Bất kỳ hạt nào, dù là phân tử, nguyên tử hay ion, là kết quả của sự hấp thụ lượng tử ánh sáng, đều chuyển sang trạng thái năng lượng ở mức cao hơn. Thông thường, sự chuyển đổi từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích xảy ra. Điều này làm xuất hiện một số dải hấp thụ nhất định trong quang phổ.
Sự hấp thụ bức xạ dẫn đến thực tế là khi nó đi qua một chất, cường độ của bức xạ này giảm khi số lượng các hạt của một chất có mật độ quang học tăng lên. Phương pháp nghiên cứu này được V. M. Severgin đề xuất vào năm 1795.
Phương pháp này phù hợp nhất cho các phản ứng trong đó chất phân tích có thể chuyển đổi thành hợp chất có màu, gây ra sự thay đổi màu sắc của dung dịch thử nghiệm. Bằng cách đo độ hấp thụ ánh sáng của nó hoặc so sánh màu sắc với một dung dịch đã biết nồng độ, có thể dễ dàng tìm thấy phần trăm của chất trong dung dịch.
Định luật cơ bản về sự hấp thụ ánh sáng
Bản chất của xác định quang học là hai quá trình:
- chuyển chất phân tích sanghợp chất hấp thụ;
- đo cường độ hấp thụ của những dao động tương tự này bằng dung dịch của chất thử nghiệm.
Sự thay đổi cường độ ánh sáng truyền qua vật liệu hấp thụ ánh sáng cũng sẽ do mất ánh sáng do phản xạ và tán xạ. Để làm cho kết quả đáng tin cậy, các nghiên cứu song song được thực hiện để đo các thông số ở cùng độ dày lớp, trong các cuvet giống hệt nhau, với cùng dung môi. Vì vậy cường độ ánh sáng giảm phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ của dung dịch.
Sự giảm cường độ ánh sáng truyền qua dung dịch được đặc trưng bởi hệ số truyền ánh sáng (còn gọi là độ truyền của nó) T:
Т=I / I0, trong đó:
- I - cường độ ánh sáng truyền qua chất;
- I0- cường độ của chùm ánh sáng tới.
Như vậy, sự truyền cho biết tỷ lệ của thông lượng ánh sáng không bị hấp thụ đi qua dung dịch đang nghiên cứu. Thuật toán giá trị truyền nghịch đảo được gọi là mật độ quang của nghiệm (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I0)=lg(I0/ I).
Phương trình này cho biết những tham số nào là tham số chính để nghiên cứu. Chúng bao gồm bước sóng của ánh sáng, độ dày của cuvet, nồng độ của dung dịch và mật độ quang học.
Luật Bouguer-Lambert-Bia
Đây là một biểu thức toán học hiển thị sự phụ thuộc của sự giảm cường độ của thông lượng ánh sáng đơn sắc so với nồng độđộ hấp thụ và độ dày của lớp chất lỏng mà nó đi qua:
I=I0 10-ε · С · ι, trong đó:
- ε - hệ số hấp thụ ánh sáng;
- С - nồng độ của một chất, mol / l;
- ι - độ dày lớp của dung dịch được phân tích, xem
Sau khi biến đổi, công thức này có thể được viết: I / I0=10-ε · С · ι.
Bản chất của định luật như sau: các dung dịch khác nhau của cùng một hợp chất ở nồng độ bằng nhau và độ dày lớp trong cuvet hấp thụ cùng một phần ánh sáng chiếu vào chúng.
Bằng cách lấy logarit của phương trình cuối cùng, bạn có thể nhận được công thức: D=εCι.
Rõ ràng, mật độ quang học phụ thuộc trực tiếp vào nồng độ của dung dịch và độ dày của lớp của nó. Ý nghĩa vật lý của hệ số hấp thụ mol trở nên rõ ràng. Nó bằng D đối với dung dịch một mol và có độ dày lớp 1 cm.
Hạn chế áp dụng luật
Phần này bao gồm các mục sau:
- Nó chỉ có giá trị đối với ánh sáng đơn sắc.
- Hệ số ε liên quan đến chiết suất của môi trường, đặc biệt có thể quan sát thấy sai lệch mạnh so với định luật khi phân tích các dung dịch có nồng độ cao.
- Nhiệt độ khi đo mật độ quang phải không đổi (trong khoảng vài độ).
- Chùm sáng phải song song.
- Độ pH của môi trường phải không đổi.
- Luật áp dụng cho các chấtcó tâm hấp thụ ánh sáng là các hạt cùng loại.
Phương pháp xác định nồng độ
Đó là giá trị xem xét phương pháp đường chuẩn. Để xây dựng nó, chuẩn bị một loạt các dung dịch (5-10) với các nồng độ khác nhau của chất thử và đo mật độ quang của chúng. Theo các giá trị thu được, một biểu đồ của D so với nồng độ được vẽ. Đồ thị là một đường thẳng từ gốc tọa độ. Nó cho phép bạn dễ dàng xác định nồng độ của một chất từ kết quả của các phép đo.
Ngoài ra còn có một phương pháp bổ sung. Nó được sử dụng ít thường xuyên hơn so với trước đó, nhưng nó cho phép bạn phân tích các giải pháp có thành phần phức tạp, vì nó có tính đến ảnh hưởng của các thành phần bổ sung. Bản chất của nó là xác định mật độ quang của môi trường Dx, có chứa chất phân tích chưa biết nồng độ Сx, với việc phân tích lặp lại cùng một dung dịch, nhưng với việc bổ sung một lượng nhất định thành phần thử nghiệm (Сst). Giá trị của Cxđược tìm thấy bằng cách sử dụng các phép tính hoặc đồ thị.
Điều kiện nghiên cứu
Để các nghiên cứu trắc quang đưa ra kết quả đáng tin cậy, bạn phải đáp ứng một số điều kiện:
- phản ứng phải kết thúc nhanh chóng và hoàn toàn, có chọn lọc và tái tạo;
- màu của chất tạo thành phải bền theo thời gian và không bị thay đổi dưới tác động của ánh sáng;
- chất thử nghiệm được lấy với một lượng đủ để chuyển nó thành dạng phân tích;
- số đomật độ quang học được thực hiện trong dải bước sóng mà tại đó sự khác biệt về độ hấp thụ của thuốc thử ban đầu và dung dịch được phân tích là lớn nhất;
- sự hấp thụ ánh sáng của dung dịch đối chiếu được coi là không quang học.
