Люминесцентный анализ - Шлезингер М.А.
Скачать (прямая ссылка):
В самом деле, поскольку спектры абсорбции ионов и недиссоцииро-ванных молекул различны, а спектры флуоресценции и абсорбции, как мы видели (стр. 28), взаимно связаны, трудно себе представить, чтобъ" диссоциация органической молекулы не сказывалась на ее флуоресценции. При экспериментальной проверке такое предположение подтверждается.
Если только молекула хотя бы в слабой степени обладает кислотными или основными свойствами, то флуоресценция ее изменяется с изменением pH раствора, т. е., иными словами, флуоресценция иона кислоты и самой недиссоциированной молекулы кислоты различны; равным образом различны флуоресценция недиссоциированного основания и его иона. Если мы имеем в водном растворе соль слабого органического основания или слабой органической кислоты, то соль при тех малых концентрациях, с которыми ведутся флуоресцентные наблюдения, подвергается гидролизу,
и, таким образом, мы наблюдаем суммарную флуоресценцию и ионов, и недиссоциированных молекул кислоты или основания. Иллюстрируем-это на конкретном примере слабого органического основания - акридина. Если приготовить ряд растворов акридина одинаковой концентрации, но с убывающей кислотностью, то цвет флуоресценции постепенно изменяется от ясно-зеленого в кислом растворе до фиолетового в щелочном (зеленым светом флуоресцирует ион акридина, фиолетовым - недиссо-циированное основание). На рис. 15 даны спектры флуоресценции растворов акридина, приготовленных прибавлением 1 мл спиртового раствора акридина к 20 мл кислоты, с указанным pH. Кривые были получены на монохроматоре УМ-2 при возбуждении спектров лампой ПРК-4 с ультрафиолетовым светофильтром. Интенсивность измерялась с помощью
*) Под "концентрацией водородных ионов" подразумевают концентрацию свободных, несвязанных с анионом водородных ионов; ее отрицательный десятичный логарифм обозначают pH. Как известно, степень диссоциации химически чистой воды чрезвычайно мала, следовательно, ничтожна в ней и концентрация свободных водородных ионов; в литре воды содержится примерно 10"7 грамм-эквивалентов свободных Н-ионов и, конечно, столько же грамм-эквивалентов ОН'-ионов: Н20 2 Н'-[-ОН'; для воды (при температуре 22° С) pH = 7. Произведение концентрации водородных и гидроксильных ионов в воде для каждой температуры - величина постоянная: [Н*] [ОН'] = 10-14 (22° С). Поэтому в щелочных растворах, т. е. содержащих избыток ОН'-ионов, концентрация Н'-ионов < 10 7и, следовательно, рН>7, а в кислых растворах наоборот: pH<7.
38
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ФЛУОРЕСЦЕНЦИЮ
[ГЛ. III
ФЭУ-27 и зеркального гальванометра*). Благодаря повышенной чувствительности глаза к зеленой части спектра различие спектров при визуальном наблюдении выявляется еще много резче - цвет флуоресценции раствора переходит из зеленого в фиолетовый. При сравнении кривых (рис. 15) отчетливо видно нарастание спектра с коротковолнового конца при увеличении pH.
Одновременно с изменением флуоресценции изменяется и абсорбция растворов акридина. Благодаря этому наблюдаемая зависимость спектра флуоресценции от pH раствора становится еще заметнее. В самом деле,
Рис. 15. Изменение спектра флуоресценции акридина в зависимости от pH:
1 - pH-= 7; 2 - рН = 6; 3 - рН = 5; 4 - pH -4; концентрация акридина во всех растворах 4-10г/мл.
если бы при длине волны возбуждающего света ионы вещества обладали большей абсорбционной способностью, нежели его молекулы, то растворы, в которых вещество диссоциировано, светились бы ярче даже в том случае, если бы флуоресцентные свойства (флуоресцентный выход) молекул и ионов были одинаковы.
С точки зрения аналитика безразлично, чем обусловливается изменение флуоресценции - тем ли, что благодаря изменению спектра абсорбции поглощается меньше света, или тем, что снижается выход флуоресценции, т. е. из числа молекул, поглотивших световую энергию, меньшая их доля отдает поглощенную энергию в виде флуоресцентного излучения. Важен самый факт, что при тождественных условиях освещения и наблюдения флуоресценция двух растворов с одинаковой концентрацией флуоресцирующего вещества может оказаться различной. На рис. 16 показаны
*) Пользуюсь случаем принести благодарность В. В. Осико за измерение спектров флуоресценции и поглощения растворов акридина при разных pH (рис. 15 и 16).
1]
ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВОДОРОДНЫХ ИОНОВ
39
спектры абсорбции растворов акридина одной и той же концентрации, но с разными pH. Кривые измерялись на кварцевом монохроматоре с помощью ФЭУ-19 и микроамперметра М-95.
Таким образом, чтобы однозначно судить по флуоресценции о присутствии и тем более о концентрации акридина, необходимо работать с растворами, обладающими достаточной кислотностью или щелочностью, такой, чтобы изменение концентрации водородных ионов уже не влияло; или же применением буфированных растворов надо гарантировать себя от возможности случайных изменений pH.
Рис. 16. Изменение спектра абсорбции акридина в зависимости от pH:
1 - рН=7; 2 - рН=6; з - рН = 5; 4 - pH -4.
Несколько более сложную, но по существу аналогичную картину представляют и двухосновные основания, например хинин. У хинина мы должны различать флуоресценцию двухосновного иона (голубое свечение) и одноосновного иона (фиолетовое свечение) и, кроме того, иметь в виду, что недиссоциированное основание не флуоресцирует. Эйзенбрандт спектрофотометрически промерил кривую изменения интенсивности флуоресценции для растворов хинина при различных значениях pH и показал, что, принимая интенсивность флуоресценции пропорциональной концентрации светящихся ионов, можно по флуоресценции вычислить константу диссоциации, совершенно аналогично тому, как это делается в отношении окрашенных индикаторов.
