الأسس النظرية لتحديد الكثافة البصرية لمحلول ما

2024 مؤلف: Angel Austin | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 17:40

أي جسيم ، سواء كان جزيءًا أو ذرة أو أيونًا ، نتيجة امتصاص كمية من الضوء ، ينتقل إلى مستوى أعلى من حالة الطاقة. في أغلب الأحيان ، يحدث الانتقال من الحالة الأساسية إلى الحالة المثارة. هذا يتسبب في ظهور نطاقات امتصاص معينة في الأطياف.

يؤدي امتصاص الإشعاع إلى حقيقة أنه عندما يمر عبر مادة ما ، تقل شدة هذا الإشعاع مع زيادة عدد جزيئات مادة ما ذات كثافة بصرية معينة. تم اقتراح طريقة البحث هذه من قبل V. M Severgin في عام 1795.

هذه الطريقة هي الأنسب للتفاعلات حيث يكون التحليل قادرًا على التحول إلى مركب ملون ، مما يتسبب في تغيير لون محلول الاختبار. من خلال قياس امتصاص الضوء أو مقارنة اللون بمحلول بتركيز معروف ، من السهل إيجاد النسبة المئوية للمادة في المحلول.

القانون الأساسي لامتصاص الضوء

جوهر التحديد الضوئي هو عمليتان:

• تحويل المادة التحليلية إلىمركب ماص
• قياس شدة امتصاص هذه الاهتزازات نفسها بمحلول مادة الاختبار.

التغييرات في شدة الضوء الذي يمر عبر مادة امتصاص الضوء ستحدث أيضًا بسبب فقدان الضوء بسبب الانعكاس والتشتت. لجعل النتيجة موثوقة ، يتم إجراء دراسات متوازية لقياس المعلمات بنفس سماكة الطبقة ، في كوات متطابقة ، مع نفس المذيب. لذا فإن انخفاض شدة الضوء يعتمد بشكل أساسي على تركيز المحلول.

الانخفاض في شدة الضوء الذي يمر عبر المحلول يتميز بمعامل انتقال الضوء (ويسمى أيضًا انتقاله) T:

Т=أنا / أنا_{0، حيث:}

• I - شدة الضوء المار عبر المادة ؛
• I_{0- شدة شعاع الضوء الساقط.}

وهكذا ، يوضح الإرسال نسبة تدفق الضوء غير الممتص الذي يمر عبر المحلول قيد الدراسة. تسمى خوارزمية قيمة الإرسال العكسي الكثافة الضوئية للحل (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I_{0/ أنا).}

توضح هذه المعادلة المعلمات الرئيسية للبحث. وهي تشمل الطول الموجي للضوء ، وسمك الكوفيت ، وتركيز المحلول ، والكثافة البصرية.

قانون بوقر-لامبرت-بير

هو تعبير رياضي يعرض اعتماد الانخفاض في شدة تدفق الضوء أحادي اللون من التركيزماصة وسماكة الطبقة السائلة التي تمر من خلالها:

I=I₀ 10^{-ε · С · ι، حيث:}

• ε - معامل امتصاص الضوء
• С - تركيز مادة ، مول / لتر ؛
• ι - سماكة طبقة المحلول الذي تم تحليله ، انظر

بعد التحويل ، يمكن كتابة هذه الصيغة: I / I₀=10^{-ε · С · ι.}

جوهر القانون كما يلي: تمتص الحلول المختلفة لنفس المركب بتركيز متساوٍ وسمك طبقة في الكوفيت نفس الجزء من الضوء الساقط عليها.

بأخذ لوغاريتم المعادلة الأخيرة ، يمكنك الحصول على الصيغة: D=εCι.

من الواضح أن الكثافة الضوئية تعتمد بشكل مباشر على تركيز المحلول وسمك طبقته. يصبح المعنى المادي لمعامل الامتصاص المولي واضحًا. إنها تساوي D لمحلول أحادي المولي وبسمك طبقة 1 سم.

قيود على تطبيق القانون

يتضمن هذا القسم العناصر التالية:

1. صالحة فقط للضوء أحادي اللون.
2. المعامل ε مرتبط بمؤشر الانكسار للوسط ، خاصة الانحرافات القوية عن القانون يمكن ملاحظتها عند تحليل الحلول شديدة التركيز.
3. يجب أن تكون درجة الحرارة عند قياس الكثافة الضوئية ثابتة (في غضون بضع درجات).
4. يجب أن يكون شعاع الضوء متوازيًا.
5. يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني للوسط ثابتًا.
6. القانون ينطبق على الموادالتي مراكز امتصاص الضوء هي جزيئات من نفس النوع.

طرق تحديد التركيز

يجدر النظر في طريقة منحنى المعايرة. لإنشائه ، قم بإعداد سلسلة من الحلول (5-10) بتركيزات مختلفة من مادة الاختبار وقياس كثافتها البصرية. وفقًا للقيم التي تم الحصول عليها ، يتم رسم مخطط D مقابل التركيز. الرسم البياني عبارة عن خط مستقيم من نقطة الأصل. يسمح لك بتحديد تركيز المادة بسهولة من نتائج القياسات.

هناك أيضًا طريقة للإضافات. يتم استخدامه بشكل أقل تكرارًا من السابق ، ولكنه يسمح لك بتحليل حلول التكوين المعقد ، لأنه يأخذ في الاعتبار تأثير المكونات الإضافية. جوهرها هو تحديد الكثافة الضوئية للوسيط D_x، الذي يحتوي على التحليل بتركيز غير معروف С_x، مع التحليل المتكرر لنفس الحل ، ولكن باستخدام إضافة كمية معينة من مكون الاختبار (С_st). تم العثور على قيمة C_{xباستخدام العمليات الحسابية أو الرسوم البيانية.}

ظروف البحث

لكي تعطي الدراسات الضوئية نتيجة موثوقة ، يجب استيفاء عدة شروط:

• يجب أن ينتهي التفاعل بسرعة وبشكل كامل ، بشكل انتقائي ومتكرر ؛
• يجب أن يكون لون المادة الناتجة مستقرًا بمرور الوقت ولا يتغير تحت تأثير الضوء ؛
• يتم أخذ مادة الاختبار بكمية كافية لتحويلها إلى شكل تحليلي ؛
• قياساتيتم إجراء الكثافة الضوئية في نطاق الطول الموجي حيث يكون الاختلاف في امتصاص الكواشف الأولية والمحلول الذي تم تحليله أكبر ؛
• امتصاص الضوء للمحلول المرجعي يعتبر صفرًا بصريًا.