Материал: LS-Sb88915

УДК 54.062 ББК 24.4

Г96

Рахимова О. В., Гусаров В. В., Лебедев О. А.

Г96 Абсорбционные методы химического анализа растворов: Электронное учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. 28 с.

ISBN 978-5-7629-1313-3

Содержит сведения о физико-химических основах абсорбционного метода анализа растворов. Приводится описание работы спектрофотометра. Дается подробное описание порядка работы при химическом анализе некоторых ионов, растворенных в воде, с использованием спектрофотометрического метода.

Предназначено для студентов технических вузов, специализирующихся в области экологии и защиты окружающей среды. Кроме того, пособие может быть полезно для инженерно-технических работников, связанных с анализом экологической ситуации в лабораторных и полевых условиях.

Рецензенты: кафедра канд. хим. наук В. А. Кескинов (кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе (СП6ГТИ(ТУ)).

УДК 54.062 ББК 24.4

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве электронного учебного пособия

2

лекул. Энергия квантов поглощаемого света – фотонов – равна разности энергий возбужденного и основного электронных состояний атомов (ионов). Следует отметить, что при поглощении света возбуждаются только электроны, находящиеся на внешних – валентных – орбиталях атомов. Кроме того, в молекулах и комплексах видимый свет может также возбуждать неспаренные электроны, π-электронные пары и d-электроны центрального атома.

Закон Ламберта–Бера. Рассмотрим однородное тело, на которое падает монохроматический поток излучения (монохроматическим называют излучение с определенной длиной волны). Интенсивность света, прошедшего через вещество, может быть определена на основании соотношения, впервые предложенного Бугером:

In(I I0 ) = −kl,

где I0 – интенсивность падающего пучка монохроматического светового из-

лучения, Вт/м2; I – интенсивность света, прошедшего через раствор, Вт/м2; k – константа; l – толщина поглощающего слоя. Отношение

T = I I0

называют пропусканием, а

A= −lgT

–поглощением (оптической плотностью).

Несложными преобразованиями приведенных выражений можно вывести закон Ламберта:

A = lg(I I0 ) = −lg(T ) = al,

где А – оптическая плотность раствора, зависящая от длины волны падающего света и характеристик поглощающей среды; а – показатель поглощения раствора единичной концентрации.

Для смеси веществ величина а пропорциональна концентрации поглощающего вещества в растворе (закон Бера):

a = εc,

где ε – молярный десятичный коэффициент поглощения, в настоящее время чаще называемый коэффициентом экстинкции, в единицах СИ (ИЮПАК) выражается в м2/моль, в справочной литературе обычно используется единица измерения л/моль·см; с – концентрация поглощающего вещества, моль/л.

Комбинация последних двух выражений представляет собой закон Лам-

берта– Бера:

4

A = lg(I0 I ) = εcl.

Данный закон справедлив только для разбавленных растворов, в которых концентрация определяемого вещества не превышает 0,01 моль/л, так как выполняется лишь при условии постоянства коэффициента преломления среды, значение которого зависит от концентрации веществ в растворе. Подобная зависимость коэффициента преломления приводит к нелинейности градуировочного графика при использовании абсорбционных методов для количественного химического анализа веществ в растворах.

2. КОЛОРИМЕТРИЯ

Колориметрией называется метод определения концентрации вещества в растворе по его окраске в видимой области спектра. Принцип колори-

метрии обычно используется в тест-методах контроля качества воды в полевых условиях.

Интенсивность окраски пробы при колориметрическом методе анализа визуально сравнивают с интенсивностью окраски ряда стандартных растворов известной концентрации. В качестве стандартов могут быть использованы и растворы одинаковой концентрации, но с разной толщиной поглощающего слоя. В соответствии с законом Ламберта–Бера для двух растворов одного и того же вещества в одном и том же растворителе при одинаковых значениях оптической плотности выполняется соотношение

c1l1 = c2l2,

где c1, c2 – концентрации поглощающего вещества в первом и втором раство-

рах; l1, l2 – толщина первого и второго поглощающих слоев соответственно.

Если известны значения c1 и l1 то, зная l2 , можно рассчитать c2.

5