1-OM-4.cas-KOLORIMETRIJA I SPEKTROFOTOMETRIJA.ppt
Download
Report
Transcript 1-OM-4.cas-KOLORIMETRIJA I SPEKTROFOTOMETRIJA.ppt
KOLORIMETRIJA I
SPEKTROFOTOMETRIJA
dr D. Manojlović, dr Tatjana Verbić, Hemijski fakultet Beograd
Kolorimetrijskim metodama se određuju
koncentracije obojenih rastvora koji apsorbuju
u vidljivom ili bliskom UV delu spektra
Boja koju ima rastvor neke supstance
komplementarna je boji koju ta supstanca
apsorbuje
Akva-bakar(II) jon je bledoplave boje, što
znači da apsorbuje u žutom delu spektra
2
U kolorimetriji se uvek radi sa
polihromatskim zračenjem što isključuje
mogućnost kvalitativne analize
3
Da bi se supstanca mogla odrediti
kolorimetrijski mora ispunjavati sledeće uslove:
- intenzitet boje mora biti stabilan u dužem
vremenskom intervalu
- boja mora biti intenzivna
-apsorpcija zračenja mora da se pokorava
Lambert-Beer-ovom zakonu
•
4
-male promene temperature, pH i drugih faktora
ne smeju bitno da utiču na intenzitet boje
Ukoliko je intenzitet neke boje nedovoljan onda
se dodatkom pogodnog reagensa može prevesti u
intenzivnije obojeno jedinjenje
5
Reagens u kolorimetriji mora da poseduje
sledeće osobine :
-reagens treba da reaguje stehiometrijski sa
ispitivanom supstancom i uvek treba dodati
dovoljnu i istu količinu reagensa u ispitivane
rastvore i standarde
-reagens ne sme da apsorbuje u vidljivom delu
spektra
-reagens mora biti selektivan u odnosu na
ispitivanu supstancu
•
6
-boja nastalog proizvoda mora se brzo razvijati
-reagens ili ispitivana supstanca ne smeju da
stupaju u reakcije sa drugim sastojcima u
rastvoru koji ih mogu prevesti u neaktivne
oblike ili kompleksno jedinjenje zbog čega bi
izostalo razvijanje boje
U kolorimetriji se obično intenzitet boje
nepoznatog rastvora upoređuje sa jednim ili više
standardnih rastvora poznate koncentracije
7
Prema tehnici rada kolorimetrijske metode
delimo na:
metode standardne serije
metode balansovanja
metode kolorimetrijske titracije
Aparati koji se koriste u kolorimetriji su
jednostavne konstrukcije i kao izvor svetlosti
koriste belu svetlost
8
Tipični kolorimetrijski aparati su Helligeov
komparator i Duboscquov kolorimetar.
9
Fotokolorimetrijske metode
Optička shema fotoelektričnog
kolorimetra
10
SPEKTROFOTOMETRIJA
Spektrofotometrija je apsorpciona metoda koja
se zasniva na praćenju zavisnosti apsorbancije
ili apsortiviteta od talasne dužine zračenja koje
je prošlo kroz analiziranu supstancu
Apsorpcija se može pratiti u UV, Vis, IC,
mikrotalasnoj i radiofrekventnoj oblasti.
U analitičkoj hemiji su od interesa oblasti od
200-1000 nm, a u organskoj analizi još i IC
oblast, EPR i NMR spektroskopija
11
Spektrofotometrija je kvalitativna i
kvantitativna metoda analize
Kvalitativna analiza se zasniva na činjenici da
apsorpcioni spektar supstance zavisi od njenog
sastava i strukture
Na osnovu zavisnosti apsorptiviteta od talasne
dužine i vrednosti apsorptiviteta na određenoj
talasnoj dužini moguće je identifikovati
apsorbujuću supstancu
•
12
Kvantitativna analiza sa zasniva na Beerovom
zakonu:
A abc
Kod spektrofotometra b je jednako debljini
kivete i konstantno je i onda apsorbancija zavisi
samo od koncentracije i apsorptiviteta
Da bi se postigla moguća tačnost i osetljivost
merenja apsorbancije bitan je izbor talasne
dužine merenja
13
Ona mora da ispuni sledeće uslove:
-da se merenjem postiže maksimalna osetljivost
-da male promene talasne dužine ne utiču na
reproduktivnost
-da važi Lambert-Beer-ov zakon
14
Na osnovu ovih zahteva merenje apsorbancije
se izvodi na:
-talasnoj dužini maksimalne apsorpcije max
-na taasnoj dužini optimalne apsorpcije, opt i
-na talasnoj dužini izosbestičke tačke, izosb
izosb kada dva oblika imaju istu apsorbanciju
(kiseli i bazni indikator)
15
16
Shema spektrofotometra
17
DERIVATIVNA SPEKTROFOTOMETRIJA
Derivativna spektrofotometrija je relativno nova
metoda čija je primena u poslednje vreme jako
porasla pre svega zahvaljujući razvoju
računarske tehnike
Primena derivativne spektrofotometrije:
-Pogodna pri analizi višekomponentnih
sistema
-Kvantitativno određivanje tragova u
višekomponentnim sistemima
18
-Karakterizacija čistih supstanci
-Eliminiše ili smanjuje apsorbanciju pozadine
čime omogućava određivanja u suspenzijama,
mutnim rastvorima
-Derivatizacijom osnovnog spektra moguće je
tačnije odrediti talasne dužine maksimuma
širokih apsorpcionih traka
19
Dobijanje derivativnih spektara:
-Optički
-Elektronski
-Matematički
20
Optički:
Najmanje se smanjuje odnos signala i šuma
Elektronski:
Loš odnos signala i šuma, može se koristiti
samo do četvrtog izvoda
Matematički:
Koristi se polinomska interpolacija, Furijeova
transformacija
21
Optička metoda dobijanja derivativnih spektara
se sastoji u modulaciji elektromagnetnog
zračenja u nekoj oblasti talasnih dužina
,
koja se naziva interval modulacije
Elektronska metoda derivacije sastoji se od
povezivanja električnog kola sa otpornikom i
kondenzatorom (RC) na analogni izlaz detektora
pomoću operacionog amplifikatora
Ovde se dobija izvod u funkciji vremena,
,
ali se na osnovu poznate brzine skeniranja može
izračunati izvod apsorbancije po talasnoj dužini
dA dA d
d
dt dt
22
Matematičke metode derivacije se danas najviše
koriste
Diferenciranje osnovnog spektra se:
izvodi bilo snimanjem spektra “tačku po tačku”
(neregistrujućim uređajem ili uređajem sa jednim
zrakom) i primenom formula za numeričko
diferenciranje tako dobijenih vrednosti A=f()
ili digitalizacijom spektra snimanjem registrujućim
spektrofotometrima i primenom interpolacije i
diferenciranja
23
Razlika absorbancija za dve bekonačno bliske
talasne dužine 1 i 2 u osnovnom spektru,
A= f(), podeljena veličinom spektralnog
intervala =2-1, predstavlja prvi izvod tog
spektra
A
A
lim
f ( )
Daljim diferenciranjem dobijamo:
dnA
n
f
( )
n
d
Ako ovo primenimo na apsorpcionu traku
gausovog oblika onda dobijam derivativne
spektre
24
Derivativni spektri neparnog rada
imaju malo sličnosti sa originalnim
spektrom i složeniji su od njega
Ono što je bitno za ove izvode je da
prolaze kroz nulu (seku osu talasne
dužine) apsorptivnog maksimuma što
daje osnovu za kvalitativnu analizu.
U praksi se od neparnih spektara
koriste samo spektri prvog reda
25
Derivativni spektri parnog reda imaju centralnu traku (pik)
promenjivog znaka (u drugom izvodu negativan, u četvrtom
pozitivan), praćenu sa dve satelitske trake suprotnog
znaka i znatno manjeg intanziteta od centralne trake
26
27
Preciznost određivanja max
Kada se apsorpcioni spektar sastoji od širokih
traka tačan položaj maksimuma apsorpcije može
se odrediti samo aproksimativno
Na max prvi izvod prolazi kroz nulu tako da se
talasna dužina maksimuma apsorpcije može
odrediti veoma precizno
28
Povećanje rezolutivnosti
Primenom derivativnih spektara
mogu se razdvojiti trake koje se
preklapaju i ne mogu se
razdvojiti niti razlikovati u
osnovnom spektru
Prvi i drugi izvod dve preklapajuće
Gaussovske trake
29
Spektrofotometrija u suspenzijama i mutnim
rastvorima
Mutni rastvori i suspenzije ili emulzije jako
otežavaju spektrofotometrijsku analizu
Zbog rasipanja zračenja koje raste sa
smanjenjem talasne dužine na spektar uzorka se
superponira manji ili veši intenzitet pozadine, a
pored toga se gubi i intenzitet samog spektra
30
Zbog rasipanja zračenja na nehomogenostima
sredine primena derivativnih spektara
eliminiše uticaj fona na spektar analiziranog
uzorka
Apsorpciona traka u rasipajućoj sredini i njen prvi izvod (a) Gaussovska
traka (b) prvi izvod
Spektar uzorka traka (A), Spektar pozadine traka (B), traka
uzorka + pozadina (C) i odgovarajući prvi izvodi
31
Analiza tragova
Određivanje tragova supstanci u različitim uzorcima
izvodi se radi utvrđivanja njihove čistoće
U osnovnom spektru prisustvo
benzola se jedva uočava
Tek u spektru 4-tog izvoda benzol
se može kvantitativno odrediti (AB
je srazmerno koncentraciji
benzola).
Određivanje benzola u etanolu. I – etanol, II-etanol +1 ppm
benzola, III-etanol + 10 ppm benzola, IV-4-ti-izvod od II, V-4-ti
izvod od III
32