Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Спектроскопические
Содержание
- 1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Спектроскопические
- 2. Спектроскопические методы анализа – физические методы, основанные на взаимо-действии электромагнитного излучения с веществом
- 3. Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам,
- 4. Поглощение энергии происходит при возбуждении элементарной системы
- 5. При переходе из более высокого энергетического состояния
- 6. Области энергий электромагнитного излучения, соответствующие им методы анализы и процессы,лежащие в их основе
- 7. Слайд 7
- 8. Спектроскопические методы подразделяют на атомные и молекулярныеВ
- 9. Молекулярная абсорбционная спектроскопия в УФ- и видимой
- 10. Единицами измерения поглощения служат оптическая плотность А
- 11. Слайд 11
- 12. Связь между А и Т
- 13. Законы светопоглощения:1. Закон Бугера-Ламберта: Оптическая плот-ность прямо
- 14. 2. Закон Бера: Оптическая плотность прямо пропорциональна
- 15. Причины отклонения от прямой зависимости:- немонохроматичность излучения-
- 16. Объединенный закон светопоглошенияЗакон Бугера-Ламберта-БераОптическая плотность раствора прямо
- 17. Физический смысл:Удельный показатель погашения Е1% - опти-ческая
- 18. Связь между молярным и удельным показателями погашенияА
- 19. Молярный и удельный коэффициенты погашения зависят от природы поглощающей среды, длины волны поглощаемого света, температуры
- 20. Закон аддитивности:Если анализируемый раствор содержит несколько веществ,
- 21. Для раствора 1 и 2 веществ: А
- 22. Спектры поглощенияСпектр поглощения – графическая зависимость оптической
- 23. Энергетическое расположение электронных молекулярных орбиталей
- 24. Каждому такому переходу соответствует полоса в электронном
- 25. Полоса поглощения в спектре
- 26. Электронный спектр поглощения
- 27. Если в молекуле имеется несколько хромофор-ных групп,
- 28. Электронный спектр поглощения характеризуется величинами:max – длина
- 29. Характеристики максимума поглощения в спектре
- 30. Качественный фотометрический анализСнимается спектр поглощения предполагаемого органического
- 31. ГФ рекомендует проводить идентификацию по удельному коэффициенту
- 32. Количественный фотометрический анализФотометрическому анализу подвергают вещества, обладающими
- 33. Методы абсорбционного анализа: Колориметрия Фотоколориметрия СпектрофотометрияКолориметрия – метод, основанный на
- 34. Методы колориметрии:1. Метод стандартных серий. В одинаковых
- 35. Если окраска анализируемого раствора совпадает с окраской
- 36. 2. Метод уравнивания окрасок.1 способ: уравнивание окраски
- 37. 2 способ: уравнивание окраски проводят за счет
- 38. В две одинаковые кюветы помещаются анализируемый раствор
- 39. 3. Метод разбавления.Выравнивание интенсивности окраски анализируемого и
- 40. Фотоколориметрия – основана на измерении интенсивности светового
- 41. Принципиальная схема ФЭК1 – Источник излучения (лампа
- 42. 4 – приемник излучения (фотоэлемент)5 – регистрирующее
- 43. Относительная ошибка метода составляет 3%Недостатки:1. Немонохроматичность излучения
- 44. Спектрофотометрия – основана на измерении интенсивности светового
- 45. Преимущества:1. Монохроматичность излучения (измерения проводят при определенной
- 46. Условия фотометрического определения1. Выбор аналитической длины волныЭто
- 47. 2. Выбор концентрации измеряемого раствора и толщины
- 48. 3. Выбор фотометрической реакцииЕсли анализируемое вещество не
- 49. Требования, предъявляемые к реакциям:1. Фотометрическая реакция должна
- 50. 4. Выбор раствора сравненияЕсли в анализируемом растворе
- 51. Методы определения концентрации вещества1. По градуировочному графикуИзмеряется
- 52. Если закон Бугера-Ламберта-Бера не соблюдается, то при
- 53. 2. Метод одного стандарта (метод внешнего стандарта)Измеряют
- 54. Отсюда:
- 55. 3. Метод добавокИзмеряют оптическую плотность раствора с
- 56. Отсюда
- 57. Соблюдение закона Бугера-Ламберта-БераобязательноДобавка должна быть такой, чтобы разницаАх+а – Ах была не меньше 0,1
- 58. 4. По молярному или удельному показателю погашенияИзмеряют
- 59. Численное значение должно быть известноЕсли
- 60. 5. Определение концентрации нескольких веществ при их
- 61. Полосы частично накладываются друг на друга и
- 62. Если измерить оп. плотность раствора при двух
- 63. Дифференциальный фотометрический анализОптическую плотность анализируемого раствора измеряют
- 64. Измеряемая относительная оптической плотность Ах равна разности
- 65. Понятие о производной спектрофотометрииИзмеряется разность светопоглощения, но
- 66. Строя графическую зависимость в координатах:первая производная dА/d
- 67. Фотометрическое титрованиеМетод основан на определении конца титрования
- 68. Схема фотометрического титратора
- 69. Далее строят кривую титрования в координатах А
- 70. Кривые спектрофотометрического титрованияА + T AT
- 71. А + T AT
- 72. А + T AT
- 73. А + T AT
- 74. По сравнению с прямой фотометрией, метод фотометрического
- 75. Скачать презентанцию
Спектроскопические методы анализа – физические методы, основанные на взаимо-действии электромагнитного излучения с веществом
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1
ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ
МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Спектроскопические (оптические)
Хроматографические
Электрохимические
Слайд 2
Спектроскопические методы анализа – физические методы, основанные на взаимо-действии электромагнитного
излучения с веществом
Слайд 3Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально
в виде поглощения излучения, отражения и рассеяния электромагнитного излучения
отражение рассеяниепоглощение
люминесценция
Слайд 4Поглощение энергии происходит при возбуждении элементарной системы (ядра, атомы или
молекулы) и переходе ее с более низкого энергетического уровня на
более высокий (переход R1)
Слайд 5При переходе из более высокого энергетического состояния в более низкое
часть поглощенной энергии излучается в виде света
Если система была возбуждена
светом, то излучение называют люминесценциейЕсли рентгеновским излучение – рентгеновской флуоресценцией
Слайд 6Области энергий электромагнитного излучения, соответствующие им методы анализы и процессы,лежащие
в их основе
Слайд 8
Спектроскопические методы подразделяют на атомные и молекулярные
В атомной спектроскопии изучают
узкие линейчатые спектры
В молекулярной спектроскопии – широкие слабоструктурированные спектры
Слайд 9Молекулярная абсорбционная спектроскопия в УФ- и видимой областях спектра называют
спектрофотометрией
Спектрофотометрия основана на избирательном поглощении света молекулами или ионами анализируемого
вещества в оптическом диапазоне длин волн:УФ область : 200 – 400 нм
Видимая область: 400 – 750 нм
Ближняя ИК область: 750 – 2500 нм
Слайд 10Единицами измерения поглощения служат оптическая плотность А или светопропускание Т
Пусть
мы имеем раствор, через который проходит поток света:
Io – интенсивность
падающего светового потокаIi – интенсивность светового потока,
прошедшего через раствор
Слайд 11
Ii
Тогда —— = Т измеряется
в долях единицыIo
(изменяется от 0 до 1)
Ii
—— · 100 = Т измеряется в процентах
Io
(изменяется от 0 до 100)
Io
Оптическая плотность А = lg ——
Ii
Слайд 12Связь между А и Т
Ii
1 IoТ = —— —— = ——
Io Т Ii
Прологарифмируем:
Io
– lg Т = lg —— – lg Т = А
Ii
Слайд 13Законы светопоглощения:
1. Закон Бугера-Ламберта: Оптическая плот-ность прямо пропорциональна толщине поглощающего
слоя, т.е. А = k · l
l – толщина
поглощающего слояk – коэффициент пропорциональности
Зависимость
прямолинейная
Закон соблюдается всегда
Слайд 142. Закон Бера: Оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации поглощающего вещества
А = k · С
Закон соблюдается не
всегда
Слайд 15
Причины отклонения от прямой зависимости:
- немонохроматичность излучения
- побочные реакции, протекающие
в растворе (гидролиз, ассоциация, диссоциация и др.)
Слайд 16Объединенный закон светопоглошения
Закон Бугера-Ламберта-Бера
Оптическая плотность раствора прямо пропорциональна толщине поглощающего
слоя и концентрации
Ii = Io e–k l C
А = l Сk – коэффициент поглощения
– коэффициент погашения = 2,3 / k
Слайд 17Физический смысл:
Удельный показатель погашения Е1% - опти-ческая плотность 1% раствора
при толщине поглощающего слоя 1 см
Молярный показатель погашения -
оптичес-кая плотность одномолярного раствора при толщине поглощающего слоя 1 см
Слайд 18Связь между молярным и удельным показателями погашения
А = Е1% ·
l · С%
А = · l · С
·
l · С = Е1% · l · С%С% С% · М М
= Е1% · —— = Е1% · ——— = Е1% · ——
С С% · 10 10
Слайд 19
Молярный и удельный коэффициенты погашения зависят от природы поглощающей среды,
длины волны поглощаемого света, температуры
Слайд 20Закон аддитивности:
Если анализируемый раствор содержит несколько веществ, не взаимодействующих друг
с другом, то при данной длине волны оптическая плотность раствора
равна сумме оптических плотностей каждого компонента (при той же длине волны)Для 1 вещества: А1 = k · l · С1
Для 2 вещества: А2 = k · l · С2
Слайд 21
Для раствора 1 и 2 веществ:
А = А1 +
А2 = k · l · С1 + k ·
l · С2В общем виде:
n n
А = Ai = k · l · Сi
i=1 i=1
Слайд 22Спектры поглощения
Спектр поглощения – графическая зависимость оптической плотности А от
длины волны светового потока
В зависимости от того в
какой области длин волн происходит поглощение, различают электронные, колебательные и вращательные спектры поглощенияПоглощение в УФ и видимой области спектра вызывает изменение состояний валентных электронов и переход их с более низкого энергетического уровня на более высокий
Слайд 23Энергетическое расположение электронных молекулярных орбиталей
*-разрыхляющие
*-разрыхляющие
n-несвязывающие
-связывающие
-связывающие
Слайд 24Каждому такому переходу соответствует полоса в электронном спектре поглощения
Поглощают соединения,
содержащие хромофор-ные группы:
С=С (180 нм) – *
С=О (280 нм)
– n*N=О (660 нм) – n*
-NO2 (280 нм) – n*
C=S (240 нм) – *
Слайд 27Если в молекуле имеется несколько хромофор-ных групп, то положение полос
поглощения несколько смещается
На положение полос поглощения влияют ауксохромные группы: -OH,
-NH2, -OCH3Батохромный сдвиг наблюдается при смещении полосы поглощения в длинноволновую область спектра (для одного и того же хромофора в спектрах разных соединений)
Гипсохромный сдвиг – в коротковолновую
Увеличение или уменьшение интенсивности половы поглощения называют гиперхромным или гипохромным эффектом
Слайд 28Электронный спектр поглощения характеризуется величинами:
max – длина волны, соответствующая
максимуму поглощения
max – молярное поглощение, соответствующее
max
- полуширина полосы поглощ-я на высоте ½ h
(область длин волн, ограниченная ½ max )
Слайд 30Качественный фотометрический анализ
Снимается спектр поглощения предполагаемого органического соединения, который может
иметь в зависимости от природы, несколько полос поглощения
Полосы поглощения имеют
max и max Полученные значения max и max сравнивают с табличным значением предполагаемого органического соединения
Если значения совпадают, то с большой долей вероятности можно говорить об идентичности веществ
Слайд 31
ГФ рекомендует проводить идентификацию по удельному коэффициенту поглощения
Для этого снимается
спектр поглощения, рассчитывается
АЕ1% = ———
l · C
и сравнивается с табличной величиной
Если они совпадают, то можно говорить об
идентичности веществ
Слайд 32Количественный фотометрический анализ
Фотометрическому анализу подвергают вещества, обладающими хромофорными группами
Если вещества
не имеют хромофорных групп, то проводят химическую реакцию
В результате
получается окрашенный продукт, подвергающийся фотометрическому определению
Слайд 33Методы абсорбционного анализа:
Колориметрия
Фотоколориметрия
Спектрофотометрия
Колориметрия – метод, основанный на визуальном сравнении окраски
жидкостей
Используют стеклянные колориметрические пробирки, стеклянные цилиндры с кранами, колориметры, фотометры
Слайд 34
Методы колориметрии:
1. Метод стандартных серий.
В одинаковых стеклянных колориметрических пробирках
готовят серию из 10-12 стандартных растворов с различной известной, постепенно
увеличивающейся концентрацией вещества
Слайд 35
Если окраска анализируемого раствора совпадает с окраской одного из стандартных
растворов (или близка к ней), то делают заключение о равенстве
(или близости) концентраций вещества в анализируемом и стандартном раствореОшибка определений составляет 5-10 %
В фарманализе метод применяется при определении окраски жидкостей
Слайд 362. Метод уравнивания окрасок.
1 способ: уравнивание окраски проводят за счет
концентрации сравниваемых растворов
Окраска анализируемого раствора сравнивается с окраской раствора сравнения,
к которому постепенно добавляется известное количество определяемого веществаПри достижении равенства окраски считается, что концентрации одинаковы
Слайд 37
2 способ: уравнивание окраски проводят за счет изменения толщины поглощающего
слоя
(используя колориметр Дюбоска)
Требуется соблюдение закона Бугера-Ламберта-Бера
3 способ: уравнивание
окраски проводят путем перекрывания части одного из световых потоков (с помощью фотометров)
Слайд 38В две одинаковые кюветы помещаются анализируемый раствор и раствор сравнения
Интенсивность
светового потока, проходящего через кюветы, выравнивают, ослабляя световой поток, проходящий
через раствор сравнения, диафрагмой, перекрывающей часть светового потокаПредварительно градуируют фотометр по эталонным растворам
Погрешность в определении составляет 5-10%
Слайд 39
3. Метод разбавления.
Выравнивание интенсивности окраски анализируемого и стандартного растворов проводят
путем разбавления растворителем первого или второго раствора
Не требуется выполнение основного
закона светопоглощенияПогрешность в определении составляет 5-10%
Слайд 40
Фотоколориметрия – основана на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через
анализируемый раствор
Измерения проводят, сравнивая светопогло-щение анализируемого раствора и раствора сравнения
Измерения
проводят при помощи фотоэлектро-колориметров (ФЭК)
Слайд 41Принципиальная схема ФЭК
1 – Источник излучения (лампа накаливания)
2 – Монохроматор
3a,
3b – кюветы с анализируемым раствором и раствором сравнения
Слайд 424 – приемник излучения (фотоэлемент)
5 – регистрирующее устройство
Чем больше светопоглощение
анализируемого раствора (чем выше его оптическая плотность), тем меньше интенсивность
светового потока, попадающего на фотоэлементМонохроматор – светофильтр, пропускающий излучение шириной 20-50 нм
Фотоколориметры снабжают несколькими светофильтрами, имеющими максимум светопропускания при различных длинах волн
Слайд 43Относительная ошибка метода составляет 3%
Недостатки:
1. Немонохроматичность излучения (снижается точность и
воспроизводимость измерений)
2. Нельзя получить непрерывный спектр поглощения (измеряется оптическая плотность
с несколькими светофильтрами)3. Фотометрируются только окрашенные растворы (измеряется поглощение в видимой области спектра)
Слайд 44
Спектрофотометрия – основана на измерении интенсивности светового потока, прошедшего через
анализируемый раствор
Измерения проводят, сравнивая светопогло-щение анализируемого раствора и раствора сравнения
Измерения
проводят при помощи спектрофото-метров (СПФ)Принципиальная схема СПФ аналогична схеме ФЭК (монохроматор – призма или дифрак-ционная решетка).Погрешность измерения 2%
Слайд 45Преимущества:
1. Монохроматичность излучения (измерения проводят при определенной длине волны)
2. Проводятся
измерения в УФ-, видимой и ближней ИК области спектра (можно
фотометрировать как окрашенные, так и бесцветные растворы)3. Получают непрерывный спектр поглощения
4. Можно анализировать многокомпонентные системы без разделения входящих в их состав веществ
Слайд 46Условия фотометрического определения
1. Выбор аналитической длины волны
Это длина волны ,
при которой проводят фотометрические измерения
Для этого снимают спектр
поглощения раствора
определяемого вещества
и выбирают длину волны,
соответствующую максимуму
самой интенсивной полосы
поглощения
Слайд 472. Выбор концентрации измеряемого раствора и толщины поглощающего слоя
Фотометрические измерения
целесообразно проводить в интервале изменения оптической плотности А = 0,2
– 0,6 (систематическая ошибка наименьшая)Минимальная систематическая ошибка получается при А = 0,434
Если принять А=0,434, l =1, тогда
С = 0,434/
Слайд 483. Выбор фотометрической реакции
Если анализируемое вещество не окрашено, или имеет
слабую окраску, то проводят химическую реакцию, при которой анализируемое вещество
переходит в интенсивно окрашенную форму:Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+
интенсивное синее
окрашивание
Слайд 49
Требования, предъявляемые к реакциям:
1. Фотометрическая реакция должна протекать до конца
2.
Продукт реакции должен иметь постоянный состав и обладать значительным поглощением
в данной области спектра
Слайд 504. Выбор раствора сравнения
Если в анализируемом растворе поглощает только само
анализируемое вещество, то в качестве раствора сравнения берут чистый растворитель
Если
в растворе кроме анализируемого вещества содержатся другие компоненты, то раствор сравнения должен содержать все эти компоненты в тех же количествах, что и в анализируемом растворе, но без определяемого вещества
Слайд 51Методы определения концентрации вещества
1. По градуировочному графику
Измеряется оптическая плотность 5-6
эталонных растворов с различной точно известной концентрацией
Строится градуировочный график А
– СИзмеряют оптическую плотность неизвестного раствора и по графику определяют его концентрацию
Соблюдение закона Бугера-Ламберта-Бера необязательно
Слайд 52Если закон Бугера-Ламберта-Бера не соблюдается, то при построении графической
зависимости
берут
большее количество
эталонных растворов,
чтобы как можно
точнее построить
график
Слайд 532. Метод одного стандарта (метод внешнего стандарта)
Измеряют оптическую плотность стандартного
раствора с точно известной концентрацией
Аст – Сст
В тех
же условиях измеряют оптическую плотность раствора с неизвестной концентрацией Ах – СхСоставляют пропорцию:
Аст Сст
—— = ——
Ах Сх
Слайд 54Отсюда:
Ах · Сст
Сх = ————
Аст
Соблюдение закона Бугера-Ламберта-Бера
обязательно
Концентрации анализируемого раствора и
стандартного раствора должны быть близки
Слайд 553. Метод добавок
Измеряют оптическую плотность раствора с неизвестной концентрацией Ах
– Сх
В тех же условиях измеряют оптическую плотность раствора с
неизвестной концентрацией, к которому добавили точно известное количество определяемого вещества Ах+а – Сх + Са Составляют пропорцию:
Ах Сх
—— = ———
Ах+а Сх + Са
Слайд 56Отсюда
Ах (Сх + Са) = Сх Ах+а
Ах Сх + Ах Са = Сх Ах+аСх Ах+а – Ах Сх = Ах Са
Сх (Ах+а – Ах) = Ах Са
Ах Са
Сх = ————
Ах+а – Ах
Слайд 57
Соблюдение закона Бугера-Ламберта-Бера
обязательно
Добавка должна быть такой, чтобы разница
Ах+а – Ах
была не меньше 0,1
Слайд 584. По молярному или удельному показателю погашения
Измеряют оптическую плотность анализиру-емого
раствора в кювете с толщиной погло-щающего слоя l
Исходя из основного
закона светопоглощения рассчитывают концентрацию анализируемого раствора:Ах
Сх = ———
· l
Слайд 59Численное значение должно быть известно
Если неизвестно, то его
определяют экспериментально, проводя фотометрические измерения оптической плотности эталонных растворов с
точно известной концентрацией определяемого вещества при аналитической длине волныСоблюдение закона Бугера-Ламберта-Бера
обязательно
Слайд 605. Определение концентрации нескольких веществ при их совместном присутствии
В основе
метода анализа многокомпонентных систем лежит закон аддитивности оптической плотности при
соблюдении основного закона светопоглощенияПусть система содержит два компонента, не вступающие в химическое взаимодействие друг с другом
В спектре поглощения будет наблюдаться две полосы поглощения при 1 и 2
Слайд 61Полосы частично накладываются друг на друга и суммарное светопоглощение раствора
при обеих длинах волн складывается из светопоглощения обоих компонентов
1 2
Слайд 62Если измерить оп. плотность раствора при двух длинах волн 1
и 2, то согласно закону аддитивности можно написать:
А1 = 1(1)
· С1· l + 2(1) · С2· l А2 = 1(2) · С1· l + 2(2) · С2· l
Решая систему уравнений находят концен-трации компонентов С1 и С2
Слайд 63Дифференциальный фотометрический анализ
Оптическую плотность анализируемого раствора измеряют по отношению к
раствору сравнения (но с отличной от нуля оптической плотностью) при
одной и той же длине волныНаиболее часто используют вариант, когда измеряют оптическую плотность анализируемого раствора и раствора сравнения, содержащего несколько меньшее количество определяемого вещества
Слайд 64Измеряемая относительная оптической плотность Ах равна разности оптической плотности анализируемого
раствора и оптической плотности раствора сравнения
Метод применяется в случаях, когда
концентрация раствора большая и оптическая плотность имеет высокое значение(при высоких значениях А увеличивается ошибка спектрофотометрических определений)
Слайд 65Понятие о производной спектрофотометрии
Измеряется разность светопоглощения, но при двух длинах
волн 1 и 2, разделенных небольшим интервалом = 2
– 1Предел отношения разности оптических плотностей А = А2 – А1 при двух длинах волн 1 и 2 к равен математической первой производной
А d А
lim —— = —— = f ()
d
и представляет собой некоторую функцию от длины волны
Слайд 66Строя графическую зависимость в координатах:
первая производная dА/d (ось ординат) –
длина волны (ось абсцисс), получают спектральные кривые (максимум соответствуют полосе
поглощения, которая обычно проявляется в виде нечетких перегибов)Полосы на спектральных кривых производных можно использовать как в качественном, так и в количественном анализе
Слайд 67Фотометрическое титрование
Метод основан на определении конца титрования по резкому изменению
светопоглощения титруемого раствора в точке эквивалентности или вблизи её
Титрование проводят,
последовательно измеряя светопоглощение титруемого раствора при прибавлении к нему титранта при аналитической длине волны, соответствующей максимуму поглощения титруемого вещества (либо титранта, либо продукта титриметрической реакции)
Слайд 69
Далее строят кривую титрования в координатах А – Vt
Экстраполяцией линейных
участков кривой титрования находят объем титранта, соответствующий точке эквивалентности
Слайд 70Кривые спектрофотометрического титрования
А + T AT
Определяемое вещество А и конечный продукт АТ не поглощают излучение
Слайд 71А + T AT
Излучение поглощает конечный продукт АТ, а определяемое вещество А и титрант Т не поглощают
Слайд 72А + T AT
Определяемое вещество А поглощает излучение, конечный продукт АТ и титрант Т не поглощают
Слайд 73А + T AT
Определяемое вещество А и титрант Т поглощают излучение, конечный продукт АТ не поглощает его
Слайд 74
По сравнению с прямой фотометрией, метод фотометрического титрования имеет более
высокую точность, т.к. в процессе титрования определяется не абсолютное значение
оптической плотности, а её изменение
