Спектр, который в этом случае наблюдается, называется спектром поглощения, а провалы интенсивности - полосами поглощения (рис.3.3).
Закон Бугера – Ламберта – Бера: Между количеством поглощенной световой энергии, толщиной слоя поглощающего вещества и его количеством существует определенная зависимость, выражаемая основным законом светопоглощения - законом Бугера-Ламберта-Бера. Основной закон светопоглощения выведен для монохроматического света.
J ℓ = Jo 10 – ε ℓс (3.9)
или в логарифмической форме: (3.10)
где:
с – концентрация вещества, поглощающего свет, моль/л;
ℓ – толщина слоя раствора, поглощающего свет, см;
ε – постоянная величина, называемая коэффициентом поглощения (иногда коэффициентом погашения);
Jo – интенсивность падающего на раствор светового потока;
J ℓ – интенсивность прошедшего через раствор светового потока.
Величина является важной характеристикой раствора, поглощающего свет, и называется оптической плотностью (обозначается D ) или абсорбционностью (обозначается А).
D = (3.11)
Таким образом:
D = ε ℓ с (3.12)
т.е. оптическая плотность раствора пропорциональна произведению концентрации поглощающего свет вещества на толщину слоя раствора.
Колориметр фотоэлектрический концентрационный
КФК-2 предназначен для измерения в отдельных участках диапазона длин волн 315-980 нм, выделяемых светофильтрами, коэффициента светопропускания и оптической плотности жидкостных растворов и твердых тел, а также определения концентрации веществ в растворах методом построения градуировочного графика.
Принцип измерения коэффициента пропускания состоит в том, что на фотоприемник направляются поочередно световые потоки: полный J 0 и прошедший через исследуемую среду J ℓ и определяется отношением этих потоков. Отношение потоков есть коэффициент пропускания исследуемого раствора:
(3.13)
Оптическая плотность D определяется по формуле:
(3.14)
Рис. 3.3. Оптическая принципиальная схема КФК-2
Световой пучок от источника света (1) (рис.3.3.), пройдя через конденсоры (2), проходит через диафрагму (3). Это изображение объективом (4, 5) переносится в плоскость, отстоящую от объектива на расстоянии 300 мм с увеличением 10х.
Кювета (10) с исследуемым раствором вводится в световой пучок между защитными стеклами (9, 11). Для выделения узких участков спектра из сплошного спектра излучения лампы в колориметре предусмотрены цветные светофильтры (8).
Теплозащитный светофильтр (6) введен в световой пучок при работе в видимой области спектра (400-490). Для ослабления светового потока при работе в спектральном диапазоне 400-540 нм установлены нейтральные светофильтры (7).
Фотоприемники работают в разных областях спектра: фотоэлемент Ф-26 (17) в области спектра 315-540 нм; фотодиод ФД-24К (12) - в области спектра 590-980 нм. Пластина (15) делит световой поток на два: 10 % светового потока направляется на фотодиод ФД-24К и 90 %-на фотоэлемент Ф-26.
Для уравнивания фототоков, снимаемых с фотоприемника ФД-24К при работе с различными цветными светофильтрами, перед ним установлен светофильтр (14) из цветного стекла C3G-I6.
Подготовка к работе.
1. Колориметр (рис.3) включить в сеть за 15 минут до начала измерений. Во время прогрева кюветное отделение должно быть открыто.
2. Ввести необходимый по роду измерений цветной светофильтр.
3. Установить минимальную чувствительность колориметра. Для этого ручку "чувствительность" установить в положение "1", ручку установка "100 грубо" - в крайнее левое положение.
4. Перед измерениями и при переключении фотоприемника проверить установку стрелки колориметра на "0" по шкале коэффициентов пропускания при открытом кюветном отделении. При смещении стрелки от нулевого положения, ее подводят к нулю с помощью потенциометра нуль, выведенного под шлиц.
1. В световой пучок поставить кювету с растворителем или контрольным раствором, по отношению к которому производятся измерения.
2. Закрыть крышку кюветного отделения.
3. Ручками "чувствительность" и "установка 100 грубо и точно" установить отсчет 100 по шкале колориметра. Ручка "чувствительность" может находиться в одном из трех положений: "1", "2" или "З". Затем, поворотом ручки 4 (рис.6) кювету с растворителем или контрольным раствором заменить кюветой с исследуемым раствором. Снять отсчет по шкале колориметра, соответствующий коэффициенту пропускания исследуемого раствора в процентах. Для регистрирующего прибора типа М 907-10 отсчет снять по шкале коэффициентов пропускания в процентах или по шкале в единицах оптической плотности. Измерение проводить 3-5 раз и окончательное значение измеренной величины определить как среднее арифметическое из полученных значений.
5.3.2. Фотоколориметрическое определение содержания ионов меди в растворе
Определение солей меди основано на образовании ионов Cu+2 с аммиаком комплексного иона [Cu(NH3)4] 2+, окрашенного в интенсивно синий цвет.
2 CuSO4 + 2 NH4OH = (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4
(CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4 + 6 NH4OH = 2 [Cu(NH3)4]SO4 + 8 H2O
Для определения оптической плотности (абсорбционности) используется прибор фотоэлектроколориметр КФК-2.
Основные химическая посуда, реактивы:
1. Стандартный раствор сульфата меди, содержащий 1 мг/мл ионов меди Сu2+(реактив А).