Классификация фотометрических методов анализа

Фотометрические методы исследования базируются на способности жидких сред (растворов) поглощать и/или рассеивать, отражать электромагнитное излучение и даже излучать электромагнитную энергию под воздействием световой энергии возбуждения или в результате химической реакции (рис.1).

Рис.2 Классификация фотометрических методов лабораторного исследования

Абсорбционный метод анализа

На абсорбционном методе анализа или свойстве растворов поглощать видимый свет и электромагнитное излучение в близком к нему ультрафиолетовом диапазоне основан принцип действия самых распространенных фотометрических приборов для медицинских лабораторных исследований — спектрофотометров и фотоколориметров (видимый свет).

Каждое вещество поглощает только такое излучение, энергия которого способна вызвать определенные изменения в молекуле этого вещества. Иными словами, вещество поглощает излучение только определенной длины волны, а свет другой длины волны проходит через раствор. Поэтому в видимой области света цвет раствора, воспринимаемый глазом человека, определяется длиной волны излучения, не поглощенного этим раствором. То есть наблюдаемый исследователем цвет является дополнительным по отношению к цвету поглощенных лучей (таблица 2).

Таблица 2 Дополнительные цвета к цветам поглощения
Поглощаемый цвет	Область поглощения, нм	Наблюдаемый цвет (цвет вещества)
Фиолетовый	380—450	Желто-зеленый
Синий	450—495	Желтый
Зеленый	495-570	От фиолетового до красно-фиолетового
Желтый	570—590	Синий
Оранжевый	590—620	Зеленовато-синий
Красный	620-750	Синевато-зеленый

В основу абсорбционного метода анализа положен обобщенный закон Ламберта — Бера. При облучении раствора монохроматическим излучением с длиной волны λ, поглощение излучения А_λ пропорционально концентрации поглощающего вещества в растворе С и толщине поглощающего слоя L:

А_λ=a_λхCхL,

Где a_λ— коэффициент поглощения, являющийся константой и характеризующий поглощающие свойства вещества (соединения) при данной длине волны λ.

Если концентрация раствора С выражена в молях на литр, то коэффициент поглощения a_λ принято называть молярным коэффициентом поглощения и обозначать его как ε.

В ряде случаев происходит нарушение основного закона Бугера — Ламберта — Бера, а график линейной зависимости претерпевает изменения, принимая вид кривой (рис 2). Отклонения от линейной зависимости между концентрацией и измеренным значением поглощения могут происходить по целому ряду причин.

1) Поток световой энергии не является строго монохроматическим, что имеет место практически всегда, когда используются интерференционные или стеклянные фильтры, а не монохроматоры, а также вследствие влияния световой энергии частот за пределами полосы пропускания, так называемых «хвостов» фильтров. Эта нелинейность обусловлена самими техническими средствами измерения.

2) Происходит взаимодействие между молекулами растворителя и частицами вещества, поглощающими световую энергию. При этом взаимодействие меняется с изменением концентрации.

Гидратация, или связывание молекул растворителя молекулами или ионами растворенного вещества, сказывается на поглощении светового потока раствором. С изменением концентрации раствора этот процесс протекает неравномерно.

3) Присутствие посторонних электролитов вызывает деформацию молекул или комплексных ионов окрашенных веществ и, следовательно, влияет на поглощение световой энергии. С разбавлением раствора влияние электролитов изменяется, что приводит к изменению светопоглощения.

4) Изменение рН раствора влияет на устойчивость образующихся соединений, и для получения воспроизводимых результатов в ряде случаев целесообразно контролировать величину рН.

Рис. 3. Графики соотношении между концентрацией вещества С

и абсорбцией А.

Имеют место и другие причины, связанные главным образом с физико-химическими свойствами вещества, которые приводят к отклонению от закона Бера.