Определение константы диссоциации метилового оранжевого по спектроскопическим данным

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Задача С – 2

Определение константы диссоциации метилового оранжевого по спектроскопическим данным.

                                                                                                                    Выполнили:

Сидорова Христина,

Симонова Ольга

группа 9402

Новосибирск, 2011г

Теоретическая часть

ВВЕДЕНИЕ

Спектроскопия используется для идентификации химических соединений и для определения концентрации веществ в растворах или смесях. Спектроскопия позволяет также изучать строение и энергетические свойства молекул, исследовать равновесия, кинетику химических реакций и т.д. Объектами для исследования могут являться вещества в любом агрегатном состоянии.

Любые изменения энергии системы связаны с её скачкообразным переходом из одного состояния в другое. Если при этом переходе вещество поглощает или испускает электромагнитное излучение, то подобные переходы называются излучательными, или радиационными и могут быть изучены посредством спектроскопического анализа.

Поглощение кванта электромагнитной энергии приводит к тому, что система переходит в состояние с большей энергией. По формуле Планка величина кванта поглощённой энергии определяется разностью энергий начального и конечного состояний системы: . Заметим, что в ряде случаев, явление носит более сложный характер и может сопровождаться одновременным поглощением двух квантов энергии. Излучение характеризуют энергией, интенсивностью, а также волновыми параметрами – длиной волны, частотой или волновым числом. В настоящее время принята следующая классификация областей электромагнитного излучения.

Абсорбционная спектроскопия исследует поглощательную способность химических веществ. При рассмотрении электронного строения органических молекул выделяют следующие типы молекулярных орбиталей: σ, σ*, π, π* и n. Орбитали σ и σ* присутствуют в любых органических молекулах, π и π* - в молекулах с кратными связями, а n – орбитали характерны для соединений, в составе которых присутствует гетероатом с неподелённой парой электронов. При оптическом возбуждении могут реализоваться следующие типы переходов: σ→σ*, π→π*, n→σ* и n→π*.

Переходы на σ* орбитали лежат в области вакуумного УФ и обычно наблюдаются для предельных углеводородов и их галогенпроизводных, а также карбонильных соединений. Переходы на π* орбитали относятся к области ближнего УФ или видимого света. Чем больше в молекуле взаимодействующих π-электронов, тем меньше энергия основного состояния такой молекулы и тем меньше  величина кванта энергии, необходимого для возбуждения молекулы. Взаимодействие π-электронов увеличивает число возможных энергетических состояний молекулы.

В молекулах органических соединений встречаются группы атомов, которые “ответственны” за окраску соединения. Это могут быть полярные группы или группы атомов с кратными связями, поглощающие излучение в ближнем УФ диапазоне или видимой области. Такие группы атомов называют хромофорами. Другие группы атомов могут увеличивать интенсивность окраски вещества, усиливая поглощение других групп. Эти группы атомов называют ауксохромными. В качестве примера хромофоров можно указать карбонильную группу, фенильный радикал, нитрогруппу, а ауксохромными являются метокси-группа, аминогруппа, гидрокси-группа и многие другие.

ОПТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ И ЗАКОН БУГЕРА-ЛАМБЕРТА-БЭРА.

Способность вещества поглощать свет от внешнего источника называют оптической плотностью. Эта величина есть мера непрозрачности вещества. Количественно оптическую плотность определяют как десятичный логарифм отношения интенсивности излучения, падающего на слой вещества к интенсивности излучения, прошедшего сквозь слой вещества. . Зависимость оптической плотности от длины волны λ называют спектром поглощения данного соединения.

В основе всех количественных измерений в спектроскопии лежит закон Бугера-Ламберта-Бэра. Он устанавливает зависимость способности вещества к поглощению от концентрации вещества в растворе. В настоящее время этот закон нашёл широкое применение в области биологической химии и молекулярной биологии, так как большинство биологических объектов поглощают в ближней УФ области и их концентрации часто чересчур малы для идентификации химическими методами.