XAXANINA

Оборудование и реактивы

Фотоколориметр.

Стеклянные кюветы на 3,0 см, 2 шт.

Цилиндры: на 10 мл, 1 шт.; на 25 мл, 1 шт.

Мерные колбы на 50 мл, 8 шт.

Азотная кислота, разбавленная 1:1.

Роданид калия, 10%-ный раствор.

Стандартный раствор железа (III), содержащий 0,1 мг железа в 1 мл.

Навеску 0,8640 г NH4Fe(SO4)2∙12H2O растворяют в мерной колбе на 1000 мл в воде,

подкисленной 25 мл HNO3 конц.

Описание определения

Для построения калибровочного графика в мерные колбы на 50 мл добавьте пипет-

кой последовательно 0,5; 1,0; 2,0; 3,0 мл стандартного раствора железа (III), затем в каж-

дую колбу прилейте по 2 мл азотной кислоты (1:1), по 10 мл роданида калия, воды до мет-

ки и перемешайте.

Измерьте оптическую плотность окрашенного раствора в кювете длиной 3 см при

430 нм, используя подходящий светофильтр относительно нулевого раствора.

По полученным данным постройте калибровочный график А = f(C), на оси ординат нанесите значения оптической плотности, а на оси абсцисс - соответствующие им значе-

ния концентрации раствора в мг/мл (рис.1).

Рис.1. Калибровочный график для определения железа

41

Зная оптическую плотность исследуемого раствора железа, по графику найдите его концентрацию.

Для определения железа в исследуемом растворе, налитом в колбу на 50 мл, до-

бавьте для подкисления 2 мл азотной кислоты (1:1), 10 мл роданида калия, воды до метки и перемешайте. Наполните раствором кювету и измерьте оптическую плотность при тех же условиях, при которых был получен калибровочный график.

Зная оптическую плотность анализируемого раствора, найдите по графику концен-

трацию Fe3+ в мг/мл. Умножив ее на объем всего анализируемого раствора (50 мл), вычис-

лите общее количество железа.

Б. Фотометрическое определение соединений марганца (VII) методом ограничивающих растворов

Метод ограничивающих растворов основан на том, что для определения концен-

трации неизвестного раствора Сх готовят два раствора известной концентрации таких,

чтобы С1 < Cx < C2, и измеряют оптическую плотность растворов. Если выполняется закон Бугера - Ламберта - Бера, то справедливы следующие соотношения:

А1 C1 k C1;Аx Cx k Cx ;А2 C2 k C2.

Комбинируя первое и второе, а также первое и третье уравнения, можно получить

Окончательно имеют

Cx C1 Аx А1 C2 C1 .

А2 А1

Погрешность определения концентрации методом ограничивающих растворов тем меньше, чем ближе концентрации стандартных растворов к определяемой концентрации анализируемого раствора.

Преимущества метода: относительная простота и малая трудоемкость при анали-

зе отдельных образцов.

Недостатки метода: его часто невозможно использовать, если анализируемый образец имеет сложный состав (присутствие "третьего" компонента). Он становится тру-

доемким при анализе большой партии образцов. Метод предполагает линейную зависи-

мость между аналитическим сигналом и содержанием вещества, по крайней мере, в ин-

42

тервале между двумя ограничивающими растворами. Он не пригоден для анализа предельно чистых веществ на содержание в них микропримесей.

Оборудование и реактивы

Фотоэлектроколориметр. Бюретка, 1 шт.

Колбы мерные на 50 мл, 4 шт.

Стандартный раствор KMnO4, содержащий 0,316 г соли в 1 л. Дистиллированная вода.

Описание определения

Доведите объем задач, помещенных в мерные колбы на 50 мл, дистиллированной водой до метки и тщательно перемешайте.

В серию заранее пронумерованных мерных колб емкостью 50 мл из бюретки последовательно внесите 1, 2, 3, 4 мл стандартного раствора перманганата калия, доведите дистиллированной водой объем раствора до метки и тщательно перемешайте.

По формуле mi C0 Vi , где mi - содержание перманганата калия в растворе, мг; C0 -

концентрация стандартного раствора (0,316 мг/мл); Vi - объем стандартного раствора, вносимого в колбу, мл; i - номер колбы, рассчитайте содержание перманганата калия в приготовленных растворах и результаты расчета внесите в форму табл.6 (строка 2).

Форма таблицы 6

Результаты фотометрирования растворов

43

Измерьте оптическую плотность задач и растворов при длине волны 550 нм, ис-

пользуя для этого кювету с толщиной слоя 5 см, а в качестве раствора сравнения - дистил-

лированную воду. Результаты измерений внесите в форму табл.6 (строка 3).

По формуле рассчитайте Сх:

где Cx - содержание определяемого вещества в задаче, мг; C0 - концентрация стандартного раствора (0,316 мг/мл); А - оптическая плотность задачи; Amin - ближай-

шая, не превосходящая Ax, опти-ческая плотность раствора, содержащего Vmin мл стандартного раствора; Amax - ближайшая, превосходящая Ax, оптическая плотность раствора, содержащего Vmax мл стандартного раствора перманганата калия (для усло-

вий лабораторной работы Vmax – Vmin = 1 мл), рассчитайте содержание перманганата в задаче. Результаты расчета внесите в форму табл.6 (строка 4).

По результатам измерений постройте график зависимости оптической плотности от содержания перманганата калия в растворе (калибровочный график А f mi ) и по нему,

исходя из оптической плотности задачи Ax, определите содержание перманганата в зада-

че. Результаты определения внесите в форму табл.6 (строка 6).

ния методом ограничивающих растворов и методом калибровочного графика. Для этого уз-

найте у преподавателя истинное содержание mT перманганата калия в задачах. Результаты расчетов внесите в форму табл.6 (строки 5 и 7 соответственно). Сравните методы огра-

ничивающих растворов и калибровочного графика. Какой из них является более точным?

В. Фотометрическое определение соединений хрома (VI) в сточных водах методом добавок

Метод добавок заключается в том, что исследуемый образец делится на несколько частей. Затем во все части, кроме одной, дополнительно вводится в известном количестве определяемый компонент. Для всех частей в одинаковых условиях измеряется оптическая плотность. Строится график зависимости оптической плотности от количества добавки и экстраполируется до пересечения с осью Х. Точка пересечения будет соответствовать со-

держанию определяемого компонента.

Достоинства метода: незаменим при анализе объектов, имеющих сложный со-

став или состав которых меняется со временем, например, сточных вод, уникальных еди-

44

ничных объектов, например, лунного грунта, для которых крайне трудно или практически невозможно приготовить стандартные растворы.

Недостатки метода: пригоден для анализа отдельных образцов, но становится крайне трудоемким при анализе партии образцов, может применяться только при стро-

гом выполнении закона Бугера - Ламберта - Бэра.

Оборудование и реактивы

Фотоэлектроколориметр.

Пипетки градуированные: на 1 мл - 1 шт.; на 10 мл - 1 шт.

Колбы мерные: на 100 мл - 1 шт.; на 25 мл - 5 шт.

Стандартный раствор бихромата калия, содержащий 15 г соли в 1 л;

Дистиллированная вода.

Описание определения

Доведите объем задачи, помещенной в мерную колбу на 100 мл, дистиллированной водой до метки и тщательно перемешайте.

В серию заранее пронумерованных мерных колб емкостью 25 мл пипеткой отбери-

те по 10 мл задачи, а затем во вторую колбу добавьте 0,1 мл, в третью - 0,2 мл, в четвер-

тую - 0,3 мл, в пятую - 0,4 мл стандартного раствора. Во всех колбах, в том числе и в пер-

вой, доведите объем раствора дистиллированной водой до метки и тщательно перемешайте.

Измерьте оптическую плотность растворов на длине волны 430 нм, используя для этого кювету с толщиной слоя 5 см, а в качестве раствора сравнения - дистиллированную воду. Результаты измерений занесите в форму табл.7.

Форма таблицы 7

Результаты фотометрирования растворов

По результатам измерений постройте график зависимости оптической плотности от объема добавки. Экстраполируя график до пересечения с осью абсцисс (рис.2), определи-

те объем стандартного раствора, эквивалентный содержанию хрома в задаче Vx. Результат занесите в форму табл.7.

Рис.2. Зависимость оптической плотности от объема добавки стандартного раствора

По формуле Сх С0 | Vx | n , где C0 - концентрация стандартного раствора

(15 мг/мл); Vx - объем стандартного раствора, соответствующий точке пересечения графи-

ка с осью абсцисс (мл); n - число аликвотных частей, равное n Vзадачи 100 10 ; Vзадачи -

Vпробы 10

объем задачи (100 мл); Vпробы - объем пробы (объем пипетки 10 мл), рассчитайте содержа-

ние хрома в задаче. Результат занесите в форму табл.7.

ления. Для этого узнайте у преподавателя истинное содержание хрома в задаче CT. Ре-

зультат занесите в форму табл.7.

46

Работа № 6

Определение меди в виде аммиачного комплекса

Оборудование и реактивы

Фотоколориметр.

Стеклянные кюветы на 2 см, 2 шт.

Цилиндр на 10 мл, 1 шт.

Пипетка на 10 мл, 1 шт.

Мерные колбы на 50 мл, 8 шт.

Аммиак разбавленный 1:3.

Серная кислота концентрированная (ρ = 1,84).

Стандартный раствор Cu2+, содержащий 1 мг/мл, готовят: 3,9270 г х.ч. CuSO4∙5H2O

растворяют в мерной колбе на 1000 мл в небольшом количестве воды, приливают 5 мл концентрированной серной кислоты и воды до метки.

Метод калибровочного графика

Определение содержания ионов меди в природных водах представляет практиче-

ский интерес. Соли меди широко применяют в сельском хозяйстве как ядохимикаты.

Кроме того, ион Сu2+ входит в состав медных микроудобрений. После дождей и таяния снега медь может попадать в природные источники питьевой воды. Избыток меди в орга-

низме разрушает витамины С и А, способствует образованию токсичных продуктов окис-

ления липидов.

Фотометрическое определение меди основано на образовании иона Cu2+ с аммиа-

ком комплекса [Cu(NH3)4]2+, окрашенного в интенсивно-синий цвет. Максимальное по-

глощение света окрашенным раствором λmax = 610 нм. Чувствительность метода составля-

ет 0,01 мг меди в 25 мл конечного раствора при толщине фотометрического слоя 2 см.

Измерение оптической плотности эталонов и исследуемых растворов осуществля-

ют по отношению к нулевому раствору сравнения.

Нулевой раствор приготавливают следующим образом: 10 мл разбавленного (1:3)

аммиака NH4OH переносят в мерную колбу на 50 мл, добавляют 1 каплю концентриро-

ванной серной кислоты, разбавляют дистиллированной водой до метки и перемешивают.

Результаты фотометрических измерений заносят в форму, аналогичную форме

табл.5.

47

Описание определения

Для построения калибровочного графика в пять мерных колб на 50 мл отмерьте пипеткой соответственно 1, 2, 3, 5 и 8 мл стандартного раствора Cu2+. В каждую из колб прибавьте по 10 мл разбавленного (1:3) NH4OH, дистиллированной воды до метки и пере-

мешайте.

Измерив оптическую плотность всех растворов, постройте калибровочный график.

При этом по оси абсцисс отложите известные концентрации ионов Cu2+ (т.е. 0,02; 0,04;

0,06; 0,1; 0,16 мг меди в 1 мл), а по оси ординат - соответствующие им оптические плотно-

сти растворов.

Для определения меди в исследуемый раствор, налитый в колбу на 50 мл, добавьте

20 мл NH4OH (1:3), дистиллированной воды до метки и перемешайте. Наполните раство-

ром кювету и измерьте оптическую плотность раствора при тех же условиях, при каких был получен калибровочный график.

Зная оптическую плотность, найдите по графику концентрацию иона Cu2+ в мг на 1

мл раствора. Умножив ее на объем всего анализируемого раствора (50 мл), вычислите об-

щее количество меди.

Метод стандартных добавок

Определение концентрации примеси этим методом основано на сравнении оптиче-

ских плотностей исследуемого раствора и того же раствора с известной добавкой опреде-

ляемого вещества. Метод незаменим, если требуется устранить мешающее влияние посто-

ронних примесей и создать одинаковые условия фотометрирования исследуемого и стандартного растворов.

Неизвестную концентрацию определяемой примеси находят расчетным путем:

48

Описание определения

Отберите три аликвотные части анализируемого раствора по 25 мл в колбы на 50

мл для приготовления раствора с добавкой. К первой аликвотной части добавьте точно отмеренное количество стандартного раствора меди. Наибольшая точность определения меди достигается при Ах+а = 2Ах = 0,5, поэтому в эту аликвотную часть добавьте 5 мл стандартного раствора меди, 10 мл NH4OH и воды до метки. Ко второй аликвотной части добавьте 10 мл NH4OH и воды до метки. В третью колбу добавьте только NH4OH и воду до метки (нулевой раствор). Нулевым раствором может быть и дистиллированная вода.

Растворы фотометрируйте с синим светофильтром в кюветах толщиной 2 см отно-

сительно нулевого раствора.

Расчет неизвестной концентрации проведите по формуле (1).

49

Работа № 7

Определение висмута в виде тиокарбамидного комплекса

Катионы висмута образуют с тиокарбамидом (тиомочевиной) комплексные катио-

ны, окрашивающие раствор в желтый цвет:

Bi3+ + 3(NH2)2CS = [Bi(NH2)2CS)3]3+.

Максимальное поглощение света окрашенным раствором находится в синей облас-

ти спектра вблизи 430 нм.

Чувствительность метода составляет 2 мкг/мл в 50 мл конечного раствора при тол-

щине фотометрического слоя 5 см.

Измерение оптических плотностей эталонов и исследуемых растворов осуществ-

ляют по отношению к нулевому раствору сравнения.

Нулевой раствор приготавливают следующим образом: 15 мл 1 н HNO3, 10 мл 8%-

ного раствора тиокарбамида переносят в мерную колбу на 50 мл и добавляют дистиллиро-

ванной воды до метки.

Работу выполняют методом калибровочного графика. Результат фотометрических измерений заносят в форму, аналогичную форме табл.5.

Оборудование и реактивы

Фотоколориметр.

Стеклянные кюветы на 3 см, 2 шт.

Цилиндр на 20 мл, 1 шт.

Пипетка на 10 мл, 1 шт.

Мерные колбы на 50 мл, 7 шт.

Азотная кислота, 1 н.

Тиомочевина, 10%-ный раствор.

Стандартный раствор висмута 0,1 мг Bi3+ в 1 мл готовят, растворяя 0,2321 г соли

Bi(NO3)3∙5H2O в 100 мл HNO3 (1:3) в мерной колбе на 1000 мл и добавляя дистиллирован-

ную воду до метки.

Описание определения

Для построения калибровочного графика в четыре мерные колбы на 50 мл отмерьте пипеткой соответственно 1, 2, 3 и 5 мл стандартного раствора Bi3+. В каждую колбу до-

50