaran fluks cahaya yang tidak diserap melalui larutan yang sedang dikaji. Algoritma nilai penghantaran songsang dipanggil ketumpatan optik penyelesaian (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Persamaan ini menunjukkan parameter mana yang menjadi parameter utama untuk penyelidikan. Ini termasuk panjang gelombang cahaya, ketebalan kuvet, kepekatan larutan dan ketumpatan optik.

Bouguer-Lambert-Beer Law

Ia ialah ungkapan matematik yang memaparkan pergantungan penurunan dalam keamatan fluks cahaya monokromatik daripada kepekatanpenyerap dan ketebalan lapisan cecair yang melaluinya ia dilalui:

I=I₀10^{-ε·С·ι, di mana:}

• ε - pekali penyerapan cahaya;
• С - kepekatan bahan, mol/l;
• ι - ketebalan lapisan penyelesaian yang dianalisis, lihat

Selepas diubah, formula ini boleh ditulis: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

Intipati undang-undang adalah seperti berikut: larutan berbeza daripada sebatian yang sama pada kepekatan dan ketebalan lapisan yang sama dalam kuvet menyerap bahagian cahaya yang sama yang jatuh ke atasnya.

Dengan mengambil logaritma persamaan terakhir, anda boleh mendapatkan formula: D=εCι.

Jelas sekali, ketumpatan optik secara langsung bergantung pada kepekatan larutan dan ketebalan lapisannya. Makna fizikal pekali penyerapan molar menjadi jelas. Ia sama dengan D untuk larutan satu molar dan dengan ketebalan lapisan 1 cm.

Sekatan terhadap pemakaian undang-undang

Bahagian ini termasuk item berikut:

1. Ia hanya sah untuk cahaya monokromatik.
2. Pekali ε berkaitan dengan indeks biasan medium, terutamanya sisihan kuat daripada hukum boleh diperhatikan apabila menganalisis penyelesaian yang sangat pekat.
3. Suhu semasa mengukur ketumpatan optik mestilah malar (dalam beberapa darjah).
4. Pancaran cahaya mestilah selari.
5. Ph medium mestilah malar.
6. Undang-undang terpakai untuk bahanyang pusat penyerap cahayanya adalah zarah dari jenis yang sama.

Kaedah untuk menentukan kepekatan

Adalah berbaloi untuk mengambil kira kaedah lengkung penentukuran. Untuk membinanya, sediakan satu siri penyelesaian (5-10) dengan kepekatan bahan ujian yang berbeza dan ukur ketumpatan optiknya. Mengikut nilai yang diperoleh, plot D lawan kepekatan diplotkan. Graf ialah garis lurus dari asal. Ia membolehkan anda dengan mudah menentukan kepekatan bahan daripada hasil pengukuran.

Terdapat juga kaedah penambahan. Ia digunakan kurang kerap daripada yang sebelumnya, tetapi ia membolehkan anda menganalisis penyelesaian komposisi kompleks, kerana ia mengambil kira pengaruh komponen tambahan. Intipatinya ialah untuk menentukan ketumpatan optik medium D_x, mengandungi analit kepekatan tidak diketahui С_x, dengan analisis berulang bagi larutan yang sama, tetapi dengan penambahan sejumlah komponen ujian (С_st). Nilai C_{x didapati menggunakan pengiraan atau graf.}

Syarat penyelidikan

Untuk kajian fotometri memberikan hasil yang boleh dipercayai, beberapa syarat mesti dipenuhi:

• tindak balas mesti berakhir dengan cepat dan lengkap, secara terpilih dan boleh dihasilkan semula;
• warna bahan yang terhasil mestilah stabil dari semasa ke semasa dan tidak berubah di bawah tindakan cahaya;
• bahan ujian diambil dalam jumlah yang mencukupi untuk menukarnya kepada bentuk analisis;
• ukuranketumpatan optik dijalankan dalam julat panjang gelombang di mana perbezaan dalam penyerapan reagen awal dan penyelesaian yang dianalisis adalah paling besar;
• penyerapan cahaya penyelesaian rujukan dianggap sebagai sifar optik.