Оптическая плотность

[Eleonor]

Проводя исследования на спектрофотометре (двулучевом), замеряем оптическую плотность прозрачного раствора относительно прозрачной холостой в УФ области.

Оптическая плотность иногда показывает отрицательные значения.

Что это значит? Почему идут отрицательные значения?

[chemist-sib]

Еще раз - так что в канале сравнения? "Прозрачная холостая" - это что? Растворитель без анализируемого, оптически активного, вещества? Или - пустая кювета? Или?..

[Eleonor]

14 часа назад, chemist-sib сказал:

Еще раз - так что в канале сравнения? "Прозрачная холостая" - это что? Растворитель без анализируемого, оптически активного, вещества? Или - пустая кювета? Или?..

Пытаемся померить устойчивость хелатов. Растворы хелатов - прозрачные растворы (ЭДТА Ме), в качестве раствора сравнения идет раствор трилона Б. Получаем пик на спектрометре. Далее в  анализируемом растворе изменяем рН добавлением кислоты - в кислую сторону, а потом тоже в щелочную сторону. Тут и начинается котовасия. В какой-то период появляются отрицательные оптические плотности. Почему? Их не должно быть. Спектр при этом разворачивается вниз в зеркальном отражении. В УФ области не работали ранее и специфику работы в ней не очень знаем. 

[chemist-sib]

Я ж - терпеливый. Посему, повторяю свой вопрос еще раз: таки, относительно чего измеряете ОП каждый раз? Относительно одного и того же - исходного - растворителя (воды, водного раствора кислоты или щелочи - не суть важно)? Или, если поменяли рН в своем, исследуемом, растворе, то и в раствор сравнения тоже капнули столько же кислоты (щелочи)? Поняли, что таки меня интересует? Ибо: если раствор сравнения - неизменен и один и тот же, то отрицательные значения ОП - таким никого не удивишь. Ну, оказался исследуемый раствор оптически более "чистым", чем раствор сравнения. Щелочные растворы, например, как правило, более оптически плотные, чем раствор кислот - в тех же самых растворителях. А вот если одни и те же манипулации по изменению рН раствора вы проводите в обеих кюветах одновременно - то сравниваются только только "кислый" и "щелочной" спектры исследуемого вещества, а для подобных разностных спектров вполне могут быть и положительные, и отрицательные, и нулевые значения. В подобном разностном спектре (чей вид - сам по себе - весьма симпатичен и специфичен), устойчивыми и характеристическими длинами волн  будут положения и максимумов, и минимумов, и нулевых значений. Если не разу не сталкивались с получением и применением разностных спектров - могу поделиться некоторой информацией, в т.ч. и собственной, правда, применительно в той области химии, в которой работаю - токсикологической.

Успехов!

[Eleonor]

9 минут назад, chemist-sib сказал:

Я ж - терпеливый. Посему, повторяю свой вопрос еще раз: таки, относительно чего измеряете ОП каждый раз? Относительно одного и того же - исходного - растворителя (воды, водного раствора кислоты или щелочи - не суть важно)? Или, если поменяли рН в своем, исследуемом, растворе, то и в раствор сравнения тоже капнули столько же кислоты (щелочи)? Поняли, что таки меня интересует? Ибо: если раствор сравнения - неизменен и один и тот же, то отрицательные значения ОП - таким никого не удивишь. Ну, оказался исследуемый раствор оптически более "чистым", чем раствор сравнения. Щелочные растворы, например, как правило, более оптически плотные, чем раствор кислот - в тех же самых растворителях. А вот если одни и те же манипулации по изменению рН раствора вы проводите в обеих кюветах одновременно - то сравниваются только только "кислый" и "щелочной" спектры исследуемого вещества, а для подобных разностных спектров вполне могут быть и положительные, и отрицательные, и нулевые значения. В подобном разностном спектре (чей вид - сам по себе - весьма симпатичен и специфичен), устойчивыми и характеристическими длинами волн  будут положения и максимумов, и минимумов, и нулевых значений. Если не разу не сталкивались с получением и применением разностных спектров - могу поделиться некоторой информацией, в т.ч. и собственной, правда, применительно в той области химии, в которой работаю - токсикологической.

Успехов!

Измерение проводим относительно раствора трилона Б. Раствор сравнения и исследуемый имеют одинаковую концентрацию. Если в исследуемом растворе меняем рН, то в растворе сравнение (трилон Б) устанавливаем тоже значение рН. Интересует почему появляется отрицательное значение.

А вот от информации не откажемся, будем очень признательны любой помощи. У нас спектрофотометр, который в отношении снятия спектров только осваиваем. 

Подскажите еще одну вещь. Берем растворы С=1 мг/л, снимаем спектр. Спектр очень "большой", т.е. пик имеет оптическую плотность 3-5. Нам надо около 0,5 (почему, тоже не знаем, так сказали делать). Мы разбавляем оба раствора пропорционально. Измеряем спектр еще раз разбавленных растворов  и пик смещается влево, ну и соответственно уменьшается. Почему пик вещества смещается?

Спасибо.

[chemist-sib]

Ну, теперь, к "третьему подходу", стало более-менее понятно. Остается то, что понял я, "вернуть обратно". Итак, несмотря на то, что в молекуле трилона Б, вроде бы, нет сопряженных электронных систем, его молекула таки должна иметь хоть какой-то характеристический спектр поглощения в УФ-области, отличный от просто неспецифического падения ОП. Но с его "тягой" к образованию комплексов с чем угодно, вот это, "новообразованное", тоже будет иметь какой-то характеристический спектр, и он будет явно отличен от спектра исходного лиганда. Поэтому вы здесь снимаете спектр не в "классической системе", где в канале сравнения - растворитель, а в исследуемом канале - тот же растворитель + искомое вещество, а "на выходе" - спектр именно этого вещества (правда, в конкретной, зависимой от растворителя, форме). Ваша система - сложнее: растворитель + трилон Б + "еще что-то" - т.е., комплекс этого "чего-то" с трилоном в растворителе, против растворителя с трилоном. И ситуация, когда в каком-то интервале длин волн у самого трилона Б есть характеристическая полоса поглощения, а у его комплекса "с чем-то" в этом месте эта полоса отсутствует - вполне реальна. А "на выходе" при таком раскладе - отрицательная ОП исследуемого раствора. Чтобы получить спектр именно своего комплекса - его нужно снимать не против раствора трилона Б (пусть даже и той самой концентрации), а против чистого растворителя, при том же рН (и достигнут он должен быть именно так же, как и в растворе исследуемого комплекса, т.е., или, скажем 0,1 н солянка щелочь - там и там, или тот же самый буфер). Либо - не считать отрицательную ОП (и вообще, сам спектр, уходящий "вниз"), чем-то необычным - просто, в условиях эксперимента, так вот получается...

Теперь - про величину ОП. Когда-то, давным давно, когда "исписать две доски трехэтажными формулами" было относительно легко, а поработать "на хорошем железе", наоборот - очень сложно, короче - "до исторического материализма", теоретически было рассчитано, что минимальная погрешность измерения ОП обеспечивается для ее величин где-то в интервале 0,3-0,8 (для одно- и двух-лучевых приборов - чуть по-разному, но не суть важно); рекомендуемая вам величина - около 0,5 - почти посередине. Теперяшние приборы "могут" гораздо больше, чем их "давние предки". Тот же спектрофотометрический детектор в отечественном микроколоночном жидкостном хроматографе Милихром А-02 воспроизводимо и точно меряет ОП до 8-10 е.о.п.! В некоторых же случаях гораздо удобнее работать с существенно меньшими, чем 0,5, величинами ОП - многое зависит и от собственного опыта, и от особенностей и "нрава" прибора, от конкретного эксперимента. Решайте сами, но без особой догматики. Просто учтите еще и особенности психики людей, перед которыми вы будете где-то и как-то представлять свои результаты: пожилому профессору, пол-жизни твердившему своим студентам об этом "оптимальном интервале наибольшей точности", проще будет "перечеркнуть" и все остальное, нежели усомниться в таких "истинах". А вот изменение спектра (сдвиг положения полосы поглощения и ее интенсивности) вполне может быть связан с изменением равновесия комплексообразования. Попробуйте найти в Сети (или в библиотеке, в классическом - бумажном, варианте) "классику жанра" - книгу Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. У нее было много изданий, у меня сейчас под рукой - пятое, переработанное (Л., 1986). Думаю, тогда многие вопросы вам станут более ясными. 

Пока - все, пойду отдыхать...

[Eleonor]

15 часов назад, chemist-sib сказал:

Ну, теперь, к "третьему подходу", стало более-менее понятно. Остается то, что понял я, "вернуть обратно". Итак, несмотря на то, что в молекуле трилона Б, вроде бы, нет сопряженных электронных систем, его молекула таки должна иметь хоть какой-то характеристический спектр поглощения в УФ-области, отличный от просто неспецифического падения ОП. Но с его "тягой" к образованию комплексов с чем угодно, вот это, "новообразованное", тоже будет иметь какой-то характеристический спектр, и он будет явно отличен от спектра исходного лиганда. Поэтому вы здесь снимаете спектр не в "классической системе", где в канале сравнения - растворитель, а в исследуемом канале - тот же растворитель + искомое вещество, а "на выходе" - спектр именно этого вещества (правда, в конкретной, зависимой от растворителя, форме). Ваша система - сложнее: растворитель + трилон Б + "еще что-то" - т.е., комплекс этого "чего-то" с трилоном в растворителе, против растворителя с трилоном. И ситуация, когда в каком-то интервале длин волн у самого трилона Б есть характеристическая полоса поглощения, а у его комплекса "с чем-то" в этом месте эта полоса отсутствует - вполне реальна. А "на выходе" при таком раскладе - отрицательная ОП исследуемого раствора. Чтобы получить спектр именно своего комплекса - его нужно снимать не против раствора трилона Б (пусть даже и той самой концентрации), а против чистого растворителя, при том же рН (и достигнут он должен быть именно так же, как и в растворе исследуемого комплекса, т.е., или, скажем 0,1 н солянка щелочь - там и там, или тот же самый буфер). Либо - не считать отрицательную ОП (и вообще, сам спектр, уходящий "вниз"), чем-то необычным - просто, в условиях эксперимента, так вот получается...

Теперь - про величину ОП. Когда-то, давным давно, когда "исписать две доски трехэтажными формулами" было относительно легко, а поработать "на хорошем железе", наоборот - очень сложно, короче - "до исторического материализма", теоретически было рассчитано, что минимальная погрешность измерения ОП обеспечивается для ее величин где-то в интервале 0,3-0,8 (для одно- и двух-лучевых приборов - чуть по-разному, но не суть важно); рекомендуемая вам величина - около 0,5 - почти посередине. Теперяшние приборы "могут" гораздо больше, чем их "давние предки". Тот же спектрофотометрический детектор в отечественном микроколоночном жидкостном хроматографе Милихром А-02 воспроизводимо и точно меряет ОП до 8-10 е.о.п.! В некоторых же случаях гораздо удобнее работать с существенно меньшими, чем 0,5, величинами ОП - многое зависит и от собственного опыта, и от особенностей и "нрава" прибора, от конкретного эксперимента. Решайте сами, но без особой догматики. Просто учтите еще и особенности психики людей, перед которыми вы будете где-то и как-то представлять свои результаты: пожилому профессору, пол-жизни твердившему своим студентам об этом "оптимальном интервале наибольшей точности", проще будет "перечеркнуть" и все остальное, нежели усомниться в таких "истинах". А вот изменение спектра (сдвиг положения полосы поглощения и ее интенсивности) вполне может быть связан с изменением равновесия комплексообразования. Попробуйте найти в Сети (или в библиотеке, в классическом - бумажном, варианте) "классику жанра" - книгу Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. У нее было много изданий, у меня сейчас под рукой - пятое, переработанное (Л., 1986). Думаю, тогда многие вопросы вам станут более ясными. 

Пока - все, пойду отдыхать...

Спасибо.

А можно вас еще поспрашивать.

Вообще мы проверяем устойчивость хелатов в зависимости от рН среды. Методику рассказали на пальцах и её нигде нет (там говорилось о проточной ячейке, мы ее заменили обычной кюветой). Но нам надо выдать результаты. 

Хелаты образованы на основе  трилона Б + Ме. В качестве сравнения тоже (как и говорила ранее) трилон Б, растворитель вода. Сначала готовим растворы конц. 1 мг/мл замеряем спектр, затем одинаково разбавляем и снимаем спектр и ОП и пока не уменьшается ОП хелат стабилен ("не разваливается"), т.е. держится примерно в одинаковой величине. Далее идем в кислую среду, там более менее еще ничего результаты, но в щелочной среде там вообще "труба".  (Хотя по источникам хелаты стабильны в щелочной среде лучше, чем в кислой)

В одном из опытов в исходные растворы добавили щелочь только в трилон Б (приравняв рН к исследуемому) и оптическая плотность резко упала чуть ли не до нуля ( но ведь это же не говорит о том, что наш хелат развалился), значит что-то не так делаем или сам процесс не правильный. Может у вас какие-то соображения есть. Спасибо.

[chemist-sib]

33 минуты назад, Eleonor сказал:

...В одном из опытов в исходные растворы добавили щелочь только в трилон Б (приравняв рН к исследуемому) и оптическая плотность резко упала чуть ли не до нуля ( но ведь это же не говорит о том, что наш хелат развалился), значит что-то не так делаем или сам процесс не правильный. Может у вас какие-то соображения есть. Спасибо.

Ох, опять требуется "переводчик с русского на русский": щелочь добавили в оба раствора ("...в исходные растворы...") или "только в трилон"?.. Если второе - то это - способ "точного определения цены на дрова в Южном полушарии", если первое - то вполне объясняемый факт: при некой длине волны величина поглощения раствора комплекса оказалась меньше, чем величина поглощения раствора лиганда. Почему бы и нет?..

Чтобы понять, что происходит при комплексообразовании - с точки зрения УФ-спектрофотометрии - я бы снял развернутые спектры ("картинки") в достаточно широком диапазоне:

1) раствора трилона Б в нейтральном растворителе (я так понял, вы работаете с водными растворами?) - против воды

2) раствора комплекса трилона Б со своим металлом в нейтральном растворителе - против воды

3) раствора трилона Б в растворе кислоты (стандартно, это - 0,1 или 0,01 н солянка) - против раствора кислоты

4) раствора комплекса трилона Б со своим металлом в растворе кислоты - против раствора кислоты

5) раствора трилона Б в растворе щелочи (стандартно, это - 0,01 н раствор едкого натра, или просто 1-2 капли крепкой щелочи в кювету с предыдущим солянокислым раствором) - против раствора щелочи

6) раствора комплекса трилона Б со своим металлом в растворе щелочи - против раствора щелочи

Сравнивайте изменения картинки в каждой паре этих спектров - и тогда делайте какие-то выводы об изменении оптических свойств своих веществ (и, отсюда - об изменениях в поглощательных - электронных - системах молекулярных структур). После подобной качественной интерпретации можно перейти и к количественным оценкам процессов. 

Кстати, чтобы "не изобретать велосипед": в упомянутом мной выше Руководстве достаточно много конкретных примеров изучения реакций с комплексами и комплексообразованием. 

Вот такие "соображения с ходу"...

[Arkadiy]

Чего хеллаты мерить константы устойчивости хелатов ЭДТА наверняка есть в справочниках. Если бы был какой-то экзотический лиганд, то смысл был бы его  изучать