Фотоколориметры и спектрофотометры

Для определения оптической плотности или величины поглощения раствора используют приборы различных типов – фотоколориметры однолучевые КФО, КФК-2, КФК-2МП, КФК-3МП, двухлучевые - ФЭК-М, ФЭК-56, ФЭК-57н, ФЭК-60 и др.; спектрофотометры – СФ-4, СФ-26 и др. Турбидиметрические измерения можно проводить на приборах указанных типов. Для измерения интенсивности рассеянного света обычно используют нефелометры типа ЛМФ.

Порядок работы на приборах различных типов и их оптические схемы имеются на рабочих местах у соответствующих установок.

Каждое определение вещества с помощью оптических методов состоит из следующих этапов:

1. образование окрашенного соединения;

2. выбор длины волны;

3. построение калибровочного графика;

4. определение содержания искомого вещества в пробе по калибровочному графику или по методу добавок;

5. расчет концентрации искомого вещества.

1. При приготовлении растворов окрашенного соединения следует тщательно ознакомиться с методикой анализа, обращая особое внимание на условия получения окраски. Необходимая по условиям работы мерная посуда должна быть тщательно промыта и ополоснута дистиллированной водой. Несоблюдение условий анализа и неаккуратность на рабочем месте приводит к заведомо неверным результатам даже при условиях технически правильно выполненного измерения.

2. Выбор длины волны проводится с целью уменьшения величины возможной погрешности, вызванной немонохроматичность излучения.

Для этого проводят измерение оптической плотности раствора средней концентрации на всех светофильтрах данного типа фотоколориметра. Спектральная характеристика светофильтров приведена в инструкции к прибору. По результатам измерений строят кривую зависимость оптической плотности (D) от длины волны (λ). Для дальнейшего анализа используют светофильтр, измерения с которым дало максимальное значение оптической плотности (рис. 3).

Рисунок 3 – Зависимость оптической плотности от длины волны

3. Для построения калибровочного графика используется раствор вещества, содержание которого необходимо определить в данном образце точно известной концентрации. Для построения калибровочного графика строго определенные объемы этого раствора помещают в мерные колбы, приливают все необходимые реактивы и доводят растворы в мерных колбах до метки, так же как это обычно делается при количественных определениях. Для построения калибровочного графика используют среднеарифметическое из полученных 6 значений. Калибровочный график строят в координатах оптическая плотность (D) – концентрация (рис. 4). Как было показано выше он должен представлять собой прямую, проходящую через начало координат.

Рисунок 4 – Калибровочный график

Концентрацию выражают либо в мг/пробе, либо в мг/л. Для определения концентрации в каждой точке калибровочного графика, при построении графика в координатах D – концентрация (мг/пробе), содержание в 1 мл пробы на объем пробы, взятой для анализа. При построении графика в координатах D – концентрация (мг/л) расчет проводят по формуле:

, (17)

где а – содержание данного компонента в 1 мл;

v₁ – объем пробы для анализа, мл;

v₂ – объем мерной колбы, мл.

4. После построения калибровочного графика приступают к анализу раствора данного вещества, концентрация которого неизвестна. При анализе раствора, концентрация которого неизвестна, следует иметь в виду, что оптическая плотность анализируемого раствора должна находиться в пределах от 0,2 до 0,7. При меньших или больших значениях относительная ошибка измерений превышает допустимую погрешность. Так как концентрация анализируемого раствора обычно превышает концентрации, для которых построен калибровочный график, анализируемый раствор необходимо разбавлять. При определении концентрации исследуемого раствора это разбавление необходимо учитывать.

Анализ раствора неизвестной концентрации выполняют точно так же как и при построении калибровочного графика. Измерив оптическую плотность, находят по графику соответствующую ей концентрацию раствора. Содержание искомого компонента (мг/л) находят по формуле:

, (18)

где в – концентрация по графику, мг/л;

v₁ – объем мерной колбы, в которой предварительно разводили анализируемый раствор;

v₂ – объем пробы анализируемого раствора, взятый для разведения, мл;

v₃ – объем пробы, взятой для анализа, мл;

v₄ – объем мерной колбы, в которой готовится анализируемый раствор.

Результаты определения обрабатываются методами математической статистики по стандартной методике.