IV. 3.1. С пектрофотометры и колориметры

Рассмотренные выше особенности молекулярных спектров поглощения и необходимость соблюдать условия выполнения объединенного закона светопоглощения определяют основные параметры и конструктивные особенности приборов для спектрофотометрии и колориметрии.

Измерение относительной интенсивности двух световых потоков I₀ и I может быть выполнено либо путем одновременного сравнения их интенсивностей, либо последовательным измерением их интенсивностей. При одновременном сравнении интенсивностей свет от источника излучения разделяют на два световых пучка равной интенсивности. Один пучок пропускают через кювету с раствором сравнения и принимают его интенсивность за I₀. Второй пучок пропускают через идентичную кювету с исследуемым раствором. Каждый световой поток регистрируется отдельным приемником излучения, наблюдаемые сигналы приемников сопоставляются и преобразуются в значение абсорбционности А. Такая схема измерений характерна для двухлучевых приборов.

Последовательное сравнение интенсивностей двух световых потоков производится путем поочередного помещения на пути одного светового потока раствора сравнения и исследуемого раствора. Приборы с такой схемой измерения называются однолучевыми.

Каждая из этих схем измерения имеет свои достоинства и недостатки. При двухлучевой схеме сравнение двух световых потоков происходит одновременно, и поэтому флуктуации интенсивности источника излучения (например, из-за нестабильности питающего напряжения) практически не сказываются на результатах измерения, так как помехи для обоих потоков действуют синхронно. Недостатком такой схемы является необходимость использования двух кювет и двух приемников излучения. Все различия в поглощающей и рассеивающей способности кювет или в характеристиках приемников излучения входят в качестве погрешности в результат измерения А. Однолучевая схема лишена этих недостатков, световой поток регистрируется одним приемником излучения и может быть использована одна и та же кювета, однако изменение интенсивности излучения источника (флуктуации или дрейф), произошедшие за промежуток времени между моментами регистрации обоих сигналов, создают не учитываемую погрешность измерения. Блок-схемы одно- и двухлучевых приборов приведены на рис. IV.2.

 

Рис. IV.2. Блок-схемы спектральных двух- (а) и однолучевых (б) приборов для молекулярного абсорбционного спектрального анализа

 

В качестве источников света в спектральных приборах обычно применяют дейтериевую лампу для УФ области спектра (180 - 340 нм) и лампы накаливания для видимой области спектра.

Выделение рабочего интервала длин волн должно обеспечивать соблюдение условий выполнения закона Бугера - Ламберта - Бера, т.е. монохроматичность рабочего светового потока. Для этой цели могут использоваться либо монохроматоры, либо светофильтры. Устройство и принцип работы соответствующих диспергирующих элементов подробно рассмотрены в разделе атомно-эмиссионного спектрального анализа. Основным отличием диспергирующих элементов в молекулярном абсорбционном анализе от используемых в атомном спектральном анализе (абсорбционном и эмиссионном) является применение более широких (обычно 1-2 мм) спектральных щелей. В ряде однолучевых приборов регулирование количества световой энергии, поступающей в монохроматор и далее на приемник излучения, осуществляется с помощью изменения ширины щели. Обратные линейные дисперсии для длин волн 500, 600 и 750 нм для различных приборов составляют соответственно 3.0, 3.0 и 3.0 нм/мм для спектрофотометра с дифракционной решеткой СФ-46, 4.0, 7.8 и 16.5 нм/мм для призменного спектрофотометра СФ-10 и 23.5, 42,4 и 80.2 нм/мм для призменного спектрофотометра СФ-26.

Приборы, в которых выделение рабочего интервала длин волн осуществляется светофильтрами, называются колориметрами. Светофильтры выделяют из потока сплошного излучения относительно узкий интервал длин волн. Внутри этого интервала интенсивность излучения распределена неравномерно с максимумом около середины интервала. Для применения в колориметрах важнейшими являются следующие характеристики светофильтров:

длина волны максимума пропускания l_мах. Именно ее принимают за длину волны «монохроматичного» светового потока;

относительное пропускание в максимуме Т_мах. Эта величина не должна быть меньше 30%;

полуширина полосы пропускания Dl, которая определяется аналогично полуширине контура спектральных атомных линий.  

 В колориметрах чаще всего используются светофильтры с Dl » 20 - 30 нм. Типичные характеристики широкополосных светофильтров фотоэлектрического колориметра ФЭК-М представлены на рис. IV.3.

 

 

Рис. IV.3. Спектральные характеристики светофильтров

Основные типы приемников излучения и способы регистрации спектра рассмотрены в разделе, посвященном атомно-эмиссионному спектральному анализу. В приборах с визуальной регистрацией спектра и в простых моделях фотоколориметров иногда применяют широкополосные светофильтры с Dl=60 - 80 нм. Однако в современных фотометрах наблюдается тенденция к улучшению степени монохроматичности света за счет использования светофильтров с Dl < 20 нм. Другим путем радикального улучшения степени монохроматичности в колориметрии является применение источников излучения с линейчатым спектром в сочетании со светофильтрами. При этом прибор комплектуется набором светофильтров с l_мах, соответствующими длинами волн линий эмиссионного спектра источника.

 

IV. 3.2. С пособы определения концентрации

 

Для определения концентрации спектрофотометрия использует две группы методов:

методы, основанные на измерении абсорбционности стандартных и исследуемых растворов;

методы, основанные на уравнивании абсорбционности стандартных и исследуемых растворов.

 

Методы определения концентрации,

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: