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 = Jo 10 ε ℓс (3.9)

или в логарифмической форме: (3.10)

где:

с – концентрация вещества, поглощающего свет, моль/л;

– толщина слоя раствора, поглощающего свет, см;

ε – постоянная величина, называемая коэффициентом поглощения (иногда коэффициентом погашения);

Jo – интенсивность падающего на раствор светового потока;

J – 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 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).