1.2.3 Візуальна колориметрія

Найбільш простим різновидом колориметрії є візуальна колориметрія. Наприклад, її можна застосовувати для визначення pH розчинів.

Колорометричне визначення рН

Визначення проводять по кольору кислотно-основного індикатора, який додається в пробу у вигляді розчину або зафіксований на індика­торній бумазі. Колір індикатора, що виник, порівнюють з кольором стандарту. Кольорові шкали складаються з ряду еталонів, кольор яких (розчинів або папірців) відповідає різним значеннм рН, які відріз­няються одне від одного не більше ніж на 0,2. Проміжні відтінки визначаються орієнтовно.

Переваги візуальної колорометрії:

можливість використання в малозабезпечених лабораторіях і польових умовах;

простота і невелика вартість апаратури;

циліндри Несслера мають відносно велику висоту (30 см і більше), що дозволяє виміряти інтенсивність світла в слабко зафарбованих розчинах;

дозволяє слідкувати за різкою зміною кольору.

Визначення рН за допомогою компаратора

Компаратор ─ це вимірювальний пристрій, принцип дії якого базується на порівнянні вимірюваної величини з еталонною.

Апаратура: компаратор із спеціальними індикторними розчинами, з кольоровими дисками порівняння.

Визначення описане в інструкціях, зафарбування кольорових шкал відповадають значенням рН з інтервалами 0,2.

Визначення рН за допомогою буферних розчинів

На основі результатів орієнтовного визначення рН вибирають ін­дикатор, за допомогою якого знаходять рН проби. Наприклад: індикатор для інтервалу рН=4-6,2 ─ метиловий червоний; рН=6-7,6 ─ бромтимоло­вий синій. Готують 4-6 однакових пробірок. В одну із них вно­сять 10 мл проби, а в інші по 10 мл буферних розчинів, які готу­ються при змішуванні буферних розчинів (фосфатів) з таким розрахун­ком, щоб величини рН приблизно дорівнювали орієнтовно встановленим значенням. В пробу вносять індикатор; кольор проби, після того як перемішали, візуально порівнюють на білому фоні з кольором буферних розчинів з відомим значенням рН.

Лекція 10 (2 години)

Спектроскопія

План лекції

1.1 Люмінесцентний аналіз.

1.2 Атомно- емісійна спектрометрія

1.3 Атомно- абсорбційна спектроскопія.

1.4 Іонізаційні методи.

1.1 Люмінесцентний аналіз

Люмінісцентний аналіз базується на здатності речовин переходити в збуджений стан в результаті впливу будь-яким джерелом енергії (світло, хімічна реакція); здатності атомів і молекул поглинати енергію, яка поступає ззовні, і викликати новий стан речовини. В результаті цього надлишко­ва енергія, яка отримана при збудженні, може бути використана на відрив електронів, іонізацію речовин на будь-які фотохімічні реак­ції , а також може перейти в теплову енергію. Крім того збуджені атоми (моле­кули) здатні віддавати свою надлишкову енергію або її частину у виг­ляді світла. Як правило, більша частина твердих речовин при сильному нагріванні світиться, спостерігається світіння і при кімнатній температурі.

Класифікують явища люмінесценції за часом і методом збудження. За часом післясвічення розрізняють: флуоресценцію - свічення, яке миттєво загасає після припинення джерела збудження і фосфоресценцію - свічення, яке продовжується певний проміжок часу після припинення збудження.

У залежності від методу збудження розрізняють фотолюмінісценцію - свічення, яке виникає при поглинанні світлової енергії;

катодолюмінісценцію - основану на свіченні речовин при поглинанні катодних променів /електронів/ і хемілюмінісценцію свічення, яке виникає при протіканні хімічних реакцій [42, 52, 85, 88].

Всі люмінесціюючі речовини мають загальну назву - люмінофори.

Кількісний люмінесцентний аналіз базується на лінійній залеж­ності між інтенсивністю люмінесценції і концентрацією люмінесціюю­чої речовини

І_Л = К · С (1.7)

Варто відмітити, що лінійна залежність спостерігається лише при малих концентраціях І0ˉ⁴ - І0ˉ⁸ моль/л , тобто люмінесцентний метод аналізу використовують для визначення мікрокількостей речовий.

Для визначення концентрації речовини використовують метод каліб­рувального графіку який будують в координатах І_Л – С.

Нині розроблено багато методик хемілюмінесцентного визначення слідових кількостей /домішок/ металів у різних матеріалах високої чистоти. Всі вони базуються на лінійній залежності між інтенсивністю хемілюмінесценції І_хл і концентрацією каталізатора в речовині.

Люмінесцентні індикатори, наприклад, люмінол, використовують також для встановлення точки еквівалентності в титриметричному аналізі. Застосування базується на залежності інтенсивності хемілюмінесценції від рН розчину.

Хемілюмінесцентний метод використовують також для аналізу малих кількостей органічних речовин - ароматичних амінів, фенолів, вуглеводів та ін. В останній час існує можливість застосування хемілюмінесцентного методу аналізу для визначення фруктози і сахарози в меді, вуглеводах.

Спектр люмінесценції будь-якої речовини залежить від її природи На цій залежності базується якісний люмінесцентний аналіз. Суть його полягає в тому, що коли розглядати ззовні однакові об'єкти в білому світлі, то вони не відрізняються між собою, але після освітлення їх ультрафіолетовим світлом можуть світитися по-різному. Так, наприклад, неоднаково світяться свіже зерно і зерно, яке псується, що можна використати для визначення його якості. Сортовий аналіз використовується для сортування різних сортів скла, різних видів палива, для виявлення підробок документів, у медицині.

Для виявлення різних дефектів на поверхні металічних виробів широко використовується так звана люмінесцентна мікроскопія. Нанесене на досліджувану поверхню люмінесціююче мінеральне масло при наявності суцільної тріщини просочується наскрізь на незмазану поверхню деталі. Люмінесціююча рідина залишається в дрібних тріщинах після того, як вона знята з поверхні деталі. Місця дефектів звичай виділяються на темному фоні за їх яскравою люмінесценцією.

Перевагою люмінесцентного хімічного аналізу в порівнянні з іншими фізико-хімічними методами є його висока чутливість. За допомогою люмінесцентного аналізу можна визначити до мільйонної долі проценту речовини.

Завдяки високій чутливості люмінесцентний метод в останні роки одержує все більш широке використання при дослідженні властивостей текстильних волокон і матеріалів. Наприклад, встановлено, що продукти фотодеструкції і целюлози володіють здатністю фотолюмінесціювати, причому із збільшенням їх вмісту на волокні спостерігаєть­ся ріст інтенсивності люмінесценції. За допомогою люмінесцентного методу можна вивчити також структурні зміни, які відбуваються в ма­кромолекулах целюлози в результаті обробки її різними препаратами.

Прилади для люмінесцентного аналізу. Основними вузлами апарату­ри для люмінесцентного аналізу є освітлювач із світлофільтрами, кю­вети, діафрагми і пристрій для вимірювання інтенсивності свічення [52]. Освітлювачем для люмінесцентного аналізу, як правило, використову­ють ртутні лампи. Як приймач люмінесценції використовують фотоеле­менти і фотопомножувачі . Принципова схема лабораторного флуорометра ЄФ-ЗМ, призначеного для кількісного аналізу вітамінів та інших люмінесціюючих речовин, показана на рис. 1.13

Рис. 1.13 Принципова схема лабораторного флуорометра ЄФ-ЗМ: