Фотометр КФК-3-01.

Фотометрический анализ.

Метод абсорбционной спектроскопии основан на избирательности поглощения растворами веществ ультрафиолетового (180-400 мкм), видимого (400-700 мкм) и инфракрасного света (700-3000 мкм). С помощью спектрофотометрии измеряют степень поглощения монохроматического излучения в видимой, УФ- и ИК-областях спектра. Фотоколориметрический метод анализа использует полихроматическое излучение преимущественно в видимом участке спектра и поэтому имеет меньшую чувствительность и точность определения. Однако простота, доступность и универсальность фотоколориметрии обусловили ее широкое применение для контроля загрязнений воздуха и воды. Фотоколоримерические методы анализа основаны на сравнении поглощения света стандартными и исследуемыми растворами.

Если световой поток пропустить через кювету с раствором, поглощающим свет, то выходящий световой поток будет менее интенсивным, чем входящий. Ослабление светового потока связано с частичным поглощением его и частичным отражением. Если I_о – интенсивность падающего, а I – интенсивность прошедшего через раствор светового потока, то D = lg(I_о/I) – оптическая плотность, или абсорбционность, которая характеризует интенсивность поглощенного светового потока.

Согласно основному закону поглощения - закону Бугера-Ламберта-Бера абсорбционность растворов при прочих равных условиях прямо пропорциональна концентрации вещества и толщине поглощающего слоя:

D = lg(I_о/I) = eLC,

где e - молярный коэффициент светопоглощения; L – толщина слоя раствора, через который проходит световой поток, см; С – концентрация раствора, моль/л.

Величина e зависит от природы вещества и растворителя, длины волны и температуры и не зависит от L и С. Чем выше величина e, тем чувствительнее метод. Так, e раствора гесамина меди равен 120 (3 н. раствор NH₃ в воде, l_макс = 620 нм), а дитизона меди – 22700 (растворитель CCl, l_макс = 445 нм). Это означает, что для получения одинаковой оптической плотности в случае применения дитизона, потребуется концентрация меди почти в 190 раз меньшая, чем в случае использования аммиака. Следовательно, определение меди дитизоном в 190 раз чувствительнее определения меди аммиаком. Таким образом, применение подходящих окрашивающих веществ, взаимодействующих с определяемым ионом или веществом, позволяет либо сделать вообще возможным фотометрическое его измерение, либо повысить чувствительность метода.

Фотометр КФК-3-01.

Для контроля загрязнений воздушной среды, гидросферы и почвы в практике широко используются различные фотометры.

Управляемый IВМ-совместимым компьютером фотометр фотоэлектрический КФК-3-01 предназначен для измерения коэффициентов пропускания и оптических плотностей прозрачных жидкостных растворов, а также для измерения скорости изменения оптической плотности и определения концентрации веществ в растворах после предварительной градуировки. Прибор работает в спектральном диапазоне от 315 до 990 нм. Спектральный интервал, выделяемый монохроматором фотометра – не более 5 нм.

Принцип действия фотометра основан на сравнении потока излучения Ф_о, прошедшего через «холостую пробу» (растворитель или контрольный раствор, по отношению к которому производится измерение) и потока излучения Ф, прошедшего через исследуемый раствор.

Потоки излучения Ф_о и Ф фотоприемником преобразуются в электрические сигналы U_о, U и U_т (U_т - сигнал при неосвещенном фотоприемнике), которые обрабатываются микро-ЭВМ и представляются на индикаторе в виде коэффициентов пропускания, оптической плотности, скорости изменения оптической плотности, концентрации.

Фотометр можно использовать и в качестве нефелометра, то есть измерять оптическую плотность и концентрацию вещества, образующего тонко дисперсную взвесь. Так, по количеству сульфата бария в анализируемой взвеси, судят о содержании в воздухе образующей его двуокиси серы.

Внешний вид фотометра КФК-3-01 представлен на рис. 4.

Рис. 4. Фотометр КФК-3-01. 1 – съемная крышка кюветного отделения. 2 – кожух прибора. 3 – ручка для поворота дифракционной решетки и установки длины волны. 4 – ручка ввода кюветы в световой поток. 5 – основание прибора. 6 – наименование прибора. 7 – верхний индикатор. 8 – нижний индикатор. 9 – кнопки управления. 10 – выключатель «СЕТЬ».

Рис. 5. График зависимости оптической плотности калибровочного раствора от содержания красителя Е 104.

Измерения проводят на фотометре КФК-3-01 согласно инструкции в режиме «КОНЦЕНТРАЦИЯ по 6 стандартным растворам». По результатам измерения компьютер фотометра определяет коэффициент факторизации К_ф, с помощью которого рассчитывается концентрация исследуемого раствора.

На рис.5 приведен пример соответствующего калибровочного графика с указанием уравнения прямой. Из этого уравнения

Следовательно, коэффициент факторизации в данном случае К_ф = 400.