Визуальные методы. Любое тело при прохождении через него полихроматического белого цвета (т.е. излучения, содержащего весь спектр длин волн видимой области) поглощает излучение определенных длин волн, пропуская все остальные. При этом пропущенное излучение воспринимается как цвет, дополнительный по отношению к поглощенному цвету.
Обычно появление характерной окраски при химической реакции используют в качественном анализе для обнаружения элементов. Глаз может лишь сравнить два излучения и указать, какое из них более (менее) интенсивно, но не может дать оценку интенсивности излучения, т.е. измерить разность интенсивностей или их отношения. Однако равенство световых потоков глаз фиксирует довольно точно – на этом свойстве и основаны визуальные количественные методы.
Существуют следующие визуальные методы.
Метод стандартных серий. Метод заключается в сравнении окраски раствора неизвестной концентрации определяемого компонента с окраской стандартной серии растворов с известной концентрацией, т.е. эталонными. Подбирают эталонный раствор, равный или более близкий по интенсивности исследуемому. Если интенсивность исследуемого раствора оказывается промежуточной между двумя соседними эталонами, то его концентрацию оценивают как среднюю между этими эталонами либо для большей точности, готовя новую стандартную серию с меньшими интервалами концентраций эталонов. Метод стандартных серий прост в исполнении и не требует подчинения растворов закону Бугера-Ламберта-Бера.
Методы уравнивания окраски. Эти методы основаны на уравнивании окраски раствора неизвестной концентрации вещества С х с окраской раствора известной концентрации (эталон) С эт. Окраску можно уравнять изменением толщины слоя раствора или изменением ширины щели (диафрагмирование), через которую проходит световой поток.
|
|
Фотоэлектрические методы позволяют находить концентрации исследуемого вещества по аналитическому сигналу, измеренному на оптическом приборе. Для этого существует несколько способов.
Дифференциальный метод. В этом методе измерения оптической плотности в кювету сравнения помещают не растворитель или холостой раствор (D ср ® 0), а раствор определяемого вещества с известной концентрацией (D ср = 0). Роль поглощающего раствора сравнения может выполнять просто металлическая сетка, имитирующая поглощающий раствор с постоянной оптической плотностью и устанавливаемая вместо кюветы сравнения.
При дифференциальном методе измерения растворы часто не подчиняются закону Бугера-Ламберта-Бера, что объясняется двумя причинами. Во-первых, при использовании в качестве раствора сравнения поглощающего раствора (или сетки) приходится широко раскрывать щель монохроматора (иначе интенсивность прошедшего света будет мала и скомпенсировать фототок не удается). Но при большом раскрытии щели поток становится немонохроматичным, что приводит к отклонению от закона Бугера-Ламберта-Бера. Во-вторых, дифференциальный метод в описанном варианте используют для определения сравнительно больших концентраций веществ. При этом возможно влияние на оптическую плотность химических факторов (например, ассоциация молекул).
| Метод градуировочного графика. Готовят серию из 4–6 растворов определяемого вещества с известной концентрацией, измеряют их оптическую плотность при одних и тех же длине волны и длине кюветы, строят график зависимости оптической плотности D от концентрации С. Концентрацию вещества в исследуемом растворе находят с помощью графика по значению D х, измеренной в тех же условиях (Рис.2.2). | 
|
| Рис.2.2. Градуировочный (калибровочный) график |
Метод добавок. Метод заключается в том, что сначала измеряют оптическую плотность D х раствора с неизвестной концентрацией (С х), а затем в тех же условиях оптическую плотность D 1 того же раствора с добавкой некоторого известного количества определяемого вещества С 1. Таким образом, во втором растворе концентрация определяемого вещества равна С х + С 1, а оптическая плотность этого раствора D 1 складывается из D х и оптической плотности добавки, равной e· С 1· 1:
|
|
D 1 = D х + e С 1 1.
Метод добавок особенно употребим при определении веществ в присутствии примесей, которые могут повлиять на поглощение исследуемого компонента. Именно такие случаи часто встречаются при анализе реальных объектов. При измерении методом добавок все растворы содержат одинаковое количество примесей. Условие применимости данного метода – подчинение растворов закону Бугера-Ламберта-Бера.