37995

СПЕКРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Книга

Физика

При продвижении в коротковолновую сторону резко возрастает поглощение эталонного раствора здесь –кюветы с чистой водой так как ее стеклянные стенки и стеклянная оптика прибора все больше поглощает свет. На обоих приборах снимите спектр одного и того же раствора по указанию лаборанта. Снимите спектр эталонного раствора для которого точно известны значения mx и mx. Так для раствора нитрата празеодима табличное значение mx=4445 нм молярный коэффициент на этой длине волны равен 106.

Русский

2013-09-25

597.5 KB

3 чел.

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

В.И.Вершинин

Методические указания 

Для студентов химического факультета

К лабораторным работам по спецкурсу

“СПЕКРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

(Методы определения концентрации)

УДК 543.42

Методические указания для студентов химического факультета к лабораторным работам по спецкурсуСпектрофотометрический анализ. (Методы определения концентрации). Омск, ОмГУ, 1980, с. 35.

Методические указания к лабораторным работам

по спецкурсуСпектрофотометрический анализ

предназначены для студентов химического факультета, специализирующихся по аналитической химии(4 курс). Объем и направленность лабораторных работ соответствует принятой в ОмГУ и утвержденной на заседании совета химического факультета программе спецкурса

   Печатается по решению 

   учебно-методического

   совета ОмГУ

Омский государственный университет, 1980

Лабораторная работа1 (1)

Исследование возможностей не регистрирующих 

СпектрофотометровСПЕКОЛиСПЕКТРОМОМ

Цель работы: получить практический навык в работе на не регестрирующих спектрофотометрах, научиться проводить их проверку, оценивать воспроизводимость и другие рабочие характеристики приборов различных типов.

Домашняя подготовка. 1). По учебникам и конспектам проработайте материал об общих принципах измерения светопоглощения, о принципах работы однолучевых нерегистрирующих спектрофотометров и конструкции их основных узлов. Повторите материалы, связанные с законом Бугера-Ламберта-Бера, его аналитическим применением и возможными причинами отклонений от этого закона. Особое внимание обратите на воспроизводимость спектрофотометрических измерений, источники и способы уменьшения возможных погрешностей. 2). Пользуясь сборником инструкций к приборам данного спецпрактикума, изучите приборыСпеколиСпектром. Перенесите в рабочий журнал схемы приборов, кратко законспектируйте важнейшие характеристики и отличительные особенности приборов. Переписывать инструкции не следует. 3). Проработайте ход настоящей работы.

   

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

  1.  Знакомство с работой монохроматора. ВключитеСпеколсогласно инструкции к нему, снимите приставку ЕК и в интервале 380-800 нм наблюдайте видимую окраску выходящего из щели света. В таблицу занесите окраску, наблюдаемую через каждые 20 нм. Сравните индивидуальное светоощущение с эталонным (приложение 1), отметьте, какая длина волны соответствует зрительному ощущению наибольшей яркости.
  2.  Область работы. Для каждого из приборов существует определенная спектральная область, в пределах которой возможно измерение светопоглощения. При продвижении в коротковолновую сторону резко возрастает поглощение эталонного раствора ( здеськюветы с чистой водой), так как ее стеклянные стенки и стеклянная оптика прибора все больше поглощает свет. Настройка прибора по эталонному раствору в таких условиях возможна только за счет большого раскрытия щели прибора (“Спектромома”) или за счет увеличения коэффицента усиления фототока ( уСпекола”). Так как и щель,  и коэффициент усиления не могут увеличиваться беспредельно, то, начиная с какой-то длины волны прибор, перестает настраиваться по эталонному раствору на 100% пропускания. Существование верхней границы (вблизи ИК-области) связано со спектральной чувствительностью применяемого фотоэлемента. При прохождении в длинноволновую сторону закрасную границуданного фотоэлемента прибор также не удается настроить на 100% пропускания даже при максимальном раскрытии щели и максимальном коэффициенте усиления.  Работая соСпеколом, настройте прибор при закрытой шторке на 0% пропускания, выставьте длину волны порядка 500 нм, настройте прибор на 100% пропускания при открытой шторке по кювете с чистой водой. Затем постепенно уменьшайте длину волны, компенсируя отклонение стрелки увеличением коэффициента усиления (ручка100) вплоть до прекращения компенсации. Так же найдите верхнюю границу. 

ВключитеСпектромомсогласно инструкции. Учтите, что верхняя и нижняя границы у этого прибора определяются с разными светофильтрами и фотоэлементами. Прибор настройте при закрытой шторке на 0 (“темновой ток”), а затем при открытой снова приведите стрелку к нулю ( это соответствует настройке на 100% пропускания), регулируя ширину щели. Уменьшение длины волны компенсируйте большим раскрытием щели.

  1.  Снятие спектров. На обоих приборах снимите спектр одного и того же раствора (по указанию лаборанта). Его концентрация должна быть такой, чтобы в максимуме поглощения оптическая плотность равнялась 0,3-0,8. Все данные сразу заносите в таблицу журнала без всяких черновиков. Оптическую плотность измеряйте через каждые 20 нм, а вблизи максимумов чаще. Вычертите спектральные кривые на миллиметровке на одном и том же графике или в подписи к нему. Здесь и везде далее, за исключением особо оговариваемых случаев, раствором сравнения служит чистая вода.
  2.  Проверка настройки приборов. Снимите спектр эталонного раствора, для которого точно известны значения max и max. Рекомендуется растворы солей р.з. этак как их узкополосные спектры почти не зависят от внешних факторов (T, pH, солевой состав и пр.). На обоих приборах постарайтесь, как можно точнее определить величину max . Экспериментально найденные значения max и max сопоставьте с литературными данными. Так, для раствора нитрата празеодима табличное значение  max=444,5 нм, молярный коэффициент на этой длине волны равен 10,6.
  3.  Сравнение воспроизводимости измерений. На определенной длине волны, одной для обоих приборов, измерьте оптическую плотность одного и того же раствора. Длину волны выберите с тем расчетом, чтобы оптическая плотность раствора оказалась бы в интервале 0,2-0,8. Лучше, хотя и не обязательно выбрать длину волны, соответствующую максимуму поглощения. При повторных измерениях каждый раз надо заново налить раствор в кювету, заново настроить прибор, установить длину волны и т.п. Данные запишите в журнал в виде таблицы. На каждом приборе сделайте не мене 5 повторных измерений. Для каждой серии вычислите дисперсию и вероятную относительную погрешность. Дисперсии сравните по критерию Фишера, как указано в приложении 2. Можно ли считать приборыСпеколиСпектромомпрактически одинаковыми по воспроизводимости измерений?

Сравните средние значения оптической плотности раствора в обеих сериях. Можно ли считать расхождение между средними значениями статистически значимым ? Для расчета воспользуйтесь данными приложения 3. 

Подумайте, почему один и тот же раствор на одной и той же длине волны может давать различные значения оптической плотности в зависимости от типа используемого прибора.

  1.  Сравнение воспроизводимости измерений при различных значениях светопоглощения.

Эта мчать работы выполняется по особому указанию преподавателя и заключается в повторных измерениях оптической плотности растворов на одном и том же приборе и в идентичных условиях ( аналогично предыдущей части работы). Проводят три серии измерений по 5 опытов в каждой. Концентрация раствора в первой серии приводит к оптической плотности 1,51,8; во второй серии,2-0,8 (можно взять данные предыдущей части работы); в третьей серии,02-0,05.

Грубые промахи отбракуйте по Q-тесту (приложение 4). Рассчитайте дисперсии для всех трех серий отдельно и сравните их по критерию Фишера. Сравните вероятную погрешность измерений в трех разных диапазонах значений оптической плотности и сделайте выводы.

Во всех расчетах статистического характера здесь и далее используйте значение =0,95

Лабораторная работа3 (1)

Исследование спектров поглощения в ультрафиолетовой области с помощью спектрофотометра СФ-26

Цель работы: освоить прибор СФ-26, ознакомиться с его конструкцией и оптической схемой, научиться производить проверку прибора и оценивать погрешность измерения оптической плотности. На примере водного раствора диметилглиоксима убедиться в идентичности спектров поглощения в видимой и УФ-областях и в выполнении закона Бера для неокрашенных (“бесцветных”) растворов.

Домашняя подготовка. 1). По учебникам и конспектам проработайте материал о происхождении электронных спектров поглощения, технике измерения светопоглощения на однолучевых приборах. Разберитесь в особенностях измерений в УФ-области и конструктивных особенностях спектрофотометров, предназначенных для работы в УФ-области. 2). Изучите инструкцию к прибору, перенесите его схему в журнал, выпишите его количественные характеристики. Особое внимание обратите на длины волн, при которых меняют источник света, фотоэлемент, светофильтр.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

  1.  Включение и освоение прибора производиться только в присутствии преподавателя или лаборанта. Получите набор кварцевых кювет и распишитесь за них в специальном журнале. Вы несете за них полную материальную ответственность. После того, как прибор прогреется, проверьте идентичность кювет. Для этого измерьте оптическую плотность всех кювет по очереди против воздуха при 250 нм, различия не должны превышать 0,01.
  2.  Проверка настройки монохроматора производится по специальному указанию преподавателя. В качестве эталона используют раствор бензола в гептане-270 нм. Табличное значение max=254 нм. Длину волны, соответствующую главному максимуму светопоглощения бензола, постарайтесь найти как можно точнее ( 0,5 нм). Если различия между табличной величиной max и экспериментально определенным значением превышают 2 нм, прибор нуждается в переналадке монохроматора. Переходя от работы с гептановыми растворами к водным растворам (или наоборот), следует не только вымыть кюветы соответствующим растворителем, ни и высушить.
  3.  Воспроизводимость измерений. Оптическую плотность одного и того же раствора с оптической плотностью порядка 0,5 измерьте 5 раз, каждый раз, заливая новую порцию раствора в ту же кювету, сбивая настройку и заново настраивая прибор по темновому току, длине волны и ширине щели. По данной серии рассчитайте вероятную относительную погрешность измерений.
  4.  Область работы прибора определяется теми же факторами, что и приборовСпектромомилиСпекол” (см. работу 1). Даже при максимально раскрытой щели поглощение света оптикой и кюветой настолько велико, что при дальнем ультрафиолете не удается скомпенсировать прибор по эталонному растворукювете с чистой водой. Найдите нижнюю границу спектральной области аналогично тому, как это рекомендовано в работе 1. Если компенсация становится невозможной уже в районе 220-230 нм, то лампа прибора нуждается в юстировке. Другой причиной может быть неправильный порядок измерений или неверный выбор фотоэлемента, светофильтра, источника света, кюветы.
  5.  Приготовление растворов диметилглиоксима. В мерную колбу на 100 мл введите 5,0 мл 3% - г о раствора KOH (осторожно!), разбавьте наполовину водой, введитеамл исходного раствора диметилглиоксима с точно известной концентрацией и перенесите полученный раствор в коническую колбу. Точно так же готовят растворы с другими значениямиа, например,а” =0,0 мл; 0,30 мл; 0,50 мл; 1,0 мл; 1,5 мл. Все растворы готовят с помощью одной и той же колбы и пипетки. Раствор, куда диметилглиоксим не вводили, используйте в качестве раствора сравнения. Это позволит исключить поглощение едким кали и примесями в нем. В лабораторном журнале составьте таблицу типа приводимой ниже. Очевидно, Смолярная концентрация диметилглиоксима в конечном разбавлениизависит от Сисх и объема аликвоты: С=Сисх*а/ к

Таблица 1

Номер колбы

Объем аликвоты а мл

С, моль/л

Д*103

Такая форма таблицы рекомендуется и во всех дальнейших работах, где серия растворов.

  1.  Спектры поглощения снимайте  в интервале 220- 230 нм через каждые 10 нм, дополнительно уточняя положение максимума. Одновременно снимайте два спектра (например, са” = 0,50 и 1,0 мл). Данные заносите в таблицу в лабораторном журнале. Оба спектра изобразите на миллиметровке (на одном и том же графике). Определите полуширину спектральной кривой.
  2.  Построение калибровочного графика. Все приготовленные растворы промерьте на одной длине волны, соответствующей максимуму поглощения. Рассчитайте max (его постоянство говорит о выполнении закона Бера). Вычертите на миллиметровке калибровочный график для определения диметилглиоксима. По отдельному указанию преподавателя рассчитайте уравнение этого калибровочного графика по методу наименьших квадратов (приложение 5). 

                             

Лабораторная работа2 (1)

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ФОТОЭЛЕКТРОКАЛОРИМЕТРОВ  «ЛАНГЕ УIII» И ФЭК-М.

Цель работы: получить практические навыки работы на фотоэлектрокалориметрах различного типа, сравнить возможность двух приборов; научиться проводить необходимые вспомогательные операции (выбор светофильтров и кювет, проверка и калибровка кювет).

Домашняя подготовка. 1). По учебникам проработайте материал, связанный с конструкцией, принципами работы и применением фотоэлектрокалориметров. Обратите внимание на роль светофильтров и их влияние на чувствительность фотометричесокго определения соединений со спектрами разного типа. Подумайте, в каких случаях можно фотоэлектрокалориметры применять вместо светофильтров. 2). Изучите инструкции к приборам, кратко законспектируйте их , вычертите схемы приборов и укажите принципиальные отличия в их устройстве. Продумайте ход предстоящего эксперимента.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

  1.  Включение приборов ФЭК-М и «Ланге»  выполните, как указано в инструкциях. С произвольно выбранными парами светофильтров настройте оба прибора «на воздух», то есть без кювет. Измерения проводите только после того, как приборы прогреются.
  2.  Идентичность кювет одной пары или одного набора проверяется: а) по сорту стекла, б) по толщине слоя раствора.

а). Для проверки по сорту стекла измерьте по очереди оптическую плотность кювет с одной пары (ФЭК-М) или пробирок одного набораЛанге») против воздуха. Отличия не должны превышать 0,01. При большом отличии ещё раз вымойте кюветы, высушите их  и повторите измерения. Если и в этом случае оптические плотности обеих пустых кювет отличаются более чем на 0.ю01, то кюветы бракуются.

б). Для проверки по толщине слоя раствора во все пробирки исследуемого раствора залейте окрашенный раствор такой концентрации, чтобы оптическая плотность его в этих пробирках оказалась в интервале 0,2-0,5. Состав раствора не имеет значения. Поочередно измерьте оптическую плотность всех пробирок с одним и тем же раствором против воздуха. Данные занесите в таблицу.  Грубые промахи выявите по Q-тесту. Для оставленных пробирок рассчитайте среднее значение оптической плотности и дисперсию. Эта дисперсия характеризует «кюветную ошибку», связанную с различиями в толщине слоя раствора при использовании разных пробирок (кювет).

  1.  Воспроизводимость измерений. Тот же раствор, что в предыдущей серии, используется для повторных измерений в одной и той же пробирке. Оптическую плотность измерьте на том же приборе «Ланге», с тем же светофильтром, что и ранее. Каждый раз надо заново настраивать прибор и заново наполнять пробирку свежей порцией раствора (не менее 5 повторных измерений). Данные занесите в таблицу, отбракуйте промахи и рассчитайте дисперсию. Она характеризует «приборную ошибку», связанную с невоспроизводимостью в работе источника света, фотоэлемента и гальванометра, а также с невоспроизводимостью настройки и установки кювет.

 Сравните «кюветную» и «приборную» ошибки по критерию Фишера (приложение 2).    Можно ли считать статистически доказанной определяющее значение одной из этих ошибок или они примерно равнозначимы? Как снизить ту и другую ошибки?

  1.  Сравнение приборов по воспроизводимости.

Тот же раствор, что в предыдущих сериях, измерьте не менее 5 раз с помощью прибора ФЭК - М. Каждый раз настройку прибора и заполнение кюветы раствором следует делать заново. Рассчитайте дисперсию «приборной ошибки» и сравните по Фишеру с результатами предыдущей серии. Какой прибор имеет лучшую воспроизводимость? Почему?

     Вычислите вероятную относительную погрешность измерения оптической плотности с     помощью обоих приборов.

  1.  Выбор светофильтра. Выполняется на одном из приборов. В одной и той же  кювете измерьте оптическую плотность одного раствора против воды с разными светофильтрами. При переходе к другому светофильтру настройку приборапо воде» надо проводить заново и только затем измерять оптическую плотность раствора. Оптимальным светофильтром будет тот, с которым получается максимальное значение  оптической плотности. Сопоставьте результаты с таблицей в приложении 1 и сделайте вывод о принципах подбора светофильтров.

  Два других раствора, отличающиеся по видимому цвету, также измерьте с разными светофильтрами. При этом вначале предскажите, какой светофильтр даст максимальное значение оптической плотности, а затем проверьте это предсказание экспериментом. Данные занесите в таблицу.

Рассчитайте для всех случаев величину . Сравните её с величиной ист при  max  (указывается на бутыли с раствором). В каких случаях переход от спектрофотометрических измерений к работе на ФЭКе приводит к резкому снижению чувствительности?

  1.  Выбор кюветы. Измерьте с «оптимальным» светофильтром оптическую плотность того же раствора на приборе ФЭК-М, пользуясь различными кюветами. Переходя к новой паре кювет, настраивайте прибор «по воде» заново. Выберите «оптимальную» кювету и мотивируйте свой выбор. 

Полученные данные используйте для калибровки кювет. Так как истинная толщина слоя поглощающего раствора не всегда совпадает с обозначенной на кювете, то следует принять толщину слоя l0 в одной из кювет за истинную и рассчитать её для остальных кювет по формуле  l’= l0 D/D0

Лабораторная работа4 (2).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВА В РАСТВОРЕ,

Цель работы: научиться определять концентрацию вещества в растворе в отсутствие мешающих компонетов. В качестве примеров выполнить определение оксихинолина, железа (III), титана (), переводя соответствующие компоненты в окрашенные соединения и находя концентрации по методу сравнения, по калибровочному графику, по расчетному уравнению, по методу добавок (конкретный способ указывается преподавателем индивидуально).

Домашняя подготовка: 1). Проработайте материал об аналитическом об использовании закона Бугера-Ламберта-Бера, различных способах определения концентрации окрашенного вещества в растворе, чувствительности и точности фотометрического анализа.  Обратите особое внимание на построение калибровочных графиков и расчет их уравнений методом наименьших квадратов. 2). Законспектируйте теоретическое введение к настоящей работе, выделяя химизм реакций, чувствительность и специфичность их, а также источники возможных ошибок.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Определение Ti (IУ) по  образованию пероксидного комплекса.

При взаимодействии соединений титана (IУ) с перекисью водорода в кислой среде образуется малопрочный монопероксидный комплекс переноса заряда, поглощающий свет в УФ и в видимой области ( max = 410 нм), при этом раствор приобретает желтую окраску. Молярный коэффициент монопероксидного комплекса титана при 410 нм равен 7,0 102 , то есть метод малочувствителен и рекомендуется лишь для определения больших количеств титана. Выход комплекса сильно зависит от рН раствора, оптимальна среда 1,5-3,5 н по серной кислоте. Другие кислоты могут вызвать побочные реакции, уменьшить выход комплекса.  

   Окраска комплекса (TiO-H2O2)  развивается в растворе почти мгновенно и во времени устойчива.

Определению титана по этой реакции мешают металлы, которые образуют аналогичные пероксидные комплексы ( Zr, V, Cr, Nb). Правда, молярный коэффициент пероксида тита на вчетверо больше, чем у наиболее мешающего пероксидного комплекса ванадия, и намного больше, чем у пероксокомплексов других металлов, поэтому мешают эти металлы только в большом избытке по отношению к титану. 

На результаты определения титана сильно влияют вещества, связывающие титан в прочные бесцветные комплексы: фториды, цитраты, оксалаты. Не мешает ЭДТА. Наоборот, введение этого реагента повышает селективность определения, так как ряд мешающих металлов связывается в бесцветные комплексы и не реагирует с Н2О2.

Пероксидный метод определения титана точен, довольно специфичен, прост по технике выполнения, требует немного времени.  Его применение давно и хорошо известно в анализе легирования сталей, различных сплавов и руд с высоким содержанием титана. Если же в объекте содержание менее 0,1% титана, то лучше использовать методы, основанные на реакциях титана с хромотроновой кислотой, диантипирилметаном, тайроном и другими органическими реагентами.

Определение оксихинолина по реакции диазотирования.

8-Оксихинолинважный полупродукт органического синтеза. Оксихинолин широко используется при экстракции металлов из водных растворов как в аналитической химии, так и химической технологии (извлечение некоторых некоторых редких металлов из бедных руд).  Оксихинолин попадает в стоки промышленных предприятий и должен извлекаться оттуда, так как довольно токсичен. Отсюда очевидна необходимость разработки  надежных и высокочувствительных методов определения этого вещества в водных растворах.

Фотометрические методы определения оксихинолина обычно связаны с реакцией диазотирования, ведущей, в конечном счете, к образованию интенсивно окрашенного азокрасителя. Реакция идет в 2 стадии: а) диазотирование; б) азосочетание.

На первой стадии в качестве реагента чаще всего берут сульфаниловую кислоту

Образующаяся диазосульфаниловая кислота может сочетаться с любым органическим соединением с подвижным атомом водорода в ароматическом ядре, например, с фенолами. Оксихинолин (фенол) в реакции сочетания является азосоставляющей 

  Красители подобного типа  обычно имеют молярный коэффициент порядка 3-104 , окрашены в желтые или красные тона, довольно устойчивы. В частности, краситель, получающийся в этой реакции имеет max 450-470 нм (темно-красный) и разрушается только при сильном освещении.

Теоретически чувствительность определения оксихинолина составляет 0,1 мкг в 25 мл, практически же определяют количества на два порядка большие.

Важное значение имеет кислотность раствора: азосочетание должно проходить в щелочной среде, чтобы равновесие реакции смещалось в сторону количественного выхода красителя. В то же время синтез диазосульфаниловой кислоты должен идти в кислой среде.

  В отличие от других фотометрических реакций (например, реакций комплексообразования) синтез органических красителей имеет следующие особенности:

  1). Замедленное достижение равновесия. Так, диазотирование заканчивается не ранее 15-20 минут,  поэтому диазосульфаниловую кислоту и аналогичные реактивы готовят заранее. Реакция азосочетания также медленно проходит во времени. Оитическую плотность измеряют не ранее чем через 10 минут после смешивания реагентов и подщелачивания. Для ускорения развития окраски вводят катализатор, например, KBr. Скорость азосочетания сильно зависит от рН раствора, типа растворителя и природы диазокомпонента.

). Многочисленные побочные реакции.  В данной системе окраска может появиться и в отсутствии оксихинолина или другого фенола. Если в реактиве пристутствует избыток сульфаниловой кислоты, то после подщелачивания с ней реагирует диазосульфаниловая:  появляющиеся желтые продукты такого сочетания должны быть учтены в холостом опыте. В том случае, когда в реактиве присутствует избыток нитрита, определяемый фенол (оксихинолин) может им быть окислен, нитрозирован или диазотирован. Получается целая гамма различных продуктов, результаты анализа оказываются ошибочными. Поэтому часто после диазотирования сульфаниловой кислоты, но перед введением фенола, избыток нитрита уничтожают мочевиной или азидом. В данном случае без этого можно обойтись.

). Нестойкость реактивов.  Приготовленный раствор диазосульфаниловой кислоты может распадаться по уравнениям:

[ArN =N+] Cl- ----- Ar Cl  + N2

[ArN=N+] Cl-   + H2O ---   ArOH  + N2  + HCl.

    Распад ускоряется при нагревании и ярком освещении.

  4).  Неспецефичность реакций. Как правило, определяется не  данное соединение, а сумма всех веществ с данной функциональной группой. В данном случае определяются все потенциальные азосоставляющие (фенолы, амины, кетоны, диолефины и другие соединения с подвижным атомом водорода). При этом от типа молекулы зависит положение максимума в спектре образующегося красителя, величина молярного коэффициента, видимая окраска раствора. Определению мешают все окислители (реагируют с оксихинолином), все восстановители (реагируют с диазосоставляющей), кислоты, щелочи, окрашенные  вещества.

Определение железа (III) по образованию трисульфосалицилового комплекса в щелочной среде.  Бесцветная сульфоциловая кислота

(далее обозначается Н3R) реагирует в растворе с ионами железа (111). Реакция протекает ступенчато. Равновесие комплексообразования сильно зависит от рН раствора: при рН 1,8-2,5 доминирует комплекс FeR (моносалицилат), при рН 4-8 доминирует FeR23- ,а комплекс FeR36-   устойчив в области рН от 8 до 11. Комплексы имеют разную видимую окраску и различные молярные коэффициенты, являются довольно прочными и лабильными. Из-за высокой прочности эти комплексы не разрушаются при введении веществ, связывающих металл (фосфаты, бораты, ацетаты, щелочи) или  реагент (ионы алюминия и меди). Наиболее прочный трисульфосалицилатный комплекс устойчив даже в присутствии фторидов, таким образом, определение железа является избирательным.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Во всех трех вышерассмотренных системах закон Бугера-Ламберта-Бера хорошо выполняется в широком интервале концентраций. Это дает возможность применить для определения концентрации соответствующих растворов разнообразные методы, а именно: метод сравнения, определение по калибровочному графику, метод добавок, различные расчетные методы.

Особое значение имеет расчет уравнения калибровочного графика по методу наименьших квадратов.

  В каждом случае способ проведения эксперимента указывается преподавателем, но описывается далее только по одному способу для каждой системы.

Определение титана по методу сравнения.

  Метод сравнения применим при идеальном выполнении закона Бера и при условии, что состав растворов пробы и эталона совершенно аналогичен. Невыполнение этих условий приводит к систематическим ошибкам.

При постоянной толщине слоя раствора, одинаковой длине волны и прочих неизменных условиях справедливо соотношение (следствие закона Бера):

Dх/Dст = Cх/Cст,   откуда  Cх = CстDх/Dст.

В приведенном соотношении концентрация С и С относится к растворам пробы и эталона (стандарта)  в их конечном разбавлении, то есть к растворам, оптическую плотность которых мы измеряем, а не к концентрациям исходных  растворов. При расчете концентрации исходных растворов следует учесть, во сколько раз разбавляя тот и другой растворы ходе анализа.

  Получите у лаборанта раствор соли титана () с неизвестной концентрацией и стандартный раствор сульфата титана () с  концентрацией 0,10 мг Ti / мл. В четыре мерные колбы на 50 мл введите по 10-20 мл воды, затем точно по 5,0 мл раствора, содержащего титан. В 1-ую и 2-уюстандартный раствор соли титана, а в 3-ю и 4-юанализируемый.

Затем в каждую колбу добавьте по 5 мл (отмерять тонким цилиндром) 5%-го раствора серной кислоты и по 3 мл 3%-го раствора перекиси водорода. Содержимое каждой колбы доведите до метки водой, а для перемешивания вылейте каждый раствор в чистую и с сухую коническую колбу. 

Анализ будет точнее, если все растворы по очереди готовить в одной и той же мерной колбе.

Измерьте  оптическую плотность растворов на любом спектрофотометре при 410 нм в кюветах с толщиной слоя 1 см.

Можно использовать и ФЭК с синим светофильтром.  По найденным значениям оптической плотности  рассчитайте значения Дx и Дст, затем концентрацию Сх и, наконец, концентрацию анализируемого раствора в мг/ мл.

  Допускаются отклонения не более 10%. В тех случаях, когда оптические плотности пробы и эталона резко различаются, можно изменить объем аликвоты стандартного или анализируемого растворов с тем, чтобы получались оптические плотности одного порядка и достаточно большие для точного измерения. Неодинаковый объем растворов должен быть учтен в расчете.

Определение оксихинолина по калибровочному графику.

  Для приготовления диазотирующего реактива к 100 мл 10го раствора сульфаниловой кислоты добавьте 50 мл раствора нитрита натрия (0,3%) и 1-2 мл 2М раствора KBr. Реактив можно  использовать через полчаса после приготовления, он устойчив в течение недели.

В мерную колбу на 25 мл введите мерной пипеткой «А» мл стандартного раствора оксихинолина с концентрацией 20 мкг/мл.  Объем «А» равен 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 мл.  Добавьте 2 мл диазотирующего реактива и 2 мл раствора аммиака (1:4). Раствор аммиака заранее поместите в бюретку с хорошим зажимом. Содержимое колбы чере 2-3 минуты доведите водой до метки, перелейте в коническую колбу и повторите приготовление раствора с другим объемом «А».

Промерьте  оптическую плотность всех приготовленных растворов в кювете подходящей толщины на ФЭК-М (зеленый светофилтр) против холостого раствораА» = 0). Постройте график на миллиметровке в координатах «концентрация оксихинолина в конечном разбавленииоптическая плотность».

Получите у лаборанта раствор оксихинолина с неизвестной концентраций (10-100 мкг/мл) и, проведя все операции аналогично описанному выше, определите концентрацию его по графику. В расчете учтите, во сколько раз отличается исходная концентрация анализируемого раствора от найденной непосредственно по графику концентрации и конечном разбавлении.

По указанию преподавателя вместо  графического определения выполните расчет по методу наименьших квадратов.

Определение железа (III) по методу добавок.

Техническая поваренная соль, содержащая неизвестное количество железа, выдается для анализа в виде 10% - раствора.

В 4 мерные колбы на 50 мл введите по  20,0 мл анализируемого раствора, добавьте переменный объем стандартного  раствора с концентрацией 10мкг Fe/ млА» = 0; 2,0; 4,0; 6,0 мл). Затем в каждую колбу введите по 5 мл 5%-го раствора сульфосалициловой кислоты и по 5  мл аммиака, отмеривая кислоту из бюретки, а аммиакмаленьким цилиндром. Доведите раствор в колбах до метки, перемешайте и измерьте оптическую плотность полученных растворов при 430 нм на любом спектрофотометре ( l = 1см), или на ФЭК-М с синим светофильтром.

Если оптическая плотность растворов с добавками мало отличается от раствора, куда добавку не вводили, то переделайте работу, взяв большие добавки. Если же мала оптическая плотность раствора без добавок, то необходимо увеличить объем аликвоты анализируемого раствора, а также повысить его концентрацию.

Расчет результатов в графическом варианте:    

c4

 

c4f5+2

d52

c4f5+1

ecf5

c4f5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25538. Особенности семейного воспитания близнецов 14.89 KB
  Воспитывая близнецов надо помнить что вы воспитываете две личности. И ваша задача воспитать не близнецов а каждого из малышей в отдельности. Воспитательной ошибкой авторитетный педагог Марсель Руфо считает помещение близнецов в одну группу в детском саду и в один школьный класс.
25539. Воспитательный потенциал семьи 20.46 KB
  Изменения в семье в связи с рождением ребенка Специфика семейного воспитания Понятие о воспитательном потенциале семьи самосознание Родительская позиция Модели родительства и родительских отношений вынесенные из родительской семьи Представления о родительской роли Соц.Процесс принятия ребенка в семью обусловлен переходом супругов к их родительской роли который начинается с желания иметь детей. Эмоциональный мать эмоционально и безусловно принимает ребенка.
25540. Государственные программы обеспечения жильем молодых семей, проблемы в их реализации 13.27 KB
  Подпрограмма Обеспечение жильем молодых семей входящая в состав федеральной целевой программы Жилище рассчитанной на 2011 – 2015 гг Необходимость устойчивого функционирования системы улучшения жилищных условий молодых семей определяет целесообразность использования программноцелевого метода для решения их жилищной проблемы поскольку эта проблема: является одной из приоритетных при формировании федеральных целевых программ и ее решение позволит обеспечить улучшение жилищных условий и качества жизни молодых семей; носит межотраслевой и...
25542. Дети в приемной семье 16.16 KB
  Чем младше ребенок которого забирают из детских учреждений тем легче ему адаптироваться в новой семье. Ребенок испытывает удовольствие от своего нового положения он готов к жизни в семье. Вы заметите что ребенок испытывает и радость и тревогу одновременно. Учтите: перед ребенком в этот период появляется много новых людей которых он не в состоянии запомнить ребенок пока не в силах запомнить и усвоить ту массу новых впечатлений которая обрушилась на него.
25543. Дети в семье алкоголиков 75.1 KB
  Дети характеризуются синдромом педагогической запущенности заниженной самооценкой часто пребывают в состоянии депрессии страха и горя. Такие дети ведут себя вызывающе и заставляют обращать на себя внимание создавая эмоциональнонапряженные ситуации. Как бы тяжело ни напрягались такие дети убирая квартиру приготовляя еду зарабатывая деньги пробуя сохранить семью они все равно обладают заниженной самооценкой.
25545. Единственный ребенок в семье 15.5 KB
  Ребенок маленький взрослый До поступления в детский сад а то и в школу единственный ребенок общается преимущественно со взрослыми. В семье ребенок хорошо усваивает модель отношений в которой один выше по иерархии родитель а другой ниже ребенок.Все это может привести к тому что в детском коллективе ребенок либо станет одиночкой либо будет всячески противопоставлять себя коллективу привлекая к себе персональное внимание учителя или воспитателя.
25546. Жизненный цикл семьи 12.27 KB
  Сорокин выделил 4 стадии: брачная пара в момент образования семья с маленькими зависимыми детьми семья с 1 взрослым ребенком стадия отделения всех детей. Эти события образуют 4 стадии семейного цикла: предродительство 11 года стадия репродуктивного родительства 25 года стадия социализированного родительства – ограничивается достижением совершеннолетия детьми либо моментом отделения последнего из взрослых детей стадия прародительства настает с наступлением первого внука 199 года Варианты стадий: продолженная...