Чем объясняется природа спектров поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра

Файл. ФМА. Вопросы к тестированию. Вопросы к тестированию по теме Фотометрические методы анализа

Вопросы к тестированию по теме:

«Фотометрические методы анализа»

Правильные ответы помечены +

На чем основаны фотометрические методы анализа?

­+ на избирательном поглощении света растворами анализируемых соединений,

– на отражении света растворами анализируемых соединений,

– на свечении, вызванным переходом электрона в возбужденное состояние,

– на излучении атомов, содержащихся в анализируемом образце.

Чем отличается спектрофотометрический метод анализа от фотоколориметрического метода?

– спектрофотометрический анализ на поглощении полихроматичского света,

+ спектрофотометрический анализ основан на поглощении монохроматического света,

– в спектрофотометрическом анализе обходятся без использования светофильтра или монохроматора.

Что такое спектры поглощения?

+ это графическое изображение поглощаемой световой энергии по длинам волн,

– это графическое изображение распределения излучаемой световой энергии по динам волн,

– это графическое изображение распределения концентрации определяемого вещества по длинам волн,

– это графическое изображение распределения толщины светопоглощающего раствора по длинам волн.

Какое уравнение отражает правило аддитивности оптической плотности?

.

.

.

.

В каких случаях используется правило аддитивности оптической плотности?

– когда каждый компонент поглощает свет в своей области спектра,

– когда в растворе присутствует только один компонент, поглощающий свет,

+ когда в любой области спектра одновременно свет поглощают несколько компонентов и необходимо определить концентрацию каждого из них,

– в фотометрических методах анализа правило аддитивности не используется.

Чем объясняется природа спектров поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра?

+ числом и перемещением электронов в поглощающих свет молекулах и ионов,

– колебанием атомных ядер, входящих в состав молекул,

– перераспределением энергии между вращением и колебанием ядер в молекулах.

От чего зависит значение молярного коэффициента светопоглощения?

– от концентрации определяемого компонента,

– от толщины светопоглощающего слоя,

– от наличия примесей, присутствующих в растворе,

+ от природы определяемого компонента.

Каково назначение светофильтров, использующихся в фотоколориметрии?

+ светофильтры пропускают световое излучение лишь в определенном интервале длин волн, которое максимально поглощается раствором,

– светофильтры пропускают лучи монохроматического света,

– светофильтры пропускают лучи полихроматического света,

– светофильтры разлагают полихроматический свет на монохроматические составляющие.

Как выглядит основной закон светопоглощения?

. . . .

Правильный ответ № 2

Что является аналитическим сигналом в фотометрических методах анализа?

– максимальная длина волны в спектре поглощения,

– ширина спектральной линии,

+ оптическая плотность раствора,

– концентрация определяемых компонентов.

Что понимают под контрастностью фотометрических реакций идентифицируемых соединений?

+ разность длин волн максимумов поглощения идентифицируемых соединений,

– сумму длин волн максимумов поглощения идентифицируемых соединений,

– разность длин волн поглощения определяемого элемента и примесных элементов, присутствующих в растворе.

Какое из приведенных уравнений используется в методе стандартных добавок?

. . . .

Правильный ответ № 2

Какое из приведенных уравнений используется в методе сравнения?

. . .

Правильный ответ № 2

В чем сущность дифференциального фотометрического метода?

– оптическую плотность анализируемого раствора измеряют относительно растворителя,

+ оптическую плотность анализируемого раствора измеряют относительно раствора определяемого компонента с известной концентрацией,

– оптическую плотность анализируемого раствора измеряют относительно раствора определяемого компонента с нулевой концентрацией,

– оптическую плотность анализируемого раствора измеряют относительно раствора холостой пробы.

Какие растворы анализируют с помощью дифференциального фотометрического метода?

+ концентрированные растворы, у которых значение оптической плотности больше единицы,

– растворы, у которых значение оптической плотности находится в интервале 0.2–0.6,

– растворы, у которых значение оптической плотности может изменяться в наиболее широком интервале значений 0.05–0.9,

– разбавленные растворы, у которых значение оптической плотности находится в интервале 0.05–0.2.

Какие стандартные растворы используются в методе двухсторонней дифференциальной фотометрии?

– стандартные растворы с концентрацией большей, чем у раствора сравнения,

– стандартные растворы с концентрацией меньшей, чем у раствора сравнения,

+ стандартные растворы с концентрацией большей и меньшей, чем у раствора сравнения,

– стандартные растворы с концентрацией, близкой к концентрации раствора сравнения.

Какое обязательное условие должно соблюдаться при определении концентрации раствора методом стандартных добавок?

– линейная зависимость оптической плотности от концентрации,

+ прямая пропорциональная зависимость оптической плотности от концентрации,

– отсутствие в растворе посторонних веществ,

– оптические плотности анализируемого раствора с добавкой и без нее должны быть одинаковыми.

Какие типы комплексных соединений находят наибольшее применение в экстракционно-фотометрических методах анализа?

– положительно заряженные хелаты,

– отрицательно заряженные хелаты,

+ нейтральные внутрикомплексные соединения,

– комплексные соединения любого типа.

Какая экспериментальная зависимость используется в фотометрическом титровании?

– Оптическая плотность – молярный коэффициент поглощения.

– Молярный коэффициент поглощения – концентрация.

+ Оптическая плотность – объем.

– Длину волны, где .

– Длину волны, где .

+ Длину волны, где отношение (или ) наибольшее.

Каким фактором преимущественно определяется чувствительность фотометрического определения?

– избыточным количеством добавленного фотометрического реагента

– строго стехиометрическим количеством добавленного фотометрического реагента

+ значением молярного коэффициента поглощения

– оптической плотностью раствора.

– метод градуировочного графика,

Какое из приведенных уравнений подтверждает соблюдение основного закона светопоглощения?

Правильный ответ № 3

С какой целью измеряют оптическую плотность одного и того же раствора в кюветах с различной толщиной поглощающего слоя?

– для получения более точных результатов,

+ для выяснения соблюдения основного закона светопоглощения,

– для исключения систематических погрешностей,

– для уменьшения влияния посторонних веществ, присутствующих в растворе.

+ выход комплекса может уменьшаться с увеличением рН раствора,

– выход комплекса не зависит от рН раствора,

– максимальный выход комплекса наблюдается в узком интервале рН раствора.

В чем состоит преимущество спектрофотометрии перед фотоколориметрией?

– в спектрофотометрии не требуется строгое соблюдение постоянства рН анализируемого раствора,

+ спектрофотометрия обеспечивает более высокую чувствительность и точность определений,

– в спектрофотометрии не требуется монохроматизация поглощаемого света,

– в спектрофотометрии не требуется количественный перевод определяемого компонента в светопоглощающее соединение.

При какой кислотности раствора целесообразно проводить фотометрические реакции ионов металлов с анионами сильных кислот?

– в нейтральных средах,

– при любых значениях рН,

+ в достаточно кислых средах,

– в узком интервале рН, где побочные реакции ионов металлов и реагента протекают в наименьшей степени.

Чем отличается спектрофотометрия от фотоколориметрии?

– в спектрофотометрии используется поглощение только полихроматического света,

+ спектрофотометрия применяется при анализе в более широком диапазоне длин волн поглощаемого света,

– в спектрофотометрии результаты определений не зависят от рН анализируемого раствора,

– спектрофотометрию можно применять при анализе растворов светопоглощающих соединений в органических растворителях.

Что называют оптической плотностью раствора?

– Разность интенсивности света до и после поглощающего слоя: I₀-I.

– Отношение прошедшего через поглощающий слой светового потока к его величине до поглощения: I/I₀.

– Степень поглощения света раствором: (I₀–I)/I₀.

+ Логарифм отношения интенсивности света до его поглощения к интенсивности света, прошедшего через поглощающий слой: lg(I₀/I).

Возможно ли одновременное фотоколориметрическое определение двух компонентов при их совместном присутствии?

– возможно при соблюдении основного закона светопоглощения для каждого из компонентов,

+ возможно, если полосы поглощения компонентов находятся в разных областях видимого спектра или перекрываются только частично,

– невозможно, т.к. окраска раствора будет смешанной, соответствующей наложению окрасок (цветов) обоих компонентов,

–невозможно ни при каких условиях.

– возможно с помощью фотоколориметров с применением разных светофильтров,

+ возможно только с помощью спектрофотометров с использованием правила аддитивности оптических плотностей,

– возможно, если молярные коэффициенты поглощения компонентов не зависят от их концентраций.

При какой кислотности раствора целесообразно проводить фотометрические реакции ионов металлов с анионами слабых кислот?

– в нейтральных средах,

–при любой кислотности,

– в достаточно кислых средах, исключающих реакции гидроксокомплексообразования катионов металлов,

+ в узком интервале рН, где суммарный эффект гидроксокомплексообразования катионов металлов и протонизации реагента минимален.

Какой из указанных факторов является основным, от которого зависит минимальная определяемая концентрация?

– толщина поглощающего слоя раствора,

– избыток добавляемого фотометрического реагента.

С какой целью в фотометрическом анализе используют хорошо смешивающиеся с водой органические растворители?

+ для увеличения устойчивости неустойчивых в воде светопоглощающих соединений,

– для экстракции светопоглощающих соединений,

– для повышения селективности определений,

– для исключения отклонений от основного закона светопоглощения.

Какой (какие) фактор/ы не влияют на соблюдение основного закона светопоглощения?

– низкая устойчивость светопоглощающих соединений в растворах,

– диссоциация светопоглощающих соединений при разбавлении растворов,

­– недостаточная монохроматичность поглощающего света,

+ толщина поглощающего слоя раствора.

Выберите один или несколько возможных вариантов ответа.

От каких из указанных факторов не зависит молярный коэффициент поглощения?

– от природы растворителя,

– от длины волны поглощаемого света,

+ от концентрации раствора светопоглощающего соединения,

–от степени монохроматичности поглощаемого света,

+ от толщины поглощающего слоя раствора.

Источник

Поглощение в УФ- и видимой областях.

Спектры и строение молекул

Электрические, оптические, магнитные и другие свойства молекул связаны с волновыми функциями и энергиями различных состояний молекул. Информацию о состояниях молекул и вероятности перехода между ними дают молекулярные спектры.

Частоты колебаний в спектрах определяются массами атомов, их расположением и динамикой межатомных взаимодействий. Частоты в спектрах зависят от моментов инерции молекул, определение которых с спектроскопических данных позволяет получить точные значения межатомных расстояний в молекуле. Общее число линий и полос в колебательном спектре молекулы зависит от её симметрии.

Электронные переходы в молекулах характеризуют структуру их электронных оболочек и состояние химических связей. Спектры молекул, которые имеют большее количество связей, характеризуются длинноволновыми полосами поглощения, попадающими в видимую область. Вещества, которые построены из таких молекул, характеризуются окраской; к таким веществам относятся все органические красители.

Молекулярные спектры

Среди физических методов исследования молекул особую роль играет изучение молекулярных спектров. Молекулярные спектры называют полосатыми, так как они достоят не из линий (как атомные спектры), а из обладающих сложной структурой полос.

Сложность молекулярных спектров определяется тем, что энергия молекул складывается из электронной, колебательной и вращательной.

Квант поглощаемой (или испускаемой) лучистой энергии определяется, вообще говоря, изменением этих видов энергии. Изменение только вращательной энергии (при постоянной колебательной и электронной) имеет место в так называемом вращательном или ротационном спектре молекул. Вследствие того, что величина кванта вращения мала, вращательные спектры лежат в инфракрасной части спектра. Так как испускание или поглощение света возможно лишь в случае периодического изменения дипольного момента, то вращательные спектры имеют лишь полярные молекулы.

27. Спектроскопи́я — разделы физики и аналитической химии, посвящённые изучению спектров взаимодействия излучения (в том числе,электромагнитного излучения, акустических волн и др.) с веществом. В физике спектроскопические методы используются для изучения всевозможных свойств этих взаимодействий. В аналитической химии — для обнаружения и определения веществ при помощи измерения их характеристических спектров, то есть методами спектрометрии. К существенным преимуществам спектроскопии можно отнести возможность диагностики in situ, то есть непосредственно в «среде обитания» объекта, бесконтактно, дистанционно, без какой-либо специальной подготовки объекта

Задачи спектроскопии

Прямая задача спектроскопии — предсказание вида спектра вещества исходя из знаний о его строении, составе и прочем.

Обратная задача спектроскопии — определение характеристик вещества (не являющихся непосредственно наблюдаемыми величинами) по свойствам его спектров (которые наблюдаются непосредственно и напрямую зависят как от определяемых характеристик, так и от внешних факторов).

[править]Виды спектроскопии

По типу излучения, которое используется в спектроскопии для возбуждения взаимодействия, а также по типу регистрируемого излучения, её можно разделить на оптическую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию, фотоэлектронную спектроскопию, Мёссбауэровскую спектроскопию, масс-спектроскопию, спектроскопию с использованиемрадиоизлучения и т. д.

СПЕКТРОСКОПИЯ (от лат. spectrum-образ, представление и греч. skopeo-смотрю), раздел физики, изучающий спектры электромагн. излучения. Спектры возникают при переходах между уровнями энергии в атомах, молекулах и образованных из них макроскопич. системах. Различают спектры испускания (эмиссионные), поглощения (абсорбционные), отражения, рассеяния и люминесценции, к-рые изучают соответствующие виды спектроскопии (см., напр., Абсорбционная спектроскопия, Комбинационного рассеяния спектроскопия, Спектральный анализ, Спектроскопия отражения). В зависимости от природы объекта исследования выделяют атомную и молекулярную спектроскопию, а также спектроскопию в-ва в конденсир. состоянии, включая спектроскопию кристаллов (см. Атомные спектры, Молекулярные спектры). В соответствии с видами движения вмолекуле молекулярную спектроскопию делят на электронную, колебательную и вращательную (см. Электронные спектры, Колебательные спектры,Вращательные спектры). Аналогично различают электронную и колебательную спектроскопию кристаллов.

По диапазону длин волн (или частот) электромагн. излучения выделяют радиоспектроскопию, микроволновую спектроскопию, оптическую спектроскопию (см. Инфракрасная спектроскопия, Молекулярная оптическая спектроскопия, Ультрафиолетовая спектроскопия), рентгеновскую спектроскопию и гамма-спектроскопию (см. Мёссбауэровская спектроскопия, Гамма-абсорбционный анализ). Оптическую спектроскопию на практике иногда отождествляют со спектрофотометрией. В каждом разделе спектроскопии используются свои приборы для получения, регистрации и измерения спектров. В соответствии с различием конкретных эксперим. методов выделяют спец. разделы спектроскопии, напр. Фурье-спектроскопия, лазерная спектроскопия.

Систематич. изучение спектров началось во 2-й пол. 19 в. В 1859 Г. Р. Кирхгоф сформулировал принципы спектрального анализа. Н. Бор в 1913 объяснил закономерности в расположении спектральных линий. Изучение спектров атомов послужило основой создания квантовой механики. По спектрам были открыты неск. хим. элементов.

Методы спектроскопии используют для исследования уровней энергии атомов, молекул и образованных из них макроскопич. систем, изучения строения и св-в хим. соединений, для проведения качеств. и количеств. анализа в-в (см. Атомно-абсорбционный анализ, Атомно-флуоресцентный анализ, Люминесцентный анализ, Фотометрический анализ, Фотометрия пламени эмиссионная, Фотоэлектронная спектроскопия).

где и — оптич. плотности для линейно поляризованного света определенной длины волны с плоскостью поляризации, соотв. параллельной и перпендикулярной выделенному в в-ве направлению, напр. оси ориентации (растяжения) пленки. Зависимость наз. спектрами дихроизма.

7.. Типы спектров поглощения

Вращательные спектры

Колебательные спектры

Спектры, соответствующие колебательным переходам, наблюдают в инфракрасной области (

КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СПЕКТРЫ, мол. спектры, обусловленные квантовыми переходами между колебат. уровнями энергии молекул. Экспериментально наблюдаются как ИК спектры поглощения и спектры комбинац. рассеяния (КР); диапазон волновых чисел

Поглощение в УФ- и видимой областях.

Спектры поглощения в УФ- и видимой областях содержат как качественную, так и количественную информацию о поглощающем веществе. Последнее и позволяет использовать их в аналитической химии. Поглощение света подчиняется закону Ламберта – Бера

где D – оптическая плотность, I₀ и I – интенсивности падающего и прошедшего через образец света, T – пропускание, e – молярный коэффициент экстинкции, l – длина оптического пути (толщина поглощающего слоя) в см, c – молярная концентрация. Измерив оптическую плотность D, из соотношения D = ecl можно найти концентрацию поглощающего вещества.

Образцы, используемые в абсорбционной спектроскопии в УФ- и видимой областях, – это, как правило, разбавленные растворы. Диапазон концентраций, которые можно определить, зависит от молярного коэффициента экстинкции исследуемого вещества, максимальное значение которого составляет

10 5 (отметим, что измерения следует проводить при длине волны, соответствующей максимуму в спектре поглощения). Для получения достоверных результатов измеряемая оптическая плотность должна находиться в диапазоне 0,01–2. При толщине поглощающего слоя в 1 см это соответствует концентрации 10 –8 М, что в 1000 раз ниже, чем при титровании. Обычно в рабочей области (области линейности) измерений концентрация может изменяться по меньшей мере в 100 раз. Селективно подбирая длину волны, отвечающую максимуму поглощения вещества, можно исключить влияние матрицы (растворителя). Измерения оптической плотности непродолжительны, что позволяет определять с их помощью скорости реакций. Если исследуется смесь нескольких поглощающих веществ, то концентрацию каждого из них определяют, проводя измерения при длинах волн, отвечающих максимумам поглощения этих веществ.

Спектры поглощения в видимой и УФ-областях, возникают в результате электронных переходов в атомах и молекулах.

Источник