lecture 2-2015

Өнгөт уусмалын концентрацийг

тодорхойлох (жиших муруй, харьцуулах,

молийн шингээлтийн коэффициентийн

дундаж утгаар) аргууд

Багажит анализын аргууд

Лекц № 2

Түлхүүр үгс

• Оптик нягт, шингээлт- absorbance

• Гэрэл нэвтрүүлэлт, нэвтрүүлэх чанар, тунгалаг чанар – transmittance

• Гэрэл шингээлтийн молийн коэффициент – molar absorption coefficient

• Бугер-Ламберт-беерйин хууль - Beer-Lambert law

• Шингээлтийн фотометрийн аргын нарийвчлал – Accuracy of the spectrophotometric method

CL10o

II εCLI

Iolg

AI

Iolg

εCL

o

10I

IT

lgTA

Оптик нягт,тунгалаг чанар ба гэрэл

шингээлтийн молийн коэффициент

A – оптик нягт

T – тунгалаг чанар

lgT2100%T

1lgA

Практикт нэвтрүүлэлтийн коэффициентийг

процентоор илэрхийлдэг.

Оптик нягт нь онолын хувьд (0) утга авч болно.

Практикт (02), нэвтрүүлэлтийн коэффициентийг

100% хүртэл тус тус авахаар бодож фотометрийн

багажны диафграмын хуваарийг тохируулна.

Хэрэв шингээлтийн фотометрийн үндсэн хуулийг

А= C L гэсэн аналитик хэлбэрээр бичсэн

тохиолдолд l=1см, с=1моль/л гэж үзэхэд = А

болно.

Гэрэл шингээлтийн коэффициентийг молийн

шингээлтийн коэффициент гэх ба энэ нь 1см

зузаантай кюветэнд байгаа 1моль/л концентрацитай

єнгєт уусмалын оптик нягттай тэнцүү болно.

Гэрэл шингээлтийн коэффициент

Молийн шингээлтийн коэффициент

Практикт молийн шингээлтийн коэффициентийг

ойролцоогоор гэрэл шингээлтийн үндсэн хуулийн

томьѐо болон жиших муруйнаас олно. Ихэвчлэн

лавлахад єгєгдсєн байна.

Хамаарах

Гэрлийн долгионы урт

уусмалын температур

үл хамаарах

Уусмалын үеийн

зузаан; бодисын тєрх

△C

△A

A А= C l

Cl

Aε

l-=const

C

Aε

εΔC

ΔAtgα

C, мг/мл

Шингээлтийн фотометрийн жиших муруй

• Саад болох хажуугийн химийн урвал

явагдахгүй байх

• Гэрлийн хугарлын илтгэгч тогтмол

байх

• Гэрэл монохромат байх

• Бага концентрацитай байх

Шингээлтийн фотометрийн үндсэн

хуулийн биелэгдэх нөхцөл

Шингээлтийн фотометрийн үндсэн

хуулийн хазайх шалтгаанууд

Физик хазайлт Тусаж буй гэрлийн

хугарлын илтгэгч

єєрчлєгдєж гэрэл

монохромат

болоогїйгээс гарах

хазайлт

Химийн хазайлт

Уусмал доторхи

бодисын молекулуудын

хооронд химийн

урвалууд явагдсанаас

гарах хазайлт

MV

mC

Шингээлтийн фотометрийн аргын

мэдрэх чадвар

• Мэдрэх чадвар нь урвалын мэдрэх чадвар, шингээлтийн үеийн зузаан, багажны мэдрэх чадвар ба анализыг явуулах нєхцєлєєс хамаарах ба 2 аргаар тодорхойлно.

- Молийн шингээлтийн утгаар їнэлэх (Ж.Брауде молийн шингээлтийн коэф. 10-5 ихгүй байх)

- Е.Б. Сенделийн урвалын мэдрэх чадварын үнэлгээ

1 см хєндлєн огтлолтой

A=0.001 шингээлт єгч

байгаа бодисын хэмжээгээр

тодорхойлогдох концентраци

Шингээлтийн фотометрийн аргын нарийвчлал

Фотометрийн анализын нарийвчлал нь хэмжилтийн явцын

алдаанаас хамаарна. Байнгын алдааг стандарт дээжинд

анализ хийж, гарсан үр дүнг зэрэгцүүлж үнэлдэг.

Тохиолдлын алдааг стандарт хазайлт буюу дисперсээр нь

үнэлнэ. Фотометрийн анализын үед урвал дутуу явагдсан,

кювет бохирдсон, оптик нягтыг буруу хэмжсэн, багаж

тогтворжоогүй зэргээс гарна.

Байнгын алдаа нь гэрэл шингээлтийн хууль биелэгдээгүй

үед үүснэ.

Фотометрийн анализад алдааны хамгийн бага байх оптик

нягтын тохиромжтой утга нь A=0.43 (0.2-0.8) байна.

À

Cìã/ìë

X X

X

X

Àx

Cx

• Фотометрийн анализын практик аргууд : – Жиших муруйн арга

y=ax+b

y - уусмалын оптик нягт

x - тодорхойлох бодисын конц

a - єнцгийн коэффициент

b - оптик нягтын тэнхлэгийг

огтолсон хэрчмийн хэсэг

À

b

xACA

xx SASA

AxAC

Хэрэв () мэдэгдэж байвал судлах

уусмалын концентрацийг дараах

томьѐогоор олно.

C мг/мл

i

ii

Cl

A

l

AC x

- Уусмалын концентрацийг молийн

шингээлтийн коэффициентын дундаж

ашиглан тодорхойлох

Хэд хэдэн шатлалтай конц-тай бүлэг стандарт уусмалуудыг

мэлдээд оптик нягтыг сонгосон долгионы уртад хэмжиж,

уусмал тус бүрийн молийн шингээлтийн коэффициентийг

дараах томьѐогоор олно.

Энэ аргыг зөвхөн гэрэл шингээлтийн үндсэн хууль

биелэгдэж байгаа нөхцөлд хэрэглэнэ.

CTCT Cl AClAx ;

CT

x

CT

x

C

C

A

A

A

ACC

CT

xx TC

- Харьцуулах арга

Ижил нөхцөлд бэлдсэн стандарт (Cст) ба тодорхойлох өнгөт

уусмалын (Cx) оптик нягтыг сонгосон долгионы уртад ижил

зузаантай кюветэнд хэмжиж, дараах гэрэл шингээлтийн

хуулийг ашиглан тооцно.

Энэ аргыг өгөгдсөн уусмал гэрэл шингээлтийн үндсэн

хуулинд захирагдаж буй нөхцөлд хэрэглэнэ.

CTCT Cl AClA xx ;

CTCT Cl xx ClAA

x

xl

lC CT

CTC

- Уусмалын концентрацийг, үеийн зузааныг өөрчлөх

замаар тодорхойлох (колориметрийн юүлэх арга)

Энэ арга нь харааны арга учраас субьектив алдаа ихтэй,

нарийвчлал багатай тул бараг хэрэглэгдэхээ больсон.

Уусмалын концентрацийг

тодорхойлох тусгай аргууд

1. Фотометрийн нэмэх арга

Их хэмжээний дагалдагч хольц агуулсан бага хэмжээтэй

элементийг тодорхойлоход хэрэглэх ба стандарт уусмалаас

нэмэлт хийснээр уусмалын оптик нягтыг нэмэгдүүлдэг сайн

талтай.

Судлах уусмалын оптик нягтыг (Ax) хэмжиж, дараа нь

стандарт уусмалаас тодорхой хэмжээтэй нэмж, уусмал тус

бүрийн оптик нягтыг (Ax+ст) дээр сонгосон нөхцөлд хэмжээд

тодорхойлох бодисын концентрацийг тооцооны ба

графикын аргаар олно.

lCεA x lCCεA CTxCTx

CTx

x

CTx

x

CC

C

A

A

xCTx

xCTx

AA

ACC

Тооцооны арга

• Судалж байгаа ба нэмэлттэй бодисын уусмалын оптик

нягтын харьцаа нь тэдгээрийн концентрацийн харьцаатай

тэнцүү болж эндээс Cx –г олно.

C0 C1 C2 C3

x x

x x

C0

x

A

A1 Ax

A2

A3

A4

M

0

C1 C2 C3 C4

Графикын арга

Судлах уусмалаас 3-с доошгүй адил

хувилбараар авч дээр нь стандарт

уусмалаас тодорхой хэмжээтэй

(концентрацийг ихэсгэх замаар) нэмж,

уусмал тус бүрийн оптик нягтыг

хэмжинэ.

- Стандарт уусмалыг

судлах уусмалын конц-

тай ойролцоо байхаар

бэлтгэх

C, мг/мл

'xoxox ACClAA

/

CTCT ACClAA ooCT

2. Дифференциаль – фотометрийн арга

Бугер-Ламберт-Бээрийн хууль ѐсоор их концентрацитай өнгөт

уусмалын оптик нягт нь их учир устай харьцуулан хэмжихэд

хуулиас хазайж багажны хуваарийн хязгаараас илүү гарна. Энэ

үед дээрх аргыг хэрэглэнэ. Харьцуулах уусмалаар тодорхойлох

элементийг агуулсан жиших уусмалыг хэрэглэнэ. Энэ

уусмалыг тэг уусмал гэнэ.

Концентраци тодорхойлох аргууд:

а. Co Cx Co Cст

o

oxx

CC

CC

A

A

CTi

/

/

)(/

/

ox

ox CCA

ACC CT

i

FA

CC o /

)(

CT

CT FACC ox /x

/xA

/

CTA

xC

CTC

oC

F Тогтмол хэмжигдэхийн, аналитик фактор

Харьцуулах уусмалын концентраци

Стандарт уусмалын концентраци

Судлах уусмалын концентраци

Стандарт уусмалын харьцангуй оптик нягт

Судлах уусмалын харьцангуй оптик нягт

A

tgα

1F;

F

1

CC

Atgα

ox

/x

/xA

xCoCCTC

Дифференциаль- фотометрийн жиших муруй

а. Co Cx Co CCT

FACC xox /

A

/xA

xCoCñòC

Тодорхойлох уусмалыг жиших уусмалд тооцох замаар урвуу

хэмжилт хийж концентрацийг дээрхийн адилаар олно.

Дифференциаль-

фотометрийн жиших

муруй

A

/xA

1xCoA/xA

-A

+

+

-

2xC FACC ox /

2 x

FACC ox /

1 x

а. Хоѐр талын бүтэн дифференциалын график арга

Бүтэн дифференциалын фотометрийн аргын

жиших муруй

C, мг/мл

Их концентрацитай уусмалын конц-г тодорхойлох, хөндлөнгийн саад

болох бодисуудын нөлөөг арилгах, урвалжийн шингээлтийг

хязгаарлах чиглэлээр хэрэглэнэ.

nAAAAA ...321

321

3. Хоѐр ба олон компонентоос тогтсон

бодисын концентрацийг тодорхойлох

Гэрэл шингээлтийн аддитив хуулийг хэрэглэн хольцод шууд

анализ хийх боломжтой.

Практикт ихэвчлэн хоѐр компонентоос тогтсон хольцын хувьд

тэдгээр компонентуудын гэрэл шингээлтийн их утгын

харьцангуй байрлалаас хамааруулан хэд хэдэн хувилбар байна.

lClCAAA

lClCAAA

221121

221121

22222

11111

а. Гэрэл шингээлт бие биеэ халхалсан тохиолдол

А, Б бодисын шингээлтийн спектрийн графикаас оптик

нягтуудыг хэмжээд номограмыг байгуулна.

Савойн номограмын арга

Молийн шингээлтийн коэффициентийн утгуудыг лавлахаас

авна.

Хоѐр янзын долгионы урт, концентрациудад

шингээлтүүдийг хэмжинэ.

Феррордтын арга

1 2

AxC Á

xC

/1O 1O /

2O2O

C C

1AA

//1O

//

2O

2ÁA

1ÁA 2

ÀA

А, Б бодисын концентрацийг тодорхойлох,

спектрофотометрийн номограм

Á

Энэ тохиолдолд А,Б бодисын

концентрацийг томьѐо ба

графикийн аргаар тодорхойлж

болно.

б. Нэг хэсэгтээ давхцаад, нөгөө хэсэгтээ

давхцахгүй байгаа тохиолдол

А

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЙН

ТИТРЛЭЛТ

Фотометрийн титрлэлт

Эквивалент цэгийг тодорхойлох:

1) Эх бодис (буурах)

2) бүтээгдэхүүн (ихсэх)

3) Ажлын уусмал (эквивалент цэгээс хойш ихсэх)

S + T P

S=тодорхойлох бодис, T=ажлын уусмал, P=бүтээгдэхүүн

Жишээ

Hexaurea висмут(III) (Bi(tu)63+) - lmax= 470 нм

EDTA – висмут (III) (BiY−) - lmax = 265 нм

EDTA4− нь тиомочевинийг бодвол үүсэхийн тогтмол ихтэй

Bi(tu)63+ -ийг EDTA-аар 470 nm долгионы уртад титрлэх

боломжтой гэсэн үг:

Bi(tu)63+ + H2Y

2− BiY− + 6 tu + 2 H+

Bi, Cu холимог байдлаар байвал

hv

hv hv

Спектрометр

детектор

дээж

монохроматор

Гэрлийн үүсгүүр

Спектрометрийн үндсэн хэсгүүд

• Гэрлийн үүсгүүр - W or D2

• монохроматор - полихромат гэрлээс

монохромат гэрэл рүү шилжүүлнэ.

• Дээж кюветэнд байрлана

• Детектор - phototube, photomultiplier, or PDA

Спектрофотометрүүд

Кюветүүд

Хэмжилтийн гэрлийг шингээдэггүй

материалаар хийгдэнэ. ихэвчлэн шил,

кварцаар хийгдсэн кюветүүд байна.

KMnO4

KMnO4

A