МОЛЕКУЛЯРНО-АБСОРБЦИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Молекулярно-абсорбционный спектральный анализ включает: спектрофотометрический и фотоколориметрический анализ.

А. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА

§ 20. Общая характеристика метода

Спектрофотометрический анализ основан на определении спектра поглощения или измерении светопоглощения при строго определенной длине волны, которая соответствует максимуму кривой поглощения данного исследуемого вещества.

Фотоколориметрический анализ основан на сравнении интенсивности окрасок исследуемого окрашенного раствора и стандартного окрашенного раствора определенной концентрации.

Происхождение молекулярных спектров поглощения. Молекулы, как и атомы, могут находиться только в определенных энергетических состояниях, например Если излучение определенной длины волны проходит через вещество не поглощаясь, то, конечно, энергетическое состояние молекул этого вещества останется без изменений. Но если излучение, т. е. лучистая энергия, поглощается, то молекулы вещества переходят из одного состояния (с меньшей энергией) в другое состояние (с большей энергией). Согласно условию Бора произведение волнового числа поглощенного излучения и постоянной Планка h равно разности энергии молекулы после поглощения и до поглощения:

Энергия молекулы состоит из трех составляющих: энергии движения электронов молекулы , энергии колебаний атомов молекулы и энергии вращения молекулы , таким образом:

При изменении только энергии вращения молекулы поглощенные лучи имеют длины волн порядка . Наблюдаемый спектр называют вращательным; он лежит в далекой инфракрасной области спектра. Если изменяется энергия колебания атомов молекул, которая обычно связана с изменением вращательной энергии, то поглощенные лучи имеют длины волн порядка . Наблюдаемый спектр называют колебательно-вращательным; он лежит в более близкой к видимой инфракрасной области. Наконец, если изменяется энергия движения электронов в молекуле, то наблюдаемый спектр называют электронным; он лежит в видимой и в ультрафиолетовой областях спектра.

В практической спектрофотометрии измерения поглощения проводят в спектральной области, которую принято делить на 3 части: ультрафиолетовая, видимая и инфракрасная области спектра. Единицей измерения длин волн в ультрафиолетовой части спектра в практической спектрофотометрии обычно служит нанометр . Ультрафиолетовая область спектра расположена в интервале длин волн 200—400 нм, видимая область — в интервале длин волн 400—700 нм. Наконец, инфракрасная область спектра начинается примерно с 700 нм. В инфракрасной области спектра единицей измерения длин волн служит микрон см). Очень часто инфракрасное излучение характеризуется волновым числом (где К выражено в см), размерность соответственно . Например, длина волны соответствует волновому числу 5000 . Имеются специальные таблицы пересчета волновых чисел в длины волн. Наиболее доступная инфракрасная область расположена в интервале , более длинноволновая область инфракрасного спектра малодоступна и практической спектрофотометрией пока не используется.