ФОТОМЕТРИ́ЧЕСКИЙ АНА́ЛИЗ

ФОТОМЕТРИ́ЧЕСКИЙ АНА́ЛИЗ, груп­па ме­то­дов мо­ле­ку­ляр­ной аб­сорб­ци­он­ной спек­тро­ско­пии в УФ-, ви­ди­мой и ближ­ней ИК-об­лас­тях спек­тра, раз­ли­чаю­щих­ся тех­ни­кой из­ме­ре­ния ана­ли­тич. сиг­нала в раз­ных диа­па­зо­нах длин волн; вклю­ча­ет ви­зу­аль­ную ко­ло­ри­мет­рию, фо­то­ко­ло­ри­мет­рию, спек­тро­фо­то­мет­рию. В ос­но­ве Ф. а. – про­цесс из­би­рат. по­гло­ще­ния элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния мо­ле­ку­ла­ми оп­ре­де­ляе­мо­го ком­по­нен­та или его со­еди­не­ния с под­хо­дя­щим реа­ген­том (см. Фо­то­мет­рия). Ана­ли­тич. сиг­на­лом яв­ля­ет­ся оп­тич. плот­ность А=lgI_о/I, где I_о и I – со­от­вет­ст­вен­но ин­тен­сив­но­сти па­даю­ще­го и про­шед­ше­го че­рез ве­ще­ст­во из­лу­че­ния; ха­рак­те­ри­сти­кой ин­тен­сив­но­сти слу­жит ве­ли­чи­на мо­ляр­но­го ко­эф. по­гло­ще­ния ε (обыч­но ε мень­ше 10⁵ л·моль^–1·см^–1). За­ви­си­мость ме­ж­ду ве­ли­чи­ной А, тол­щи­ной по­гло­щаю­ще­го слоя l и мо­ляр­ной кон­цен­тра­ци­ей по­гло­щаю­ще­го ве­ще­ст­ва С вы­ра­жа­ет­ся Бу­ге­ра – Лам­бер­та – Бе­ра за­ко­ном А=εlС.

Ко­ли­че­ст­вен­ный Ф. а. ос­но­ван на за­ко­не Бу­ге­ра – Лам­бер­та – Бе­ра и прин­ци­пе ад­ди­тив­но­сти оп­тич. плот­но­стей Фи­рорд­та. Прин­цип ад­ди­тив­но­сти ле­жит в ос­но­ве Ф. а. мно­го­ком­по­нент­ных сме­сей. С по­мо­щью Ф. а. оп­ре­де­ля­ют кон­цен­тра­цию ве­ществ 10^–1–10¹ мкг/мл с от­но­сит. по­греш­но­стью 2–5%. Для сни­же­ния от­но­сит. по­греш­но­сти до 0,3–0,5%, осо­бен­но при оп­ре­де­ле­нии осн. ком­по­нен­тов про­бы (Cu в брон­зах, Si в гор­ных по­ро­дах и т. п.), при­ме­ня­ют ва­ри­ант диф­фе­рен­ци­аль­ной фо­то­мет­рии (рас­тво­ром срав­не­ния слу­жит рас­твор с точ­но из­вест­ным со­дер­жа­ни­ем оп­ре­де­ляе­мо­го ве­ще­ст­ва, близ­ким к его со­дер­жа­нию в про­бе). Др. при­ём по­вы­ше­ния точ­но­сти Ф. а., осо­бен­но при оп­ре­де­ле­нии в раз­бав­лен­ных и бес­цвет­ных рас­тво­рах, – фо­то­мет­рич. тит­ро­ва­ние. Се­лек­тив­ность Ф. а. по­вы­ша­ют, при­ме­няя вы­со­ко­се­лек­тив­ные фо­то­мет­рич. реа­ген­ты, соз­да­вая над­ле­жа­щие ус­ло­вия про­ве­де­ния ре­ак­ций (рН, мас­ки­рую­щие ве­ще­ст­ва и др.), при­ме­няя спец. спо­со­бы пре­об­ра­зо­ва­ния и об­ра­бот­ки спек­тров.

Ап­па­ра­ту­ра для Ф. а. вклю­ча­ет: ис­точ­ник из­лу­че­ния (дей­те­рие­вая или во­до­род­ная лам­па в УФ-об­лас­ти; вольф­ра­мо­вая лам­па на­ка­ли­ва­ния или га­ло­ге­но­вая лам­па – в ви­ди­мой и ближ­ней ИК-об­лас­тях); ана­ли­за­тор из­лу­че­ния (све­то­фильт­ры, мо­но­хро­ма­то­ры, снаб­жён­ные приз­ма­ми или ди­фракц. ре­шёт­ка­ми); кю­вет­ное от­де­ле­ние (кю­ве­та для рас­тво­ров срав­не­ния и для ис­сле­дуе­мо­го рас­тво­ра); при­ём­ник из­лу­че­ния (фо­то­элек­трон­ные ум­но­жи­те­ли, фо­то­эле­мен­ты, фо­то­ре­зи­сто­ры); ре­ги­ст­ри­рую­щее уст­рой­ст­во.

Ви­зу­аль­ная ко­ло­ри­мет­рия – наи­бо­лее ста­рый (из­вест­на с нач. 19 в.), де­шё­вый, экс­пресс­ный и наи­ме­нее точ­ный (от­но­сит. по­греш­ность 10–30%) ва­ри­ант Ф. а. Ко­ло­ри­мет­ри­че­ский ана­лиз ос­но­ван на ус­та­нов­ле­нии кон­цен­тра­ции рас­тво­ри­мо­го ок­ра­шен­но­го со­еди­не­ния по ин­тен­сив­но­сти или от­тен­ку его ок­ра­ски с ис­поль­зо­ва­ни­ем про­стей­ших при­бо­ров – ви­зу­аль­ных ко­ло­ри­мет­ров и фо­то­мет­ров. При­ме­ня­ет­ся в аг­ро- и гид­ро­хи­мич. ла­бо­ра­то­ри­ях, в тест-ме­то­дах ана­ли­за.

Для фо­то­ко­ло­ри­мет­рии ис­поль­зу­ют двух­лу­че­вые фо­то­элек­тро­ко­ло­ри­мет­ры, в ко­то­рых пу­чок по­ли­хро­ма­тич. све­та от лам­пы на­ка­ли­ва­ния про­хо­дит че­рез све­то­фильт­ры, вы­де­ляю­щие из по­ли­хро­ма­тич. из­лу­че­ния об­ласть ши­ри­ной 20–30 нм, и приз­му-де­ли­тель све­то­во­го по­то­ка на два, на­прав­ляе­мые че­рез кю­ве­ты с рас­тво­ром срав­не­ния и ис­сле­дуе­мым рас­тво­ром; све­то­вые по­то­ки по­сле урав­ни­ва­ния ин­тен­сив­но­стей по­па­да­ют на два при­ём­ни­ка из­лу­че­ния (фо­то­эле­мен­ты). Не­дос­та­ток фо­то­элек­тро­ко­ло­ри­мет­ров – от­сут­ст­вие мо­но­хро­ма­то­ра – при­во­дит к по­те­ре се­лек­тив­но­сти; до­сто­ин­ст­ва – про­сто­та кон­ст­рук­ции и вы­со­кая чув­ст­ви­тель­ность (от­но­сит. по­греш­ность ок. 5%). Но­вые воз­мож­но­сти Ф. а. свя­за­ны с по­яв­ле­ни­ем оп­то­во­ло­кон­ных фо­то­мет­ров, по­зво­ляю­щих про­во­дить из­ме­ре­ния без ста­дии про­бо­от­бо­ра и в от­сут­ст­вие кю­вет: для по­лу­че­ния сиг­на­ла дос­та­точ­но при­кос­но­ве­ния при­бо­ра не­по­сред­ст­вен­но к об­раз­цу (важ­но при тех­но­ло­гич. и эко­ло­гич. мо­ни­то­рин­ге).

Для по­лу­че­ния пол­ных спек­тров по­гло­ще­ния в УФ- и ви­ди­мом диа­па­зо­не при­ме­ня­ют двух­лу­че­вые ска­ни­рую­щие и мно­го­ка­наль­ные спек­тро­фо­то­мет­ры. Ис­поль­зо­ва­ние в по­след­них мат­рич­ных де­тек­то­ров из 316 крем­ние­вых дио­дов по­зво­ля­ет дос­тичь раз­ре­ше­ния до 2 нм, зна­чи­тель­но со­кра­тить вре­мя ана­ли­за и при­ме­нить один ис­точ­ник из­лу­че­ния (дей­те­рие­вую лам­пу) во всём спек­траль­ном диа­па­зо­не (от­но­сит. по­греш­ность 0,5–1,4%).

Ф. а. при­ме­ня­ют в кон­троль­но-ана­ли­тич. ла­бо­ра­то­ри­ях на пред­при­яти­ях хи­мич., пи­ще­вой, неф­те­пе­ре­ра­ба­ты­ваю­щей пром-сти, в кри­ми­на­ли­сти­ке, с. х-ве, кли­нич. ана­ли­зе, на­уч. ис­сле­до­ва­ни­ях. Осо­бое зна­че­ние име­ет Ф. а. для мо­нито­рин­га ок­ру­жаю­щей сре­ды и кон­тро­ля вы­бро­сов ток­сич­ных ве­ществ. Ф. а. ис­поль­зу­ют для де­тек­ти­ро­ва­ния ана­ли­тич. сиг­на­ла в хро­ма­то­гра­фии, ки­не­тич. и про­точ­ных ме­то­дах ана­ли­за, ка­пил­ляр­ном элек­тро­фо­ре­зе, а так­же для ис­сле­до­ва­ния хи­мич. рав­но­ве­сий и ки­не­ти­ки ре­ак­ций в рас­тво­рах.