§ 27. Определение концентрации вещества в растворе дифференциальным методом

Аппараты, которые предназначены для измерения оптической плотности растворов, снабжены двумя кюветами. В одну кювету наливают исследуемый или эталонный раствор, в другую — растворитель, например чистую воду.

Это дает возможность измерить оптическую плотность исследуемого или эталонного раствора по отношению к чистому растворителю с нулевым поглощением. Когда определение концентрации вещества в растворе ведется по дифференциальному методу, в одну из кювет вместо воды наливают окрашенный раствор определяемого элемента с известной концентрацией , т. е. раствор сравнения. Оптическую плотность исследуемого или эталонного раствора измеряют по отношению к окрашенному раствору определяемого элемента. Концентрация раствора сравнения должна быть меньше концентрации исследуемого раствора. Если — интенсивность светового потока, прошедшего через слой раствора сравнения, — интенсивность светового потока, прошедшего через исследуемый раствор, — толщина поглощающего слоя, — молярный коэффициент поглощения определяемого вещества, то по закону Бугера — Ламберта — Бера:

или

где — оптическая плотность исследуемого раствора по отношению к раствору сравнения.

Из этого уравнения следует, что между относительной оптической плотностью исследуемого раствора D и его концентрацией существует функциональная зависимость , которая выражается прямой.

Функциональную зависимость между D и С можно установить при помощи калибровочного графика. Для этого готовят серию эталонных растворов определяемого вещества различной концентрации: и раствор сравнения определяемого вещества (притом меньше концентрации эталонных растворов). Затем определяют оптическую плотность эталонных растворов по отношению к раствору сравнения и оптическую плотность исследуемого раствора по отношению к раствору сравнения. По полученным данным строят калибровочный график, принимая за начало отсчета концентрацию раствора сравнения , затем по калибровочному графику находят концентрацию .

Концентрацию исследуемого раствора можно определить расчетным способом. Для этого готовят раствор сравнения с концентрацией , эталонный раствор определяемого элемента с концентрацией , затем находят оптическую плотность эталонного раствора и исследуемого раствора по отношению к раствору сравнения. Согласно формуле (32):

Отсюда

и

Поскольку является постоянной величиной F, то