Тема: Определение концентрации раствора с помощью фотоэлектрического колориметра фэк – 56м.

Знания, полученные по данной теме, необходимы для понимания принципа действия фотоэлектроколориметра, широко применяемого в клинической лаборатории оптического прибора для колориметрических методов биохимических исследований.

ЦЕЛЬ: Изучить способ измерения концентрации раствора методом концентрационной колориметрии.

Для реализации цели необходимо:

а) Изучить литературу [1] по теме работы, раздел «Поглощение и рассеяние света».

б) Ответить на вопросы.

1. Как формулируется закон Бугера?

2. Как записывается дифференциальное уравнение закона Бугера, какой физический смысл имеют входящие в него величины?

3. В каком виде записывается интегральное уравнение закона Бугера, смысл входящих в него величин?

4. Что называется молярным коэффициентом поглощения, как он зависит от длины волны света?

5. что называется коэффициентом пропускания раствора, как он выражается аналитически и от чего зависит?

6. Что называется оптической плотностью раствора, как она выражается аналитически и от чего зависит?

7. В чем заключается метод относительной колориметрии?

8. Какие основные элементы входят в состав оптической схемы колориметрии?

9. Как определяется неизвестная концентрация по известной концентрации раствора одного и того же вещества с помощью колориметра?

10. В каких медико-биологических исследованиях применяют фотоколориметр?

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

При пропускании света через слой вещества его интенсивность уменьшается. Уменьшение интенсивности является следствием взаимодействия световой волны с частицами (атомами и молекулами) вещества, в результате которого часть световой энергии передается веществу. Это явление получило название поглощения света.

Установим закон поглощения света веществом.

Пусть через однородное вещество проходит пучок параллельных монохроматических лучей длиной волны l. Выделим элементарный слой вещества толщиной (рис. 1). При прохождении света через такой слой его интенсивность I уменьшается. Изменение интенсивности пропорционально интенсивности падающего света и толщине слоя

, (1)

где - монохроматический натуральный показатель поглощения, зависящий от свойств среды. Знак " -" означает, что интенсивность света уменьшается.

Найдем интенсивность света, прошедшего слой вещества толщиной , если интенсивность входящего в слой света . Для этого проинтегрируем выражение (1), предварительно разделив переменные

.

В результате получим

ln

-

ln

,

откуда имеем:

.

(2)

Это закон Бугера. Он показывает, что интенсивность света уменьшается в геометрической прогрессии, если толщина слоя возрастает в арифметической прогрессии.

Натуральный монохроматический показатель поглощения является величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в результате поглощения в среде в е раз.

Иногда закон Бугера записывается в виде

,

где - десятичный монохроматический показатель поглощения.

Свет различных длин волн поглощается веществом различно, поэтому показатели поглощения и зависят от длины волны.

Монохроматический натуральный показатель поглощения раствора поглощающего вещества в непоглощающем растворителе пропорционален концентрации С раствора (закон Бера):

, , (3)

где и - натуральный и десятичный монохроматические показатели поглощения, отнесенные к концентрации вещества.

Закон Бера выполняется только для разбавленных растворов. В концентрированных растворах он нарушается из-за влияния взаимодействия между близко расположенными молекулами поглощающего вещества. Подставляя выражения (3) в (2), получим закон Бугера- Ламберта- Бера:

или

.

(4)

Отношение называется коэффициентом пропускания. Оптическая плотность вещества равна

ln

ln

.

(5)

Из выражений (4) и (5) получаем

. (6)

Закон Бугера- Ламберта- Бера лежит в основе концентрационной колориметрии: фотометрических методов определения концентрации вещества в поглощающих окрашенных растворах. В концентрационной колориметрии используются методы, связанные с той или иной формой фотометрии, то есть изменением интенсивности света.

На практике молярные коэффициенты разных веществ, как правило неизвестны, поэтому определение концентрации вещества в растворе производят относительным методом. В относительном методе используют двухлучевую схему измерений, которая реализована в фотоэлектроколориметре.

ЗАДАНИЕ, ВЫПОЛНЯЕМОЕ В ЛАБОРАТОРИИ.

Найти зависимость поглощения света в заданном растворе от длины волн, определить длину волны максимума поглощения. Построить калибровочный график, используя свет с длиной волны, равной для нескольких растворов, и по этому графику найти неизвестную концентрацию.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Для проведения исследований используется фотоэлектроколориметр КФК-2-YXL 4.2 (рис. 3) и набор растворов одного и того же вещества с разными концентрациями, концентрации растворов указаны на колбах.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.