कार्य का उद्देश्य वर्णमिति विधि द्वारा पदार्थों की सांद्रता का निर्धारण करना है।

I. नियम और परिभाषाएं

मानक समाधान (एसआर)एक समाधान है जिसमें एक निश्चित मात्रा में परीक्षण पदार्थ या इसके रासायनिक-विश्लेषणात्मक समकक्ष प्रति इकाई मात्रा (GOST 12.1.016 - 79) होता है।

परीक्षण समाधान (आईआर .)) - यह एक ऐसा समाधान है जिसमें परीक्षण पदार्थ की सामग्री या उसके रासायनिक-विश्लेषणात्मक समकक्ष (GOST 12.1.016 - 79) को निर्धारित करना आवश्यक है।

अंशांकन वक्र- परीक्षण पदार्थ की एकाग्रता पर सिग्नल के ऑप्टिकल घनत्व की निर्भरता की चित्रमय अभिव्यक्ति (GOST 12.1.016 - 79)।

अधिकतम अनुमेय एकाग्रता (एमपीसी .)) हानिकारक पदार्थ - यह एकाग्रता है कि, दैनिक (सप्ताहांत को छोड़कर) 8 घंटे या अन्य काम के घंटों के साथ काम करते हैं, लेकिन पूरे कामकाजी अनुभव के दौरान सप्ताह में 40 घंटे से अधिक नहीं, आधुनिक द्वारा खोजे गए स्वास्थ्य की स्थिति में बीमारियों या विचलन का कारण नहीं बन सकते हैं अनुसंधान विधियों, काम की प्रक्रिया में या वर्तमान या बाद की पीढ़ियों के दीर्घकालिक जीवन में (GOST 12.1.016 - 79)।

वर्णमिति -यह किसी भी आयन की सामग्री के पारदर्शी घोल में उसके रंग की तीव्रता को मापने के आधार पर मात्रात्मक विश्लेषण की एक विधि है।

द्वितीय. सैद्धांतिक भाग

विश्लेषण की वर्णमिति विधि दो मात्राओं के संबंध पर आधारित है: समाधान की एकाग्रता और इसका ऑप्टिकल घनत्व (रंग की डिग्री)।

विलयन का रंग स्वयं आयन (MnO 4 -, Cr 2 O 7 2-) की उपस्थिति के कारण हो सकता है। ), और अभिकर्मक के साथ अध्ययन के तहत आयन की रासायनिक बातचीत के परिणामस्वरूप रंगीन यौगिक का निर्माण।

उदाहरण के लिए, थोड़ा रंगीन आयन Fe 3 + थायोसाइनेट आयनों SCH - , कॉपर आयन Cu 2+ के साथ परस्पर क्रिया करने पर एक रक्त-लाल यौगिक देता है जो एक चमकीले नीले रंग का कॉम्प्लेक्स आयन 2 बनाता है। + अमोनिया के जलीय घोल के साथ बातचीत करते समय।

घोल का रंग एक निश्चित तरंग दैर्ध्य की प्रकाश किरणों के चयनात्मक अवशोषण के कारण होता है: रंगीन घोल उन किरणों को अवशोषित करता है जिनकी तरंग दैर्ध्य पूरक रंग से मेल खाती है। उदाहरण के लिए: अतिरिक्त रंगों को नीला-हरा और लाल, नीला और पीला कहा जाता है।

लोहे के थायोसाइनेट का घोल लाल दिखाई देता है क्योंकि यह मुख्य रूप से हरे प्रकाश को अवशोषित करता है (  5000Á) और लाल रंग को याद करता है; इसके विपरीत, एक हरा घोल हरी किरणों को प्रसारित करता है और लाल किरणों को अवशोषित करता है।

विश्लेषण की वर्णमिति विधि पराबैंगनी से अवरक्त तक तरंग दैर्ध्य रेंज में प्रकाश को अवशोषित करने के लिए रंगीन समाधानों की क्षमता पर आधारित है। अवशोषण पदार्थ के गुणों और उसकी सांद्रता पर निर्भर करता है। विश्लेषण की इस पद्धति के साथ, अध्ययन के तहत पदार्थ एक जलीय घोल का हिस्सा है जो प्रकाश को अवशोषित करता है, और इसकी मात्रा समाधान के माध्यम से पारित प्रकाश प्रवाह द्वारा निर्धारित की जाती है। ये माप फोटोकलरमीटर का उपयोग करके किए जाते हैं। इन उपकरणों की कार्रवाई परत की मोटाई, रंग की डिग्री और एकाग्रता के आधार पर समाधान से गुजरते समय प्रकाश प्रवाह की तीव्रता में परिवर्तन पर आधारित होती है। एकाग्रता का माप है प्रकाशीय घनत्व (डी) किसी विलयन में किसी पदार्थ की सांद्रता जितनी अधिक होगी, विलयन का प्रकाशिक घनत्व उतना ही अधिक होगा और उसका प्रकाश संचरण कम होगा। रंगीन विलयन का प्रकाशिक घनत्व विलयन में पदार्थ की सांद्रता के समानुपाती होता है। इसे उस तरंग दैर्ध्य पर मापा जाना चाहिए जिस पर परीक्षण पदार्थ में अधिकतम प्रकाश अवशोषण होता है। यह समाधान के लिए प्रकाश फिल्टर और क्युवेट के चयन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

क्यूवेट्स का प्रारंभिक चयन समाधान की रंग तीव्रता के अनुसार दृष्टिगत रूप से किया जाता है। यदि घोल का रंग गहरा (गहरा) है, तो छोटे काम करने वाले तरंग दैर्ध्य वाले क्यूवेट्स का उपयोग करें। कमजोर रंग के विलयनों के मामले में, लंबी तरंगदैर्घ्य वाले क्युवेट की सिफारिश की जाती है। एक समाधान पूर्व-चयनित क्युवेट में डाला जाता है, इसके ऑप्टिकल घनत्व को मापा जाता है, जिसमें किरणों के मार्ग में एक प्रकाश फिल्टर भी शामिल है। कई समाधानों को मापते समय, क्युवेट को मध्यम सांद्रता के घोल से भर दिया जाता है। यदि ऑप्टिकल घनत्व का प्राप्त मूल्य लगभग 0.3-0.5 है, तो इस समाधान के साथ काम करने के लिए इस क्यूवेट को चुना जाता है। यदि ऑप्टिकल घनत्व 0.5-0.6 से अधिक है, तो कम काम करने वाली लंबाई वाला एक क्युवेट लिया जाता है; यदि ऑप्टिकल घनत्व 0.2-0.3 से कम है, तो लंबे समय तक काम करने वाले तरंग दैर्ध्य के साथ एक क्युवेट का चयन किया जाता है।

क्यूवेट्स के कामकाजी चेहरों की सफाई से माप की सटीकता बहुत प्रभावित होती है। काम के दौरान क्युवेट केवल अकार्यशील किनारों के लिए हाथ से लिए जाते हैं, और घोल भरने के बाद क्यूवेट्स की दीवारों पर हवा के सबसे छोटे बुलबुले की अनुपस्थिति की भी सावधानीपूर्वक निगरानी करें।

कानून के अनुसार बौगुएर-लैम्बर्ट-बेरअवशोषित प्रकाश का अंश समाधान परत की मोटाई पर निर्भर करता है एचसमाधान एकाग्रता सीऔर घटना प्रकाश की तीव्रता मैं 0

जहां मैं - विश्लेषण किए गए समाधान से गुजरने वाले प्रकाश की तीव्रता;

मैं घटना प्रकाश की तीव्रता है;

एच समाधान परत की मोटाई है;

सी समाधान की एकाग्रता है;

किसी दिए गए रंगीन यौगिक के लिए अवशोषण गुणांक एक स्थिर मान है।

इस व्यंजक का लघुगणक लेते हुए, हम प्राप्त करते हैं:

(2)

जहाँ D विलयन का प्रकाशिक घनत्व है, प्रत्येक पदार्थ के लिए एक स्थिर मान है।

ऑप्टिकल घनत्व डी प्रकाश को अवशोषित करने के लिए समाधान की क्षमता को दर्शाता है।

यदि विलयन प्रकाश को बिल्कुल भी अवशोषित नहीं करता है, तो D = 0 और I t =I, क्योंकि व्यंजक (2) शून्य के बराबर है।

यदि विलयन प्रकाश किरणों को पूरी तरह से अवशोषित कर लेता है, तो D अनंत के बराबर है और I = 0, क्योंकि व्यंजक (2) अनंत के बराबर है।

यदि विलयन आपतित प्रकाश का 90% अवशोषित कर लेता है, तो D = 1 तथा

I t =0.1, क्योंकि व्यंजक (2) एक के बराबर है।

सटीक वर्णमिति गणना के साथ, ऑप्टिकल घनत्व में परिवर्तन 0.1 - 1 की सीमा से आगे नहीं जाना चाहिए।

विभिन्न परत मोटाई और सांद्रता के दो समाधानों के लिए, लेकिन एक ही ऑप्टिकल घनत्व के लिए, हम लिख सकते हैं:

डी \u003d एच 1 सी 1 \u003d एच 2 सी 2,

एक ही मोटाई लेकिन अलग-अलग सांद्रता के दो समाधानों के लिए, हम लिख सकते हैं:

डी 1 \u003d एच 1 सी 1 और डी 2 \u003d एच 2 सी 2,

जैसा कि अभिव्यक्ति (3) और (4) से देखा जा सकता है, व्यवहार में, वर्णमिति विधि द्वारा समाधान की एकाग्रता का निर्धारण करने के लिए, एक मानक समाधान होना आवश्यक है, अर्थात ज्ञात मापदंडों के साथ एक समाधान (सी, डी)।

परिभाषा विभिन्न तरीकों से की जा सकती है:

1. अध्ययन किए गए और मानक समाधानों के ऑप्टिकल घनत्व को उनकी एकाग्रता या समाधान परत की मोटाई को बदलकर बराबर करना संभव है;

2. इन विलयनों के प्रकाशिक घनत्व को मापना और व्यंजक (4) का उपयोग करके वांछित सांद्रता की गणना करना संभव है।

पहली विधि को लागू करने के लिए, विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है - वर्णमापी। वे प्रेषित प्रकाश की तीव्रता के एक दृश्य अनुमान पर आधारित हैं और इसलिए उनकी सटीकता अपेक्षाकृत कम है।

दूसरी विधि - ऑप्टिकल घनत्व माप - अधिक सटीक उपकरणों - फोटोकलरमीटर और स्पेक्ट्रोफोटोमीटर का उपयोग करके किया जाता है, और यह वह है जो इस प्रयोगशाला कार्य में उपयोग किया जाता है।

फोटोकलरमीटर पर काम करते समय, वे अक्सर अंशांकन ग्राफ बनाने की विधि का उपयोग करते हैं: वे कई मानक समाधानों के ऑप्टिकल घनत्व को मापते हैं और निर्देशांक में एक ग्राफ बनाते हैं। डी = एफ (सी)।फिर परीक्षण समाधान के ऑप्टिकल घनत्व को मापा जाता है और अंशांकन वक्र से वांछित एकाग्रता निर्धारित की जाती है।

समीकरण Bouguer - लैम्बर्ट - बेयरकेवल मोनोक्रोमैटिक प्रकाश के लिए मान्य है, इसलिए, प्रकाश फिल्टर - रंगीन प्लेटों का उपयोग करके सटीक वर्णमिति माप किए जाते हैं जो एक निश्चित तरंग दैर्ध्य रेंज में प्रकाश किरणों को प्रसारित करते हैं। काम के लिए, एक प्रकाश फिल्टर का चयन किया जाता है जो समाधान का अधिकतम ऑप्टिकल घनत्व प्रदान करता है। फोटोकलरमीटर पर स्थापित लाइट फिल्टर कड़ाई से परिभाषित तरंग दैर्ध्य की नहीं, बल्कि एक निश्चित सीमित सीमा में किरणों को प्रसारित करते हैं। नतीजतन, फोटोकलरमीटर पर माप त्रुटि ±3 . से अधिक नहीं है % विश्लेषण के वजन से। विशेष उपकरणों में कड़ाई से मोनोक्रोमैटिक प्रकाश का उपयोग किया जाता है - स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, जिसमें माप सटीकता अधिक होती है।

वर्णमिति माप की सटीकता समाधान की एकाग्रता, अशुद्धियों की उपस्थिति, तापमान, समाधान के माध्यम की अम्लता और निर्धारण के समय पर निर्भर करती है। यह विधि केवल तनु विलयनों का विश्लेषण कर सकती है, अर्थात् वे जिनके लिए निर्भरता है डी = एफ (सी)-सीधा.

केंद्रित समाधानों का विश्लेषण करते समय, वे प्रारंभिक रूप से पतला होते हैं, और वांछित एकाग्रता की गणना करते समय, कमजोर पड़ने के लिए एक सुधार किया जाता है। हालांकि, इस मामले में माप की सटीकता कम हो जाती है।

अशुद्धियाँ माप की सटीकता को इस तथ्य से प्रभावित कर सकती हैं कि वे स्वयं अतिरिक्त अभिकर्मक के साथ एक रंगीन यौगिक देते हैं या अध्ययन के तहत आयन के रंगीन यौगिक के निर्माण में बाधा डालते हैं।

वर्णमिति विश्लेषण की पद्धति का उपयोग वर्तमान में विज्ञान के विभिन्न क्षेत्रों में विश्लेषण के लिए किया जाता है। यह किसी पदार्थ की नगण्य मात्रा का उपयोग करके सटीक और तेज़ माप की अनुमति देता है, जो वॉल्यूमेट्रिक या ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण के लिए अपर्याप्त है।

निर्धारण के लिए, ज्ञात एकाग्रता के विश्लेषण का एक संदर्भ समाधान तैयार किया जाता है, जो परीक्षण समाधान की एकाग्रता के करीब पहुंचता है। एक निश्चित तरंग दैर्ध्य पर इस समाधान के ऑप्टिकल घनत्व का निर्धारण करें। फिर एक ही तरंग दैर्ध्य और एक ही परत की मोटाई पर परीक्षण समाधान के ऑप्टिकल घनत्व का निर्धारण करें। समीकरण (17) के अनुसार संदर्भ समाधान के लिए हमारे पास है:

परीक्षण समाधान का दाढ़ अवशोषण गुणांक कहां है; - परत की मोटाई, सेमी।

परीक्षण समाधान का ऑप्टिकल घनत्व उसी सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:

परीक्षण समाधान की एकाग्रता कहाँ है, .

विश्लेषण की मात्रा (मिलीग्राम में), समाधान के कमजोर पड़ने को ध्यान में रखते हुए, सूत्र द्वारा पाया जाता है:

परीक्षण समाधान की कुल मात्रा कहां है; रंगीन परीक्षण समाधान की मात्रा है, रंगीन समाधान तैयार करने के लिए लिए गए परीक्षण समाधान के एक विभाज्य की मात्रा है।

मोलर अवशोषण गुणांक के मान द्वारा किसी विलयन में किसी पदार्थ की सांद्रता का निर्धारण

तरंगदैर्घ्य k पर विलयन के प्रकाशिक घनत्व का मान ज्ञात करना और मोलर अवशोषण गुणांक का मान ज्ञात करना। तरंग दैर्ध्य X की किरणों के लिए निर्धारित किए जाने वाले पदार्थ का, हम सूत्र (17) द्वारा अध्ययन के तहत पदार्थ की सांद्रता का मान ज्ञात करते हैं:

विश्लेषण की मात्रा (जी में) सूत्र द्वारा पाई जाती है:

पदार्थ (आयन) का आणविक (परमाणु) भार कहाँ निर्धारित किया जा रहा है।

दाढ़ अवशोषण गुणांक का मान। निम्नानुसार सेट करें। एक निश्चित सांद्रता के परीक्षण पदार्थ का एक संदर्भ समाधान तैयार करें और इस समाधान के ऑप्टिकल घनत्व के मान को तरंग दैर्ध्य k और मान पर मापें। सूत्र द्वारा गणना:

यदि पदार्थ अपने शुद्ध रूप में प्राप्त करना कठिन है, तो आप तालिका मान का उपयोग कर सकते हैं।

अंशांकन वक्र का उपयोग करके किसी पदार्थ की सांद्रता का निर्धारण

समाधान के ऑप्टिकल घनत्व और अवशोषित पदार्थ की एकाग्रता के बीच कार्यात्मक संबंध ग्राफिक रूप से स्थापित किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, विभिन्न सांद्रता (संदर्भ समाधान) के विश्लेषण के समाधान की एक श्रृंखला प्रारंभिक रूप से तैयार की जाती है। एक्स की तरंग दैर्ध्य के साथ किरणों के लिए इन समाधानों के ऑप्टिकल घनत्व के मूल्यों को मापें, और प्राप्त आंकड़ों के अनुसार, एकाग्रता (अंशांकन ग्राफ) पर समाधान के ऑप्टिकल घनत्व की निर्भरता का एक वक्र बनाएं। संदर्भ समाधानों के ऑप्टिकल घनत्व के मान कोऑर्डिनेट अक्ष पर प्लॉट किए जाते हैं, और इन समाधानों की सांद्रता के संगत मान () को एब्सिस्सा अक्ष पर प्लॉट किया जाता है। अधिक सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए, कम से कम वर्ग विधि का उपयोग करके, अंशांकन वक्र के लिए समीकरण की गणना करें।

एक ही परत की मोटाई पर परीक्षण समाधान के ऑप्टिकल घनत्व के मूल्य को निर्धारित करने के बाद, प्राप्त अंशांकन वक्र का उपयोग करके विश्लेषण की एकाग्रता का पता लगाना संभव है। यदि समाधान Bouguer-Lambert-Beer नियम का पालन नहीं करता है, तो वक्र के किसी भाग पर या संपूर्ण वक्र पर सीधी-रेखा निर्भरता का उल्लंघन होता है। इस मामले में, मानक समाधानों की संख्या में वृद्धि करना आवश्यक है। मानक समाधानों की सांद्रता आमतौर पर में व्यक्त की जाती है। विश्लेषण की मात्रा मिलीग्राम में सूत्र (23) द्वारा निर्धारित की जाती है।

"समीकरण" विधि द्वारा या अवशोषित परत की मोटाई को बदलकर किसी पदार्थ की सांद्रता का निर्धारण

परीक्षण समाधान का ऑप्टिकल घनत्व सूत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है:

परीक्षण समाधान का दाढ़ अवशोषण गुणांक कहां है; - विश्लेषण की एकाग्रता, ; - परत की मोटाई, सेमी।

विसर्जन वर्णमापी (डबोस्क वर्णमापी) का उपकरण इसी समानता के उपयोग पर आधारित है, जिसमें विलयन परत की मोटाई को बदलकर रंग पहचान प्राप्त की जाती है। विसर्जन वर्णमापी की ऑप्टिकल योजना अंजीर में दिखाई गई है। 96. दर्पण 1 से एक प्रकाश प्रवाह क्युवेट 2, सिलेंडर 4, प्रिज्म 6, लेंस 8 और 9 में परीक्षण समाधान की परत से होकर गुजरता है और ऑप्टिकल क्षेत्र के दाहिने आधे हिस्से को रोशन करते हुए ऐपिस में प्रवेश करता है। एक और प्रकाश प्रवाह सेल 3, सिलेंडर 5, प्रिज्म 7, लेंस 8 और 9 में मानक समाधान परत से होकर गुजरता है, ऑप्टिकल क्षेत्र के बाएं आधे हिस्से को रोशन करते हुए ऐपिस में प्रवेश करता है। क्युवेट्स 2 और 3 धारकों पर लगे होते हैं, जो गियर और रैक की मदद से लंबवत चलते हैं। पॉलिश किए गए सिरों वाले ग्लास सिलेंडर 4 और 5 तय किए गए हैं। क्यूवेट्स 2 और 3 को लंबवत रूप से घुमाने से, समाधान कॉलम की ऊंचाई बदल जाती है और ऑप्टिकल क्षेत्र के ऐपिस में इंटरफेस गायब हो जाते हैं। संदर्भ समाधान और परीक्षण समाधान के स्तंभों की ऊंचाई मिलीमीटर पैमाने पर गिना जाता है।

प्रकाशीय घनत्व

डी, प्रकाश किरणों के लिए पदार्थ की एक परत की अस्पष्टता का एक उपाय। दीप्तिमान फ्लक्स अनुपात के आधार 10 लघुगणक के बराबर (दीप्तिमान फ्लक्स देखें) एफ 0 परत पर एक धारा की घटना अवशोषण और बिखरने के परिणामस्वरूप कमजोर हो गई एफइस परत से गुजरते हुए: डी= एलजी ( एफ 0 /एफ), अन्यथा, O. p. पदार्थ परत के पारेषण गुणांक के व्युत्क्रम का लघुगणक है: डी= एलजी (1/τ)। (दशमलव लघुगणक lg को प्राकृतिक लघुगणक लघुगणक लघुगणक lg द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसे कभी-कभी उपयोग किया जाता है।) प्राकृतिक सीमा की अवधारणा आर. बन्सन द्वारा पेश की गई थी; इसका उपयोग प्रकाश फिल्टर और अन्य ऑप्टिकल उत्पादों में विभिन्न पदार्थों (रंग, समाधान, रंगीन और दूधिया चश्मा, और कई अन्य) की परतों और फिल्मों में ऑप्टिकल विकिरण (प्रकाश) के क्षीणन को चिह्नित करने के लिए किया जाता है। डेंसिटोमेट्री विशेष रूप से व्यापक रूप से काले और सफेद और रंगीन फोटोग्राफी दोनों में विकसित फोटोग्राफिक परतों के मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए उपयोग की जाती है, जहां इसे मापने के तरीके एक अलग अनुशासन, डेंसिटोमेट्री की सामग्री बनाते हैं। आपतित विकिरण की प्रकृति और विकिरण के संचरित फ्लक्स को मापने की विधि के आधार पर प्रकाशिक विकिरण कई प्रकार के होते हैं ( चावल। ).

ओपी आवृत्तियों के सेट पर निर्भर करता है (तरंग दैर्ध्य ) जो प्रारंभिक प्रवाह की विशेषता है; एक एकल के सीमित मामले के लिए इसका मान मोनोक्रोमैटिक ऑप कहलाता है। चावल। , ए) एक गैर-बिखरने वाले माध्यम की एक परत का मोनोक्रोमैटिक ओपी (परत के सामने और पीछे की सीमाओं से प्रतिबिंब के लिए सुधारों को ध्यान में रखे बिना) 0.4343 है क ν मैं, कहाँ पे क ν - पर्यावरण का प्राकृतिक अवशोषण सूचकांक, मैं- परत की मोटाई ( क ν मैं= κ क्लोरीन- Bouguer के समीकरण में संकेतक - लैम्बर्ट - बीयर कानून ए; यदि माध्यम में बिखरने की उपेक्षा नहीं की जा सकती है, कको प्राकृतिक कमजोर सूचकांक द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है)। गैर-प्रतिक्रियाशील पदार्थों के मिश्रण या एक के बाद एक व्यवस्थित मीडिया के एक सेट के लिए, इस प्रकार का OD योगात्मक होता है, अर्थात, यह क्रमशः अलग-अलग पदार्थों या अलग-अलग मीडिया के समान OD के योग के बराबर होता है। गैर-चयनात्मक अवशोषण (ν से स्वतंत्र) के साथ मीडिया के मामले में नियमित गैर-मोनोक्रोमैटिक ऑप्टिकल विकिरण (एक जटिल वर्णक्रमीय संरचना का विकिरण) के लिए भी यही सच है। नियमित गैर-मोनोक्रोमैटिक चयनात्मक अवशोषण के साथ मीडिया के एक समूह का विरोध इन मीडिया के उत्पीड़न के योग से कम है। (ओपी को मापने के लिए उपकरणों के लिए, लेख देखें डेंसिटोमीटर, माइक्रोफोटोमीटर, स्पेक्ट्रोजोनल एरियल फोटोग्राफी, स्पेक्ट्रोसेंसिटोमीटर, स्पेक्ट्रोफोटोमीटर, फोटोमीटर।)

लिट.:गोरोहोव्स्की यू.एन., लेवेनबर्ग टी.एम., जनरल सेंसिटोमेट्री। सिद्धांत और व्यवहार, एम।, 1963; जेम्स टी., हिगिंस जे., फ़ंडामेंटल्स ऑफ़ द थ्योरी ऑफ़ द फ़ोटोग्राफ़िक प्रोसेस, ट्रांस. अंग्रेजी से, एम।, 1954।

एल एन कापोर्स्की।

घटना की ज्यामिति और संचरित विकिरण प्रवाह को मापने की विधि (यूएसएसआर में अपनाई गई सेंसिटोमेट्रिक प्रणाली में) के आधार पर मध्यम परत के ऑप्टिकल घनत्व के प्रकार: , जिसने मूल दिशा को बनाए रखा; बी) अभिन्न ऑप्टिकल घनत्व डी निर्धारित करने के लिए, समानांतर प्रवाह को परत के लंबवत निर्देशित किया जाता है, पूरे पिछले प्रवाह को मापा जाता है; सी) और डी) दो प्रकार के फैलाने वाले ऑप्टिकल घनत्व डी (घटना प्रवाह - आदर्श रूप से बिखरे हुए) को निर्धारित करने के लिए उपयोग की जाने वाली दो माप विधियां। अंतर डी II - डी मापा परत में प्रकाश के प्रकीर्णन के माप के रूप में कार्य करता है।

महान सोवियत विश्वकोश। - एम .: सोवियत विश्वकोश. 1969-1978 .

प्रकाशीय घनत्व डी, प्रकाश किरणों के लिए पदार्थ की एक परत की अस्पष्टता का एक उपाय। अनुपात के दशमलव लघुगणक के बराबर विकिरण प्रवाहएफ 0 परत पर एक धारा की घटना अवशोषण और बिखरने के परिणामस्वरूप कमजोर हो गई एफइस परत से गुजरते हुए: डी= एलजी ( एफ 0 /एफ), अन्यथा, O. p. के व्युत्क्रम का लघुगणक है संचरण गुणांक सामग्री परत: डी= एलजी (1/टी)। (दशमलव लघुगणक lg को प्राकृतिक लघुगणक लघुगणक lg द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसे कभी-कभी उपयोग किया जाता है।) लेम्प ; इसका उपयोग क्षीणन को चिह्नित करने के लिए किया जाता है प्रकाशिक विकिरण (प्रकाश) विभिन्न पदार्थों की परतों और फिल्मों में (रंग, घोल, रंगीन और दूध के गिलास, आदि), में प्रकाश फिल्टर और अन्य ऑप्टिकल उत्पाद। ओपी विशेष रूप से व्यापक रूप से काले और सफेद और रंगीन फोटोग्राफी दोनों में विकसित फोटोग्राफिक परतों के मात्रात्मक मूल्यांकन के लिए उपयोग किया जाता है, जहां इसे मापने के तरीके एक अलग अनुशासन की सामग्री बनाते हैं - डेन्सिटोमीटरी . आपतित विकिरण की प्रकृति और विकिरण के संचरित फ्लक्स को मापने की विधि के आधार पर प्रकाशिक विकिरण कई प्रकार के होते हैं ( चावल। ).

ओपी प्रारंभिक प्रवाह की विशेषता वाले आवृत्तियों n (तरंगदैर्ध्य एल) के सेट पर निर्भर करता है; एक एकल n के सीमित मामले के लिए इसका मान मोनोक्रोमैटिक ओ.पी. रेगुलर कहा जाता है ( चावल। , ए) एक गैर-बिखरने वाले माध्यम की एक परत का मोनोक्रोमैटिक ओपी (परत के सामने और पीछे की सीमाओं से प्रतिबिंब के लिए सुधारों को ध्यान में रखे बिना) 0.4343 है कएन मैं, कहाँ पे कएन - प्राकृतिक अवशोषण दर वातावरण, मैं- परत की मोटाई ( कएन मैं= क क्लोरीन- समीकरण में संकेतक बूगर - लैम्बर्ट - बेरा लॉ ; यदि माध्यम में बिखरने की उपेक्षा नहीं की जा सकती है, क n को प्राकृतिक से बदल दिया जाता है कमजोर संकेतक ) गैर-प्रतिक्रियाशील पदार्थों के मिश्रण या एक के बाद एक व्यवस्थित मीडिया के एक सेट के लिए, इस प्रकार का OD योगात्मक होता है, अर्थात, यह क्रमशः अलग-अलग पदार्थों या अलग-अलग मीडिया के समान OD के योग के बराबर होता है। मीडिया के मामले में गैर-चयनात्मक (एन से स्वतंत्र) अवशोषण के मामले में नियमित गैर-मोनोक्रोमैटिक ऑप्टिकल विकिरण (एक जटिल वर्णक्रमीय संरचना का विकिरण) के लिए भी यही सच है। नियमित गैर-मोनोक्रोमैटिक चयनात्मक अवशोषण के साथ मीडिया के एक समूह का विरोध इन मीडिया के उत्पीड़न के योग से कम है। (ओ.पी. मापने के उपकरणों पर, लेख देखें densitometer , माइक्रोफोटोमीटर , स्पेक्ट्रोजोनल एरियल फोटोग्राफी , स्पेक्ट्रोसेंसिटोमीटर , स्पेक्ट्रोफोटोमीटर , दीप्तिमापी .)

लिट.:गोरोहोव्स्की यू.एन., लेवेनबर्ग टी.एम., जनरल सेंसिटोमेट्री। सिद्धांत और व्यवहार, एम।, 1963; जेम्स टी., हिगिंस जे., फ़ंडामेंटल्स ऑफ़ द थ्योरी ऑफ़ द फ़ोटोग्राफ़िक प्रोसेस, ट्रांस. अंग्रेजी से, एम।, 1954।

ग्रेट सोवियत इनसाइक्लोपीडिया एम.: "सोवियत इनसाइक्लोपीडिया", 1969-1978

वर्णमिति

विश्लेषणात्मक प्रयोगशालाओं के अभ्यास में विश्लेषण के ऑप्टिकल तरीकों में से, वर्णमिति विधियों का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (अक्षांश से। रंग- रंग और ग्रीक। μετρεω - मैं मापता हूं)। वर्णमिति विधियाँ रंगीन विलयन से गुजरने वाले प्रकाश प्रवाह की तीव्रता को मापने पर आधारित होती हैं।

वर्णमिति विधि में, विश्लेषण किए गए समाधान के रंग में परिवर्तन के साथ, रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। इस तरह के रंगीन घोल के प्रकाश अवशोषण को मापकर, या ज्ञात सांद्रता के घोल के साथ प्राप्त रंग की तुलना करके, परीक्षण समाधान में रंगीन पदार्थ की सामग्री निर्धारित की जाती है।

विलयन की रंग तीव्रता और इस विलयन में रंगीन पदार्थ की सामग्री के बीच संबंध होता है। यह निर्भरता, जिसे प्रकाश अवशोषण का मूल नियम (या बौगुएर-लैम्बर्ट-बीयर कानून) कहा जाता है, समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है:

मैं = मैं 0 10 - सी एल

जहां I समाधान से गुजरने वाले प्रकाश की तीव्रता है; मैं 0 - विलयन पर आपतित प्रकाश की तीव्रता; ε प्रकाश अवशोषण का गुणांक है, प्रत्येक रंगीन पदार्थ के लिए उसकी प्रकृति के आधार पर एक स्थिर मान; सी समाधान में रंगीन पदार्थ की दाढ़ एकाग्रता है; एल प्रकाश-अवशोषित समाधान परत की मोटाई है, देखें

इस कानून का भौतिक अर्थ निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है। इस पदार्थ की समान सांद्रता पर एक ही रंग के पदार्थ के घोल और घोल की परत की मोटाई समान मात्रा में प्रकाश ऊर्जा को अवशोषित करती है, अर्थात ऐसे समाधानों का प्रकाश अवशोषण समान होता है।

समानांतर दीवारों के साथ एक कांच के क्युवेट में संलग्न रंगीन घोल के लिए, यह कहा जा सकता है कि जैसे-जैसे घोल की परत की सांद्रता और मोटाई बढ़ती है, उसका रंग बढ़ता है, और अवशोषित घोल के माध्यम से प्रसारित प्रकाश की तीव्रता की तीव्रता की तुलना में कम हो जाती है। घटना प्रकाश मैं 0.

Fig.1 एक परीक्षण समाधान के साथ एक क्युवेट के माध्यम से प्रकाश का मार्ग।

समाधान का ऑप्टिकल घनत्व।

यदि हम प्रकाश अवशोषण के मूल नियम के समीकरण का लघुगणक लें और संकेतों को उलट दें, तो समीकरण बन जाता है:

मान रंगीन विलयन की एक बहुत ही महत्वपूर्ण विशेषता है; इसे विलयन का प्रकाशिक घनत्व कहा जाता है और इसे A अक्षर से निरूपित किया जाता है:

ए = सीएल

इस समीकरण से यह निष्कर्ष निकलता है कि विलयन का प्रकाशिक घनत्व रंगीन पदार्थ की सांद्रता और विलयन परत की मोटाई के सीधे समानुपाती होता है।

दूसरे शब्दों में, किसी दिए गए पदार्थ के घोल की एक ही परत की मोटाई के साथ, इस घोल का ऑप्टिकल घनत्व जितना अधिक होगा, उतना ही इसमें एक रंगीन पदार्थ होगा। या, इसके विपरीत, किसी दिए गए रंगीन पदार्थ की समान सांद्रता पर, विलयन का प्रकाशिक घनत्व केवल उसकी परत की मोटाई पर निर्भर करता है। इससे, निम्नलिखित निष्कर्ष निकाला जा सकता है: यदि एक ही रंग के पदार्थ के दो समाधानों में अलग-अलग सांद्रता होती है, तो इन समाधानों की समान रंग तीव्रता उनकी परत मोटाई के साथ समाधानों की सांद्रता के विपरीत आनुपातिक रूप से प्राप्त की जाएगी। यह निष्कर्ष बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि वर्णमिति विश्लेषण के कुछ तरीके इस पर आधारित हैं।

इस प्रकार, किसी रंगीन विलयन की सांद्रता (C) निर्धारित करने के लिए, इसके प्रकाशिक घनत्व (A) को मापना आवश्यक है। ऑप्टिकल घनत्व को मापने के लिए, चमकदार प्रवाह की तीव्रता को मापा जाना चाहिए।

विलयनों की रंग तीव्रता को विभिन्न विधियों द्वारा मापा जा सकता है। वर्णमिति और उद्देश्य (या photocolorimetric) के व्यक्तिपरक (या दृश्य) तरीके हैं।

दृश्य विधियाँ ऐसी विधियाँ हैं जिनमें परीक्षण विलयन की रंग तीव्रता का आंकलन नंगी आँखों से किया जाता है।

वर्णमिति निर्धारण के वस्तुनिष्ठ तरीकों के साथ, परीक्षण समाधान की रंग तीव्रता को मापने के लिए प्रत्यक्ष अवलोकन के बजाय फोटोकल्स का उपयोग किया जाता है। इस मामले में निर्धारण विशेष उपकरणों में किया जाता है - फोटोकलरमीटर, जिसमें से विधि को फोटोकॉलोरिमेट्रिक कहा जाता था।

दृश्य तरीके

दृश्य विधियों में शामिल हैं:

1) मानक श्रृंखला विधि;

2) दोहराव विधि (वर्णमिति अनुमापन);

3) समायोजन विधि।

मानक श्रृंखला विधि।मानक श्रृंखला विधि द्वारा विश्लेषण करते समय, विश्लेषण किए गए रंगीन समाधान की रंग तीव्रता की तुलना विशेष रूप से तैयार मानक समाधान (अवशोषित परत की समान मोटाई के साथ) की एक श्रृंखला के रंगों के साथ की जाती है।

वर्णमिति में समाधान आमतौर पर एक गहन रंग होते हैं, इसलिए बहुत कम सांद्रता या पदार्थों की मात्रा निर्धारित करना संभव है। हालांकि, यह कुछ कठिनाइयों के साथ हो सकता है: इस तरह, मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार करने के लिए नमूने बहुत छोटे हो सकते हैं। इन कठिनाइयों को दूर करने के लिए, मानक समाधान ए पर्याप्त उच्च सांद्रता पर तैयार किया जाता है, उदाहरण के लिए 1 मिलीग्राम / एमएल। उसके बाद, विलयन A से तनुकरण करके, बहुत कम सांद्रता का एक मानक विलयन B तैयार किया जाता है, और इससे बदले में, मानक समाधानों की एक श्रृंखला तैयार की जाती है।

ऐसा करने के लिए, वांछित क्रम में एक पिपेट के साथ एक ही आकार के टेस्ट ट्यूब या क्यूवेट और कांच के समान रंग में अभिकर्मक समाधानों की आवश्यक मात्रा को जोड़ा जाता है। यह सलाह दी जाती है कि विश्लेषिकी के विलयनों के अंशों को ब्यूरेट से जोड़ें, क्योंकि मानक समाधानों की एक श्रृंखला में विभिन्न सांद्रता प्रदान करने के लिए उनकी मात्रा भिन्न होगी। इस मामले में, प्रारंभिक समाधान में विश्लेषण को छोड़कर सभी घटक शामिल होने चाहिए। (शून्य समाधान). परीक्षण समाधान में आवश्यक अभिकर्मकों के समाधान जोड़े जाते हैं। सभी समाधान एक स्थिर मात्रा में लाए जाते हैं, और फिर परीक्षण समाधान की रंग तीव्रता की तुलना मानक समाधानों की एक श्रृंखला के समाधान के साथ की जाती है। श्रृंखला के किसी भी समाधान के साथ रंग की तीव्रता का मिलान करना संभव है। तब यह माना जाता है कि एक सौ परीक्षण समाधान में समान सांद्रता होती है या इसमें समान मात्रा में विश्लेषण होता है। यदि रंग की तीव्रता श्रृंखला के पड़ोसी समाधानों के बीच मध्यवर्ती प्रतीत होती है, तो विश्लेषण की एकाग्रता या सामग्री को श्रृंखला के समाधानों के बीच अंकगणितीय माध्य माना जाता है।

वर्णमिति अनुमापन (दोहराव विधि). यह विधि विश्लेषित विलयन के रंग की तुलना किसी अन्य विलयन के रंग से करने पर आधारित है। - नियंत्रण। एक नियंत्रण समाधान तैयार करने के लिए, परीक्षण समाधान के सभी घटकों से युक्त एक समाधान तैयार करें, विश्लेषण के अपवाद के साथ, और नमूना तैयार करने में उपयोग किए जाने वाले सभी अभिकर्मकों, और इसमें ब्यूरेट से विश्लेषण के मानक समाधान जोड़ें। जब इस समाधान में इतना अधिक जोड़ा जाता है कि नियंत्रण और विश्लेषण किए गए समाधानों की रंग तीव्रता समान हो जाती है, तो यह माना जाता है कि विश्लेषण किए गए समाधान में विश्लेषण की उतनी ही मात्रा होती है जितनी इसे नियंत्रण समाधान में पेश किया गया था।

समकारी विधि।यह विधि विश्लेषण किए गए समाधान के रंगों को बराबर करने और विश्लेषक की ज्ञात एकाग्रता के साथ एक समाधान - एक मानक समाधान पर आधारित है। इस विधि द्वारा वर्णमिति निर्धारण करने के लिए दो विकल्प हैं।

पहले विकल्प के अनुसार, रंगीन पदार्थ की विभिन्न सांद्रता वाले दो विलयनों के रंगों का समीकरण, इन विलयनों की परतों की मोटाई को विलयनों से गुजरने वाले प्रकाश प्रवाह की समान शक्ति पर बदलकर किया जाता है। इस मामले में, विश्लेषण किए गए और मानक समाधानों की सांद्रता में अंतर के बावजूद, इन समाधानों की दोनों परतों से गुजरने वाले प्रकाश प्रवाह की तीव्रता समान होगी। परतों की मोटाई और रंगों के समीकरण के समय विलयन में रंगीन पदार्थ की सांद्रता के बीच का अनुपात समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाएगा:

एल 1= सी2

जहां एल 1 रंगीन पदार्थ सी 1 की एकाग्रता के साथ समाधान परत की मोटाई है, और एल 2 रंगीन पदार्थ सी 2 की एकाग्रता के साथ समाधान परत की मोटाई है।

रंगों की समानता के समय, दो तुलनात्मक समाधानों की परतों की मोटाई का अनुपात उनकी सांद्रता के अनुपात के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

उपरोक्त समीकरण के आधार पर, दो समान रंगीन विलयनों की परतों की मोटाई को मापकर और इनमें से किसी एक विलयन की सांद्रता जानकर, दूसरे विलयन में रंगीन पदार्थ की अज्ञात सांद्रता की गणना आसानी से की जा सकती है।

उस परत की मोटाई को मापने के लिए जिसके माध्यम से प्रकाश प्रवाह गुजरता है, कांच के सिलेंडर या टेस्ट ट्यूब का उपयोग किया जा सकता है, और अधिक सटीक निर्धारण के लिए, विशेष उपकरण - वर्णमापी।

दूसरे विकल्प के अनुसार, दो विलयनों के रंगों को एक रंगीन पदार्थ की विभिन्न सांद्रताओं के साथ बराबर करने के लिए, विभिन्न तीव्रता के प्रकाश फ्लक्स को एक ही मोटाई के विलयनों की परतों से गुजारा जाता है।

इस मामले में, दोनों समाधानों का रंग समान होता है जब घटना प्रकाश प्रवाह की तीव्रता के लघुगणक का अनुपात सांद्रता के अनुपात के बराबर होता है।

दो तुलनात्मक समाधानों के समान रंग प्राप्त करने के समय, उनकी परतों की समान मोटाई के साथ, समाधानों की सांद्रता सीधे उन पर प्रकाश की तीव्रता की तीव्रता के लघुगणक के समानुपाती होती है।

दूसरे विकल्प के अनुसार, निर्धारण केवल एक वर्णमापी के साथ किया जा सकता है।