20.4.3. Практическое применение и основные приёмы фотометрического анализа

Спектрофотометрия является одним из самых широко применяемых и наиболее разработанных инструментальных методов анализа. К её достоинствам относятся достаточно высокая чувствительность (НГОС для хорошо поглощающих веществ составляет примерно 10^-6 - 10^-7 моль/л), универсальность, простое аппаратурное оформление, возможность автоматизации анализа и т.д.

В спектрофотометрии используют следующие приёмы анализа:

• прямая фотометрия, основанная на измерении собственного поглощения вещества;

• определение, основанное на проведении фотометрических реакций, в том числе экстракционная фотометрия;

• дифференциальная фотометрия;

• многоволновая спектрофотометрия;

• производная спектрофотометрия;

• фотометрическое титрование.

Прямая фотометрия

Используется для определения веществ, обладающих достаточно интенсивным собственным поглощением. В прямой фотометрии измеряют оптическую плотность раствора вещества при длине волны, соответствующей максимальному поглощению, и далее одним из способов определяют концентрацию вещества в этом растворе. Прямая фотометрия обычно используется для анализа матриц относительно простого состава, в которых отсутствуют вещества, обладающие таким же характером поглощения, что и определяемое вещество, либо мешающие компоненты можно легко отделить в процессе пробоподготовки.

Фотометрические реакции

Значительно чаще в фотометрии, особенно в случае определения неорганических веществ, обладающих незначительным собственным поглощением, измерению оптической плотности предшествует проведение химической реакции, в которой образуется новое вещество, обладающее более интенсивным поглощением. Например

Fe³⁺ + nSCN^-  [Fe(SCN)_n]^3-n

В основе получения окрашенных продуктов могут лежать реакции комплексообразования (в том числе и с органическими реагентами), окислительно-восстановительные реакции, различные реакции с участием функциональных групп органических соединений и т.д.

К фотометрическим реакциям предъявляются требования:

• чувствительность - реакция считается высокочувствительной, если величина кажущегося молярного коэффициента поглощения превышает 610⁴

• контрастность - разность между длинами волн, соответствующим максимумам поглощения реагента и продукта реакции должна быть как можно больше; реакция считается высококонтрастной, если  > 80 нм.

• надёжность - независимость протекания реакции от незначительных изменений условий её проведения, а также от присутствия в растворе других веществ

• избирательность - в реакцию должно вступать только определяемое вещество или, по крайней мере, незначительная группа веществ.

Иногда проведение фотометрической реакции совмещается с экстракцией образующегося продукта несмешивающимся с водой растворителем. Такой гибридный метод анализа называется экстракционной фотометрией. Экстракционную фотометрию используют в тех случаях, когда продукт фотометрической реакции оказывается мало растворимым в воде или определению мешают другие вещества (либо избыток реагента), присутствующие в растворе.