3799

4.2. Рабочий стандартный раствор. 5 мл основного раствора переносят в мерную колбу на 100 мл и доводят до метки безаммиачной водой. Содержание ионов NH4+ – 0,005 мг/мл.

5.Мерные колбы на 50 мл, 100 мл, 1 л.

6.Пипетки градуированные на 1, 5, 10 мл, мерные на 10 и 20 мл.

7.Фотометр.

Ход определения

Качественное определение с приближенной оценкой

В пробирку диаметром 13-14 мм наливают 10 мл исследуемой воды. Прибавляют 0,2-0,3 мл тартрата калия-натрия и 0,2 мл реактива Несслера. Перемешивают. Через 10-15 мин проводят приближенное определение содержания ионов NH4+ по таблице 2.

Таблица 2.

Окрашивание раствора в зависимости от концентрации ионов аммония

На основании данных таблицы выбирают объем воды для анализа. Он должен быть таким, чтобы содержание ионов аммония лежало в интервале от

0,01 до 0,05 мг.

Количественное определение методом сравнения

Концентрацию ионов аммония в исследуемой воде рассчитывают по результатам измерений светопоглощения исследуемого раствора и стандартного раствора.

1. В мерную колбу на 50 мл помещают выбранный в соответствии с данными таблицы 2 объем исследуемой воды, доводят до метки дистиллированной безаммиачной водой, добавляют 1 мл 50%-ного раствора тартрата калия-нария,1 мл реактива Несслера, перемешивают. Через 10 мин измеряют светопоглощения раствора при λ=425 нм в кювете с толщиной слоя

21

5 см. Раствор сравнения: 50 мл безаммиачной воды, 1мл 50 %-ного раствора тартрата калия-натрия, 1 мл реактива Несслера.

2.В другую мерную колбу на 50 мл помещают 5 мл стандартного раствора (5·0,005 = 0,025 мг NH4+), добавляют до метки безаммиачной водой, далее добавляют все необходимые реактивы и измеряют светопоглощение.

3.Содержание ионов NH4+ во взятом на анализ объеме исследуемой воды рассчитывают по формуле:

22

КОНТРОЛНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1.Какие свойства веществ используют в спектральных методах анализа?

2.Приведите классификацию спектральных методов анализа в зависимости от длины волны (или частоты) излучения, используемого в этих методах.

3.Как возникает спектр излучения атома?

4.Какой интервал длин волн соответствует оптическому диапазону электромагнитного излучения?

5.От чего зависит цвет (окраска) вещества и интенсивность окраски?

6.Перечислите основные этапы фотометрического метода анализа.

7.Какие приборы используют в фотометрическом анализе? Чем фотоколориметры отличаются от спектрофотометров?

8.Дайте определение понятий: светопропускание, светопоглощение, оптическая плотность. Какая математическая зависимость существует между ними?

9.Сформулируйте закон Бера.

10.Чем коэффициент светопоглощения отличается от молярного коэффициента светопоглощения (или просто поглощения)?

11.Запишите математическое выражение Бера? Какой вид имеет график, выражающий эту зависимость?

12.Каковы причины отклонения от закона Бера?

13.Изобразите на графике типичную спектральную характеристику окрашенного соединения. Для чего необходимо знать спектры поглощения соединений в фотометрии?

14.Дайте определение понятий λмакс. , λоптим.

15.От каких факторов зависят чувствительность и избирательность фотометрических методов анализа? Ответ обоснуйте.

16.Какие методы используют для расчета концентрации определяемого компонента в фотометрии?

17.Для определения концентрации железа в растворе его переводят в окрашенный сульфосалицилат железа. При выполнении анализа в мерные колбы на 50 мл поместили: в одну - 5 мл стандартного раствора соли железа (ТFe=0,01 мг/мл), в другую - 25 мл пробы анализируемой воды. Затем добавили все необходимые реактивы, довели до метки дистиллированной водой и замерили оптическую плотность растворов в кюветах с толщиной

слоя 5 см при λ =420 нм. Оптическая плотность стандартного раствора -

23

0,65, а анализируемого - 0,58. Рассчитайте концентрацию железа в анализируемой воде в мг/л.

18. Определение железа (III) в виде какого окрашенного соединения - роданида железа или сульфосалицилата железа характеризуется меньшим

пределом обнаружения? Молярный коэффициент светопоглощения (ε) имеет значения: ε[Fe(CNS)4]- = 17000, ε[Fe(Sal))]+ = 4000. Ответ обоснуйте.

19.При определении никеля в воздушно-сухом осадке, полученном после обработки сточной воды, 0,15 г осадка растворили в кислоте, раствор перенесли в мерную колбу на 100 мл, довели до метки дистиллированной водой. На колориметрирование отобрали 10 мл раствора и после, добавления аммиачного раствора диметилглиоксима, измерили оптическую плотность. Содержание никеля в колориметрируемом объеме, соответствующее измеренному значению оптической плотности, по градуировочному графику оказалось равным 3·10-5 г. Рассчитайте процентное содержание никеля в анализируемом осадке.

20.Спектр поглощения окрашенного соединения имеет вид:

При какой длине волны следует проводить измерение светопоглощения раствора соединения, чтобы метод определения характеризовался наибольшей чувствительностью и точностью?

Ответ обоснуйте.

21. Молярный коэффициент светопоглощения комплексного соединения алюминия с реактивом алюминоном равен 1,7·104. Светопоглощение раствора этого комплексного соединения при толщине светопоглощающего слоя 0,5 см равна 0,62. Рассчитайте молярную концентрацию соединения в растворе.

24

22.Светопоглощение раствора, содержащего 0,07 мг марганца (в виде перманганат-иона) в 50 см3, равна 0,54 (l=2см). Рассчитайте значение молярного коэффициента светопоглощения раствора перманганата.

23.Сопоставьте спектральные методы анализа по чувствительности, избирательности, воспроизводимости.

24.Прокомментируйте тот факт, что среди методов, используемых для анализа загрязнений природных компонентов, доля спектральных методов наибольшая.

25.Для чего перед определением концентрации ионов аммония в анализируемой пробе предварительно проводят качественное определение с приближенной количественной оценкой?

26.В чем достоинства и недостатки количественного определения методом сравнения?

25

Тестовые задания

Вариант 1 1. Детектор фотометра служит для измерения

2. Видимая область спектра соответствует

А. Разнице энергий колебательных уровней молекул Б. Энергии электронных переходов в атомах и молекулах В. Энергии вращательных переходов в молекулах Г.Энергии ионизации невозбужденных атомов

3. Методы нефелометрии и турбидиметрии основаны

А. На поглощении излучения истинными растворами Б. На рефракции света В. На испускании света молекулами и атомами

Г. На рассеянии излучения мутными средами

4. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, пропускающего 10%

излучения при λ=500 нм и ℓ=5 см, если молярный коэффициент поглощения растворенного вещества при этой длине волны ε=104 л/ моль·см.

Вариант 2 1. Интервал длин волн 560-640 нм соответствует

2. Стеклянные светофильтры используются

А. Для выделения или устранения требуемой спектральной области падающего излучения

Б. В визуальной колориметрии для сравнения с окраской исследуемого раствора В. Для получения монохромного излучения одной длины волны Г. Для определения интенсивности излучения

3. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, пропускающего 1%

излучения при λ=350 нм и ℓ=1 см, если молярный коэффициент поглощения растворенного вещества при этой длине волны ε=104 л/ моль·см.

26

4. При выполнении закона Бугера-Ламберта-Бера зависимость светопоглощение от толщины слоя раствора имеет вид

Вариант 3 1. Молярный коэффициент поглощения вещества определяется из

зависимости

А. А=f(λ) Б. ε=f(λ) В. A=f(c) Г. A=f(ε)

2. Явление поглощения излучения исследуемым веществом используется в

3. Область длин волн 900 – 1200 нм соответствует

4. Концентрация раствора определяемого вещества равна 0,001 М. При длине волны 450 нм кювета с этим раствором при толщине поглощающего слоя 1 см поглощает 90 % излучения. Рассчитать значение ε (л/моль·см) при этой длине волны.

Вариант 4 1. В методе спектрофотометрии используется излучение диапазонов

27

2. Для построения градуировочного графика в фотометрическом анализе используются оси координат

3. При выполнении закона Бугера-Ламберта-Бера светопоглощение А и светопропускание Т связаны между собой выражением

4. Концентрация раствора определяемого вещества равна 0,001 М. При длине волны 520 нм кювета с этим раствором при толщине поглощающего слоя 2 см поглощает 99 % излучения. Рассчитать значение ε (л/моль·см) при

этой длине волны.

А. 5,2·102 Б. 2·103 В. 1·102 Г. 1·103

3. При выполнении Бугера-Ламберта-Бера зависимость интенсивности излучения I, прошедшего через поглощающий слой раствора соединения, от концентрации раствора имеет вид

4. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, если при λ=500 нм и ℓ==5 см светопоглощение А= 0,35, а молярный коэффициент поглощения растворенного вещества при этой длине волны ε=7·103 л/моль·см

28

Вариант 6 1. Методы нефелометрии и турбидиметрии основаны

А. На рассеянии излучения мутными средами Б. На испускании света молекулами и атомами В. На рефракции света

Г. На поглощении излучения истинными растворами

2. Детектор фотометра служит для измерения

3. Энергии переходов между колебательными состояниями молекул соответствуют

4. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, пропускающего 10%

излучения при λ=500 нм и ℓ=1 см, если молярный коэффициент поглощения растворенного вещества при этой длине волны ε=5·104 л/ моль·см.

Вариант 7 1. Стеклянные светофильтры используются

А. Для получения монохромного излучения одной длины волны Б. Для выделения или устранения требуемой спектральной области падающего

излучения В. В визуальной колориметрии для сравнения с окраской исследуемого раствора

Г. Для определения интенсивности излучения

2. Интервал волновых чисел 5000-10000 см-1 соответствует

А. УФ области Б. ИК области В. Видимой области Г. Рентгеновской области

3. При выполнении Бугера-Ламберта-Бера зависимость интенсивности излучения I, прошедшего через поглощающий слой раствора, от толщины раствора имеет вид

29

4. Рассчитайте молярную концентрацию раствора, пропускающего 1%

излучения при λ=350 нм и ℓ=0,5 см, если молярный коэффициент поглощения растворенного вещества при этой длине волны ε=2·104 л/ моль·см.

2. Явление рассеяния излучения исследуемым веществом используется

А. Спектрофотометрии Б. Турбидиметрии В. Поляриметрии Г. Рефрактометрии

3. Область длин волн 200 – 300 нм соответствует

4. Концентрация раствора определяемого вещества равна 0,0005 М. При длине волны 450 нм кювета с этим раствором при толщине поглощающего слоя 1 см поглощает 90 % излучения. Рассчитать значение ε (л/моль·см) при этой длине волны.

Вариант 9 1. В методе спектрофотометрии используется излучение диапазонов

2. Для построения градуировочного графика в фотометрическом анализе используются оси координат

3. Светопоглощение А и светопропускание Т связаны между собой выражением

30