Analiza spectrofotometrica cantitativa si calitativa - Legea lui Lambert Beer

Trimis la data: 2009-12-09 Materia: Fizica Nivel: Facultate Pagini: 13 Nota: / 10 Downloads: 21
Autor: Mada Dimensiune: 528kb Voturi: Tipul fisierelor: doc Acorda si tu o nota acestui referat: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
vezi mai multe detalii vezi mai putine detalii
Spectrometria de absorbţie moleculară are aplicaţii atât în analiza cantitativă cât şi în cea calitativă. Spectrometria de absorbţie moleculară efectuată în cele trei domenii spectrale UV-VIS-IR nu dă aceleaşi rezultate în ce priveşte analiza calitativă şi cantitativă. Astfel datorită unor maxime de absorbţie limitate în domeniul UV-VIS acest domeniu este folosit preponderant în analiza cantitativă. Datorită domeniului IR este folosit preponderent în domeniul analizei calitative.
Raporteaza o eroare

Analiza spectrofotometrică cantitativă
Intensitatea unui fascicol cu radiaţii luminoase ce cade pe o suprefaţă lichidă, gazoasă sau solidă suferă absorbţie, reflecţii, refracţii sau provoacă fluorescenţă(fig.1). În fotometria molecular cantitativă se determină cantitatea de radiaţii:
- absorbită de probă la traversarea acesteia de o radiaţie electromagnetică (fotometrie la substanţe lichide transparente),
- absorbită de probă la reflexia radiaţii de probă (fotomertrie la corpuri solide netransparente),
- emisă de probă pe o lungime de undă superioară lungimii de undă a radiaţiei incidente (fotometrie de fluorescenţă şi fosforescenţă),
- cantitatea de radiatie absorbită de probă printr-o emisie de aceeaşi lungime de undă ca acea specifică specie chimice analizate (spectrofotometrie de absorbţie atomică).

Fig 1. Fenomene optice ce au loc la trecerea unui fascicul de radiaţie printr-un mediu transparent lichid. I0-intensitatea radiaţiei incidente, Ia-intensitatea radiaţiei absorbite, It-intensitatea radiaţiei transmise.

În cazul fotometriei de absorbţie diminuarea intensităţii radiaţiei depinde de grosimea stratului pe care-l traversează aceasta, de natura substanţei sau substanţelor care compun stratul şi de concentraţia substanţelor din strat. Aceste dependenţe sunt valabile pentru orice lungime de undă şi pentru orice mediu omogen, în care scăderea intensităţii radiaţiei se datorează numai absorbţiei, indifferent dacă mediul absorbant este gaz, lichid, solid sau soluţie.
I0=Ia + It

Din punct de vedere matematic aceste dependenţe sunt descrise de legea Lambert-Beer:
unde:
a- coeficient de absorbţie (absorbanţă) sau coeficient de extincţie ce reprezintă o mărime specifică substanţei
b- grosimea stratului străbătut de radiaţie
c- concentraţia substanţei

Această lege stă la baza analizei cantitative colorimetrice şi fotometrice. Trebuie specificat că se face abstracţie de celălalte fenomene fizice precum difuziune , refracţie, polarizare. În această analiză se mai defines următoarele mărimi:
- Transmitanţa (T):
- Indicele de transmitanţă- transmitanţa unui strat cu grosimea de 1 cm.
- Opacitatea (inversul transmitanţei):
sau sub formă procentuală:
- Absorbanţa (A) logaritmul cu semn schimbat (cologaritmul) al transmisiei (transmitanţei):

Absorbanţa (A) Extinţie (E) Densitatea optică (D)
Având în vedere expresia procentulă a transmitanţei (T) se poate scrie pentru absorbanţă (A) următoarea relaţie. Relaţiile de mai sus reprezintă defapt expresia matematică a legii Lambert-Beer. Absorbanţa este aditivă, motiv pentru care mai multe straturi din aceeaşi substanţă , cu aceeaşi concentraţie, suprapuse dau o absorbţie totala egală cu suma absorbanţelor parţiale. O aplicaţie important a legii Lambert-Beer o comstituie determinarea concentraţiei anumitor specii chimice dintr-un amestec lichid, solid sau gazos de substanţe. Pentru a putea individualiza această determinare este nevoie de separarea informativă acelei specii chimice din amestec prin condensarea numai a valorii absorbanţei spacifice corespunzătoare lungimii de undă la care acea specie are absorbţie maximă. În acest scop este necesar ca radiaţia incidentă folosită pentru iradiere sa fie monocromatică cu lungimea de undă corespunzătoare absorbanţei maxime a acelei specii chimice iar legea Lambert-Beer are expresia:

Fig.2. Expresia grafică a tipurilor de dependenţe intre transmitanţă (T), absorbanţă (A), intensitatea radiaţiei (It) şi grosimea stratului de soluţie (b).
Coeficientul molar de absorbţie (ε) reprezintă raportul dintre absorbanţă şi produsul dintre concentraţia molară a soluţiei şi grosimea stratului de soluţie străbătut de radiaţie: Coeficientul molar de absorbţie reprezintă o constată a substanţei absorbante, el caracterizează sensibilitatea unei reacţii de culoare şi limitei de concentraţii între care este posibilă dozarea substanţei prin fotometrie. Mărimea acestui coeficient variază în limite largi. Legea Lambert-Beer este valabilă la toate tipurile de spectroscopie de absorbţie atomică şi moleculară.

Fig.3. Expresia grafică a dependenţei dintre:
a) transmisia şi concentraţia soluţiei,
b) dintre absorbanţă şi concentraţia soluţiei,
c) dispunerea gradaţiilor de transmisie şi de absorbanţă pe sacara gradată a unui spectrofotometru analog, d) prezenţa sugestivă a influenţei transmisiei şi absorbanţei de către grosimea de strat respectiv de către concentraţie.

În ambele cazuri arătate mai sus pentru determinarea concentraţiei pe cale fotometrică pentru a avea determinare matematică trebuie să existe doar două variabile în expresia legii Lambert-Beer: una dependentă ,concentraţia-c, şi una independentă (absorbanţa-A ,în primul caz, sau grosimea de strat-b ,în cel de-al doilea caz) ceilalţi parametrii din relaţie trbuind să fie constanţi. Pentru rezoluţie şi sensibilitate ridicată se foloseşte o radiaţie luminoasă cu o bandă spectrală îngustă a cărei lungime de undă trebuie să se plaseze în zona maximului de absorbţie a speciei de analzat. În cazul în care maximul de absorbţie spectrală nu este cunoscut el se determină din reprezentarea grafică a absorbţiei la diferite lungimi de undă.

Abateri ale legii Lambert-Beer
Aşa cum rezultă din legea Lambert-Beer, pentru o anumită substanţă dată şi o grosime de strat precisă, dependenţa între absorbţie (A) şi concentraţie este lineară (fig.4.). Această dependenţă este valabilă însă numai în domenilul concentraţiilor mici de pâna la 10-2moli/l. În asemenea soluţii diluate fiecare moleculă a substanţei de analizat absoarbe lumină monocromatică independentă de moleculele vecine. La concentraţii mai mari se ajunge la erori importante de măsurare. Soluţia determinarii concentraţiei pe cale fotometrică şi la soluţii concentrate constă în diluarea controlată a acestora sau dacă nu este posibil folosirea unor cuve de grosime mai mică. Dimpotrivă dacă concentraţiile sunt foarte mici, sub limita de detecţie, se folosesc cuve cu grosimea stratului de soluţie mare (până la 100 mm la lichide şi sute de mm la gaze).

Dacă substanţa analizată îşi modifică proprietăţiile fizico-chimice în funcţie de concentraţie apar abateri de la liniaritate (fig.5). Aceste abateri pot avea două cauze:chimice şi fizice. Cauzele chimice sunt generate de modificarea coeficientului molar de extinţie (de absorbţie) ca urmare a apariţiei unor reacţii chimice la diferite concentraţii. Asemenea reacţii deplasează echilibrul chimic, pot apărea complecşi, se modifică indicele de refracţie. Cauzele fizice sunt generate de:
- Reflexie şi absorbţie de pe pereţii cuvelor. De regulă, la celule de grosime normală, abaterea de la liniaritate, datorită reflexiei, este mică şi se poate neglija. La celule de grosime mică a soluţiei această abatere nu mai poate fi neglijată şi este necesară practicarea unor factori de corecţie.
- Imposibilitatea asigurării unor radiaţii incidente monocromatice. În situaţia unei radiaţii cu mai multe lungimi de undă în compunere, λ1,λ2.......λn, legea Lambert-Beer este valabilă separat pentru fiecare lungime de undă în parte. Acest lucru duce însă la un coeficient mediu de extincţie molară (ε) diferit de coeficientul corespunzător unei anumite lungimi de undă.
- Variaţii de temperatură. La determinări de mare precizie se lucrează în condiţii termostatate deoarece se face simţită influenţa modificărilor de temperatură asupra indicelui de reflexie, absorbţie şi refracţie.

Turbiditate ridicată a probei. La probe tulburi se ajunge la împrăştieri importante ale radiaţiei incidente, care sunt percepte de senzorul fotoelectric drept concentraţii, ceea ce duce la erori importante de măsurare. Domeniul de valabilitate a legii Lambert-Beer se determină experimental pentru fiecare caz în parte prin construirea graficului absorbţiei (A) sau a transmisiei (T) în funcţie de concentraţie (c).

Nota explicativa
Referatele si lucrarile oferite de Referate.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.

Iti recomandam ca referatele pe care le downloadezi de pe site sa le utilizezi doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale pentru conceperea unui referat nou, propriu si original.

Referat.ro te invata cum sa faci o lucrare de nota 10!
Filmele zilei
Linkuri utile
Programeaza-te online la salonul favorit Descarca gratuit aplicatiile pentru iOS si Android Filmulete haioase Filme, poante si cele mai tari faze Jocuri Cele mai tari jocuri de pe net Referate scoala Resurse, lucrari, referate materiale pentru lucrari de nota 10 Bacalaureat 2012 Vezi subiectele examenului de Bacalaureat din 2012 Rezultate Bacalaureat 2012 Aici se vor afisa rezultatele examenului de Bacalaureat 2012
Toate imaginile, textele sau alte materiale prezentate pe site sunt proprietatea referat.ro fiind interzisa reproducerea integrala sau partiala a continutului acestui site pe alte siteuri sau in orice alta forma fara acordul scris al referat.ro. Va rugam sa consultati Termenii si conditiile de utilizare a site-ului. Informati-va despre Politica de confidentialitate. Daca aveti intrebari sau sugestii care pot ajuta la dezvoltarea site-ului va rugam sa ne scrieti la adresa webmaster@referat.ro.