Концентрационная колориметрия

Мотивационная характеристика темы. Большое значение в медицине и биологии имеет изучение поглощения света в растворах. Поглощение света зависит от концентрации молекул, с которыми взаимодействуют фотоны света. На основе закона поглощения разработан ряд фотометрических методов по определению концентрации вещества в окрашенном растворе (концентрационная колориметрия). В частности в клинической практике фотоколориметрия используется для измерения насыщения крови кислородом, т.е. для определения количества оксигемоглобина.

Цель лабораторной работы: изучение метода фотометрического определения концентрации окрашенных растворов.

К работе необходимо:

Знать	Уметь
1.Особенности поглощения света атомами и молекулами. 2.Вывод закона Бугера-Ламберта-Бера. 3.Основные параметры спектра поглощения – показатель поглощения, коэффициент пропускания, оптическая плотность.	1.Работать с фотоколориметром. 2.Измерять спектры поглощения растворов. 3.Определять оптическую плотность и показатель поглощения растворов. 4.Находить концентрацию раствора.

Литература:

1. А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1999, Гл.14.

2.А.Н.Ремизов. Медицинская и биологическая физика. М.,1987, Гл.14.

3.И.А.Эссаулова и др. Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике. М., 1987, Лб.41.

Контрольные вопросы для определения

исходного уровня знаний

1.Почему спектры поглощения растворов называют полосатыми?

2.Чем отличается поглощение от рассеяния света.

3.Как определить на какой длине волны нужно проводить фотометрирование раствора?

4.В чем заключается метод концентрационной колориметрии.

Информационный блок

При пропускании света через слой вещества его интенсивность уменьшается. Уменьшение интенсивности является следствием взаимодействия световой волны с электронами вещества, в результате которого часть световой энергии передается электронам. Это явление получило название поглощения света. Установим закон поглощения света веществом. Пусть через однородное вещество проходит пучок параллельных монохроматических лучей длиной волны l. Выделим элементарный участок слоя вещества толщиной dL (рис.1). При прохождении света через такой участок его интенсивность I ослабляется. Изменение интенсивности dI пропорционально интенсивности падающего света и толщине слоя dL:

dI= - c_lIdL,(1)

где c_l — монохроматический натуральный показатель поглощения, зависящий от свойств среды. Знак «-» означает, что интенсивность света уменьшается.

Найдем интенсивность I_L света, прошедшего слой вещества толщиной L, если интенсивность входящего в среду света I_о. Для этого проинтегрируем выражение (1), предварительно разделив переменные:

В результате получим

InI_L— In I₀ = - c_lI,

откуда

I = I₀ ехр(-c_lI) = I₀ e^(-c_l^I) (2)

Это закон Бугера. Он показывает, что интенсивность света уменьшается в геометрической прогрессии, если толщина слоя возрастает в арифметической прогрессии. Натуральный монохроматический показатель поглощения c_l является величиной, обратной расстоянию, на котором интенсивность света ослабляется в результате поглощения в среде в е раз.

Иногда закон Бугера записывают в виде

,

где c_l^’ — монохроматический показатель поглощения.

Свет различных длин волн поглощается веществом различно, поэтому показатели поглощения c_l и c_l^’ зависят от длины волны.

Монохроматический натуральный показатель поглощения раствора поглощающего вещества в непоглощающем растворителе пропорционален концентрации С раствора (закон Бера):

c_l, = c₁ (3)

где c₁ — натуральный показатель поглощения, отнесенный к концентрации вещества.

Закон Бера выполняется только для разбавленных растворов. В концентрированных растворах он нарушается из-за влияния взаимодействия между близко расположенными молекулами поглощающего вещества. Подставляя выражение (3) в (2), получаем закон Бугера — Ламберта — Бера:

или (4)

Отношение t = I_L/I₀ называется коэффициентом пропускания. Оптическая плотность вещества равна

(5)

Из выражений (4) и (5) получаем

D = c_l^’CL. (6)

Закон Бугера—Ламберта—Бера лежит в основе концентрационной колориметрии: фотометрических методов определения концентрации вещества в окрашенных растворах. В концентрационной колориметрии используются методы, связанные с той или иной формой фотометрии, т. е. измерением интенсивности света. Для этой цели используется две группы приборов: объективные (фотоколориметры) и субъективные, или визуальные (фотометры).

Дата добавления: 2015-07-12