Fondamenti teorici per la determinazione della densità ottica di una soluzione

2024 Autore: Angel Austin | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-02 17:49

Qualsiasi particella, sia essa una molecola, un atomo o uno ione, come risultato dell'assorbimento di un quanto di luce, passa a un livello energetico superiore. Molto spesso, si verifica il passaggio dallo stato fondamentale allo stato eccitato. Questo fa sì che alcune bande di assorbimento appaiano negli spettri.

L'assorbimento della radiazione porta al fatto che quando passa attraverso una sostanza, l'intensità di questa radiazione diminuisce all'aumentare del numero di particelle di una sostanza con una certa densità ottica. Questo metodo di ricerca fu proposto da V. M. Severgin nel 1795.

Questo metodo è più adatto per reazioni in cui l'analita è in grado di trasformarsi in un composto colorato, che provoca un cambiamento nel colore della soluzione in esame. Misurando il suo assorbimento di luce o confrontando il colore con una soluzione di concentrazione nota, è facile trovare la percentuale della sostanza nella soluzione.

Legge di base dell'assorbimento della luce

L'essenza della determinazione fotometrica sono due processi:

• trasferimento dell'analita acomposto assorbente;
• misurare l'intensità dell'assorbimento di queste stesse vibrazioni da parte di una soluzione della sostanza in esame.

I cambiamenti nell'intensità della luce che passa attraverso il materiale che assorbe la luce saranno causati anche dalla perdita di luce dovuta al riflesso e alla dispersione. Per rendere affidabile il risultato, vengono condotti studi paralleli per misurare i parametri allo stesso spessore dello strato, in cuvette identiche, con lo stesso solvente. Quindi la diminuzione dell'intensità della luce dipende principalmente dalla concentrazione della soluzione.

La diminuzione dell'intensità della luce passata attraverso la soluzione è caratterizzata dal coefficiente di trasmissione della luce (chiamato anche sua trasmissione) T:

Т=I / I_{0, dove:}

• I - intensità della luce passata attraverso la sostanza;
• I_{0 - intensità del raggio di luce incidente.}

Quindi, la trasmissione mostra la proporzione di flusso luminoso non assorbito che passa attraverso la soluzione in studio. L'algoritmo del valore di trasmissione inverso è chiamato densità ottica della soluzione (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / I).}

Questa equazione mostra quali parametri sono i principali per la ricerca. Questi includono la lunghezza d'onda della luce, lo spessore della cuvetta, la concentrazione della soluzione e la densità ottica.

Legge Bouguer-Lambert-Birra

È un'espressione matematica che mostra la dipendenza della diminuzione dell'intensità di un flusso luminoso monocromatico dalla concentrazioneassorbente e lo spessore dello strato liquido attraverso il quale è passato:

I=I₀10^{-ε·С·ι, dove:}

• ε - coefficiente di assorbimento della luce;
• С - concentrazione di una sostanza, mol/l;
• ι - spessore dello strato della soluzione analizzata, vedere

Dopo la trasformazione, questa formula può essere scritta: I / I₀ =10^-ε·С·ι.

L'essenza della legge è la seguente: diverse soluzioni dello stesso composto a uguale concentrazione e spessore dello strato nella cuvetta assorbono la stessa parte della luce che cade su di esse.

Prendendo il logaritmo dell'ultima equazione, puoi ottenere la formula: D=εCι.

Ovviamente, la densità ottica dipende direttamente dalla concentrazione della soluzione e dallo spessore del suo strato. Il significato fisico del coefficiente di assorbimento molare diventa chiaro. È uguale a D per una soluzione monomolare e con uno spessore dello strato di 1 cm.

Restrizioni all'applicazione della legge

Questa sezione include i seguenti elementi:

1. Valido solo per luce monocromatica.
2. Il coefficiente ε è correlato all'indice di rifrazione del mezzo, in particolare si possono osservare forti deviazioni dalla legge quando si analizzano soluzioni altamente concentrate.
3. La temperatura durante la misurazione della densità ottica deve essere costante (entro pochi gradi).
4. Il raggio di luce deve essere parallelo.
5. Il pH del mezzo deve essere costante.
6. La legge si applica alle sostanzei cui centri di assorbimento della luce sono particelle dello stesso tipo.

Metodi per determinare la concentrazione

Vale la pena considerare il metodo della curva di calibrazione. Per costruirlo, preparare una serie di soluzioni (5-10) con diverse concentrazioni della sostanza in esame e misurarne la densità ottica. In base ai valori ottenuti, viene tracciato un grafico di D rispetto alla concentrazione. Il grafico è una linea retta dall'origine. Consente di determinare facilmente la concentrazione di una sostanza dai risultati delle misurazioni.

C'è anche un metodo di addizione. Viene utilizzato meno frequentemente rispetto al precedente, ma consente di analizzare soluzioni di composizione complessa, poiché tiene conto dell'influenza di componenti aggiuntivi. La sua essenza è determinare la densità ottica del mezzo D_x, contenente l'analita di concentrazione sconosciuta С_x, con analisi ripetute della stessa soluzione, ma con l'aggiunta di una certa quantità della componente del test (С_st). Il valore di C_{x si trova utilizzando calcoli o grafici.}

Condizioni di ricerca

Affinché gli studi fotometrici diano un risultato affidabile, devono essere soddisfatte diverse condizioni:

• la reazione deve terminare rapidamente e completamente, in modo selettivo e riproducibile;
• il colore della sostanza risultante deve essere stabile nel tempo e non cambiare sotto l'azione della luce;
• la sostanza in esame viene assunta in una quantità sufficiente per convertirla in una forma analitica;
• misurela densità ottica viene effettuata nell'intervallo di lunghezze d'onda in cui la differenza nell'assorbimento dei reagenti iniziali e della soluzione analizzata è maggiore;
• L'assorbimento di luce della soluzione di riferimento è considerato zero ottico.