Способы определения концентрации

Основные способы определения концентрации растворов при помощи абсорбционной спектрофотометрии:

• метод сравнения оптической плотности стандартного и исследуемого растворов

Рис. 1.2.11. Оптическая схема двухлучевого фотоэлектроколориметра

1 – источник излучения, 2 - светофильтр, 3 - призма, 4 - линзы; 5,5 '-зеркала, 6 - кюветы; 7,8 - диафрагмы; 9,9' -  фотоэлементы, 10 - индикатор (миллиамперметр) 

Измеряют оптическую плотность исследуемого и стандартного растворов (концентрация последнего должна быть близкой к концентрации исследуемого раствора). Концентрацию исследуемого раствора С_χ расчтитывают по формуле

где и - оптическая плотность исследуемого и стандартного растворов соответственно; - концентрация стандартного раствора;

• метод градуирования графика

Готовят серию из 4–6 растворов определяемого вещества с известной концентрацией, измеряют их оптическую плотность при одной и той же длине волны и толщине кюветы, строят график зависимости оптической плотности А от концентрации С. Если получается прямая линия (то есть поглощение подчиняется закону Бугера – Ламберта – Бера), её можно описать уравнением

y = ax + b,

где x – концентрация раствора С; y – его оптическая плотность А; a – угловой коэффициент, который равен коэффициенту поглощения (если используют молярную концентрацию, то a=ε); b – отрезок на оси оптической плотности, который отсекает прямая, то есть значение оптической плотности холостого раствора А_хол. Таким образом, уравнение градуируемого графика при фотометрических измерениях имеет вид

А = εС + А_хол

Значение ε расчитывают для каждого стандартного раствора серии и берут среднее. Зная ε, расчитывают концентрацию исследуемого раствора по его оптической плотности:

С = (А – А_хол) / ε.

Более точно значения ε и А_хол находят методом наименьших квадратов, который дает возможность оценить ошибки измерений (стандартные отклонения) этих величин и, значит, погрешность определения неизвестной концентрации.

• Метод добавок

При фотометрическом анализе небольшого числа образцов, когда построение градуировочных графиков нецелесообразно, применяют метод добавок. Этот метод также позволяет полнее исключить влияние состава раствора, который анализируется. Измеряют оптическую плотность анализируемого раствора, А_х, далее в него вводят известное количество компонента, который определяется (а), и снова измеряют оптическую плотность А_х+а. Концентрацию вещества в исследуемом растворе находят расчетным методом или графически.

Оптическая плотность раствора равна А_х= εС_хL; оптическая плотность этого же раствора с добавкой: А_х+а = ε(С_х+ С_а )L. Объединяя оба уравнения, получаем:

А_х/А_х+а = С_х/ (А_х + С_а ) или С_х = С_аА_х/( А_х+а – А_х).

При графическом способе нахождения концентрации исследуемого раствора поступают так: в три одинаковые мерные колбы берут одинаковые аликвотные части раствора, в другую колбу добавляют а₁ стандартного раствора, в третью - а₂ стандартного раствора, во все колбы вводят необходимые реагенты и измеряют оптические плотности: А_х – первого раствора; А_х+а1 – второго раствора; А_х+а2 – третьего раствора. Строят график зависимости оптической плотности от концентрации. На оси абцисс откладывают концентрации, а на оси ординат – соответствующие им значения оптической плотности. Через полученные три точки проводят прямую линию до пересечения её с осью концентрации. Абсолютное значения отрезка 0С_х соответствует концентрации анализируемого раствора.