ВИЗНАЧЕННЯ КОНЦЕНТРАЦІЇ РОЗЧИНІВ ЗА ДОПОМОГОЮ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО КОЛОРИМЕТРА-НЕФЕЛОМЕТРА ФЕК-56

Світлова хвиля, проходячи через речовини, збуджує коливання електронів в атомах. На це витрачається частина її енергії, тому амплітуда коливання хвилі поступово затухає. При цьому відбувається перетворення енергії електромагнітних коливань на теплову енергію, яка витрачається на збудження та іонізацію атомів, фотохімічні реакції і т.ін.

Перехід енергії світлової хвилі в інші види енергії називається поглинанням світла. Слабо поглинаючі речовини називають прозорими, сильно поглинаючі – непрозорими. Закон поглинання світла для паралельного пучка монохроматичних променів в однорідному середовищі встановлений Бугером: в кожному наступному шарі однакової товщини поглинається однакова частина потоку енергії падаючої хвилі.

Нехай на поверхню середовища товщиною d перпендикулярно до його поверхні падає світловий потік інтенсивністю І0 (рис.1). Інтенсивність світлового потоку І – це кількість енергії, що переноситься світловим потоком за 1 с через плоску, розташовану перпендикулярно до світлового потоку площадку товщиною 1 м2. Напрям поширення світлової хвилі відповідає позитивному напряму осі 0х.

Розглянемо на віддалі х від поверхні речовини шар з малою товщиною dx, на який падає світло інтенсивністю Іх. Відповідно до закону Бугера зміна інтенсивності х, яка відбувається в шарі товщиною , пропорційна Іх та :

х = ‑ k Іх, (1)

де “‑” вказує на те, що зі збільшенням поглинального шару інтенсивність світла зменшується, k – коефіцієнт поглинання. Розділимо змінні в однорідному диференціальному рівнянні (1) та проінтегруємо його:

, звідки .

Тому закон Бугера записують у вигляді

. (2)

З рівняння (2) бачимо, що якщо покласти k = 1/d, то І/I0 = e. Отже, фізичний зміст коефіцієнта поглинання k чисельно рівний оберненій товщині шару поглинаючої речовини, при якій інтенсивність світла зменшується в е » 2,72 рази. Нижче в таблиці наведено числові значення коефіцієнта поглинання k деяких речовин:

 
 

Коефіцієнт поглинання залежить від стану, хімічної природи речовини та від довжини світлової хвилі, яка поглинається в цій речовині. Тому закон (2) справедливий для монохроматичного світла, що характеризується певною довжиною хвилі l. Тобто для монохроматичного світла закон Бугера має такий вигляд:

, (3)

де kl ‑ монохроматичний коефіцієнт поглинання.

Відомо, що монохроматичний коефіцієнт поглинання kl прямо пропорційний концентрації розчину С:

kl = cС, (4)

c - питомий коефіцієнт поглинання (дорівнює kl для розчину одиничної концентрації); С – концентрація розчиненої речовини в розчині. Це закон Бера.

Підставивши (4) в рівняння (3), отримаємо закон Бугера-Ламберта-Бера:

. (5)

На практиці поглинання характеризують коефіцієнтом пропускання (прозорістю) розчину:

(6)

або оптичною густиною розчину:

. (7)

Підставивши (5) в (7), отримаємо D = kl×d×lge = 0,43kld, звідки

. (8)

Комбінуючи формули (5) та (7), для оптичної густини D одержимо:

. (9)

Отже, оптична густина D при сталій товщині шару d залежить від концентрації С розчиненої у розчині речовини та від довжини хвилі l світла. Залежність D = f(C) використовується для визначення концентрації розчинів і є основою методу концентраційної колориметрії.

Якщо два розчини однієї і тієї ж речовини (c1 = c2) з концентраціями С1 та С2 при товщині шарів d1 і d2 відповідно поглинають світло однаково, то їх оптичні густини однакові (D1 = D2). Тоді С1d1 = С2d2, і невідома концентрація розчину (наприклад С2) становить:

. (10)

Для визначення оптичної густини і коефіцієнта поглинання забарвлених розчинів служать фотоелектроколориметри.








Дата добавления: 2015-05-19; просмотров: 1215;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.004 сек.