SPECTROFOTOMETRIA DE ABSORBIE MOLECULAR N UV - VISPRIBCIPIUL METODEI Spectrofotometria de absorie molecular n UV VIs se bazeaz pe absorbia radiaiilor de regul ntre 180 800 nm de ctre speciile moleculare din probe lichide, solide sau gazoase. Proba lichid se pune ntr-o cuv i asupra ei se trimite un fascicul primar emis de o surs extern de spectru continuu. Fotonii ntlnesc n calea lor speciile absorbante moleculare, care absorb o parte din radiaia incident. Puterea radiant transmis prin cuv este msurat cu ajutorul unui detector optic sensibil n domeniul UV Vis.

Cuv cu soluie (prob)P0( )

Pt( )Detector

P0( ) Puterea radiant incident Pt ( ) Puterea radiant transmis

Sursa

Bilanul puterii radiante, dac se neglijeaz puterea radiant reflectat de pereii cuvei, cea absorbit de pereii cuvei i cea dispersat prin soluie este

P0 = Pa + PtPuterea radiant absorbit (Pa) i cea transmis (Pt) depind de

Lungimea de und ( )

Concentraia speciilor absorbante

CONCLUZIE. Deoarece Pa i Pt depind de lungimea de und i concentraie, prin spectrometria de absorbie molecular se pot face analize calitative i cantitative

MRIMILE OPTICE. TRANSMITANA I ABSORBANAInteraciunea radiaiei n absorbia molecular se caracterizeaz prin dou mrimi optice: Transmitana (T) sau transmitana procentual (T%) i Absorbana (A)

MRIMI OPTICETRANSMITANA (T)

Gradul de transmisie a radiaiei prin prob la o anumit lungime de und

Pt T= P0

Pt T% = 100 P0

ABSORBANA (A)

Gradul de absorbie a radiaie prin prob la o anumit lungime de und

A = log T

A = 2 log T%

DOMENIILE DE VARIAIE ALE TRANSMITANEI I ABSORBANEIPt = 0 T 0 T% 0 A P t = P0 1 100 0

Scala de transmitan este liniar iar cea de absorban este logaritmic. Pe scala unui spectrofotometru pot fi citite absorbane ntre 0 2. Absorbanele mai mari dect 2 sunt asimilate cu infinit.

LEGEA LAMBERT-BEER LEGEA ABSORBIEI MOLECULARELegea lui Lambert Beer descrie relaia de legtur dintre absorban, grasimea stratului absorbant de prob (grosimea cuvei) i concentraia speciilor absorbante

A = b c

A = a b c

A absorbana fr unitate de msur b grosimea stratului absorbant (grosimea cuvei , n cm) - absorbtivitatea molar, n l mol-1 cm-1 a absorbtivitatea, n l g-1 cm-1 c concentraia speciilor absorbante n mo l-1 (pentru ) sau g l-1 (pentru a) Absorbana crete liniar cu concentraia speciilor absorbante i grosimea cuvei. Dac grosimea cuvei este constant atunci absorbana depinde liniar numai de concentraie.

ABSORBTIVITATEA MOLAR ( )

A 1 1 1 = = = l mol cm 1 b c cm mol lDac b = 1 cm i concentraia speciilor absorbante c = 1 mol l-1 , rezult

A=Absorbtivitatea molar ( ) este absorbana unui strat de soluie cu grosimea de 1 cm i concentraia speciilor absorbante de 1 mol l-1 Cu ct este mai mare cu att substana absoarbe mai bine radiaia optic.

CARACTERISTICILE ABSORBTIVITII MOLARECARACTERITICILE ABSORBTIVITII MOLARE ( )ESTE O MRIME CALITATIV NU DEPINDE DE CONCENTRAIA SPECIEI ABSORBANTE DEPINDE DE NATURA SPECIEI ABSORBANTE DEPINDE DE LUNGIMEA DE UND

RELAIILE DE LEGTUR DINTRE ABSORBAN I TRANSMITAN

A = log T A = 2 log T% Pt A bc T = = 10 = 10 P0 Pt = P0 10bc

Intre absorban i transmitan exist o relaie logaritmic Absorbana concentraia crete liniar cu

Transmitana scade exponenial cu concentraia Puterea radiant transmis scade exponeneial cu concentraia

In metodele prin absorbie spectrometrul msoar transmitana, iar absorbana este calculat pe baza relaiei logaritmice de dependen ntre ele

SPECTRUL DE ABSORBIE I DREAPTA DE CALIBRARE IN ABSORBIE0.80.5 0.4

Absorbana

0.3 0.2 0.1 0

Co(H2O)62+380 430 480 530 580 630 680 730 780

Absorbana

0.6 0.4 0.2 0 0 2 4 6 8 10 12 14

Cr(H2O)63+

120 100

Transmitana

80 60 40

380 430 480 530 580 630 680 730 780

Cr(H2O)63+

Transmitana

Co(H2O)62+

10 2 10 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 0 2 4 6 8 1 1 1 0 2 4

Lungimea de und / nm

Concentraie Cr3+ / mg l-1

Spectre de absorbie A = f( ) i transmisie T = ( )

Dreapta de calibare in absorbie, A = (c) i T = (c)

CONDIIILE DE VALABILITATE A LEGII LUI LAMBERT - BEER Radiaia incident trebuie s fie perfect monocromatic i conine raze paralele, i s cad perpendicular i uniform distribuite pe suprafaa mediului absorbant Reflexia i absorbia radiaiilor de ctre pereii cuvei s fie neglijabile Puterea radiant incident s nu fie suficient de mare pentru a duce la efecte de saturaie a absorbiei i astfel la limitarea semnalului detectorului optic Mediul absorbant s fie suficient de diluat, astfel nct speciile absorbante (moleculele) s interacioneze independent unele fa de altele cu fotonii. Prezena moleculelor solventului s nu influeneze interaciunea foton-specie absorbant i absorbia solventului s fie neglijabil. Mediul absorbant s fie omogen i s nu aib loc o dispersie a luminii la trecerea prin acesta Grosimea mediului absorbant s fie uniform pe toat suprafaa transversal a cuvei (lungimea drumului optic al radiaiei prin mediul absorbant s fie egal pe toat suprafaa transversal a mediului absorbant)

ABATERI POZITIVE I NEGATIVE DE LA LEGEA LUI LAMBERT - BEERAbateri pozitive

(+) (-)Abateri negative

TIPURI DE ABATERI ABATERI POZITIVE Absorbana msurat este mai mare dect cea teoretic n conformitate cu legea lui Lambert- Beer ABATERI NEGATIVE Absorbana msurat este mai mic dect cea teoretic n conformitate cu legea lui Lambert- Beer

Absorban

(+) (-)Concentraie

Abaterile pozitive i negative de la legea lui Lambert- Beer apar n soluii diluate sau concentrate. Exist un domeniu dinamic al curbei de etalonare, pe care exist o relaie liniar ntre absorban i concentraie. Abaterile duc la erori sistematice pozitive i negative.

ORIGINEA SPECTRELOR DE ABSORBIE MOLECULAR IN UV VISMoleculele au trei nivele energetice cuantificate

NIVELE ENERGETICE CUANTIFICATE PENTRU MOLECULECrete energiaELECTRONICE VIBRAIONALE ROTAIONALE Ee Ev Er

Pentru fiecare nivel electronic molecula are mai multe nivele energetice vibraionale i pentru fiecare nivel vibraional mai multe nivele rotaionale.

MICAREA DE VIBRAIE I ROTAIE A MOLECULELORMICRI DE VIBRAIE MICRI DE ROTAIE

Alungire

Forfecare

+ -

+ -

+ -

+

Vibraie n plan i n planuri diferitePrin micarea de vibraie se modific lungimea legturilor i unghiul dintre legturi

Prin micarea de rotaie se schimb frecvena de rotaie a moleculelor n jurul centrelor de greutate

ENERGIA MOLECULEI. TRANZIII ENERGETICEEnergia total a molecule este suma energiei electronice, vibraionale i rotaionale

Et = E e + E v + E r

Et = h e + h v (v + 1) + hcBJ( J + 1) e

frecvena radiaiei optice care provoac tranziia energetic electronic frecvena radiaiei optice care provoac tranziia energetic vibraional

v

v numrul cunatic vibraional (v = 0, 1, 2, 3,......n) J numrul cunatic rotaional (J = 0, 1, 2, 3,.......n) B constanta

TRANZIII ENERGETICE ALE MOLECULEI LA ABSORBIA UNEI RADFIAII UV VIS3 2 1 v=0

REGULI DE SELECIE La absorbia unei radiaii UV Vis nu exist nici o regul de selecie. Astfel sunt posibile orice tranziii energetice n= 1 v = 0, 1, 2, 3, etc E0 J = 0, 1, 2, 3, etc

E1 Emisie cldur

Abs. radiaie3 2 1 v=0

La absorbia unei radiaii UV Vis molecula sufer o tranziie energetic electronic de pe nivelul fundamental (E0) pe cel excitat (E1). Tranziia electronic a moleculei este nsoit de mai multe tranziii energetice vibraionale i rotaionale. In spectrul de band a moleculei sunt grupate mai multe linii spectrale. Banda molecular are un caracter hiperfin. Conform principiului Frank Condon tranziia de vibraie pentru care este aceeai distan interatomic pe cele dou nivele are loc cu probabilitate maxim. Astfel benzile moleculare de absorbie UV Vis sunt asimetrice spre lungimi de und mari.Spectrele moleculare de absorbie UV Vis sunt spetre electronice vibraionale.

FORMA SPECTRELOR DE ABSORBIE MOLECULAR UV VISBenzen vapori

Benzen lichid

Spectrul de absorbie molecular n domeniul UV pentru benzen n stare de vapori i n stare lichid.Caracterul hiperfin al benzilor moleculare din UV Vis pot fi observate numai pentru probele n stare gazoas sau de vapori (exemplu benzen), deoarece n aceast stare vibraia i rotaia moleculeor absorbante este liber. Pentru probe n stare lichid (exemplu benzen) caracterul hiperfin nu mai poate fi observat, deoarec vibraia i rotaia moleculeor de benzen nu este liber.

INSTRUMENTAIA IN SPECTROMETRIA DE ABSORBIE MOLECULAR UV - VISSchema bloc pentru spectrometria de absorbie molecularDISPOZITIV IZOLARE BAND SPECTAL I SELECTARE LUNGIME DE UND

SURS PRIMAR DE RADIAIE

CUVA CU PROB

DETECTOR OPTIC UV VIS AMPLIFICATOR

PROBA

MSUR I AFIAJ

Semnal optic

Semnal electric

ELEMENTELE COMPONENTE ALE SPECTROMETRELOR UTILIZATE N UV VIS

Sursa primar de radiaie Dispozitivul de monocromare a radiaiei i selectare lungime de und (monocromatoare sau policromatoare) Detectorul optic Sistemul de condiionare a semnalului (amplificatorul) Sistemul de citire i afiare rezultat

SURSELE PRIMARE DE RADIAIE UTILIZATE N UV VISSURSE PRIMARE DE RADIAIEDE SPECTRU CONTINUU DE SPECTRU DE LINIISe utilizaez n absorbia molecular, fosforescena molecular, absorbia atomic Se utilizeaz n absorbia atomic i fluorescena atomic

Aceai surs poate s emit att un spectru continuu ct i un spectru de linii

APARARENA SPECTRULUI CONTINUU I DE LINIISPECTRUL CONTINUU SPECTRUL DE LINII

SPECTRUL CONTINUU Este format din linii spectrale foarte apropiate ntre ele nct nu pot fi separate SPECTRUL DE LINII Spectrul de linii conine radiaii discrete cu lungime de und bine definit care port fi separate ntre ele.

SURSE DE SPECTRU CONTINUU UTILIZATE N UV VISSURSE DE SPECTRU CONTINUU UTILIZATE N UV VISCU CORP INCANDESCENT

BECUL CU FILAMENT DE WOLFRAM

LAMPA CU HALOGEN

CU DESCRCRI ELECTRICE N GAZE

LAMPA DE DEUTERIU

LAMPA DE XENON

BECUL CU FILAMENT DE WOLFRAM I LAMPA CU HALOGENSe utilizeaz ca surse de spectru continuu n absorbia molecular n domeniul vizibil. Au n construcia lor un filament de W adus la incedescen (2000 3500 K) nchis ntr-un corp de sticl sau cuar. Becul cu filament de W emite un spectru continuu n domeniul vizizib IR (400 1400 nm) Lampa cu halogen emite un spectru continuu n domeniul UV VIS, i are n interiorul o cantitate mic de iod care reduce sublimarea W de pe filament.

W(s) W(g) + I2(g) WI2(g)

W(g) WI2(g) W(s) + I2(g)

Forma spectrului continuu emis de becul cu filament de W

Becul cu filament de W

Intensitatea spectrului continuu crete cu temperatura filamentului Lampa cu halogen

LUNGIMEA DE UND / nm

Lampa de deuteriuFuncionarea se bazeaz pe o descrcare electric ntre doi electrozi de W imersai ntr-o atmosfer gazoas de deuteriu sau hidrogen. Spectrul este: unul continuu n domeniul UV emis de moleculele de deuteriu (180 380 nm Unul de linii n domeniul vizibil emis de atomii excitai de hidrogen sau deuteriu (liniile hidrogenului din seria Balmer) Spectrul lmpii de deuteriu este mai intens UTILIZAREA LMPII DE DEUTERIU ca surs de spectru continuu n absorbia molecular UV VIS ca surs de spectru continuu n corecia de fond n absorbia atomic UV - VIS

SPECTRUL DE EMISIE AL LMPII DE DEUTERIU

SPECTRU CONTINUU 180 380 nm

SPECTRU DE LINII

Lungimea de und / nm

SPECTRUL DE EMISIE A LMPII DE XENON

Lungimea de und / nm Lampa de Xe emite un spectru continuu foarte intens n domeniul UV VIS (200 1000 nm), pecte care se suprapune spectrul de linii al Xe.Lampa de Xe se utilizeaz ca surs primar n spectrometria de absorbie n cazul spectrometrelor simultane precum i n fluorescen atomic

IMAGINI CU LAMPA DE DEUTERIU I DE XENON

LAMPA DE DEUTERIU

LAMPA DE XENON

DISPOZITIVE DE IZOLARE BAND SPECTRAL DE TRECERE. MONOCROMATOARE. POLICROMATOARE

ROLUL DISPOZITIVELOR. Sursele primare de radiaie sau proba emit de regul un spectru policromatic, format din radiaii cu mai multe lungimi de und. Determinrile spectrale se efectueaz de regul n radiaie monocromatic (radiaie cu o singur lungime de und. Dispozitivele de izolare band spectral de trecere au dou roluri: De a dispersa radiaia policromatic provenit de la surs n funcie de lungimea de und De a izolara benzi spectrale de trecere nguste pe ca se consider c radiaia este monocromatic. Cu alte cuvinte de a selecta radiaii cu anumite lungimi de und din spectrul policromatic.

BENZILE SPECTRALE DE TRECERE IZOLATE. SELECTARE LUNGIMI DE UNDBenzi spectrale de trecere izolate Radiaie considerat monocromnatic

Semnal1

2

3

4

Lungimea de und / nmi lungimi de und selectate din spectrul sursei de radiaie Nu se poate izola din spectru o radiaie perfect monocromatic. Pe banda spectral de trecere se consider ca radiaia este monocromatic.

MONOCROMATOR I POLICROMATOR DISPOZITIVE SELECTARE MONOCROMATORSelecteaz odat o singur lungime de und (o singur band spectral de trecere) din spectru Selecteaz simultan mai multe lungimi de und (mai multe benzi spectrale de trecere) din spectru

POLICROMATOR

ELEMENTE COMPONENTE I SCHEMA OPTIC A UNUI DISPOZITIV DE DISPERSIE I SELECTARE LUNGIME DE UNDLentil Fant de intrare Colimator Reea Focalizator

SURSA DE RADIAIE Fant de ieire

Plan focal

1 3Monocromator O singur fant de ieire Reeaua se rotete pt select Policromator Mai multe fante de ieire Reea fix

1 2

ELEMENTELE COMPONENTE MONOCROMATOR / POLICROMATOR ELEMENTE COMPONENTEFANTA DE INTRARE COLIMATOR ELEMENT DE DISPERSIE FOCALIZATOR FANTA/FANTE DE IEIRE

ROLUL COMPONENTELOR MONOCROMATORULUI / POLICROMATORULUIFANTA DE INTRARE. Este o deschidere ngust de 20 50 m prin care ptreunde radiaia de la surs, sau prin care se vizualizeaz sursa spectral. COLIMATORUL. Colecteaz radiaia ptruns n monocromator i o proiecteaz asupra dispozitivului de dispersie sub forma unui fascicul de raze paralele. Este o lentil sau oglind. DISPOZITIVUL DE DISPERSIE. Realizeaz dispersia radiaiei n funcie de lungimea de undn planul focal n puncte diferite pentru diferite lungimi de und. FOCALIZATORUL. Este o lentil sau oglind care focalizeaz radiaia pentru o anumit lungime de und asupra fantei de ieire. Focalizatorul realizeaz de fapt refacerea imaginii sursei spectrale pentru diferite lungimi de und n planul focal al monocromatorului / policromatorului.

ROLUL COMPONENTELOR MONOCROMATORULUI / POLICROMATORULUIFANTA DE IEIRE. Este o deschidere ngust prin care se izoleaz o bend spectral de trecere care conine lungimea de und a radiaiei monocromatice pentru analiz. Rezoluia spectral (capacitatea de separare a liniilor spectrale) depinde de lrgimea fantei de ieire. Fanta ngust asigur o rezoluia mai bun.

Separarea liniei dublet cu o fant ngust Rezoluie mare

Interferena liniilor din dublet cu o fant larg Rezoluie mic

TIPURI DE MONOCROMATOAREMONOCROMATOAREPRISMUtilizeaz ca element dispersiv a spectrului o prism din sticl sau cuar Utilizeaz o rea ca element dispersiv. Reeaua este o suprafa striat cu un numr de 1200 2400 linii / mm.

REEA

MONOCROMATORUL CU REEAReeua este o suprafa striat (1200 2400 linii/mm). Funcionarea reelei se bazeaz pe dispersia radiaiei incidente de ctre suprafaa striat i pefenomenul de interferen constructiv ntre radiaiile reflectate de ctre suprafaa striaiunilor. C D unghiul de inciden unghiul de reflexie d distnaa dintre striaiuni Diferena de drum optic ntre raze se caluleaz cu relaia, unde m este ordinul de interferen m = 0,1, 2, 3....

A

B

d

d

= AC + BD = d (sin d sin ) = m

CARACTERISTICILE SPECTRALE ALE MONOCROMATORULUI CU REEA

Monocromatorul cu reea are putere de dispersie mai mare dect cel cu prism Scala lungimii de und este liniar Monocromatorul cu reea acoper domeniul spectral UV VIS ntre 190 800 nm. Pentru domeniul spectral 120 180 nm, monocromatorul trebuie vidat i umplut cu argon sau azot. Radiauiile din acest domeniu sunt absorbite de aer.

MONOCROMATORUL CZERNY TURNERAxa optic Normala Colimator Focalizator Fanta de ieire Detector optic Detector1

Fanta de intrare

optic2

3

Sursa de radiaie

Reea

In montajul optic Czerny Turner, reeua este montat simetric fa de colimator i focalizator. Selectarea lungimii de und se realizeaz prin rotirea reelei, cd se modific unghiul de inciden i sunt focalizate diferite radiaii asupra fantei de ieire. Inregistrarea spectrului se realizeaz prin baleiaj.

DETECTOARE OPTICE UTILIZATE IN UV VIZIBILROLUL DETECTOARELOR Sunt dispozitive optoelectronice care realizeaz transformarea semnalului optic nre-un semnal electric. Semnalul electric este direct proporional cu cel optic.

S = S0 + k PUnde S semnalul electric

S = S0

daca

P=0

S0 semnlul curentului de ntuneric (zgomotul detectorului) generat de detector n absena semnalului optic. Cu ct semnalul de ntuneric este mai mic cu att detectorul este mai sensibil.

TIPURI DE DETECTOARE IN UV VISDETECTOARE OPTICE IN UV VISFOTOELECTRONICE

FOTOCELULA

FOTOMULTIPLICATORUL

FOTOCONDUCTIVE

FOTELEMENTUL CU SELENIU

ARIA DE FOTODIODE

DETECTORUL CU TRANSFER DE SARCIN

PRINCIPII DE FUNCIONARE A DETECTOARELOR OPTICE UV VIS

DETECTOARELE FOTOELECTRONICE Funcionarea fotoelectric. se bazeaz pe efectul

Au n construcia lor electrozi pe suprafaa crora este depus un material care pune uor n libertate electroni sub aciunea radiaiilor UV Vizibil, genernd un semnal electric ca urmare a deplasrii electronilor generai ntre electrozi sub aciunea unei tensiuni aplicate ntre electrozi.

FOTOMULTIPLICATORULAnod CONSTRUCIE Fotomultiplicatorul are trei electrozi 1. Un catod 2. Un anod 3. Mai multe dinode. ROLUL ELECTROZILOR 1. Catodul pune n libertate electroni primari sub aciunea fotonilor 2. Dionodele au rol de transportare a lectronilor pn la nod i rol de amplificare intern a semnalului prin generarea a 2 5 electroni secundari pentru fiecare electron care atinge suprafaa sa 3. Anodul are rol de colectare a electronilor

Radiaie optic

Dinod

Electroni

Catod

3001000 V

CARACTERISTICILE FOTOMULTIPLICATORULUI1. Semnalul fotomultiplicatorului depinde de mrimea semnalului optic i tensiunea aplicat pe fotomultiplicator. La semnale optice mici se aplic o tensiune mai mare, respectiv invers. Dac se menine tensiunea constant semnalul electric depinde liniar de semnalul optic. 2. Fotmultiplicatirul are cea mai mare sensibilitate dintre detectoarele optice utilizate n UV - VIS. Aceasta se datoreaz amplificrii interne mari (numarul electronilor care ajung la anod este cu 8 9 ordine de mrime mai mare dect al electronilor primari generai de catod. 3. Fotmultiplicatorul acoper domeniul UV VIS ntre 190 900 nm 4. Se interzice ca fotomultiplicatorul s fie sub tensiune i pe suprafaa catodului s cad lumina zilei.

APLICAII CANTITATIVE ALE ABSORBIEI MOLECULARE UV VIS. DETERMINAREA CONCNTRAIEI.Spectrofotometria de absorbie molecular UV Vis se aplic att la analiza substanelor incolore ct i la cele colorate. Se pot analiza att substnae organice ct i anorganice. Substanele organice care sunt incolore prezint spectre de absorbie foarte intense n domeniul UV al spectrului (200 400 nm). Substanele organice i anorganice colorate absorb n domeniul Vizibil al spectrului (400 800 nm). Absorbia molecular Uv - Vis se aplic adesea la determinarea cationilor metalici n soluii apoase. In cazul n care cationii nu sunt colorai, se aplic o reacie de derivatizare prin chelatizare cu un ligand ca reactiv de culoare. In urma reaciei rezult un complex numit specie absorbant mult mai intens colorat comparativ cu cationul original, denumit specie de determinat.

REACII DE DERIVATIZARE

Me + mL [ MeLm ]n+ Specie de determinat Reactiv de culoare

+ ( n m )

Specie absorbant

Ex: determinarea ionilor Fe3+ cu acid sulfosalicilic n mediu acid sau bazic3-

Fe

3 +

+3

HO3S

COOH OH

HO3S

CO O Fe3

Compexul Fe3+ cu acidul sulfosalicilioc este galben n mediu bazic i rou n mediu acid. Reaciile de derivatizare sunt totale i astfel n calcule se utilizeaz concentraia speciei de determinat (Fe3+ ) i nu concentraia speciei absorbante. Prin reacia de derivatizare crete sensibilitatea metodei (crete ).

ABSORBIA RADIAIILOR VIZIBILE DE CTRE SUBSTANELE COLORATE.Substanele colorate absorb culoarea lor complementar. Culorile complementare sunt cele dou culori care prin amestecare dau culoartea alb. Domeniul nm 625 750 590 625 575 590 560 575 500 560 490 500 480 490 450 480 400 450 spectral /Culoarea Rou Oranj Galben Verde-galben Verde Albastru Verde-albastru Albastru-verde Violet Culoarea complimentar Verde-albastru Albastru-violet Albastru Violet Purpuriu Rou Oranj Galben Galben-verde

METODE DE DETERMINARE A CONCENTRAIEI

1.METODA DREPTEI DE ETALONARE 2.METODA STANDARDULUI DE ADIIE

METODA DREPTEI DE ETALONAREETAPE1. Se prepar proba analitic din materialul de analizat care conine analitul n concentraie necunoscut 2. Se prepar etaloanele care conin enalitul n cunoscut. Etaloanele se prepar dintr-o soluie stoc. concentraie

3. Se prepar proba martor care nu conine analitul, dar conine reactivii de derivatizare utilizai la prepararea ealoanelor i probei necunoscute. 4. Se traseaz spectrul de absorbie A = f( ) prin msurarea absorbanei unui etalon fa de martor la diferite lungimi de und. Se determin lungimea optim de analiz corespunztoare maximului de absorbie. 5. Se msoar absorbana etaloanelor la lungimea optim de analiz, fa de martor. 6. Se traseaz dreapta de etalonare A = f(c) 7. Se msoar absorbana probei analitice concentraia speciei analitice prin interpolare. i se determin

ALEGEREA LUNGIMII OPTIME DE ANALIZ N ABSORBIA MOLECULARAbsorbanm

Semx ai

lucreaz pe maximul de absorbie din urmtoarele considerente

1. Metoda are sensibilitatea maxim (panta dreptei de etalonare este maxium) 2. Dreapta de etalonare are cea mai bun liniritate (nu prezint abateri semnificative de la legea lui Lambert Beer. 3. Se pot determina precis concentraii mai mici de analit.

o ti p

Lungimea de und / nm m Spectrul de absorbie molecular. Absorbana n funcie de

DREAPTA DE ETALONARE IN ABSORBIA MOLECULARDreapta de etalonare n absorbia molecular este reprezentarea grafic a absorbanei fa de concnetraia etaloanelor. Dreapta de etalonare se traseaz la lungimea optim de analiz.

Absorban

Absorban prob

Panta dreptei de etalonare este tg = b Cu ct absorbtivitatea molar ( ) este mai mare cu att dreapta are o pant mai mare, metoda este mai sensibil i pot fi determinate concentraii mai mici.

Ax

Concentraie prob

cxConcentratie

INFLUENA DESCHIDERII FANTEI I A LUNGIMII DE UND SELECTATE ASUPRA ABATERILORD C A B C D

m

Lungimea de und / nm m

1. Situaia A. Dac se lucreaz pe maximul peakului (la m) i fanta este infinitezimal se obine liniaritate prefect a curbei de etalonare 2. Situaia B. Se lucreaz pe maximul absorbiei i ef este 1/10 din semilrgimea benzii de absorbie, abaterile de la liniaritate sunt neglijabile 3. Situaia C. Se lucreaz pe maximul absorbiei dar fanta este larg apar abateri negative n soluii concentrate. 4. Situaia D. Se lucreaz la alat lungime dect maximul de absorbie. Panta dreptei scade semnificativ i abaterile de la liniaritate sunt cele mai mari.

AbsorbanConcentraie

Absorbtivitate

B

A

CURBA ERORILOR N ABSORBIA MOLECULARCurba erorilor n absoria molecular este reprezentarea grafic a incertitudinii relative a concentraiei (c/c) n fujncie de absorban sau transmitan. Curba erorilor permite alegerea domeniului optim al absorbanei, pentru care incertitudinea concentraiei este este mic. Forma curbei erorilor depinde de tipul zgomotului preponderent care afecteaz msurarea transmitanei sau absorbanei, precum i de performanele spectrometrului.

CURBA ERORILOR PENTRU SPECTROFOTOMETRE DE SLAB I INALT PERFORMAN. DOMENIUL OPTIM AL ABSORBANEICURBA A.5 4 3 2 1

T = k1

Curba erorilor vpentru un sepctrofotometru de slab performan. Incertitudinea este dat aparatul de msur . Domeniul optim al absorbanie este 0.2 0.8. Eroarea minim este la A = 0.434.0 0 .5 1 1 .5 2

Eroare rel. Conc. ( %2 .5

0

T = k13

CURBA B i C.

T = k 2T 1/ 2 T = k3T

E A BAbsorban

D

C

Curba erorilor pentru un spectrometru de nalt performan. Incertitudinea este datorat detectorului, fluctuaiei sursei i transmisiei luminii prin cuv. Domeniul optim al abasorbanei este mai larg 0.2 2 sau 0.2 3. CURBA D i E. Curbe acare includ 2 sau 3 surse de incertitudini.

DETERMINAREA SUBSTANELOR IN AMESTEC PRIN ABSORBIA MOLECULARPRINCIPIU: Determinarea substanelor n amestec se bazeaz pe aditivitatea legii liu Lambert Beer la o anumit lungime de und pentru un amestec de substane. La o anumit lungime de und, absorbana total este suma absorbanelor compuilor din amestec.

At = Ai = i b ci i iUnde Ai absorbana componentului (i) la lungimea de und ( ) i absorbtivitatea molar a componentului (i) la lungimea de und ( )

n

n

Pentru un mestec binar, legea lui Lambert Beer este:

At = A1 + A2 = b c1 + b c2 1 2

Din aceast ecuaie nu puten calcula concentraiile c1 i c2 din amestec. Pentru a determina concentraiile din amestecul binar trebuie s se cunoasc absorbana amestecului la dou lungimi de und ( 1 i 2)

At 1 = 1 bc 1 + 2 bc 2 At 2 = 1 bc 1 + 2 bc 21

1

Pentru Pentru

1

2

2

2

Dac se cunosc absorbanele amestecului la cele dou lungimi de und i coeficienii sistemului se pot calcula concentraiile celor dou componente.

Etapele analizei urmtoarele:

amestecurilor

de

substane i

sunt

1. Determinarea lungimilor optime de analiz

1

2 i

2. Determinarea coeficienilor sistemului de ecauii

3. Determinarea absorbanei amestecului la cele dou lungimi de und i rezolvarea sistemului Condiiile care se impun la determinarea a amestecurilor de substane: 1. Substanele s nu reacioneze ntre ele 2. Substanele s nu prezinte interferene spectrale 3. Substanele s aib absotbtiviti molare diferite, pentru ca determinantul sistemului ( ) s fie diferit de zero. 0

DETERMINAREA LUNGIMILOR OPTIME DE ANALIZ A AMESTECURILORPentru aceasta se prepar un etalon din fiecare compus i se traseaz spectrul de absorbie A = f( ). Din spectrul de absorbie se determin lungimile optime de analiz 2, coerspunztoare maximelor de absorbie pentru cei doi compui.1

i

Se aleg lungimile optime corespunztoare maximelor, deoarece la aceste lungimi de und dreptele de etalonare au panta maxim, respectiv abaterile de la liniaritate sunt neglijabile. Implict metoda are sensibilitate i precizie foarte bune.

Absorbana

Compus I

Compus II

1

2

Lungimea de und / nm

DETERMINAREA COEFICIENILOR SISTEMULUISe prepar etaloane din fiecare compus Se msoar absorbanele etaloanelor la cele dou lungimi de und Se traseaz drptele de etalonare A = f(c) pentru fiecare compus la cele dou lungimi de und i se calculeaz panta dreptelor, care sunt egale cu coeficienii sistemului.

Comp. IAbsorban

Comp. IIAbsorban

1 1b

Comp. II

2 2b

Comp. II

2 1bConcentratie

1 2bConcentratie

1

2