<< Пред. стр. 6 (из 116) След. >>
Список литературы по разделу
поглощения немонохроматического света испытуемым веществом с
помощью фотоэлектроколориметров. Для определения концентраций
растворов фотоколориметрическим методом пользуются формулой (5).
Величину "каппа" и "каппа"b определяют путем проведения серии
предварительных измерений для растворов с известной концентрацией
исследуемого вещества.
_
При отсутствии линейной зависимости между "с" и D для
определения "с" следует пользоваться калибровочными графиками,
построенными для каждого определяемого вещества.
Наиболее распространенными являются две принципиальные схемы
фотоэлектроколориметров:
1) схема прямого действия с одним фотоэлементом,
предусматривающая измерение оптической плотности по силе фототока,
регистрируемой гальванометром;
2) дифференциальная схема с двумя фотоэлементами, рассчитанная
на попадание пучков света, проходящих соответственно через
испытуемый и нулевой растворы, на два разных фотоэлемента.
Фототоки уравнивают с помощью потенциометра (электрическая
компенсация) или диафрагмы, уменьшающей интенсивность одного из
световых пучков (оптическая компенсация).
По шкале потенциометра или диафрагмы отсчитывают оптическую
плотность в момент равенства фототоков, когда стрелка
регистрирующего гальванометра находится на нуле.
Относительная ошибка фотоколориметрических методов обычно не
превышает 3%, колориметрических - 5%.
Дифференциальная спектрофотометрия
и фотоколориметрия
Дифференциальный метод анализа используют для повышения
точности спектрофотометрических и фотоколориметрических измерений
при определении высоких концентраций веществ (от 10 до 100%).
Сущность метода заключается в измерении светопоглощения
анализируемого раствора относительно раствора сравнения,
содержащего определенное количество испытуемого вещества; это
приводит к изменению рабочей области шкалы прибора и снижению
относительной ошибки анализа до 0,5-1%.
Если рассматривать прохождение лучей света одинаковой
интенсивности через три кюветы, которые содержат растворитель с0 и
растворы с различной концентрацией испытуемого вещества c1 и с2,
причем с1 < с2 , то интенсивность излучения прошедшего через
раствор поглощающего вещества с концентрацией с1 , относительно
раствора сравнения может быть записана выражением
-kbc1
J1 = J0 x 10 , (9)
а для раствора с концентрацией с2:
-kbc2
J2 = J0 x 10 . (10)
Отношение интенсивности света, прошедшего через растворы
концентрации с2 и с1, именуемое "относительной пропускаемостью",
будет равно:
-kbc2
J2 J0 x 10 -kb(с2 - с1) -kb"ДЕЛЬТА"с
-- = ------------- = 10 = 10 ; (11)
-kbc1
J1 J0 x 10
J1
lg ---- = D = kb"ДЕЛЬТА"с. (12)
J2
Относительная пропускаемость определяется разницей в
концентрациях вещества в анализируемых растворах ("ДЕЛЬТА"с).
Выбор оптимальных условий aнaлизa проводится различными
способами: наиболее простой из них - предварительное построение
серии калибровочных графиков. Концентрации препаратов в растворах
сравнения подбирают таким образом, чтобы оптическая плотность
отличалась на 0,2 - 0,4. На каждом из построенных графиков
устанавливают величину относительной погрешности, используя
анализируемые растворы с относительной оптической плотностью
0,4 - 0,5. Оптимальными считают те концентрации раствора сравнения
и анализируемого раствора, с помощью которых достигнута наименьшая
относительная ошибка определений.
Для анализа готовят раствор сравнения с известным количеством
испытуемого вещества и при помощи двух кювет, заполненных
раствором сравнения, устанавливают на нуль шкалу оптической
плотности прибора. Затем одну из кювет заполняют анализируемым
раствором и измеряют оптическую плотность по отношению к раствору
сравнения.
Интенсивность светового потока на спектрофотометре регулируют
только шириной щели, а на фотоколориметре - световым клином.
Концентрацию анализируемого вещества находят либо по
калибровочному графику, либо расчетным путем с помощью фактора
пересчета F по формуле:
_
с = с + D F, (13)
х 0 x
где с - концентрация вещества в растворе сравнения; D -
0 _ x
относительная оптическая плотность анализируемого раствора; F -
среднее значение фактора F, рассчитанного из нескольких
стандартных растворов и представляющего собой отношение разности
концентраций двух стандартных растворов к величине относительной
оптической плотности.
ЭМИССИОННАЯ И АТОМНО - АБСОРБЦИОННАЯ
ПЛАМЕННАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ
Эмиссионная и атомно - абсорбционная пламенная спектрометрия
применяется для качественного и количественного определения
химических элементов в различных объектах: лекарственных
средствах, реактивах, воде, биологических жидкостях и др.
В основе эмиссионной пламенной спектрометрии лежит
использование спектров испускания возбужденных атомов или молекул
определяемых элементов. При создании атомного облака в пламени
некоторые атомы возбуждаются и переходят на более высокие
энергетические уровни. Когда эти атомы возвращаются на нижние
(основные) энергетические уровни, то энергия, полученная атомами,
испускается (спектр испускания).
Принцип эмиссионной пламенной спектрометрии заключается в
следующем: анализируемый раствор распыляется в виде аэрозоля в
пламени горелки, работающей на горючем газе. При воздействии
температуры пламени происходит ряд сложных физических и химических
процессов: испарение растворителя из капель аэрозоля, испарение
твердых частиц, диссоциация молекул, возбуждение атомов и
возникновение характеристического излучения атомов.
Излучение определяемого элемента отделяется от постороннего с
помощью светофильтра или монохроматора, попадает на фотоэлемент и
вызывает фототок, который измеряется с помощью гальванометра,
электронного потенциометра и других приборов. Количественное
определение элемента по методу эмиссионной пламенной спектрометрии
основано на функциональной зависимости интенсивности спектральной
линии (I) и концентрации элемента в растворе (с). Прямая
пропорциональность между I и "с" имеет место лишь в определенной
для данного элемента области концентрации. При этом линейную
зависимость I от "с" может нарушать самопоглощение, ионизация,
образование газообразных или трудно диссоциирующих в пламени
соединений.
Принцип атомно - абсорбционной спектрометрии заключается в
следующем: резонансное излучение от лампы с полым катодом проходит
через пламя, в которое распыляется анализируемый раствор пробы.
Излучение попадает на входную щель монохроматора, установленного
таким образом, что выделяется из спектра только резонансная линия
определяемого элемента, интенсивность которой измеряется
фотоэлектрическим способом. Измеряют уменьшение интенсивности
резонансной линии вследствие поглощения ее атомами определяемого
элемента, принимая интенсивность ослабленной линии за 100%.
Величина поглощения резонансного излучения пропорциональна числу
атомов, находящихся в поглощающем слое. Зависимость между
ослаблением интенсивности излучения источника света (I) и
концентрацией вещества (с) может быть выражена уравнением:
-kcl
I = I0l ,
где I0 - интенсивность резонансного излучения; I -
интенсивность излучения, прошедшего поглощающий слой; k -
коэффициент поглощения света в центре линии поглощения; с -
концентрация поглощающего компонента; l - толщина поглощающего
слоя.
Погрешность определения элемента в методе атомно -
абсорбционной пламенной спектрометрии могут вызывать: ионизация
исследуемых атомов при температуре пламени, образование стойких
химических соединений в пламени, неселективное поглощение света и
другие факторы.
Число возбужденных атомов увеличивается с ростом температуры,
которая зависит в основном от теплотворной способности создающего
пламя газа. В используемых фотометрических методах применяется в
основном пламя следующих газовых смесей.
Состав газовой смеси Температура, град. С
Светильный газ + воздух 1840
Ацетилен + воздух 2250
Ацетилен + кислород 3050
Водород + кислород 2680
Ацетилен + закись азота 2955
Чувствительность определения может быть повышена при
применении более горячего пламени или других более эффективных
способов атомизации проб, например использование графитовой
кюветы, лазеров и т. д.
Измерение интенсивности излучения спектральных линий
определяемых элементов можно проводить на отечественных пламенных
фотометрах, например типа ПФЛ-1, ПФМ, ПАЖ-1 или Flapho-4 (ГДР) и
др., а поглощение резонансных линий - на атомно - абсорбционных
спектрофотометрах, например типа "Спектр-1" и "Сатурн" (СССР),
AAS-1 (ГДР) и др. В качестве регистрирующих систем могут
использоваться вольтметры и потенциометры, снабженные цифровыми
или печатающими устройствами. Точность методов пламенной
фотометрии и атомной абсорбции в зависимости от концентрации
вещества составляет 1-4%; чувствительность определяется свойствами
аналитической линии, составом пробы, классом аппаратуры и может
достигать 0,001 мкг/мл.
Для определения концентрации вещества в анализируемых объектах
используются в основном следующие методы: градуировочной кривой,
стандартных добавок, сравнения и ограничивающих растворов.
Реактивы и эталонные растворы. Вода должна быть
деионизированной на ионообменных смолах и продистиллированной
непосредственно перед употреблением.
Ниже приведены растворы солей, катионы которых обозначены
названиями элементов.
Кальций. 1,001 г кальция карбоната, высушенного до постоянной
массы при температуре 105 град. С, растворяют в 25 мл
хлористоводородной кислоты (1 моль/л) и доводят объем раствора
водой до 1000 мл. Раствор кальция содержит 400 мкг ионов Са в 1
мл.
Срок годности раствора 1 мес, хранение при комнатной
температуре.
Калий. 1,1440 г калия хлорида, высушенного до постоянной массы
при температуре 130 град. С, растворяют в небольшом количестве
воды и доводят объем раствора водой до 1000 мл. Раствор калия
содержит 600 мкг ионов К в 1 мл.
Срок годности раствора 2 мес, хранение при комнатной
температуре.
Натрий. 0,5084 г натрия хлорида, высушенного до постоянной
массы при температуре 130 град. С, растворяют в небольшом
количестве воды и доводят объем раствора водой до 1000 мл. Раствор
натрия содержит 200 мкг ионов Na в 1 мл.
Срок годности раствора 2 мес, хранение при комнатной
температуре.
Цинк. 2,5 г гранулированного цинка растворяют в 20 мл
хлористоводородной кислоты (5 моль/л) и доводят объем раствора
водой до 500 мл. Раствор цинка содержит 5 мг ионов Zn в 1 мл.
Срок годности раствора 2 мес, хранение при комнатной
температуре.
Свинец. 0,1600 г свинца нитрата растворяют в 5 мл азотной
кислоты и доводят объем раствора водой до 1000 мл. Раствор свинца
содержит 100 мг ионов Рb в 1 мл.
Срок годности раствора 1 мес, хранение при комнатной
температуре.
Медь. 1,000 г меди электролитической растворяют в небольшом
объеме 50% азотной кислоты и доводят объем раствора 1% азотной
кислотой до 1000 мл. Раствор меди содержит 1 мг ионов Сu в 1 мл.
Срок годности раствора 1 мес, хранение при комнатной
температуре.
При составлении эталонного раствора расчет количества
соединения химического элемента (X) в граммах проводят по
уравнению:
М
Х = аb ----,
nА
где а - масса (в граммах) вводимого в раствор элемента на 1 г
готового эталонного раствора; b - масса готового эталонного
раствора в граммах; М - молекулярная масса соединения, в которое
входит вводимый в эталонный раствор элемент; n - число атомов
вводимого элемента в используемом для приготовления эталонного
раствора соединении; А - атомная масса вводимого в эталонный
раствор элемента.
Эталонные, а также приготовленные на их основе рабочие
растворы хранят в посуде из плавленого кварца, из чистого
полиэтилена ГОСТ 16337-77 Е или из тефлона. Чашки и тигли для
озоления проб должны быть изготовлены из кварца.
ФЛУОРИМЕТРИЯ
Флуориметрия - метод фотометрического анализа, основанный на
измерении интенсивности флюоресценции испытуемых веществ.
Интенсивность флюоресценции в разбавленных растворах может быть
определена следующим уравнением:
F = J02,3"эпсилон"сb"фи",
где F - общая интенсивность флюоресценции, квант/с; J0 -
интенсивность возбуждающего света, квант/с; с - концентрация
раствора, моль/л; "эпсилон" - молярный коэффициент поглощения; b -
толщина флюоресцирующего слоя, см; "фи" - квантовый выход
флюоресценции, зависящий от природы вещества.
Это уравнение может быть использовано для растворов с
оптической плотностью D, не превышающей 0,05 при длине волны
возбуждения (при D = 0,05 ошибка в определении интенсивности
флюоресценции составляет около 5%; влияние эффекта внутреннего
фильтра).
Практически флюоресценцию определяют в растворах с
-5 -6
концентрацией 10 - 10 моль/л и меньше, когда между
интенсивностью флюоресценции и концентрацией вещества наблюдается
прямолинейная зависимость: при более высоких концентрациях
линейность нарушается, а затем наблюдается концентрационное
тушение флюоресценции.
Интенсивность флюоресценции в значительной степени зависит от
длины волны возбуждающего света, величины рН испытуемого раствора,
характера растворителей и присутствия в растворе посторонних
веществ, поглощающих некоторую долю возбуждающей энергии
(экранирующий эффект) или дезактивирующих возбужденные молекулы.
Так, прибавление хлорида натрия снижает выход флюоресценции
хинина, прибавление веществ с фенольными или гидроксильными
группами тушит флюоресценцию рибофлавина, прибавление
хлористоводородной кислоты тушит флюоресценцию тиохрома,
прибавление едкого натра тушит флюоресценцию птеринов и т. д.
Во флюоресцентных исследованиях часто важно регулирование
температуры и удаление кислорода, являющегося сильным тушителем
флюоресценции. При одновременном определении испытуемого и
стандартного образцов необходимость термостатирования и удаления
кислорода, как правило, отпадает, для этого измерение надо
проводить достаточно быстро, чтобы не произошло нагревания образца
от источника облучения.
Спектр флюоресценции находится по сравнению со спектром
поглощения в более длинноволновой области (на 50 - 100 нм) и дает
широкие полосы излучения в пределах от 100 до 200 нм.
Характер спектра флюоресценции, а также цвет излучаемого света
<< Пред. стр. 6 (из 116) След. >>
Список литературы по разделу