3.1.1. Фотометрический анализ

Фотометрия – совокупность методов абсорбционного спектрально- го анализа, основанных на избирательном поглощении электромагнит- ного излучения в видимой, ИК и УФ областях молекулами определяе- мого компонента или его соединения с подходящим реагентом.

Фотометрический метод анализа (фотометрия) основан на переве- дении определяемого компонента в поглощающее свет соединение с по- следующим определением количества этого компонента путѐм измере- ния светопоглощения раствора полученного соединения.

Фотометрический метод включает визуальную фотометрию, спек- трофотометрию и фотоколориметрию. Иногда фотометрический анализ понимают более широко, включая сюда еще турбидиметрию и нефело- метрию.

Фотоколориметрия – анализ, который основан на измерении по- глощения полихроматического излучения видимой части спектра.

Спектрофотометрия – с применением монохроматического излуче- ния в более широком спектре (от УФ до инфракрасного).

Второй анализ более точен, с большими возможностями, благодаря широкому спектру длин волн и использованию монохроматического из- лучения.

По типам изучаемых систем спектрофотометрию обычно делят на молекулярную и атомную. Различают спектрофотометрию в ИК, види- мой и УФ области спектра. Применение спектрофотометрии в УФ и ви- димой области спектра основано на поглощении электромагнитного из- лучения соединениями, содержащими хромофорные (например, С=С, С=О) и ауксохромные (ОСН3, ОН, NH2 и т. д.) группы. Поглощение из- лучения в этих областях связано с возбуждением электронов основного состояния и переходами молекул в возбужденные состояния. В ИК об- ласти проявляются переходы между колебательными и вращательными уровнями.

Нулевые растворы: если в кювету сравнения поместить дистилли- рованную воду, то полученная оптическая плотность будет слагаться из плотностей всех компонентов раствора l...ccD

BBAA .

32

Если в кювету сравнения поместить раствор, но без компонента, который мы определяем, то получим

AA cD l , где ε – молярный коэф-

фициент поглощения; l – толщина слоя. Раствор, помещаемый в кювету сравнения, называют нулевым рас-

твором сравнения. По окраске растворов окрашенных веществ можно определять кон-

центрацию того или иного компонента или визуально, или при помощи фотоэлементов – приборов, превращающих световую энергию в элек- трическую. В соответствии с этим различают фотометрический визу- альный метод анализа, называемый часто колориметрическим, и метод анализа с применением фотоэлементов – собственно фотометрический метод анализа. Фотометрический метод является объективным методом, поскольку результаты его не зависят от способностей наблюдателя в от- личие от результатов колориметрического – субъективного метода.

Фотометрический метод анализа – один из самых распространѐн- ных методов физико-химического анализа из-за сравнительной просто- ты необходимого оборудования, особенно для визуальных методов, вы- сокой чувствительности и возможности применения для определения почти всех элементов периодической системы и большого количества органических веществ. В некоторых случаях фотометрический метод может быть применѐн для одновременного определения в растворе не- скольких ионов, хотя его возможности ограничены.

Фотометрический метод анализа может применяться для большого диапазона определяемых концентраций (как для определения основных компонентов сложных технических объектов с содержанием до 30 % определяемого компонента, так и определения микропримесей в этих объектах до 10

-4 %). Комбинирование фотометрических методов с мето-

дами разделения (например, хромотографическим или экстракционным) позволяет повысить чувствительность определения, доведя его до 10

-5 .

В фотометрическом анализе применяются реакции различных ти- пов. Для определения неорганических компонентов чаще всего исполь- зуют реакции образования (разрушения) окрашенных комплексных со- единений. Для фотометрического определения органических компонен- тов чаще всего используют реакции синтеза окрашенных соединений. Реакции синтеза удобно применять и для определения некоторых неор- ганических компонентов, например сульфидов или нитритов. Значи- тельно реже применяют в фотометрическом анализе реакции окисления- восстановления. Ряд фотометрических методов основан на каталитиче- ском эффекте. Чувствительность фотометрических методов, основан- ных на обычных реакциях образования окрашенных соединений, имеет естественный предел. Поэтому если необходимо значительное повыше-

33

ние чувствительности, определяемый компонент вводят в некоторую систему в качестве катализатора. В результате каждая частица опреде- ляемого компонента приводит к образованию большого количества ча- стиц продукта реакции. Таким образом, центральное место в фотомет- рическом анализе занимает химическая реакция. Время, затрачиваемое на анализ, чувствительность метода, его точность и избирательность за- висят от выбора химической реакции и оптимальных условий образова- ния окрашенного соединения. Правильное измерение светопоглощения имеет большое значение.