Главная страница

Лекция оптические методы анализа. Лекция оптические методы анализа рефрактометрия, поляриметрия, люминесцентный анализ


Скачать 77.99 Kb.
НазваниеЛекция оптические методы анализа рефрактометрия, поляриметрия, люминесцентный анализ
Дата05.07.2021
Размер77.99 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файлаЛекция оптические методы анализа.docx
ТипЛекция
#223374

Подборка по базе: 01 Патофизиология Лекция (1).pdf, Схема анализа стихотворения.docx, Средства и методы физического воспитания. Ахметов Амир ЛД 19-07d, ТРПО 1 лекция (для ИСов).docx, 24. Формирование фонда заработной платы, его структура и методы , Доклад Лекция Дугина Ламов.docx, схема анализа ОГК.doc, 8 лекция.pptx, №12 Технология анализа кривизны оптических поверхностей Кольца Н, 216 1 лекция.pptx


Лекция оптические методы анализа. рефрактометрия, поляриметрия, люминесцентный анализ

http://studentus.net/book/135-konspekt-lekcij-po-analiticheskoj-ximii-kolichestvennyj-analiz/13-lekciya-11-opticheskie-metody-analiza-refraktometriya-polyarimetriya-lyuminescentnyj-analiz.html
ПЛАН

1. Оптические методы анализа, их характеристика и классиф-микация.

2. Рефрактометрия.

3. Поляриметрия.

4. Люминесцентный анализ.

141

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА И ТЕРМИНЫ

Преломление

Призма Амичи

Рефракция

Поляриметрия

Рефрактометрия

Поляризация

Показатель преломления

Плоскость поляризации

Абсолютный и относитель-

Поляризатор

ный показатели преломле-

Призма Николя

ния

Турмалин, исландский шпат,

Дисперсия

герапатит, поляроид

Угол падения

Оптическая активность

Угол преломления

Угол вращения плоскости

Предельный угол преломле-

поляризации

ния

Удельное вращение

Предельный луч

Поляриметр

Полное внутреннее отраже-

Люминесценция

ние

Флуоресценция

Рефрактометры типа Аббе

Выход люминесценции

и типа Пульфриха

Правило Стокса — Ломмеля

Призменный блок

Правило Левшина

ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Оптические методы анализа основаны на взаимодействии веществ с электромагнитным излучением.

К оптическому диапазону относят электромагнитные волны длиной от 100 до 10 000 нм. Его разделяют на три области: ультрафиолетовую (УФ) — 100...380 нм; видимую — 380...760 нм; инфракрасную (ИК) — 760...10 000 нм.

В зависимости от характера взаимодействия вещества с электромагнитным излучением среди оптических методов анализа выделяют:

> абсорбционные, основанные на измерении поглощения веществом светового излучения. К ним относят колориметрию, фотоколориметрию, спектрофотометрию, атомно-абсорбционные методы;

> эмиссионные, основанные на измерении интенсивности света, излучаемого веществом. К ним относят флуориметрию, эмиссионный спектральный анализ и пламенную фотометрию.

Методы, основанные на взаимодействии светового излучения с суспензиями, подразделяют:

> на турбидиметрию — измерение интенсивности света, поглощаемого неокрашенной суспензией;

> нефелометрию — измерение интенсивности света, отраженного или рассеянного окрашенной или неокрашенной суспензией.

К методам, которые базируются на явлении поляризации молекул под действием светового излучения, относят:

> рефрактометрию — измерение показателя преломления;

> поляриметрию — измерение угла вращения плоскости поляризации поляризованного луча света, прошедшего через оптически активную среду;

> интерферометрию — измерение сдвига интерференции световых лучей при прохождении их через кюветы с раствором вещества.

Оптические методы анализа неразрывно связаны с использованием современных приборов различной сложности, что увеличивает стоимость анализа, но дает ряд преимуществ по сравнению с классическими химическими методами: экспрессность, неразрушаемость образца, простоту методики, потребность в небольших количествах веществ для анализа, возможность анализировать соединения любой природы и проводить экспресс-анализ многокомпонентных смесей. Кроме того, они повышают чувствительность, точность и воспроизводимость результатов количественных определений.

Существуют приборы визуального типа, в которых измерения выполняют визуально, то есть с помощью глаза, и фотоэлектрического типа, в которых интенсивность излучения определяют с помощью фотоэлементов (например фотоколориметрия и т. п.).

143

РЕФРАКТОМЕТРИЯ

Преломлением, или рефракцией (от латинского гв/гаеШБ — преломленный), называют изменение направления прямолинейного распространения света при переходе из одной среды в другую.

Преломление, как и поглощение света, является следствием взаимодействия его со средой.

Термин рефрактометрия означает измерение преломления света. Преломление света оценивают по величине показателя преломления, который зависит от состава индивидуальных веществ и систем, от концентрации и типа молекул, которые встретит световой луч на своем пути, так как под действием света молекулы разных веществ поляризуются по-разному.

Отклонение светового луча от первоначального направления при переходе из одной среды в другую тем больше, чем больше разница в скоростях распространения света в двух данных средах. С наибольшей скоростью 3-108 м/с свет распространяется в вакууме. Вакуум является наименее оптически плотной средой.

Отношение скорости распространения света в вакууме ув к скорости света в данной прозрачной среде ус называют абсолютным показателем преломления света N.

N = ±.

Скорость света в вакууме в 1,00027 раза больше скорости света в воздухе, следовательно:

^озд =       = 1,00027.

"возд

Поскольку скорость света в вакууме является предельной, показатели преломления для всех веществ и любых сред — больше единицы.

Относительным показателем преломления потн называют отношение скоростей света в двух средах:

v1

п     = —

где v1 и v2 — скорости распространения света в средах I и II соответственно, при условии что v1 > v2.

Обычно имеют в виду относительные показатели преломления по отношению к воздуху. Эти величины обозначают буквой п и называют просто показателями преломления. Между величинами N и п существует соотношение:

N = п -1,00027.

Практически можно считать, что показатель преломления вещества относительно воздуха равен его абсолютному показателю преломления.

Величина показателя преломления зависит от природы вещества, его плотности, длины волны падающего света, температуры и давления.

Природа вещества определяет степень деформируемости его молекул под действием света, то есть степень поляризуемости. Чем больше поляризуемость,

144

тем сильнее преломление света. Возрастание плотности ведет, как правило, к увеличению показателя преломления, например:

вещество

п

этанол 1,36

глицерин 1,47

стекло 1,50—1,90

алмаз 2,42

Показатели преломления жидкостей и твердых тел мало зависят от давления, так как их сжимаемость очень мала.

Объем всех газообразных и жидких тел при нагревании увеличивается, плотность уменьшается, и, как следствие, уменьшается показатель преломления. Так, например:



Коэффициент объемного расширения твердых тел относительно невелик, и соответственно этому изменение температуры меньше влияет на величины их показателей преломления.

Необходимо отметить, что повышение температуры не всегда приводит к уменьшению п. Доминирующим фактором здесь может оказаться повышение степени поляризации вещества с увеличением температуры, что приводит к возрастанию коэффициента преломления, несмотря на некоторое уменьшение плотности. Это наблюдается, например, для большинства сортов стекол.

Зависимость показателя преломления от длины световой волны X называют дисперсией (от латинского сИБрегуш — рассеянный). Чем меньше X, тем значительнее преломление. Поэтому лучи с разной длиной волн преломляются по-разному. Для видимого света наибольший коэффициент преломления соответствует фиолетовому излучению (X = 397...424 нм), а наименьший красному (X = 640...723 нм), например, для воды:



где С — красная (Хс = 656,3 нм), В — желтая (Хв = 589,3 нм) и Е —синяя (ХР =486,3 нм) линии в спектре водорода.

Согласно законам преломления света имеют место равенства (1) и (2):

N = ^ =

9

_     а _ п2

п°тн " ^т]в " п

(1)

(2)

где а — угол падения света, град; в показатели преломления сред I и II.

угол преломления света, град; п1 и п2

145

среда 1

 

 

 

среда II

 

Рис. 11.1. Преломление светового луча на границе оптической среды I с оптической средой II

Из N > 1 следует, что Za > Z$. Таким образом, при переходе света из оптически менее плотной среды I в среду с большей оптической плотностью II угол падения света a всегда больше угла преломления в (рис. 11.1).

Измерение показателя преломления

Рассматривая преломление светового луча на границе каких-либо двух прозрачных сред, можно сделать вывод о том, что при увеличении Za будет увеличиваться и ZP, оставаясь, однако, меньше Za. Когда a достигнет 90°, величина zp достигнет какой-то предельной величины, меньшей 90°. Этот угол называют предельным углом преломления, а луч, образующий его,— предельным лучом. При этом падающий луч будет скользить вдоль поверхности раздела двух сред. Если Za = 90°, то sin a = 1, следовательно, выражение (2) примет вид:

1 n

-—- = — , откуда n = n sin в. sin в n1

Для того чтобы определить n1, достаточно измерить величину zp.

Известно, что падающий и преломленный лучи обратимы. Следовательно, луч, направленный из более преломляющей среды в менее преломляющую под предельным углом в, преломится под углом 90° и будет скользить вдоль поверхности раздела двух сред (рис. 11.2).

Если же луч будет направлен из среды II под углом в*, большим в, то преломления не произойдет. Луч этот полностью отразится в среду II под углом в**, равным в соответствии с законами отражения углу в*. Это явление носит название полного внутреннего отражения. Угол в при рассматриваемом обратном ходе луча является предельным (критическим) углом падения, при котором еще имеет место преломление. Такой принцип определения показателей преломления основан на измерении величины предельных углов.

Приборы, служащие для измерения величины n, называют рефрактометрами. Существует два основных типа этих приборов: рефрактометры типа Аббе и рефрактометры типа Пульфриха. Измерения n основаны на определении величины предельного угла преломления.

Для рефрактометров Аббе главным и характерным узлом является призменный блок, состоящий из измерительной и осветительной призм. Тонкий слой анализируемого раствора находится при работе прибора между плотно прижатыми друг к другу гипотенуз-ными гранями обеих призм. Резкую и четкую границу между светлой и темной половинами поля зрения позволяет получить жение



Рис. 11.2. Полное внутреннее отра-

146

применение компенсатора дисперсии — специального устройства, главными деталями которого являются две призмы Амичи. Измеренная величина показателя преломления будет соответствовать определенной длине волны пв, несмотря на то что для освещения применялся немонохроматический свет. Точность измерений величин показателя преломления ±(1-10"4—2-10"4), пределы измерений 1,3—1,7.

Рефрактометры типа Пульфриха имеют большую точность измерений ±(1- 10"5—2-10"5), предел измерения значительно выше — 1,9. Эти приборы не имеют призменного блока, источники света — монохроматические (газоразрядные трубки, натриевая лампа).

ПРИМЕНЕНИЕ РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ В АНАЛИЗЕ

Анализ двухкомпонентных систем. Зависимость показателя преломления п гомогенной двухкомпонентной системы от ее состава устанавливается экспериментально, путем определения показателя преломления для ряда стандартных систем, содержание м? компонентов которых известно.

На основании полученных данных строят калибровочный график в координатах: содержание—показатель преломления (м? — п). Для



большинства бинарных растворов эта зависимость имеет линейный характер (рис. 11.3.)

Измерив показатель преломления исследуемой системы, по графику можно определить ее состав.

Для многих водных растворов кислот, оснований, солей, сахаров, различных спиртов, глицерина и других веществ, имеющих значение в фармацевтической технологии, показатели преломления приведены в специальных таблицах.

При содержании растворенного вещества, не превышающем 10—20 \%, наряду с графическим методом можно пользоваться линейным уравнением:

Рис. 11.3. График зависимости показателя преломления от содержания растворенного вещества

п

П0 + ¥-С ,

где п и п0 — показатели преломления раствора и растворителя, соответственно; С —содержание (концентрация) растворенного вещества, \%; ¥ — коэффициент, равный величине прироста показателя преломления при увеличении концентрации (содержания) на 1 \%.

Зная коэффициент преломления исследуемого раствора ¥ и определив величины п и п0 с помощью рефрактометра, можно вычислить его концентрацию:

С

п - п

0

¥

Анализ трехкомпонентныгх систем. Зависимость между величиной показателя преломления и составом раствора можно использовать при анализе трехкомпонентных систем, но здесь эта зависимость имеет более сложный характер. В данном случае имеется ряд смесей разного состава, обладающих

147

некоторым одинаковым для всех этих смесей показателем преломления. Поэтому для однозначного определения содержания компонентов в смеси необходимо измерение еще одного из свойств системы, например плотности.

Для этих же целей концентрацию одного из компонентов следует определить каким-либо независимым способом. Показатель преломления трехком-понентной системы является величиной аддитивной. Зависимость показателя преломления такой системы от ее состава может быть представлена уравнением:

где п — показатель преломления системы; п0 — показатель преломления растворителя; С1 и С2 — содержания (концентрации) растворенных веществ, \%; ¥1 и ¥2 — факторы преломления соответствующих веществ.

Определив концентрацию одного из растворенных веществ титриметри-чески и показатели преломления растворителя п0 и раствора п, а также зная факторы ¥1 и ¥2, по полученным данным можно рассчитать концентрацию (содержание) второго растворенного вещества:

С _п    п0    ¥1 * С1

¥2

Рефрактометрическое определение чистоты соединений, идентификация веществ

Растворенное вещество может рассматриваться как примесь к растворителю, поэтому уравнение С _ п - п0 может быть применено для определения

¥

содержания примесей в основном веществе. При равенстве величины показателя преломления исследуемого препарата и показателя преломления этого же вещества в чистом виде содержание примеси равняется нулю. Совпадение показателя преломления образца с табличным значением служит подтверждением его чистоты.

При идентификации вещества так же определяют его показатель преломления и сравнивают с табличными данными.

ПОЛЯРИМЕТРИЯ

Термин «поляризация» означает возникновение направленности (от греческого слова polos — ось). В данном случае речь идет о направленности световых колебаний. Световые волны являются поперечными, так как в световой волне колебания совершаются в направлении, перпендикулярном направлению ее распространения.

В естественном свете какая-либо ориентация колебаний отсутствует. Они совершаются по всем направлениям. Такой свет называют неполяризован-ным. Если поперечные колебания световых волн однонаправлены, то есть совершаются только в одной определенной плоскости, то такой свет называют полностью поляризованным (рис. 11.4).

Свет может быть также поляризован частично, если какое-либо из направлений колебаний доминирует.

148

Плоскость, в которой совершаются колебания поляризованной световой волны, называют плоскостъю колебаний, а плоскость, перпендикулярную ей,— плоскостъю поляризации.

Любой источник свечения испускает неполяризованные лучи.

Английский физик Уильям Николь предложил оптическое устройство (поляризатор) для получения полностью поляризованного света, которое получило название призмы Николя, или просто николя. Материалом для изготовления николей служит исландский шпат. Из его кристалла вырезают две прямоугольные призмы и склеивают их.

В качестве поляризаторов также используют турмалин (минерал, содержащий бор и водные алюмосиликаты натрия, магния и других элементов), а также герапатит — сернокислый йодхинин. При изготовлении поляризаторов из герапатита одинаково оптически ориентированные мелкие кристаллы этого вещества укрепляют на целлулоидной пленке. Такая пленка получила название поляроида и широко используется в оптических приборах. Поляроиды изготавливают также из йодированных пластмассовых пленок.

Оптической активностью называют способность некоторых веществ вращать плоскость поляризации. Одни вещества вращают плоскость поляризации плоскополяризованного света на определенный угол вправо, а другие — влево, причем оказалось, что в некоторых случаях вещества, вращающие вправо и влево на один и тот же угол, являются изомерами. Это явление связывают с асимметрией в структуре кристаллических решеток этих веществ или с асимметрией в строении их молекул.

Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой а. Величина угла вращения зависит от природы оптически активного вещества, длины пути поляризованного света в оптически активной среде (чистом веществе или растворе) и длины волны света. Для растворов величина угла вращения зависит от природы растворителя и концентрации оптически активного вещества. Величина угла вращения прямо пропорциональна длине пути света в оптически активной среде, то есть толщине слоя оптически активного вещества или его раствора. Температура, при которой производят измерение оптической активности, также оказывает некоторое влияние на величину угла вращения.

Для сравнительной оценки способности различных веществ вращать плоскость поляризации света вычисляют величину удельного вращения [а]. Удельное вращение является константой оптически активного вещества. Его определяют расчетным путем как угол поворота плоскости поляризации монохроматического света, проходящего путь длиной 1 дм в среде с оптически активным веществом при условной концентрации этого вещества, равной 1 г/см3 (кг/дм3).



а б

Рис. 11.4. Схема колебаний в неполяризованной (а) и поляризованной (б) световых волнах

149

Обычно определение оптического вращения проводят при температуре 20 °С и длине волны линии В спектра натрия 589,3 нм. Соответствующую величину удельного вращения обозначают [а]В0.

Поскольку величина [а] может зависеть от природы растворителя, замена растворителя может привести к изменению [а] не только по величине, но и по знаку. Поэтому, приводя величину удельного вращения, необходимо указывать растворитель и выбранную для измерения концентрацию раствора.

Поляриметрические измерения проводят либо для оценки чистоты оптически активного вещества, либо для определения его концентрации в растворе.

О чистоте оптически активного вещества судят по величине его удельного вращения [а]В°.

Для веществ, находящихся в растворе, [а]В° рассчитывают по формуле:

а-100

20

I-С

где а — измеренный угол вращения в градусах; I — толщина слоя, дм; С концентрация раствора, выраженная в граммах вещества на 100 см3 раствора.

Для жидких индивидуальных веществ (например некоторых масел) [а]В0 рассчитывают по формуле:

20

а

где р — плотность жидкого вещества, г/см3.

Правое удельное вращение обозначают знаком «+», а левое «—».

Зная величину а и определив угол вращения раствора оптически активного вещества, можно рассчитать его концентрацию по формуле:

С

а-100

Для этих целей пользуются также градуировочным графиком, построенным в координатах а — С (рис. 11.5).

Поляриметрический способ определения концентрации оптически активных веществ имеет огромное преимущество перед другими способами: занимает очень мало времени, не требует реактивов, анализируемый раствор после поляриметрического исследования может быть применен для любой цели.

Угол вращения плоскости поляризации оптически активных веществ определяют с помощью приборов, которые называют поляриметрами. Важнейшими частями поляриметра являются поляризатор и анализатор. Поляризатор — неподвижно укрепленная призма Николя. Она превращает   „   гг с 0

г . Рис. 11.5. Зависимость угла вращения

свет в поляризованный. Анализатор пред- плоскости поляризации от концент-ставляет собой вторую призму Николя. рации раствора оптически активного В круговых поляриметрах эта призма может вещества



150

вращаться, причем угол, на который она повернута, можно отсчитать по круговой шкале. При нулевом положении анализатора оси кристаллов анализатора и поляризатора строго параллельны, в результате чего поляризованный свет свободно проходит через призму анализатора. Анализатор дает возможность определить, на какой угол повернулась плоскость поляризации под влиянием исследуемого раствора (вещества), который помещают в трубке между поляризатором и анализатором.

Оптически активное вещество по мере прохождения поляризованного луча вращает плоскость поляризации на определенный угол. При попадании поляризованного луча с измененной плоскостью поляризации в анализатор свет уже не может полностью через него пройти — произойдет затемнение. Чтобы свет с измененной плоскостью поляризации полностью прошел через анализатор, его нужно повернуть на такой же угол, на который была повернута плоскость поляризации испытуемым веществом. Поляриметры позволяют определить величину угла вращения с точностью ±0,05°.

Применяют также другие типы поляриметров, в которых анализатор укреплен неподвижно. Следует отметить, что отсчет угла поворота плоскости поляризации с их помощью может быть произведен точнее, чем по повороту анализатора. При использовании таких поляриметров для освещения может быть применен белый свет без светофильтров.

Поляриметрический метод анализа широко применяют в пищевой (производство масел, жиров) и фармацевтической промышленности. Следует отметить, что поляриметрия является более специфическим методом исследования оптически активных веществ по сравнению с рефрактометрией, так как она основана на измерении величины, значение которой определяется присутствием только оптически активного вещества.

ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ

Под люминесценцией понимают свечение вещества, которое возникает после поглощения им энергии возбуждения. Это избыточное излучение по сравнению с тепловым излучением тела при данной температуре. Длительность люминесценции превышает период световых колебаний (от 10-10с до нескольких часов). Люминесценцию наблюдают в видимой, УФ- и ИК-облас-тях спектра.

Источниками возбуждения могут быть свет (фотолюминесценция), механические деформации при трении и тому подобное (триболюминесценция), пучок электронов (катодолюминесценция), химические реакции (хемилюминес-ценция), рентгеновские лучи (рентгенолюминесценция) и другие факторы.

Кратковременную люминесценцию, затухающую сразу после удаления источника возбуждения, называют флуоресценцией, а длительную — фосфоресценцией.

Для аналитической химии наибольшее значение имеет фотолюминесценция в ультрафиолетовой области.

Метод люминесцентного анализа относится к эмиссионным методам.

151

Люминесценцию характеризуют спектрами поглощения и люминесценции, энергетическим выходом, квантовым выходом.

Выход люминесценции. Величина выхода люминесценции В характеризует эффективность трансформации возбуждающего света в свет люминесценции. Энергетическим выходом люминесценции Вэ называют отношение излучаемой веществом энергии Ев к поглощенной энергии возбуждения Еп, за счет которой возникает люминесценция:

Вэ = ^.

э Еп

Квантовый выход люминесценции Вк — это отношение числа квантов люминесценции Ыъ, излученных веществом, к числу поглощенных квантов возбуждающего света Ып:

к N.

Выход люминесценции зависит от таких факторов: длины волны возбуждающего света, концентрации люминесцирующего вещества, посторонних примесей, температуры. Уменьшение величины выхода люминесценции под влиянием этих факторов получило название тушения (гашения) люминесценции. Прежде всего нужно учитывать влияние концентрации люминесци-рующего вещества С, так как при больших концентрациях может наступить явление концентрационного тушения. Это явление начинается с некоторой «пороговой» концентрации Со.

Зависимость выхода люминесценции от концентрации подчиняется экспоненциальному закону:

Вк = В0 е-*(С - Со),

где Во — выход люминесценции при бесконечном разбавлении; Вк — постоянная при условии С < Со.

Величина «пороговой» концентрации Со и константа к являются специфичными для различных люминесцирующих веществ.

Знание величины выхода люминесценции и влияния различных факторов на эту величину имеет очень большое значение для люминесцентного анализа. Чем больше выход люминесценции для какого-то определенного вещества, тем чувствительнее аналитическая реакция, основанная на излучении этого вещества.

Спектры поглощения и люминесценции у многих веществ тесно связаны между собой и подчиняются ряду важных закономерностей или правил. Согласно правилу Стокса — Ломмеля спектр излучения в целом и его максимум по сравнению со спектром поглощения и его максимумом всегда сдвинут в сторону длинных волн.

Установлено зеркальное подобие спектров поглощения и излучения для обширного ряда веществ — правило Левшина. Его можно сформулировать следующим образом: спектры поглощения и излучения, изображенные в функции, оказываются зеркально-симметричными относительно прямой, проходящей перпендикулярно к оси частот через точку пересечения обоих спектров (рис. 11.6). Спектры  поглощения  и  флуоресценции пересекаются

152

в точке, которая соответствует возбуждению электрона и излучению кванта без потерь на безызлучательные переходы.

Флуоресценция может быть применена как для количественного, так и для качественного анализов.

Во многих случаях спектральные характеристики флуоресценции органических веществ позволяют идентифицировать эти соединения по их спектрам. В простейшем случае качественное определение веществ может быть проведено по цвету флуоресцентного излучения.

Количественный люминесцентный анализ основан на зависимости интенсивности



Рис. 11.6. Зеркальная симметрия спектров флуоресцирующих веществ:

флуоресценции растворов от концентрации   1 — спектр п°гл°щения; 2 — спектр излу-

чения

флуоресцирующего вещества. В области концентраций 10-7—10-4 моль/дм3 эта зависимость носит линейный характер и описывается уравнением:

¥ = /о'2,3е -Ъ - С- ф,

где ¥ —интенсивность флуоресценции, квант/с; /о — интенсивность возбуж-

дающего света, квант/с; є — молярный коэффициент поглощения; Ь — толщина флуоресцентного слоя, см; С —концентрация раствора, моль/дм3; ф — квантовый выход флуоресценции, зависящий от природы вещества.

постоянные величины, уравнение прини-

При условии, что /о, е, Ъ и ф мает вид:

¥ = К - С,

где К — постоянная.

При высоких концентрациях (10-4 моль/дм3 и выше) линейная зависимость нарушается, так как наблюдается концентрационное гашение флуоресценции, что и определяет верхнюю границу анализируемых концентраций.

На интенсивность флуоресценции существенным образом влияет:

природа вещества;

температура (в большинстве случаев с повышением температуры выход и интенсивность флуоресценции уменьшаются, то есть происходит температурное гашение флуоресценции); рН среды (зависимость носит сложный характер); присутствие в растворе побочных веществ (гашение флуоресценции). Количественный флуоресцентный анализ необходимо проводить при невысоких температурах и определенных значениях рН. Метод применяют для определения малых концентраций как неорганических веществ, так и органических: антибиотиков, витаминов, гормонов и т. п.

Особый интерес для аналитической химии имеет метод объемного титрования с использованием люминесцентных индикаторов. Сочетание люминесцентного и хроматографического методов используется в люминесцентной хроматографии.

153

При анализе растворов, содержащих мешающие определению примеси, исследуемое вещество экстрагируют органическим растворителем. Этот способ используют и в том случае, когда в результате фотометрической реакции получают малорастворимые в воде, но хорошо растворимые в органических растворителях комплексные соединения. Исследуемое вещество, способное к флуоресценции, выделяют экстракцией и определяют обычным способом. Этот метод анализа называется экстракционно-люмжесцентным. Использование комбинированных методов флуориметрии и концентрирования позволяет существенным образом повысить чувствительность анализа.

Аппаратура

Приборы, с помощью которых измеряют интенсивность флуоресценции, называются флуорометрами. Основными узлами любого прибора для флуоресцентного анализа являются: источник света, светофильтры, приемник излучения.

Источник света используют с излучением, богатым коротковолновыми УФ-лучами. Источниками такого излучения являются ртутно-кварцевые лампы типа ЛФК, которые имеют линейный спектр излучения с интенсивными линиями при X = 254 и 365 нм, или ДВС, дающие непрерывный спектр пропускания от 440 до 200 нм.

Светофильтры бывают первичные, пропускающие свет в области спектра возбуждающего излучения, в которой поглощает исследуемое вещество, и вторичные, пропускающие свет в той области спектра, в которой излучает исследуемое вещество при флуоресценции.

В качестве приемника излучения используют фотоэлементы; для регистрации слабых световых потоков используют фотоумножители ФЭУ.

Принципиальная схема флуориметра приведена на рис. 11.7.



/ 2 3 4 5 6 7

Рис. 11.7. Принципиальная схема флуориметра

УФ-излучение от источника 1 проходит через первичный светофильтр 2 и исследуемый раствор в кювете 3. Возникшее флуоресцентное излучение проходит через вторичный светофильтр 4, попадает на фотоумножитель 5, преобразующий световую энергию в электрический сигнал, усиливающийся электронным усилителем 6, и регистрируется миллиамперметром 7. Его показания прямо пропорциональны интенсивности флуоресценции исследуемого вещества в растворе.

154



написать администратору сайта