Оптичні методи аналізу icon

Оптичні методи аналізу




НазваОптичні методи аналізу
Сторінка1/15
Дата13.07.2012
Розмір0.9 Mb.
ТипДокументи
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Ці методичні вказівки призначені для студентів 2-3 курсів усіх форм навчання спеціальностей ”Екологія і охорона навколишнього середовища”, ”Водопостачання та водовідведення” факультету інженерної екології міст.


Контроль за станом природного середовища є однією з найважливіших ланок у розв’язанні багатьох екологічних проблем, зокрема охорони водного басейну, повітря тощо. Основним джерелом інформації про стан об’єктів природного середовища є аналіз, тому особливого значення набуває правильність визначення великої кількості хімічних інгредієнтів, наявних у цих об’єктах. Поряд з хімічними методами аналізу широке використання мають фізико-хімічні методи аналізу. Вони відзначаються високою чутливістю і швидкістю виконання аналітичних задач.

Мета цих методичних вказівок – ознайомлення студентів з методами фізико-хімічногого аналізу, що мають широке застосування у науково-дослідних і виробничих лабораторіях при визначенні вмісту і властивостей речовин у воді, повітрі чи грунті або є перспективними для отримання даних, необхідних при розв’язанні екологічних проблем.

Методичні вказівки побудовані так, що виконанню конкретних лабораторних робіт передує розгляд у загальних рисах теоретичних основ фізико-хімічного методу, його технічного обладнання, методики виконання вимірів. Під таким кутом зору розглядаються фотометричний, потенціометричний та кондуктометричний методи аналізу води, а також експресний метод індикаторних трубок (лінійно-колориметричний метод) для визначення концентрацій газів у повітрі. Закріпленню кожної теми сприяють наведені після кожної лабораторної роботи контрольні запитання.

Методичні вказівки можуть використовуватися студентами протягом навчального семестру, а також під час навчально-виробничої практики з аналізу води.





Оптичні методи аналізу


Оптичні методи аналізу базуються на взаємодії речовин з електромагнітним випромінюванням. Залежно від характеру цієї взаємодії розрізняють такі методи:

1.^ Абсорбційний метод аналіз – ґрунтується на здатності речовин поглинати електромагнітне випромінювання. До нього належать:

а) колориметричний метод аналізу – ґрунтується на візуальному порівнянні кольору або інтенсивності забарвлення стандартного та досліджуваного розчину;

б) фотоелектроколориметричний метод аналізу – ґрунтується на вимірюванні світлопоглинання у видимій частині спектру речовинами (іонами) за допомогою приладів (фотоелектроколориметрів) із спрощеним способом монохроматизації;

в) спектрофотометричний метод аналізу – ґрунтується на вимірюванні поглинання монохроматичного світла речовинами (іонами) в ультрафіолетовій (УФ), видимій чи інфрачервоній (ІЧ) частинах спектру;

г) атомно-абсорбційний метод аналізу – ґрунтується на вимірюванні поглинання монохроматичного світла атомами речовин, що знаходяться в газоподібному стані.

2.^ Нефелометричний метод аналіз – ґрунтується на вимірюванні інтенсивності розсіяного світла (вимір віддзеркаленого потоку світла); застосовується для неоднорідних систем.

3. ^ Турбодиметричний метод аналізу – ґрунтується на вимірюванні каламутності системи, що зумовлена розсіюванням світла завислими речовинами (вимір у потоці світла, що проходить); застосовується для аналізу суспензій, емульсій, каламутних розчинів.

4.^ Рефрактометричний метод аналіз – ґрунтується на вимірюванні показника заломлювання світла розчином.

5. Люмінесцентний метод аналізу – ґрунтується на вимірюванні випромінювання, що з’являється в результаті виділення надлишку енергії збудженими атомами аналізованої речовини.

6. ^ Емісійний спектральний метод аналізу – ґрунтується на дослідженні світла, що випромінюється газоподібними атомами речовини.


Фотометричний метод аналізу

Фотометричний метод аналізу має поширене застосування для визначення концентрації речовин (іонів) у воді чи інших розчинниках. Він грунтується на вимірюванні інтенсивності поглинання електромагнітного випромінювання різних ділянок спектру однорідною системою і об’єднує під єдиною назвою методи 1 а-в.

Головними характеристиками електромагнітного випромінювання є довжина хвилі (), частота коливання () та енергія (Е). Електромагнітні випромінювання різної довжини хвилі (коливань) складають електромагнітний спектр. Залежно від довжини хвилі (, нм = 10-9 м) розрізняють такі діапазони електромагнітного спектру: ультрафіолетовий (УФ) – 200-400 нм, видимий – 400-700 нм, інфрачервоний (ІЧ)-  700 нм. Кожна однорідна система має властивість вибірково поглинати випромінювання певної довжини хвилі. Найкраще це спостерігається на системах, поглинаючих випромінювання видимої ділянки спектру. Колір будь-якого забарвленого розчину є додатковим до кольору випромінювання, що поглинається.

Фотометричне визначення речовин (іонів) у розчинах складається з двох етапів:

1. Проведення фотометричної реакції, мета якої – переведення досліджуваного компоненту в забарвлену речовину, що поглинає електромагнітне випромінювання певної довжини хвилі. Для цього до розчину компоненту, який визначають, додають певний реагент, що утворює з компонентом забарвлену речовину ( за хімічною природі, як правило, це або комплексна сполука, або продукт окислювально-відновної реакції).

2. Вимірювання інтенсивності поглинання електромагнітного випромінювання (світлопоглинання) забарвленим розчином.

Вимірювання світлопоглинання можна виконати різними методами:

а) колориметричний метод базується на візуальному порівнянні кольору (інтенсивності забарвлення) розчину, що досліджують, з кольором (інтенсивністю забарвлення) серії стандартних розчинів з відомою концентрацією. При цьому забарвлений розчин поглинає суцільне випромінювання немонохроматичної видимої ділянки спектру;

б) спектрофотометричний метод базується на вимірюванні інтенсивності монохроматичного світла в УФ-, видимому чи ІЧ- діапазонах спектру;

в) фотоелектроколориметричний метод базується на вимірюванні інтенсивності світлопоглинання забарвленим розчином видимої частини спектру за допомогою приладів із спрощеним способом монохроматизації - фотоелектроколориметри (ФЕК, ЛМФ).


^ Головний закон світлопоглинання

Практичне застосування фотометричного методу визначення концентрації речовин (іонів) у розчинах ґрунтується на головному законі світлопоглинання Бугера-Ламберта-Бера.

При проходженні монохроматичного світла з інтенсивністю () крізь шар однорідного розчину з товщиною () і концентрацією поглинаючих світло часток (С) частина світла поглинається (), розсіюється () та відбивається від стінок посуду (), тому інтенсивність світла, що пройшло (), менша, ніж , тобто


.

Величини і достатньо малі (у порівнянні з ), тому їх значеннями можна знехтувати. Тоді

.

Зменшення інтенсивності світла, що проходить крізь розчин, підкоряється закону Бугера –Ламберта- Бера:

-С, (1)

де – інтенсивність падаючого світла

– інтенсивність світла, що пройшло крізь шар розчину;

 - молярний коефіцієнт поглинання або молярний коефіцієнт екстинції, л/ моль см, що характеризує власні властивості речовини поглинати світло певної довжини хвилі, залежить від природи речовини, довжини хвилі, температури й не залежить від концентрації

С – молярна концентрація поглинаючої речовини, моль/л

- товщина поглинаючого шару (товщина кювети), см.

У логарифмічній формі рівняння (1) має вигляд

-С або С. (2)

Здатність розчинів пропускати монохроматичне світло характеризується коефіцієнтом пропускання або просто пропусканням (Т) і розраховується як

(у долях) або . (3)


Здатність розчинів поглинати світло характеризується оптичною густиною (D) і розраховується як

. (4)

Беручи до уваги рівняння (2) і (4) отримуємо рівняння закону Бугера-Ламберта- Бера у формі, придатній для практичного застосування

D = C. (5)

Закон Бугера-Ламберта-Бера: оптична густина розчину з певною товщиною поглинаючого шару прямо пропорційна концентрації розчину.

Графічно залежність D від С має вигляд прямої, що проходить через початок координат.

Закон Бугера-Ламберта-Бера придатний для застосування при виконанні таких умов і обмежень:


  1. Світло повинно бути монохроматичним, а його потік паралельним.

  2. Закон придатний тільки для розбавлених розчинів (< 0,01М).

  3. Температура вимірювань має бути незмінною.

  4. При даній довжині хвилі повинні поглинати тільки частки одного виду, тобто при зміні концентрації, в розчині не повинні проходити побічні реакції (гідроліз, дисоціація, асоціація, тощо), які приводять до паралельного утворення продуктів, що поглинають світло.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Схожі:

Оптичні методи аналізу iconФормат опису модуля
Оптичні методи комп'ютерної обробки І розпізнавання зображень. Основи оптичних інформаційних технологій І теорії штучних нейронних...
Оптичні методи аналізу iconПитання до екзамену з дисципліни «пускорегулюючі апарати»
Методи розрахунку кіл з розрядними лампами: метод гармонічного аналізу, метод еквівалентних синусоїд, метод "припасовування", машинні...
Оптичні методи аналізу iconКалендарно-тематичний план практичних занять з дисципліни «Біофізика, фізичні методи аналізу та метрологія»
«Біофізика, фізичні методи аналізу та метрологія» для студентів 1 курсу фармацевтичного факультету
Оптичні методи аналізу iconПрактикум з дисципліни «методи структурного аналізу матеріалів» для студентів спеціальності 050403
Лабораторний практикум з дисципліни «Методи структурного аналізу матеріалів» / укладачі: В. М. Раб, Т. П. Говорун
Оптичні методи аналізу iconКод модуля: ес 6031 С01 Тип модуля: обов’язковий Семестр
Математичні моделі аналізу усталених режимів електроенергетичних систем. Методи вузлових напруг та контурних струмів, балансу потужностей....
Оптичні методи аналізу iconМетодичні вказівки до виконання індивідуальних робіт з дисципліни «методи структурного аналізу матеріалів» для студентів спеціальності
Методичні вказівки до виконання індивідуальних робіт з дисципліни «Методи структурного аналізу матеріалів» / укладачі В. М. Раб,...
Оптичні методи аналізу iconМетодичні вказівки до лабораторних робіт з курсу "Аналітична хімія та інструментальні методи аналізу " для студентів 2-го курсу спеціальності 6091600"Хімічна технологія високомолекулярних сполук"
Методичні вказівки до лабораторних робіт з курсу "Аналітична хімія та інструментальні методи аналізу "
Оптичні методи аналізу iconТематичний план лекцій Модуль Колоїдна хімія для студентів 3 курсу фармацевтичного факультету
Предмет колоїдної хімії. Класифікація і методи одержання колоїдних систем. Молекулярно-кінетичні та оптичні властивості колоїдних...
Оптичні методи аналізу iconПрограма спецкурс «Моделювання та аналіз аналогових І цифрових радіоелектронних схем» Спецiальнiсть: 070203 прикладна фiзика
У спецкурсі вивчаються методи формування математичних моделей радіоелектронних схем на макрорівні у вигляді системи звичайних диференційних...
Оптичні методи аналізу iconМетодичні вказівки до виконання лабораторної роботи «Дослідження процесу подрібнення сипких матеріалів у вібраційному млині»
Вивчити основні класи та методи подрібнення твердих матеріалів, методи аналізу дисперсного складу твердого матеріалу
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи