Методические указания к теме 4.1

Физико-химические методы анализа можно разделить на электрохимические, спектроскопические, хроматографические.

Потенциометрия относится к электрохимическим методам анализа, а фотометрия и рефрактометрия – к спектроскопическим.

Совокупность спектральных методов качественного и коли­чественного анализа, основанных на изучении спектров погло­щения электромагнитного излучения исследуемым веществом, называется спектроскопией поглощения или абсорбционной спек­троскопией. Абсорбционные методы или спектроскопия поглоще­ния основаны на измерении интенсивности поглощенного ана­лизируемым веществом излучения вследствие неупругого взаимо­действия электромагнитного излучения с анализируемым ве­ществом.

Молекулярный абсорбционный спектральный анализ, основан­ный на поглощении электромагнитного излучения в видимой, ин­фракрасной (ИК) и ультрафиолетовой (УФ) областях спектра определяемым компонентом или его соединениями с подходя­щим реагентом называют фотометрическим анализом.

Фотометрический анализ включает визуальную фотометрию или колориметрический анализ, спектрофотометрию и фотоколори­метрию. Фотоколориметрический анализ отличается от спектро­фотометрического тем, что поглощение света измеряют, главным образом, в видимой области спектра, реже - в ближних УФ и

ИК-областях, т. е. в интервале длин волн от 320 нм до 980 нм. Для выделения нужного участка спектра, обычно шириной 10-100 нм, в фотоколориметрическом методе используют узкополосные светофильтры, тогда как в спектрофотометрии используются монохроматоры, что повышает чувствительность метода.

Поэтому сначала необходимо усвоить основной закон светопоглощающения Бугера-Ламберта-Бера и область его применения, а затем рассмотреть теоретические основы метода фотоэлектроколориметрии и спектрофогометрии, и ознакомиться с методами ИК-спектроскопии.

Методы ИК-спектроскопии весьма эффективны для качествен­ного анализа смесей частично известного или полностью неизвес­тного состава. Например, если известен основной компонент и нуж­но определить примеси, то можно использовать двухлучевой ИК­-спектрометр, поместив в канал сравнения кювету с изменяемой толщиной и известным компонентом. Регулируя толщину слоя, можно скомпенсировать поглощение этого компонента в образце.

При наличии в смеси нескольких известных или предполагае­мых компонентов можно использовать разностный метод, вычи­тая из спектра смеси спектры известных компонентов.

Количественный анализ ИК-сnектров затруднителен вследствие неточности определения абсолютной интенсивности линий, опре­деляющих характеристическое поглощение аналита, а также тем, что соответствующие линии достаточно узки.

Одно из важнейших применений метода - анализ примесей вред­ных газов в атмосфере. Поскольку О₂и N₂ - основные газы атмо­сферы - не дают ИК -спектров, этот метод может быть эффектив­но использован для дистанционного анализа загрязнений воздуха такими газами, как SO₂, СО или парами ядовитых веществ, на­пример, СН₃-ОН, СН₃-(С=О)-СН₃, СН₃-(С=О)-СН₂-СН₃, СНСl₃ и другие, имеющими характеристические частоты в ИК­-спектре. Эти примеси можно определить с высокой степенью точ­ности даже при относительно малых концентрациях. Поскольку величины молярных коэффициентов поглощения ИК-излучения сравнительно невелики (ε ≤ 10³), пределы обнаружения составля­ют 10-10^-1 масс. % при стандартном отклонении S_r ≈ 0,05... 0,20. Это определяет невысокую точность количественного определе­ния соединений методом ИК-спектроскопии. Поэтому преимуще­ственно в аналитической химии метод ИК-сnектроскоnии применя­ют с целью идентификации соединений.

Вопросы для самоконтроля:

1. Сформулируйте закон Бугера-Ламберта-Бера.

2. Объясните, какие причины вызывают кажущиеся отклонения от закона Бугера-Ламберта-Бера.

3. Изложите теоретические основы метода фотоэлектроколориметрии и спектрофотометрии.

4. Охарактеризуйте методы ИК-спектроскопии.