Спектрофотометрлер

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

3. Спектрофотометрлер.(СФМ)

Спектрофотометрлер спектральды құрамы бойынша жіңішке жарық шоғырындағы
(монохроматты жарық, шығатын тілім ені 1-20 нм) үлгілердің жарықты жұтуын
өлшеуге мүмкіндік береді.Боялған заттектің ерітіндісімен жарық жұтылуын
нольдік ерітіндінің жұтылуына қатысты өлшейді.
Фотоэлектрлік спектрометр монохроматты жарықты алатын монохроматордан
және оптикалық тығыздықты өлшейтін фотометрден тұрады
Монохроматор жарық көзінен және диспергерлейтін құрылғыдан тұрады. Көп
аса жарық көзі ратінде, 340-1100нм толқын ұзындығының аймағында жарық
шығаратын вольфрамды жібі бар қыздыру шамы қызмет етеді. Бұл жарық көзі
жақын ультракүлгін, көрінетін, сонымен қатар жақын инфрақызыл спектрлер
аймақтарында жұмыс істеуге мүмкіндік береді. λ=186÷350 нм ультракүлгін
спектр аймағында өлшеулер ушін дейтерлі шам қолданылады. Жарық көзі бүкіл
спектральды аймақта үздіксіз спектр беріп тұруы керек, сол кезде
диспергерлік құрылғы арқылы спектрдің керекті бөлігін айқындауға болады.
Жарықты ыдырату үшін әйнек және кварцты призмалар, сонымен қатар
дифракционды торлар қолданылады. Призмалар жоғары дисперсияға және үлкен
жарық күшіне ие.Кварцты призмалар ультракүлгін спектр аймағында жұмыс
істеуге мүмкіндік береді.
Спектрофотометрдің маңызды бір жері—жарық ағынының қарқындылығын
реттеуге болатын саңылау болып табылады: неғұрлым саңылаудың ашылуы аз
болса, соғұрлым ол арқылы аз жарық өтеді және соғұрлым жарық шоғының толқын
ұзындығының интервалы жіңішке болады.
Фотоэлектрлік фотометр вакуумды фотоэлементтерден, тұрақты ток
күшейткішінен және шкаласы оптикалық тығыздық бірлігімен және жарық өткізу
пайызымен градуирленген компенсациялайтын құрылғыдан (потенциометрден)
тұрады.
Спектрофотометр СФ-16. Кварцты бір сәулелік СФМ-16 186-1100 нм
толқын ұзындықтағы диапазонында қатты үлгілердің және ерітіеділердің
өткізуін (оптикалық тығыздық) өлшеуге мүмкіндік береді.Өлшеу компенсациялық
әдіспен жүргізіледі. Монохроматты сәулеге кезектеп салыстыру ерітіндісін
және зерттелетін ерітіндіні енгізеді. Салыстыру ерітіндісін енгізген кезде
миллимаперметр бағдаршасын миллиамперметрдің орталық шкала штрихында
(шартты ноль ретінде алынған) диафрагманың саңылау енін реттеу арқылы
орнатады. Осы кезде жарық ағынының орнатылған шамасын Т 100% өткізу деп
қабылдайды. Сәулелену ағынына зерттелетін ерітіндіні ненгізген кезде
миллимаперметр бағдаршасын,шартты нольге, есептеу патенциометрдің тұтқасын
айналдыру арқылы келтіреді. Өткізу Т немесе оптикалық тығыздық А шамасын
патенциометр шкаласы бойынша есептейді.
Оптикалық құрал. Көзден сәулелену айналы конденсорға түседі, ол
оны жазық айнымалы бағыттайды және линза жазықтығында сәулелену көзінің
кескінін береді, линза кіріс саңылауының маңында орналасқан. Кіріс саңылауы
арқылы өткен сәулелену айналы объективке келіп түседі де, шағылысып,
параллельді шоқпен призмаға бағытталады және кіріс саңылауының үстінде
орналасқан шығыс саңылауында фокусталады. Призманың айналуы кезінде әр
түрлі толқын ұзындықтарындығы монохроматты сәулелену шығыс саңылауы,линза,
фильтр, жұтатын сейілу жарығы, салыстыру ерітіндісі немесе кюветаға
өлшнетін ерітінді, қорғаныш пластинкасы арқылы өтеді де, фотоэлементтің
жарық сезімтал қабатыына түседі
Призма, линза және қорғаныш пластинкалары ультракүлгін спектр
аймағындағы жоғары өткізгішті кварцты әйнектен жасалған. Спектрофотометрдің
кең диапазонында спектрінде жұмысын қамтамассыз ету үшін, екі фотоэлемент
және екі тұтас спектрлі сәулелену көзі қажет. Кварцты әйнектен жасалған
терезесі бар сурьмалық-цезийлік фотоэлемент λ=186÷650 нм сәулелену
аймағындағы өлшеулнрде қолданылады, оттекті цезилік фотоэлемент λ=600÷1100
нм аймағындағы өлшеулергеарналған. Бір фотоэлементтен екіншісіне өту
кезіндегі сәулеленудің толқын ұзындығы спектрофотометрдің паспортында
көрсетілген.
СФ-18 жәнеСФ-14 спектрофотометрлері оптикалық тығыздықты өздігінен
жазатын құрал көмегімен арнайы бланкте автоматты түрде тіркейді.
СФ-14 спектрофотоиетрі 3-10 минут арасында ерітіндінің жарықты жұту
қисығын алуға мүмкіндік береді. Фотометрлік анықтауларда сезімталдық пен
дәлдік фотоэлектроколориметрлерге қарағанда монохроматты жарықты қолдану
есебінен жарық фотометрінде жоғары.
Спектрофотоиетрлер көптеген жағдайларда сапалық талдау үшін де
қолданылуы мүмкін.Әр жұтатын заттек ерітіндісінің жұту спектрі белгілі
формаға ие екндігін ескере отырып,визуальды қарағанда бір түсті болып
көрінетін әртүрлі компоненттерді ажыратуға болады. Спектрофотометрлерді
әсіресе органикалық заттектерді,айырып болғаннан кейін сапалық талдауына
қолданған маңызды.
Гександа фенол және бензол ерітінділерінің ультракүлгін жұту
спектрлері. Осы заттектердің әрқайсысы белгілі жұту тілімдерінің санымен
және олардың спектрде орналасуын сипаттайды.

3 тарау. Фотометриялық талдаудың арнайы әдістері.

Фотоэлектроколориметрмен спектрофотометрлерді қолдану көптеген күрделі
аналитикалық есептердіоңай шешуге мүмкіндік
береді.Фотоэлектроколориметрлеоді титриметриялық талдауда қолданған
ыңғайлы, мысалы, индикатор бояуының ауысуын визуальды бақылау қиындаған
кезде қатты боялған ерітінділерді титрлеген кезде. Бұл жағдайларда
эквиваленттілік нүктесін фотоэлектрлік жолмен орнатқан дәл болып келеді.
Сонымен қатар, осы құралдардың көмегімен тбөлу операцияларына жүгінбей,бір
уақытта ерітіндідегі бірнеше заттектері анықтауға болады.

§1. Фотоэлектрлік титрлеу.
Фотоэлектрлік титрлеу үшін бір фотоэлементі бар фотоколориметрлерді
қолданады. Осы кезде фотоэлемент индикатор ретінде, яғни, ақырғы нүктені
орнатуға мүмкіндік береді. Қарапайым титрациялық фотоколориметр жарық көзі
ретінде тұрақтандырғыш желісіненнемесеаккумулятордан қоректенетін 6 В
автомобиль шамы қолданады. Жарық энергияның қабылдағышы –селеннен жасалған
фотоэлемент титрлеуге арналған кювета-100мл кәдімгі химиялық стакан.
Титрленетін ерітіндіні әйнек араластырғышпен араластырады. Өлшеу құралы
ретінде 10-8-10-7А сезімталдықты 100 бөлімді шкаласы бар бағдаршалы
гальванометр қызмет етеді. Әлсіз боялған ерітінді арқылы өтетін жарықты
азайту үшін, дифрагмалар ретінде қиылған тесіктерінің диаметрлері әр түрлі
қара тығыз қағаздан жасалған парақтар қолданылады; диафрагмалар
фотоэлементтің алдына құралдың үстіңгі қақпағындағы тесікке салынады.
Титрлеу үшін талданатын ерітіндісі бар стаканды фотоколориметр ұясына
салады, диафрагманы гальванометр бағдаршасы шкала соңына (90-100 бөлім)
жақын болып орналасатындай етіп таңдайды, араластырғыш моторын қосады және
жәймендеп реагент ерітіндісін қосады; ерітіндінің әрбір бөлігінен кейін
гальванометр көрсеткіштерін жазып алады.
Алынған мәліметтер бойынша:реагент ерітіндінің көлемі (мл) –
гальванометр көрсеткіштері координатасында, график тұрғызады. Титрлеу
қисықтарына жанамалардың қиылысуы бойынша ақырғы нүктенің қасында
титрлеудің ақырғы нүктесін табады.Мысалы, темір тұзын(2), темір артық
мөлшері болғанкезде, калий перманганатымен титрлегенде ерітінді түссіз
болып қалады және гальванометр бағдаршасының ауытқуы тұрақты болады;
эквиваленттік нүктесінің арғы жағында, калий перманганатының артық мөлшері
есебінен, боялу қарқындылығы KМnO4 жаңа порцияларының қосылуынан күшейеді
және гальванометр бағдаршасының ауытқуы азая береді.
Қазіргі кезде фотоэлектрлік титрлеу зауыттарда және ғылыми
зертханаларында кеңінен қолданылады. Тотығу-тотықсыздану кешен түзуші және
бейтараптандыру реакциялары бойынша органикалық ерітіндінің жартылай
автоматты фотометрлік титрлеуі үшін ультракүлгінтитрометрін қолданады.

§2. Көпкомпонентті ерітінділерді фотометрлік талдау.
Егер епітіндіде бір уақытта, бір-бірімен әсерлеспейтін екі боялған
заттек болса олардыңконцентрацияларын, молярлы өтеу коэффициенттері белгілі
болғанда, екі толқын ұзындығындағы оптикалық тығыздығын өлшеу арқылы
анықтауға болады. Әдіс, келесіге негізделген: берілген толқын ұзындығындағы
боялған заттек қоспасы ерітіндінің оптикалық тығыздығы осы толқын
ұзындығындағы бөлек компоненттердің оптикалық тығыздықтарының қосындысы
болып табылады:
Ажалпы= А1+А2+А3+...+Аі
Екікомпонентті жүйелерді талдағанда 3нұсқа болуы мүмкін.
1. Бөлек компоненттердің жұтылу қисықтары бірінің үстіне бірі
бөлектеп қабаттасады, бірақ бөлек жарық жұту максималдарына ие. Жұтылу
максимумдары λ1 және λ2 толқын ұзындықтарында табылады. Егер осы
заттектердің ерітінді қоспасындайындайтын болса, ол жарық жұтылу қисығын
береді. Әрбір берілген толқын ұзындығындағы λ қисықтың кез-келген нүктесі,
бірінші және екінші заттектердің оптикалық тығыздықтарының қосындысымен
анықталады.λ1 кезіндегі қасында оптикалық тығыздық Аλ1 бірінші заттектің
және Аnλ1 екінші заттектің оптикалық тығыздықтарының қосындысы болып
табылады; соған сәйкес Ажалпыλ1 =Аλ11 +Аλ1n. λ 2
кезінде:Ажалпыλ1=Аλ2+Аλ2n. Бұл жағдайда екі заттектің қоспасын
фотометрлік анықтау есебі келесі түрде жүреді.
Концентрациясы белгілі бірінші және екінші таза заттек ерітіндісін
дайындайды. Одан кейін, екі толқын ұзындығы λ 1 және λ 2 кезіндегі олардың
оптикалық тығыздықтарын өлшейді Аλ11,Аλ2n және Аλ21,Аλ 1n , А=εCL
формуласы бойынша ε1λ1,εnλ1 және ε1λ2, εnλ2 молярлік өшу коэффициенттерін
есептейді. Осы екі заттек қоспасын талдаған кезде λ1 және λ2 осы толқын
ұзындықтарындағы Ажалпы λ1 және Ажалпы λ2 оптикалық тығыздықтарының
қосындысын өлшейді және

Аλ1жалпы =(ε1λ1С1+ε2λ1С2)L
(1.20)

Аλ2жалпы=(ε1λ2С1+ε2λ2С2)L
(1.21)
табады, мұндағы С1 және С2 – компоненттер концентрациялары, L- қабат
қалыңдығы. Бұл теңдеулер жүйесін шеше отырып, белгісіз концентрацияларды С1
жәнеС2 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.