Б. КОЛОРИМЕТРИЯ

§ 2. Особенности колориметрических методов анализа

Из оптических методов анализа в практике аналитических лабораторий наиболее широко применяются колориметрические методы. Колориметрические методы основаны на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через окрашенный раствор.

Колориметрический метод анализа был предложен русским ученым В. М. Севергиным еще в 1795 г.

В колориметрическом методе используются химические реакции, сопровождающиеся изменением цвета анализируемого раствора. Измеряя светопоглощение такого окрашенного раствора или сравнивая полученную окраску с окраской раствора известной концентрации, определяют содержание окрашенного вещества в испытуемом растворе.

Существует зависимость между интенсивностью окраски раствора и содержанием в этом растворе окрашенного вещества.

Эта зависимость, называемая законом Бугера—Ламберта—Бера, выражается уравнением:

где — интенсивность света, прошедшего через раствор; — интенсивность падающего на раствор света; — коэффициент поглощения света — постоянная величина, характерная для каждого окрашенного вещества и зависящая от его природы; С — концентрация окрашенного вещества в растворе; I — толщина слоя светопоглощающего раствора, см.

Физический смысл этого закона можно выразить следующим образом.

Растворы одного и того же окрашенного вещества при одинаковой концентрации этого вещества и толщине слоя раствора поглощают равное количество световой энергии, т. е. светопоглощение таких растворов одинаковое.

Для окрашенного раствора, заключенного в стеклянную кювету с параллельными стенками, можно сказать, что по мере увеличения концентрации и толщины слоя раствора его окраска увеличивается, а интенсивность света , прошедшего через поглощающий раствор, уменьшается по сравнению с интенсивностью падающего света .

Оптическая плотность раствора. Если прологарифмировать уравнение закона Бера и изменить знаки на обратные, то уравнение принимает вид:

Величина является очень важной характеристикой окрашенного раствора; ее называют оптической плотностью раствора и обозначают буквой :

Из этого уравнения вытекает, что оптическая плотность раствора прямо пропорциональна концентрации окрашенного вещества и толщине слоя раствора.

Другими словами, при одинаковой толщине слоя раствора данного вещества оптическая плотность этого раствора будет тем больше, чем больше в нем содержится окрашенного вещества. Или, наоборот, при одной и той же концентрации данного окрашенного вещества оптическая плотность раствора зависит только от толщины его слоя. Отсюда может быть сделан следующий вывод: если два раствора одного и того же окрашенного вещества имеют различную концентрацию, одинаковая интенсивность окраски этих растворов будет достигнута при толщинах их слоев, обратно пропорциональных концентрациям растворов. Этот вывод очень важен, так как на нем основаны некоторые методы колориметрического анализа.

Таким образом, чтобы определить концентрацию (С) окрашенного раствора, необходимо измерить его оптическую плотность (D). Чтобы измерить оптическую плотность, следует измерить интенсивность светового потока.