Количественный анализ

На практике при разработке методик химического анализа, в которых применяется метод флуориметрии, строят зависимостьэнергетического выхода флуоресценции В_эот длины волны облучающего света, по ней находят область облучения, где энергетический выход не зависит от длины волны облучающего света, область (П) с В_э= const, и это главное условие спектрофлуориметрического метода анализа.

Именно для этой области выполняется функциональная зависимость интенсивности флуоресценции от концентрации определяемого компонента в пробе анализируемого вещества:

I_л=ϰN_λ= ϰВ_кв∙N_погл,

где ϰ – эмпирический коэффициент,

В_кв -квантовый выход флуоресценции

N_погл –число поглощенных квантов света

N_погл= ϰ*(I -I_прош), I_прош= I ∙е^-k(λ)lС –Закон Бугера-Ламберта-Бера

гдеI -интенсивность света, падающего под углом 90⁰ к кювете, в которой находится растворенное вещество;

I_прош – интенсивность света, прошедшего через раствор в кювете по линии хода падающего луча света;

k_l –коэффициент молярного светопоглощения;

l –толщина кюветы, в которую помещают раствор анализируемого вещества;

C –концентрация определяемого компонента в растворе анализируемого вещества, помещенного в кювету, моль/дм³

I_л=ϰN_λ= ϰВ_кв∙N_погл = ϰВ_кв∙ ϰ*(I -I_прош) = ϰВ_кв∙ ϰ*(I - I ∙е^-k(λ)lС)или

I_л= ϰ**В_кв I (1- е^-k(λ)lС),

где ϰ** = ϰ∙ϰ*

Выходной сигнал I_л зависит от интенсивности входного сигналаI _, поэтому измеряют отношение I_л/ I _. I_л/ I = ϰ**В_кв(1- е^-k(λ)lС),

При k_l∙l∙C меньшем 0.01,что на практике выполняется для концентрации люминофора от 10^-7 до 10^-3 моль/дм³, можно, разложив экспоненту в ряд Тейлора, получить

I_л/ I = ϰ ^**В_кв∙k_l∙l∙C, I_л/ I = k^*_l l C

где k^*_l= ϰ ^**В_кв∙k_l∙

Значениеk^*_l зависит от величины квантового выхода флюоресценции и от коэффициента светопоглощения k_l, который чувствителенк природе растворителя, к молекулярным взаимодействиям между растворенным веществом и растворителем, показателю преломления раствора и многим другим неконтролируемым влияющим факторам.

Экспериментально должно быть обеспечено I =const иВ_кв =const.

Концентрацию определяемого компонента, как в любом физическом методе, находят из градуировочного графика, построенного в координатах «I_л/ I – концентрация определяемого компонента С(ОК) в градуировочных растворах».

Для этого готовят не менее 8-и градуировочных растворов. Градуировочные растворы готовят разбавлением стандартного раствора, приготовленного из вещества сравнения. Вещество сравнения выбирают близким по химическому составу с формой нахождения определяемого компонента в пробе анализируемого вещества. Иначе возможно появление методической погрешности. Спектрофлуориметрия – это матричнозависимый метод, поэтому нельзя одним и тем же градуировочным графиком пользоваться даже внутри класса анализируемых веществ. Кроме градуировочных обязательно готовят раствор сравнения, который представляет собой либо растворитель, либо раствор, содержащий все компоненты, кроме определяемого. Измеряют в одинаковых условиях спектры флуоресценции всех приготовленных растворов относительно раствора сравнения. Выбирают по определенным критериям оптимальную аналитическую длину волны. Строят градуировочный график при выбранной длине волны. Затем при выбранной длине волны измеряют величину I_л/ I для раствора анализируемого вещества А_х, содержащего определяемый компонент, и по градуировочному графику находят соответствующее А_х значение концентрации этого компонента С_х (ок), рис. 9.4.7.

I_л/I₀

Рис. 9.4.7 Типичный градуировочный график и графический способ определения

содержания компонента по градуировочному графику в методе флуориметрии

Линейность градуировочного графика может сохраняться для нескольких порядков концентрации определяемого компонента. Предел определения до 10^-8 % (10 мкг/дм³). Низкий предел определения метода требует особых условий к помещению, чистоте лабораторной посуды, реактивов, воды для его реализации.