3.1.1 Абсорбційні оптичні методи аналізу

Аналітичне застосування абсорбційних оптичних ме­тодів аналізу грунтується на використанні об'єднаного закону світлопоглинання Бутера—Ламберта—Бера (основного закону світ-лопоглинання):

lg І₀/І = χ·С ·l

де I₀ - інтенсивність електромагнітного випромінювання, що па­дає на розчин речовини;

І - інтенсивність електромагнітного випромінювання, яке пройшло через розчин речовини;

l - товщина шару розчину;

C - концентрація розчину, що досліджується;

χ - показник поглинання розчину.

Величину lg І₀/І називають оптичною густиною (D). Її по­значають буквами А або D.

Показник поглинання χ — константа для кожної речовини при певній довжині хвилі світлового випромінювання. Вона дорів­нює оптичній густині розчину з концентрацією та товщиною шару, що дорівнюють одиниці.

Якщо концентрацію виражають в моль/дм³, то χ позначають через ε і називають молярним коефіцієнтом світлопоглинання (молярний коефіцієнт екстинкції). У разі, коли C - вагооб'ємна концентрація, коефіцієнт χ називають питомим коефіцієнтом світлопоглинання (питомим коефіцієнтом екстинкції)

Суворе підпорядкування закону Бугера—Ламберта—Бера має місце тільки при монохроматичному випромінюванні, яке викори­стовують у спектрофотометрії. У фотометрії використовують немонохроматичне випромінювання. При цьому основний закон світ­лопоглинання може бути застосованим з більшим або меншим наближенням, яке пов'язане з постійністю величин коефіцієнта поглинання в певному інтервалі довжин хвиль, що отримують за допомогою світлофільтрів. Вони дозволяють виділити порівняно вузький інтервал довжин хвиль у ділянці смуги поглинання речо­вини, що досліджується. При цьому найменші помилки матимуть місце для речовин з широкою смугою поглинання.

Слід відзначити, що відхилення від основного закону світло­поглинання можуть бути пов'язані також з процесами, які відбу­ваються в розчинах (асоціація, іонізація, комплексоутворення, гід­роліз, таутомерія). У цих випадках зв'язок між концентрацією та оптичною густиною виражають звичайно за допомогою експери­ментально знайденої залежності.

На підставі загальної властивості поглинання резонансного електромагнітного випромінювання розчинами речовин кожен з абсорбційних оптичних методів аналізу має ряд принципових особливостей, тому об'єднання цих методів в одну групу носить достатньо умовний характер.

Молекулярний абсорбційний аналіз

Метод базується на поглинанні електромагнітного ви­промінювання молекулами або іонами досліджуваної речовини в ультрафіолетовій (УФ), видимій або інфрачервоній (ІЧ) ділян­ках спектра у відповідності з основним законом світлопоглинання Бугера – Ламберта - Бера.

Коефіцієнт поглинання (ε або χ) залежить від природи дослі­джуваної речовини і є функцією довжини хвилі. Як правило, ця за­лежність графічно відбивається кривою з чітко вираженим максиму­мом (або максимумами) при певних значеннях λ — довжин хвиль. Така крива у фотометрії носить назву кривої світлопоглинання або спектра поглинання речовини. Ця крива - специфічна характеристика речовин, яка використовується в кількісному аналізі для їх ідентифікації.

Фотометричні методи аналізу поділяються на дві групи. Така класифікація заснована на властивостях електромагнітного випромінювання, яке отримують на різних приладах:

- колориметрія і фотоколориметрія - аналіз за поглинанням розчинами немонохроматичного світла у видимій ділянці спектра (проводять аналіз речовин, які мають власне забарвлення або пе­реводять незабарвлені речовини в забарвлені за допомогою пев­них реакцій);

- спектрометрія — аналіз за вибірковим поглинанням розчи­нами речовин монохроматичного випромінювання в УФ-, види­мій та ІЧ-ділянках спектра.

Унаслідок указаних відмінностей у фотометричних методах використовуються різні способи приготування речовин для аналі­зу і різна апаратура для вимірювання поглинання електромагніт­ного випромінювання.