समाधान के ऑप्टिकल घनत्व को निर्धारित करने के लिए सैद्धांतिक नींव

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-02 17:47

कोई भी कण, चाहे वह अणु हो, परमाणु हो या आयन, प्रकाश की मात्रा के अवशोषण के परिणामस्वरूप, उच्च स्तर की ऊर्जा अवस्था में चला जाता है। सबसे अधिक बार, जमीनी अवस्था से उत्तेजित अवस्था में संक्रमण होता है। इससे स्पेक्ट्रा में कुछ अवशोषण बैंड दिखाई देते हैं।

विकिरण का अवशोषण इस तथ्य की ओर ले जाता है कि जब यह किसी पदार्थ से होकर गुजरता है, तो एक निश्चित ऑप्टिकल घनत्व वाले पदार्थ के कणों की संख्या में वृद्धि के साथ इस विकिरण की तीव्रता कम हो जाती है। यह शोध पद्धति वी. एम. सेवरगिन द्वारा 1795 में प्रस्तावित की गई थी।

यह विधि उन प्रतिक्रियाओं के लिए सबसे उपयुक्त है जहां विश्लेषण एक रंगीन यौगिक में बदलने में सक्षम है, जो परीक्षण समाधान के रंग में परिवर्तन का कारण बनता है। इसके प्रकाश अवशोषण को मापकर या ज्ञात सांद्रता के घोल से रंग की तुलना करके, घोल में पदार्थ का प्रतिशत ज्ञात करना आसान होता है।

प्रकाश अवशोषण का मूल नियम

फोटोमेट्रिक निर्धारण का सार दो प्रक्रियाएं हैं:

• विश्लेषक का स्थानांतरणशोषक यौगिक;
• परीक्षित पदार्थ के विलयन द्वारा इन्हीं कंपनों के अवशोषण की तीव्रता को मापना।

प्रकाश अवशोषित सामग्री से गुजरने वाले प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन भी परावर्तन और प्रकीर्णन के कारण प्रकाश हानि के कारण होगा। परिणाम को विश्वसनीय बनाने के लिए, समान परत की मोटाई पर, समान क्युवेट में, समान विलायक के साथ मापदंडों को मापने के लिए समानांतर अध्ययन किए जाते हैं। अतः प्रकाश की तीव्रता में कमी मुख्यतः विलयन की सांद्रता पर निर्भर करती है।

समाधान के माध्यम से पारित प्रकाश की तीव्रता में कमी प्रकाश संचरण गुणांक (जिसे इसका संचरण भी कहा जाता है) द्वारा विशेषता है टी:

Т=मैं / मैं_{0, जहां:}

• I - पदार्थ से गुजरने वाली प्रकाश की तीव्रता;
• मैं_{0 - आपतित प्रकाश पुंज की तीव्रता।}

इस प्रकार, संचरण अध्ययन के तहत समाधान के माध्यम से गुजरने वाले अनवशोषित प्रकाश प्रवाह के अनुपात को दर्शाता है। व्युत्क्रम संचरण मूल्य एल्गोरिथ्म को समाधान का ऑप्टिकल घनत्व कहा जाता है (D): D=(-lgT)=(-lg)(I / I₀)=lg(I _{0 / मैं).}

इस समीकरण से पता चलता है कि शोध के लिए कौन से पैरामीटर मुख्य हैं। इनमें प्रकाश की तरंगदैर्घ्य, क्युवेट की मोटाई, विलयन की सांद्रता और प्रकाशिक घनत्व शामिल हैं।

बौगुएर-लैम्बर्ट-बीयर कानून

यह एक गणितीय व्यंजक है जो एकाग्रता से एकवर्णी प्रकाश प्रवाह की तीव्रता में कमी की निर्भरता को प्रदर्शित करता हैशोषक और तरल परत की मोटाई जिसके माध्यम से इसे पारित किया जाता है:

मैं=मैं₀10^{-ε·С·ι, जहां:}

• ε - प्रकाश अवशोषण गुणांक;
• С - किसी पदार्थ की सान्द्रता, mol/l;
• ι - विश्लेषण किए गए घोल की परत की मोटाई, देखें

रूपांतरण के बाद, यह सूत्र लिखा जा सकता है: I / I₀ =10^{-ε·С·ι।}

कानून का सार इस प्रकार है: क्युवेट में समान सांद्रता और परत की मोटाई पर एक ही यौगिक के विभिन्न विलयन उन पर पड़ने वाले प्रकाश के एक ही हिस्से को अवशोषित करते हैं।

अंतिम समीकरण का लघुगणक लेकर आप सूत्र प्राप्त कर सकते हैं: D=C.

जाहिर है, ऑप्टिकल घनत्व सीधे समाधान की एकाग्रता और इसकी परत की मोटाई पर निर्भर करता है। दाढ़ अवशोषण गुणांक का भौतिक अर्थ स्पष्ट हो जाता है। यह एक दाढ़ विलयन के लिए D के बराबर है और इसकी परत 1 सेमी मोटी है।

कानून के लागू होने पर प्रतिबंध

इस खंड में निम्नलिखित आइटम शामिल हैं:

1. यह केवल एकवर्णी प्रकाश के लिए मान्य है।
2. गुणांक ε माध्यम के अपवर्तनांक से संबंधित है, विशेष रूप से अत्यधिक केंद्रित समाधानों का विश्लेषण करते समय कानून से मजबूत विचलन देखा जा सकता है।
3. ऑप्टिकल घनत्व को मापते समय तापमान स्थिर होना चाहिए (कुछ डिग्री के भीतर)।
4. प्रकाश पुंज समानांतर होना चाहिए।
5. माध्यम का pH स्थिर होना चाहिए।
6. कानून पदार्थों पर लागू होता हैजिनके प्रकाश-अवशोषित केंद्र एक ही प्रकार के कण होते हैं।

एकाग्रता निर्धारित करने के तरीके

अंशांकन वक्र विधि पर विचार करना उचित है। इसे बनाने के लिए, परीक्षण पदार्थ की विभिन्न सांद्रता के साथ समाधान (5-10) की एक श्रृंखला तैयार करें और उनके ऑप्टिकल घनत्व को मापें। प्राप्त मूल्यों के अनुसार, डी बनाम एकाग्रता का एक प्लॉट प्लॉट किया जाता है। ग्राफ मूल बिंदु से एक सीधी रेखा है। यह आपको माप के परिणामों से किसी पदार्थ की सांद्रता को आसानी से निर्धारित करने की अनुमति देता है।

जोड़ने का भी एक तरीका होता है। इसका उपयोग पिछले एक की तुलना में कम बार किया जाता है, लेकिन यह आपको जटिल संरचना के समाधानों का विश्लेषण करने की अनुमति देता है, क्योंकि यह अतिरिक्त घटकों के प्रभाव को ध्यान में रखता है। इसका सार माध्यम D_x के ऑप्टिकल घनत्व को निर्धारित करना है, जिसमें अज्ञात एकाग्रता का विश्लेषण शामिल है С_x, उसी समाधान के बार-बार विश्लेषण के साथ, लेकिन साथ परीक्षण घटक की एक निश्चित मात्रा का जोड़ (С_st)। C_{x का मान गणना या ग्राफ़ का उपयोग करके पाया जाता है।}

शोध की स्थिति

एक विश्वसनीय परिणाम देने के लिए फोटोमेट्रिक अध्ययन के लिए, कई शर्तों को पूरा करना होगा:

• प्रतिक्रिया जल्दी और पूरी तरह से, चुनिंदा और पुनरुत्पादित रूप से समाप्त होनी चाहिए;
• परिणामस्वरूप पदार्थ का रंग समय के साथ स्थिर होना चाहिए और प्रकाश की क्रिया के तहत परिवर्तित नहीं होना चाहिए;
• परीक्षित पदार्थ को विश्लेषणात्मक रूप में बदलने के लिए पर्याप्त मात्रा में लिया जाता है;
• मापऑप्टिकल घनत्व तरंग दैर्ध्य रेंज में किया जाता है जिस पर प्रारंभिक अभिकर्मकों के अवशोषण और विश्लेषण किए गए समाधान में अंतर सबसे बड़ा होता है;
• संदर्भ समाधान के प्रकाश अवशोषण को ऑप्टिकल शून्य माना जाता है।