هر ذره اعم از مولکول، اتم یا یون، در نتیجه جذب کوانتومی نور، به سطح بالاتری از حالت انرژی منتقل می شود. اغلب، انتقال از حالت پایه به حالت برانگیخته رخ می دهد. این باعث می شود باندهای جذب خاصی در طیف ظاهر شوند.
جذب تابش منجر به این می شود که وقتی از یک ماده عبور می کند، با افزایش تعداد ذرات یک ماده با چگالی نوری معین، شدت این تابش کاهش می یابد. این روش تحقیق توسط V. M. Severgin در سال 1795 پیشنهاد شد.
این روش برای واکنش هایی مناسب است که آنالیت قادر به تبدیل شدن به یک ترکیب رنگی است که باعث تغییر رنگ محلول آزمایش می شود. با اندازه گیری میزان جذب نور یا مقایسه رنگ با محلولی با غلظت مشخص، درصد ماده موجود در محلول را به راحتی می توان یافت.
قانون اساسی جذب نور
ماهیت تعیین فتومتریک دو فرآیند است:
- انتقال آنالیت بهترکیب جاذب؛
- اندازه گیری شدت جذب همین ارتعاشات توسط محلول ماده آزمایشی.
تغییر در شدت نور عبوری از مواد جاذب نور نیز به دلیل از دست دادن نور در اثر بازتاب و پراکندگی ایجاد می شود. برای قابل اعتماد کردن نتیجه، مطالعات موازی برای اندازه‌گیری پارامترها در ضخامت لایه یکسان، در کووت‌های یکسان، با حلال یکسان انجام می‌شود. بنابراین کاهش شدت نور عمدتاً به غلظت محلول بستگی دارد.
کاهش شدت نور عبوری از محلول با ضریب انتقال نور (که انتقال آن نیز نامیده می شود) مشخص می شود T:
Т=I / I0، جایی که:
- I - شدت نور عبوری از ماده؛
- I0 - شدت پرتو نور فرود.
بنابراین، انتقال نسبت شار نور جذب نشده عبوری از محلول مورد مطالعه را نشان می دهد. الگوریتم مقدار انتقال معکوس، چگالی نوری محلول (D) نامیده می شود: D=(-lgT)=(-lg)(I / I0)=lg(I 0 / I).
این معادله نشان می دهد که کدام پارامترها پارامترهای اصلی برای تحقیق هستند. اینها شامل طول موج نور، ضخامت کووت، غلظت محلول، و چگالی نوری است.
قانون بوگر-لامبرت-بیر
یک عبارت ریاضی است که وابستگی کاهش شدت شار نور تک رنگ از غلظت را نشان می دهد.جاذب و ضخامت لایه مایعی که از آن عبور می کند:
I=I010-ε·С·ι، جایی که:
- ε - ضریب جذب نور؛
- С - غلظت یک ماده، مول در لیتر؛
- ι - ضخامت لایه محلول آنالیز شده، بهمراجعه کنید.
پس از تبدیل، این فرمول را می توان نوشت: I / I0 =10-ε·С·ι.
ماهیت قانون به شرح زیر است: محلول های مختلف از یک ترکیب با غلظت و ضخامت لایه یکسان در کووت، همان قسمت از نوری که روی آنها می افتد را جذب می کنند.
با گرفتن لگاریتم آخرین معادله، می توانید فرمول را بدست آورید: D=εCι.
بدیهی است که چگالی نوری به طور مستقیم به غلظت محلول و ضخامت لایه آن بستگی دارد. معنای فیزیکی ضریب جذب مولی روشن می شود. برای محلول یک مولی و با ضخامت لایه 1 سانتی متر برابر با D است.
محدودیت اعمال قانون
این بخش شامل موارد زیر است:
- فقط برای نور تک رنگ معتبر است.
- ضریب ε مربوط به ضریب شکست محیط است، به خصوص انحرافات قوی از قانون را می توان در هنگام تجزیه و تحلیل محلول های بسیار غلیظ مشاهده کرد.
- دما هنگام اندازه گیری چگالی نوری باید ثابت باشد (در عرض چند درجه).
- پرتو نور باید موازی باشد.
- PH محیط باید ثابت باشد.
- قانون در مورد مواد اعمال می شودکه مراکز جذب نور ذراتی از یک نوع هستند.
روشهای تعیین غلظت
ارزش در نظر گرفتن روش منحنی کالیبراسیون است. برای ساخت آن، یک سری محلول (5-10) با غلظت های مختلف ماده مورد آزمایش تهیه کنید و چگالی نوری آنها را اندازه بگیرید. با توجه به مقادیر به دست آمده، نمودار D در مقابل غلظت رسم می شود. نمودار یک خط مستقیم از مبدا است. این به شما امکان می دهد غلظت یک ماده را به راحتی از نتایج اندازه گیری ها تعیین کنید.
روش اضافات هم وجود دارد. کمتر از قبلی استفاده می شود، اما به شما امکان می دهد محلول های ترکیب پیچیده را تجزیه و تحلیل کنید، زیرا تأثیر اجزای اضافی را در نظر می گیرد. ماهیت آن تعیین چگالی نوری محیط Dx، حاوی آنالیت با غلظت ناشناخته Сx است، با تجزیه و تحلیل مکرر از همان محلول، اما با افزودن مقدار معینی از مؤلفه آزمون (Сst). مقدار Cx با استفاده از محاسبات یا نمودارها پیدا می شود.
شرایط تحقیق
برای اینکه مطالعات فتومتریک نتیجه قابل اعتمادی را ارائه دهند، چندین شرط باید رعایت شود:
- واکنش باید به سرعت و به طور کامل، انتخابی و قابل تکرار پایان یابد؛
- رنگ ماده به دست آمده باید در طول زمان ثابت باشد و تحت تأثیر نور تغییر نکند؛
- ماده آزمایش به مقدار کافی برای تبدیل آن به شکل تحلیلی مصرف می شود؛
- اندازه گیریچگالی نوری در محدوده طول موجی انجام می شود که در آن تفاوت در جذب معرف های اولیه و محلول تجزیه و تحلیل شده بیشترین است.
- جذب نور محلول مرجع صفر نوری در نظر گرفته می شود.
