602.50K

Category:

physics

Оптические методы анализа

1.

Оптические методы анализа
К оптическому диапазону относят
электромагнитные волны с длиной волны от
100 нм до 10000 нм. Его разделяют на три
области:
1 – ультрафиолетовую (УФ) – 100…380 нм;
2 – видимую – 380…760 нм;
3 – инфракрасную (ИК) – 760…10000 нм.

2.

3.

Оптические методы анализа
В зависимости от характера взаимодействия
вещества с электромагнитным излучением оптические
методы анализа разделяют на:
абсорбционные (основаны на измерении поглощения
веществом светового излучения). К ним относят
атомно-абсорбционный анализ (спектрофотометрия
пламени), молекулярно-абсорбционный анализ
(колориметрию, фотоколориметрию,
спектрофотометрию);
эмиссионные (основаны на измерении
интенсивности света, излучаемого веществом). К ним
относят флюориметрию, эмиссионный спектральный
анализ и пламенную фотометрию.

4.

Оптические методы анализа
Методы, основанные на взаимодействии
светового излучения с суспензиями, делят на:
турбидиметрию (основана на измерении
интенсивности света, поглощаемого неокрашенной
суспензией);
нефелометрию (основана на измерении
интенсивности света, отраженного или рассеянного
окрашенной или неокрашенной суспензией).

5.

Оптические методы анализа
Методы, основанные на явлении поляризации
молекул под действием светового излучения, делят на:
рефрактометрию (основана на измерении
показателя преломления);
поляриметрию (основана на измерении угла
вращения плоскости поляризации поляризованного
луча света, прошедшего через оптически активную
среду);
интерферометрию (основана на измерении сдвига
интерференции световых лучей при прохождении их
через кюветы с раствором вещества).

6.

Оптические методы анализа
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,
использование небольших количеств веществ для
анализа, возможность анализировать соединения
любой природы, проведение экспресс-анализа
многокомпонентных смесей. Кроме того, они
повышают чувствительность, точность и
воспроизводимость результатов количественных
определений.

7.

Оптические методы анализа
Существуют приборы визуального типа, в
которых измерения выполняют визуально, т.е. С
помощью глаза, и фотоэлектрического, в которых
интенсивность излучения определяют с помощью
фотоэлементов. В этом случае к названию
соответствующего оптического метода прибавляют
префикс фото- (фотоколориметрия и т.д.).

8.

Оптические методы анализа
Колориметр - оптический прибор для измерения
концентрации веществ в растворах. Действие
колориметра основано на свойстве окрашенных
растворов поглощать проходящий через них свет тем
сильнее, чем выше в них концентрация с
окрашивающего вещества. Все измерения с помощью
колориметра производятся в монохроматическом
свете того участка спектра, который наиболее сильно
поглощается данным веществом в растворе (и слабо другими компонентами раствора). Поэтому
колориметры снабжаются набором светофильтров;
применение различных светофильтров с узкими
спектральными диапазонами пропускаемого света
позволяет определять по отдельности концентрации
разных компонентов одного и того же раствора.

9.

Оптические методы анализа
Колориметры разделяются на визуальные и
объективные (фотоэлектрические) фотоколориметры. В визуальных колориметрах свет,
проходящий через измеряемый раствор, освещает одну
часть поля зрения, в то время как на другую часть
падает свет, прошедший через раствор того же
вещества, концентрация которого известна. Изменяя
толщину l слоя одного из сравниваемых растворов или
интенсивность I светового потока, наблюдатель
добивается, чтобы цветовые тона двух частей поля
зрения были неотличимы на глаз, после чего по
известным соотношениям между l, I и С может быть
определена концентрация исследуемого раствора.

10.

Оптические методы анализа
Фотоэлектрические колориметры
(фотоколориметры) обеспечивают большую
точность измерений, чем визуальные; в качестве
приёмников излучения в них используются
фотоэлементы (селеновые и вакуумные),
фотоэлектронные умножители, фотосопротивления
и фотодиоды. Сила фототока приемников
определяется интенсивностью падающего на них
света и, следовательно, степенью его поглощения в
растворе (тем большей, чем выше концентрация).

11.

Оптические методы анализа
Помимо фотоэлектрического колориметра
(фотоколориметра) с непосредственным отсчетом
силы тока, распространены компенсационные
колориметры, в которых разность сигналов,
соответствующих стандартному и измеряемому
растворам, сводится к нулю (компенсируется)
электрическим или оптическим компенсатором
(например, клином фотометрическим); отсчет в этом
случае снимается со шкалы компенсатора.
Компенсация позволяет свести к минимуму влияние
условий измерений (температуры, нестабильности
свойств элементов колориметра) на их точность.

12.

Оптические методы анализа
Показания колориметра не дают сразу значений
концентрации исследуемого вещества в растворе - для
перехода к ним используют градуировочные графики,
полученные при измерении растворов с известными
концентрациями.
Измерения с помощью колориметра отличаются
простотой и быстротой проведения. Точность их во
многих случаях не уступает точности других, более
сложных методов химического анализа. Нижние
границы определяемых концентраций в зависимости от
рода вещества составляют от 10-3 до 10-8 моль/л.

13.

Оптические методы анализа
Спектрофотометр - спектральный прибор, который
осуществляет фотометрирование - сравнение
измеряемого потока с эталонным (референтным) для
непрерывного или дискретного ряда длин волн
излучения. Спектрофотометр обеспечивает отсчёт
или автоматическую регистрацию результатов
сравнения в соответствующей двумерной шкале:
абсцисса - длина волны, ордината - результат
фотометрирования на этой длине волны.

14.

Оптические методы анализа
Спектрофотометрами также называют
аналитические приборы, которые не измеряют
спектров, а определяют концентрации элементов в
пробе по линиям абсорбции (или эмиссии) атомов в
пламени (атомно-абсорбционные или пламенные
спектрометры) или определяют концентрации
компонент в смесях веществ по характеристическим
полосам поглощения (например, двуволновые
инфракрасные спектрофотометры или
спектрофотометры-анализаторы).

15.

Оптические методы анализа
Двухлучевые спектрофотометры. В двухлучевых
оптических схемах поток от источника разделяется на
два пучка - основной и пучок сравнения
(референтный). Чаще всего применяется двухлучевая
схема "оптического нуля", представляющая собой
систему автоматического регулирования с обратной
связью.

16.

Оптические методы анализа
Многочисленные модели спектрофотометров, выпускаемые
серийно фирмами многих стран, можно разделить на 3 основных
класса: сложные универсальные спектрофотометры для научных
исследований (R = 103-104), приборы среднего класса (R = 103) и
простые, "рутинные", спектрофотометры (R = 100-300). В
спектрофотометрах 1-го класса предусмотрена автоматическая
смена реплик, источников, приёмников, что позволяет охватить
широкий спектральный диапазон. Наиболее распространены
диапазоны 0,19-3 мкм, 2,5-50 мкм и 20-330 мкм. Конструкции этих
спектрофотометров обеспечивают широкий выбор значений R,
М, Df, скоростей и масштабов регистрации спектров различных
объектов. В приборах среднего класса (рис. 6) используемый
спектральный диапазон меньше и выбор режимов ограничен. В
простых спектрофотометрах предусматриваются обычно 1-2
стандартных режима с простейшим управлением "пуск - стоп"; это
переносные приборы массой 20-40 кг.

17.

Оптические методы анализа
Кроме спектрофотометров, работающих по схеме
"оптического нуля", существуют прецизионные
спектрофотометры, построенные по схеме "электрические
отношения". В них световые пучки двухлучевого фотометра
модулируются различными частотами (или фазами) и
отношение потоков определяется в электрической части
прибора. В конструкции специальных типов
спектрофотометров вводят микроскопы
(микроспектрофотометры), устройства для исследований
спектров флуоресценции (спектрофлуориметры), поляризации
(спектрополяриметры), дисперсии показателя преломления
(спектрорефрактометры), измерений яркости внешних
излучателей по сравнению с эталонным (спектрорадиометры).

18.

Оптические методы анализа
Автоматические спектрофотометры являются
основными приборами для исследований
спектральных характеристик веществ и материалов
и для абсорбционного спектрального анализа в
лабораториях.

19.

Оптические методы анализа
Однолучевые нерегистрирующие
спектрофотометры - обычно простые и
относительно дешёвые приборы для области 0,19-1,1
мкм, схема которых аналогична приведённой на рис.
4. Нужная длина волны в них устанавливается
вручную; образец и эталон, относительно которого
измеряется пропускание или отражение,
последовательно вводятся в световой пучок. Отсчёт
снимается визуально по стрелочному или цифровому
прибору. Для увеличения производительности
спектрофотометры оснащаются устройствами
цифропечати и автоматической подачи образцов.

20.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ гипотетической молекулы.
E – электронные уровни, v – колебательные. Сплошные
стрелки отвечают поглощению или испусканию света,
пунктирные – безызлучательным переходам.

21.

Оптические методы анализа
Абсорбционные методы анализа
Аналитическое применение абсорбционных
оптических методов анализа основано на
использовании объединенного закона
светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера (основного
закона светопоглощения):
I0
lg C l ,
I
где I0 – интенсивность электромагнитного излучения,
падающего на раствор вещества;
I – интенсивность электромагнитного излучения, прошедшего
через раствор вещества;
l – толщина слоя раствора; С – концентрация исследуемого
раствора; - показатель поглощения раствора.

22.

Оптические методы анализа
Абсорбционные методы анализа
Величину lgI0/I называют оптической
плотностью. Ее обозначают буквами А или D.
Показатель поглощения ( ) - константа для
каждого вещества при определенной длине волны
светового излучения. Она равна оптической плотности
раствора с концентрацией и толщиной слоя, которые
приравниваются к единице.
Если концентрацию выражают в моль/дм3, то
обозначают через и называют молярным
коэффициентом светопоглощения (молярный
коэффициент экстинкции).

23.

Оптические методы анализа
Абсорбционные методы анализа
В случае, когда С – весообъемная концентрация,
коэффициент называют удельным коэффициентом
светопоглощения (удельный коэффициент
экстинкции) с соответствующим обозначением
1%
1см
E .
Связь между указанными коэффициентами
выражают зависимостью:
E
1%
1см
M
,
10
где M - молярная масса определяемого вещества

24.

Оптические методы анализа
Абсорбционные методы анализа
Строгое подчинение закону Бугера-ЛамбертаБера имеет место только при монохроматическом
излучении, которое используется в спектрфотометрии.
В фотометрии используют немонохроматическое
излучение. При этом основной закон светопоглощения
может быть применим с большим или меньшим
приближением, связанным с неизменностью величины
коэффициента светопоглощения в определенном
интервале длин волн, которые получают с помощью
светофильтров. Последние позволяют выделить
сравнительно узкий интервал длин волн в области
полосы поглощения исследуемого вещества.

25.

Оптические методы анализа
Абсорбционные методы анализа
При этом, минимальные ошибки будут иметь
место для веществ с широкой полосой поглощения.
Следует отметить, что отклонения от основного
закона светопоглощения могут быть связаны также с
процессами, которые происходят в растворах
(ассоциация, ионизация, комплексообразование,
гидролиз, таутомерия). В этих случаях связь между
концентрацией и оптической плотностью выражают с
помощью экспериментально найденной зависимости,
а не по уравнению
I0
lg C l.
I

26.

Оптические методы анализа
Абсорбционные методы анализа
На основании общего свойства поглощения
резонансного электромагнитного излучения
растворами веществ каждый из абсорбционных
оптических методов анализа имеет ряд
принципиальных особенностей, поэтому объединение
этих методов в одну группу имеет достаточно
условный характер.

27.

1.
2.
3.
4.
5.
Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
ПЛАН
Сущность метода атомно-абсорбционной
спектрофотометрии, его преимущества и
недостатки.
Принципиальная схема одно- и двухлучевого
спектрофотометров, используемых для атомноабсорбционного анализа.
Особенности подготовки исследуемых растворов и
введение их в пламя спектрофотометра.
Роль стандартных растворов, используемых в
количественном анализе методом атомноабсорбционной спектрофотометрии.
Методы определения концентрации компонентов в
пламенной спектрофотометрии.

28.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Принцип атомно-абсорбционного метода
основан на резонансном поглощении
характеристического излучения элемента его
невозбужденными атомами, которые находятся в
атомно-парообразном состоянии.
При этом валентные электроны атома
возбуждаются и переходят на самый близкий
разрешенный энергетический уровень, а резонансное
излучение, которое проходит через плазму,
ослабляется.

29.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Это связано с концентрацией атомов, которые
поглощают в соответствии с законом, идентичным
закону Бугера-Ламберта-Бера:
I0
lg k C l ,
I
где C – концентрация поглощающих атомов;
k – атомный коэффициент абсорбции;
l – толщина слоя плазмы.

30.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Атомизации вещества в атомно-абсорбционном
анализе достигают с помощью пламени различного
типа.
Этот метод анализа обеспечивает достаточно
низкие границы определения элементов (10-6—10-7%).
На точность и воспроизводимость данного
метода анализа влияют различные факторы, а именно:
анионный состав исследуемого раствора, ионизация
атомов, процессы самопоглощения плазмы и др. Учет
их позволяет достичь точности количественных
определений в пределах от 1% до 4% при
чувствительности 0,001 мг/см3, что является
преимуществом метода.

31.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Количественный анализ методом
спектрофотометрии пламени используется для
определения большинства элементов периодической
системы Д.И. Менделеева. Благодаря быстроте и
простоте методик особенно важное значение имеет
применение атомно-абсорбционной пламенной
спектрометрии в анализе щелочных и
щелочноземельных элементов.

32.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Качественный анализ по методу пламенной
спектрофотометрии состоит в установлении наличия
или отсутствия резонансной линии поглощения,
которое регистрируется на фотографических
пластинках или цифровом вольтметре. Например,
натрий определяют по аналитической длине волны в
интервале 589,0…589,6 нм, калий – 766,5…769,9 нм,
магний – 285,2 нм и др.

33.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Наибольшее применение атомно-абсорбционный
метод находит в количественном анализе при
определении индивидуального содержания
компонентов сложных смесей. Особенностью
проведения количественного анализа данным методом
является использование серии эталонных растворов,
ионный состав которых аналогичен исследуемому
раствору. Такой способ позволяет учитывать
практически все факторы, влияющие на
воспроизводимость результатов анализа.

34.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Определение концентраций в спектрофотометрии
пламени чаще проводится по методу градуировочного
графика, методом ограничивающих растворов и
методом добавок. Градуировочные графики строят в
координатах: сила фототока – концентрация
исследуемого компонента.

35.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Метод ограничивающих растворов позволяет
получать более точные результаты определений по
сравнению с методом градуировочного графика. Он
заключается в фотометрировании раствора с
неизвестной концентрацией (Сх) определяемого
элемента и двух его стандартных растворов, один из
которых имеет большую (С2), а другой – меньшую (С1)
концентрацию по сравнению с Сх. Чем ближе значения
трех указанных концентраций, тем точнее результаты
определения.

36.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Концентрацию Сх рассчитывают по формуле:
Cx C1 (C2 C1 ) ( I x I1 ) /( I 2 I1 ),
где I – сила тока, мкА.

37.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Аппаратура метода спектрофотометрии пламени
Наиболее распространенный тип приборов
метода пламенной спектрометрии – пламенные
спектрофотометры, которые работают в одно- или
двухканальной схеме. В последние годы в практику
внедряются многоканальные спектрофотометры –
квантометры, позволяющие проводить количественный
анализ многокомпонентных смесей по всем
составляющим одновременно.

38.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Аппаратура метода спектрофотометрии пламени
Принципиальная схема атомно-абсорбционного
спектрофотометра приведена на рисунке. Работа
однолучевого спектрофотометра для атомной
абсорбции построена на том, что излучение трубки с
полым катодом проходит через пламя с распыленным в
нем раствором исследуемого вещества и попадает во
входную щель монохроматора, выделяющего
аналитическую линию элемента. Фототок, который
появляется в фотоэлементе, регистрируется
гальванометром.

39.

40.

41.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Аппаратура метода спектрофотометрии пламени
Недостаток однолучевой схемы – значительная
зависимость точности измерений от устойчивости
режима горения источника излучения. Влияние
нестабильности существенным образом снижается в
двух- и многоканальных спектрофотометрах, которые
работают по принципу сравнения фототоков в
различных каналах.

42.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Этапы выполнения количественных определений по
методу спектрофотометрии пламени
Техника эксперимента состоит в том, что
раствор исследуемого вещества распыляют в
пламени. После этого измеряют относительную
интенсивность двух световых потоков, один из
которых проходит через плазму с введенным в нее
анализируемым веществом, а второй –
сравнительный.

43.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Этапы выполнения количественных определений по
методу спектрофотометрии пламени
Выбор конкретной методики анализа в
методе пламенной спектрофотометрии зависит от
состава исследуемого образца и от характеристик
используемого пламенного спектрофотометра. Для
выбора методики количественного определения
необходимо иметь следующую информацию:
- качественный состав исследуемого вещества;
- технические параметры спектрофотометра
(чувствительность и «фактор специфичности»).

44.

Абсорбционные методы анализа
Атомно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия пламени
Этапы выполнения количественных определений по
методу спектрофотометрии пламени
Чувствительность и «фактор
специфичности» указывают на минимальное
соотношение концентраций исследуемого и
сопутствующих элементов. На основании этих
данных выбирают тип источника излучения,
состав газовой смеси пламени, способ распыления
пробы, аналитическую длину волны.
Готовят пламенный атомно-абсорбционный
спектрофотометр к работе в соответствии с
инструкцией.

45.

АА-спектрофотометр

46.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Метод основан на поглощении
электромагнитного излучения молекулами или
ионами исследуемого вещества в ультрафиолетовой
(УФ), видимой или инфракрасной (ИК) областях
спектра в соответствии с основным законом
светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера.
Коэффициент поглощения ( или Е1%1см)
зависит от природы определяемого вещества и
является функцией длины волны. Как правило, эта
зависимость графически выражается кривой с четко
выраженным максимумом (или максимумами) при
определенных значениях длин волн.

47.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Такая кривая в фотометрии носит название
кривой светопоглощения, или спектром поглощения
вещества.
Кривая светопоглощения феноксиуксусной кислоты

48.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Эта кривая – специфическая характеристика
веществ, используемая в качественном анализе для их
идентификации.
Фотометрические методы делят на две группы:
-колориметрия и фотоколориметрия – анализ,
основанный на поглошщении растворами
немонохроматического света в видимой области
спектра;
-спектрофотометрия – анализ, основанный на
избирательном поглощении растворами веществ
монохроматического излучения в УФ-, видимой и ИКобластях спектра.

49.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Колориметрия
Метод основан на визуальном сравнении
окрасок растворов различных концентраций с
помощью несложных приборов.
В колориметрии обычно используют методы:
сравнения;
Стандартных серий;
Колориметрического титрования.
В методе сравнения сравнивают окраску
исследуемого и стандартного растворов, изменяя
толщину слоя до получения окраски одинаковой
интенсивности.

50.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Колориметрия
Расчет концентрации исследуемого раствора
(Сх) проводят по формуле:
Cст hст
Cx
,
hx
где Сст – концентрация стандартного раствора;
hст – толщина слоя стандартного раствора;
hх – толщина слоя исследуемого раствора.

51.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Колориметрия
В методе стандартных серий готовят серию
стандартных растворов с точно известным
содержанием исследуемого вещества и сравнивают
интенсивность их окрасок с интенсивностью окраски
исследуемого раствора в определенных условиях
(одинаковая толщина слоя). О концентрации
исследуемого раствора судят по совпадению
интенсивности его окраски с интенсивностью
окраски определенного стандартного раствора.

52.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Колориметрия
Колориметрическое титрование основано на
сравнении интенсивностей окрасок исследуемого
раствора и раствора, содержащего все вещества,
кроме определяемого, при добавлении к последнему
раствора исследуемого вещества с известной
концентрацией.

53.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Фотоколориметрия
Фотоколориметрия основана на измерении
поглощения немонохроматического света,
проходящего через раствор, с помощью приборов,
которые называют фотоэлектроколориметрами
(ФЭК). Немонохроматическое излучение с узким
диапазоном длин волн получают с помощью
светофильтров. Интенсивность немонохроматического
излучения определяют по величине тока,
возникающего в фотоэлементе.

54.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Фотоколориметрия
Шкала этих приборов градуирована в величинах
оптической плотности (D) и процентах
светопропускания (Т). Величина Т равна отношению
I/I0. Связь между D и Т выражают уравнением:
D lg T .

55.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Фотоколориметрия
Наиболее распространенными являются две
принципиальные схемы фотоэлектроколориметров:

56.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Фотоколориметрия

57.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Фотоколориметрия
Вторая схема позволяет избежать ошибок,
связанных с колебаниями напряжения в сети и
изменением вследствие этого фототоков. В целом
относительная ошибка
фотоэлектроколориметрических имерений не
превышает ±3%.

58.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Фотоколориметрия
При разработке методик фотометрических
определений необходимо учитывать ряд факторов:
-выбор светофильтров осуществляют таким образом,
чтобы максимум поглощения раствора (максимум на
кривой светопоглощения) отвечал минимуму
поглощения светофильтра;
-определение оптимальных условий выполнения
фотометрической реакции (рН, природа и количество
реагента и др.), которые позволяют получать
устойчивые во времени и достаточно высокие
значения оптической плотности.

59.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Фотоколориметрия
Максимально воспроизводимые результаты при
минимальной ошибке определения на
фотоэлектроколориметрах имеют место в том случае,
когда оптическая плотность находится в интервале 0,2
– 0,7.

60.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Отличие данного метода от фотоколориметрии в
том, что анализ осуществляют по поглощению
веществами монохроматического излучения в УФ-,
видимой и ИК-областях спектра.
Качественный анализ веществ по их спектрам
поглощения проводят двумя способами:
по известным параметрам спектра поглощения
исследуемого вещества;
сравнением спектров поглощения растворов
стандартного и исследуемого вещества одного и того
же состава.

61.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Применение в анализе метода
спектрофотометрии основано на использовании для
определения концентраций веществ закона БугераЛамберта-Бера. В отличие от фотоколориметрических
определений, в спектрофотометрии можно
анализировать не только окрашенные, но и бесцветные
растворы. В последнем случае анализ проводят не в
видимой, а в УФ- или ИК-областях спектра.

62.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Спектрофотометрические методы, в сравнении с
фотоколориметрическими, позволяют решать более
широкий круг вопросов:
одновременное количественное определение
нескольких компонентов многокомпонентных смесей;
Определение состава и констант устойчивости
комплексных соединений;
Определение констант ионизации кислт, оснований и
др.

63.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Основным видом приборов для
спектрофотометрии являются спектрофотометры, в
которых, в отличие от фотоэлектроколориметров,
монохроматизация света обеспечивается не
светофильтрами, а специальными оптическими
устройствами – монохроматорами, позволяющими
непрерывно изменять длину волны электромагнитного
излучения, проходящего через анализируемый раствор.

64.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
1.
2.
3.
4.
5.
Современные спектрфотометры, как и ФЭКи,
имеют две принципиальные схемы – одно- и
двухлучевую – и состоят, как правило, из 5
основных узлов:
Источника видимого, УФ- или ИК-излучения.
Монохроматора (призмы или дифракционной
решетки).
Кюветного отделения с кюветами.
Фотоэлементов.
Индикатора сигнала фототока (гальванометр,
цифровой вольтметр, микропроцессор).

65.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
В спектрофотометрическом анализе необходимо
создавать оптимальные условия для достижения
определенной точности и воспроизводимости
результатов. Относительная ошибка
спектрофотометрических определений
индивидуальных веществ не превышает ±2%.
При измерениях в видимой и УФ-областях
спектра пригодны растворители, не содержащие
примесей и не поглощающие в данной спектральной
области. В качестве растворителей используют воду,
спирты, хлороформ, растворы кислот и щелочей.

66.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия

67.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Концентрацию раствора и толщину слоя
подбирают таким образом, чтобы значение оптической
плотности находилось в пределах 0,2 – 0,7, что
обеспечивает минимальную ошибку измерений.
В количественном анализе используют так
называемые аналитические полосы поглощения,
которые должны иметь достаточно высокий показатель
поглощения для индивидуального вещества
(используют максимум или минимум полосы
поглощения).

68.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Использование участков крутого спада или
подъема кривой светопоглощения приводит к большим
ошибкам измерений. При наличии других компонентов
в растворе выбранная полоса, по возможности, не
должна накладываться на полосы других компонентов.
С целью проверки правильности показаний
спектрофотометров используют стандартный образец
калия дихромата, из которого готовят раствор,
содержащий 60,06 мг указанного образца в 1 л
раствора, приготовленного с помощью раствора серной
кислоты (концентрация 0,005 моль/л).

69.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Величины оптических плотностей для
указанного раствора при различных длинах волн
должны отвечать приведенным в таблице.
, нм
D
235
0,748
257
313
350
0,845
0,292
0,640

70.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Основные методы определения концентрации
растворов с помощью абсорбционной
спектрофотометрии и их характеристики:
метод сравнения оптических плотностей
стандартного и исследуемого растворов
Измеряют оптическую плотность исследуемого и
стандартного растворов (концентрация последнего
должна быть близкой к концентрации исследуемого).
Расчет концентрации исследуемого раствора (Сх)
осуществляют по формуле:
Dx C 0
Cx
,
D0

71.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
метод градуировочного графика
Готовят серию стандартных растворов из
стандартного образца и строят градуировочный график
в координатах D-C. Измеряют оптическую плотность
исследуемого раствора и определяют его
концентрацию с помощью градуировочного графика.

72.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
метод определения по среднему значению
молярного (удельного) коэффициента
светопоглощения
Определяют оптическую плотность
исследуемого раствора и рассчитывают его
концентрацию с помощью уравнения основного закона
светопоглощения.

73.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
метод добавок
Измеряют оптическую плотность исследуемого
раствора (Dx). После этого в него вносят добавку
исследуемого вещества (С’), и определяют
оптическую плотность полученного раствора (D’).
Расчет концентрации исследуемого раствора (Сx)
осуществляют по формуле:
Dx C
Cx '
.
D Dx
'

74.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
метод добавок
В случае, когда добавку вводят в виде раствора
стандартного образца вещества, необходимо учитывать
изменение объема исследуемого раствора.

75.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
метод фотометрического
(спектрофотометрического) титрования
Косвенным методом определения концентраций,
аналогичным для фотоэлектро- и спектрофотометрии,
является метод фотометрического
(спектрофотометрического) титрования. Это одна из
разновидностей титриметрического анализа, при
котором точку эквивалентности определяют по излому
на кривой титрования, построенной в координатах:
оптическая плотность (D) – объем титранта (V).

76.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
метод фотометрического
(спектрофотометрического) титрования
Поскольку этот метод менее чувствителен, чем
абсолютные фотометрические методы, его применяют
при определении больших количеств исследуемых
веществ в пробе.
При высоких концентрациях растворов
исследуемых веществ, когда оптическая плотность
становится больше единицы, резко возрастает
погрешность спектрофотометрических измерений.

77.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Ее можно уменьшить при использовании
метода дифференциальной спектрофотометрии.
Этот метод отличается от обычной фотометрии тем,
что в качестве раствора сравнения используют не
растворитель или раствор «холостой» пробы, а раствор
исследуемого вещества или его аналитической формы.
При этом концентрация исследуемого раствора и
раствора сравнения должны быть близкими. Этот
метод позволяет расширить диапазон фотометрических
определений.

78.

Абсорбционные методы анализа
Молекулярно-абсорбционный анализ
Спектрофотометрия
Экстракционно-фотометрический метод
Основан на сочетании экстракции исследуемого
вещества с последующим его фотометрическим
определением. Позволяет определять малые
количества одних веществ в присутствии больших
количеств других веществ. Этим методом часто
определяют малые количества примесей, при этом не
только выделяют примеси, а также концентрируют их.

79. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

BioMate 3/BioMate 5
BioMate 3 и BioMate 5 - новые спектрофотометры для
биологических исследований с диапазоном длин волн 1901100 нм идеальны для проведения быстрого и высокоточного
анализа растворов нуклеиновых кислот и белков.

80. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

BioMate 3/BioMate 5
Приборы укомплектованы программным обеспечением для
специфичных биологических измерений, в частности,
измерения концентрация ДНК со сканированием и без;
построения стандартных кривых для белковых измерений с
Bradford, Lowry, BCA и Biuret реактивами, измерение
концентрации dsDNA, ssDNA, РНК, олигонуклеотидов;
измерния концентрации белка методом Warburg-Christian;
анализа клеточного роста; кинетических измерений и др.

81. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

BioMate 3/BioMate 5
Приборы характеризует высокая точность измерений,
низкий уровень оптического шума. Для BioMate 5 доступно
дополнительное программное обеспечение VISIONTM32
(опция), позволяющее передавать данные на Windows® совместимый принтер. Для исследований в микрообъемах
доступны микрокюветы на 40 мкл и 5 мкл.

82. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

BioMate 3/BioMate 5
Технические характеристики BioMate 3
Оптическая схема расщепленный луч
Спектральный диапазон, нм 190-1100 Детектор
фотодиод
Источник света Ксеноновая лампа
Монохроматор Дифракционная решетка
Точность установки длины волны, нм ±1.0
Воспроизводимость измерений ±0.5 Ширина
оптической щели, нм 5
Фотометрический диапазон -0.1-3.0 A 0.3-125 T%
0-9999C

83. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

BioMate 3/BioMate 5
Фотометрическая точность 0.5%, 0.005A
Дрейф базовой линии, A/час 0.001
Фотометрический шум (RMS) 0.001A @0A; 0.002A @ 2A
Светорассеяние при пропускании 0.1%T
Панель управления, дисплей Жидкокристаллический
дисплей

84. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

BioMate 3/BioMate 5
Программное обеспечение Встроенное ПО
Интерфейс RS-232-C
Сохранение данных до 40 измерений
Принтер Встроенный (опция)
Габариты (WxDxH), мм 330 x 410 x 235
Вес, кг 8.6

85. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

CINTRA 5
Техническое описание
Cканирующий двухлучевой спектрофотометр, полностью
автоматизированный, компактный и недорогой прибор.
Конструкция спектрофотометра, реализующая принцип
“все в одном”, объединяет тщательно разработанную
оптическую систему и мощное програмное обеспечение.

86. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

CINTRA 5
Cintra 5 обеспечивает измерения поглощения и
пропускания на одной или нескольких длинах волн,
регистрацию оптических спектров, получение серий
спектров с заданной временной задержкой при проведении
кинетических исследований.

87. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

CINTRA 5
Применение встроенного компьютера на базе
стандартного процессора Pentium, мощное програмное
обеспечение под Windows 95/98, предоставляют
оператору широкие в получении и обработке результатов.
Возможность подключения внешних клавиатуры и
цветного монитора придают системе гибкость и
дополнительное удобство в применении.

88. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

CINTRA 5
Технические характеристики
· Монохроматор Черни-Тэрнера с голографической
решеткой (1200 лин/мм)
· двухлучевая оптическая схема
· Источник света: дейтериевая лампа, вольфрамгалогенная лампа - автоматическое включение
· ширина оптической щели < 1.8 нм, с шагом 0.1 нм
· спектральный диапазон 180-1100 нм

89. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

CINTRA 5
Технические характеристики
· точность установки длины волны < 0.1 нм
· точность измерения < 0.1 нм
· воспроизводимость < 0.1 нм
· фотометрический диапазон от –0.477 до 3.000А на
поглощение и 0-200%Т на пропускание
· фотометрическая точность не более 0.003 A (при 1A)
· фотометрическая воспроизводимость < 0.002 А (при 1А)

90. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

CINTRA 5
Технические характеристики
· фотометрический сдвиг < 0.0009 A/час
· дрейф базовой линии < 0.005 A (200 – 1100 нм)
· светорассеяние при пропускании <0.05% T
· фотометрический шум < 0.00018 A RMS
· скорость сканирования 60-3200 нм/мин.

91. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

CINTRA 5
Технические характеристики
· Шаг сканирования 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 2.0 или 4.0 нм
· Время снятия кинетики от 1 до 100000 сек.
· Монохромный жидкокристаллический дисплей высокого
разрешения 177 х 133 мм
· Размер отсека для образцов 120 x 280 x 140 мм высота,
диаметр фокуса луча 100 мм
· Габариты: 610 x 550 x 240 мм высота
· Вес в упаковке: 74 кг

92. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 10
- компактный недорогой лабораторный спектрофотометр
обеспечит Вам все функциональные возможности
дорогого спектрофотометра. Genesys 10 является
оптимальным прибором для решения лабораторных задач
по анализу качества воды и сточных вод, продуктов
питания и напитков, контроля качества удобрений, а также
для научных исследований.

93. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 10
Высококачественная оптика и геометрия луча позволяют
проводить измерения в микрокюветах (до 70 мкл) без
специальных держателей и гарантирует высокую точность
результатов. GENESYS 10 может быть укомплектован
универсальным 6-позиционным держателем (5 образцов +
бланк) (опция) для 6 прямоугольных кювет или пробирок
10 мм, измерения проводятся либо в автоматическом
режиме, либо с ручным выбором позиции при помощи
удобной клавиатуры.

94. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 2/GENESYS™ 5
- универсальные сканирующие спектрофотометры с
расщепленным лучом, с диапазоном длин волн 200-1100
нм, пакетом программ для проведения широкого спектра
исследований.

95. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 2/GENESYS™ 5
Оба прибора снабжены удобными жидкокристаллическим
дисплеем: Genesys 5 – одноцветным дисплеем, Genesys 2
– многоцветным. Ширина оптической щели Genesys 5 – 5
нм, Genesys 2 – 2 нм. Память приборов расширяется
благодаря дополнительным Memory SoftCardsTM и Program
SoftCardsTM для сохранения данным и методик. Приборы
укомплектованы 8-позиционными держателями для кювет,
управляемыми ПО прибора.

96. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 2/GENESYS™ 5
Спектрофотометры серии GENESYS известны на рынке
лабораторного оборудования как надежные и простые в
обращении приборы, характеризующиеся высокими
техническими возможностями, качественной оптикой,
гибким программным обеспечением.

97. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 20
- компактный недорогой спектрофотометр в видимом
диапозоне длин волн 325-1100 нм известен на рынке более
40 лет как очень надежный прибор. GENESYS 20 сегодня –
модернизированный, начиненный современной электроникой
и улучшенной оптикой спектрофотометр позволяет
проводить измерения с большей эффективностью и
получать более точные результаты. Управление прибором
осуществляется при помощи удобной 10-кнопочной
клавиатуры, результаты выводятся на дисплей, возможна
комплектация принтером.

98. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 8
– идеальный прибор для широкого спектра
исследовательских и прикладных задач, он может успешно
использоваться в промышленных, научных, образовательных
лабораториях, а также в лабораториях контроля качества
воды. Диапазон длин волн 190-1100 нм, ширина оптической
щели 2 нм. Покрытая кварцем оптика, уникальный Master
Interferometric Grating (MIG) монохроматор, обеспечивающий
высокую стабильность и линейность, гарантируют Вам
высокоточные результаты измерений.

99. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

GENESYS™ 8
Кислотоупорная клавиатура и изолированная от кислых
паров оптика позволяют использовать прибор в условиях
агрессивной среды. Встроенное ПО обеспечивает создание и
сохранение стандартной кривой по 10 точкам, вычисление
концентрации и сохранение до 8 факторов (важно для
анализа воды), вычисление относительного поглощения для
оценки, в частности, чистоты ДНК, а также позволяет
проводить кинетические измерения и пересылает данные на
принтер или ПК.

100. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

Спектрофотометр для анализа воды AQUAMATE™
недорогой однолучевой спектрофотометр позволяет успешно
выполнять как научные, так и рутинные задачи. Диапазон
длин волн 190-1100 нм или 315-1100 нм, покрытая кварцем
оптика. Универсален, работает с любыми тест-наборами от
ведущих производителей. Комплектуется более чем 300
дополнительными методиками измерений/калибровки для
определения качества воды (три флоппи-диска).

101. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

Спектрофотометр для анализа воды AQUAMATE™
Возможность использования различных емкостей для
образцов: Hach 1" квадратные кюветы, AccuVac® ампулы,
типовые держатели для прямоугольных и цилиндрических
кювет с длиной светового пути до 100 мм. Уникальная
система Calibration Validation Carousel (CVC) утверждает
калибровку прибора. Графический дисплей отображает
параметры метода, результаты калибровок, полученные
результаты измерений, строит калибровочные кривые на
базе 20 стандартных. Встроенный принтер (опция).

102. Спектрофотометры УФ/видимого диапазона

English Русский Rules