5.4 Визначення нітрату методом добавок

Визначення вмісту нітратів є важливою аналітичною задачею при аналізі різних технологічних об’єктів і об’єктів навколишнього середовища, оскільки відомо, що надлишковий вміст нітратів у ґрунті та воді негативно впливає на живі організми.

Нітрати можна визначити методом добавок, який зазвичай застосовують для аналізу складних об’єктів, точний склад яких невідомий.

Перед виконанням аналізу вимірювальний прилад включають і прогрівають протягом 20 – 25 хв. В колбах місткістю 50,0 см³ готують послідовним розведенням серію розчинів KNO₃ (10^-1 10^-5 M). Для цього в першу колбу вводять аліквотну частину (5,00 см³) 1 М KNO₃, розводять до мітки водою і ретельно перемішують. В другу колбу вносять піпеткою 5,00 см³ з першої колби і доводять до мітки водою і т.д.

В п’ять стаканів наливають по 10 14 см³ приготовлених розчинів KNO₃ з концентрацією від 10^-1 до 10^-5 M і вимірюють ЕРС, переходячи від менших до більших концентрацій.

Значення йонної сили розраховують для кожного розчину, величини коефіцієнтів активності для відповідної йонної сили знаходять у довідкових таблицях. Значення pNO₃ визначають як від’ємний логарифм активності нітрат-іона:

(5.6)

Будують графік залежності Е-pNO₃ і визначають крутизну S електродної функції в мВ. Отримане значення використовують в розрахунковій формулі в методі добавок.

Для визначення концентрації нітрат-іона в зразку необхідно виміряти Е до і після додавання стандартного розчину KNO₃. Для цього аліквоту аналізованого розчину 20,00 см³ переносять в сухий стакан, опускають у нього електроди і вимірюють Е. Потім додають по 2 – 3 краплі стандартного розчину KNO₃. Після кожного додавання перемішують розчин магнітною мішалкою. Після цього вимірюють Е і фіксують його зміну відносно аналізованого розчину. Повторюють ці операції до того часу, доки ця зміна стане не менше 30 мВ, вводячи 2 – 3 добавки до однієї порції зразка. Розраховують результат визначення за кількома добавками, знаючи об’єм V_ст доданого розчину з концентрацією c_s, об’єм аналізованого розчину V_x (20,00 см³), нехтуючи розведенням, за формулою:

,

(5.7)

де Е – зміна потенціалу в мВ після добавки;

S – крутизна електродної функції в мВ, визначена за графіком.

Таким чином розраховують вміст нітрат-йонів в мг в аналізованому розчині.

6Оптичні методи у хтнр

Мета роботи: ознайомитися з теоретичними основами оптичних методів аналізу, освоїти методику проведення рефрактометрії та провести аналіз бінарної суміші, набути практичних навичок застосування колориметрії та фотометрії для аналізу хімічних речовин.

Стислі теоретичні відомості

Метод аналізу, заснований на переведенні визначуваного компоненту в з'єднання з подальшим визначенням кількості цього компоненту, що поглинає світло, шляхом вимірювання світлопоглинання розчину отриманої сполуки, називається фотометричним.

За забарвленням розчинів забарвлених речовин можна визначати концентрацію того або іншого компоненту або візуально, або за допомогою фотоелементів − приладів, що перетворюють світлову енергію на електричну. Відповідно до цього розрізняють фотометричний візуальний метод аналізу, званий часто колориметричним, і метод аналізу із застосуванням фотоелементів − власне фотометричний метод аналізу. Фотометричний метод є об'єктивним методом, оскільки результати його не залежать від здібностей спостерігача, на відміну від результатів колориметричного − суб'єктивного методу.

Фотометричний метод аналізу − один з найстаріших і поширеніших методів фізико-хімічного аналізу. Його розповсюдженню сприяли порівняльна простота необхідного устаткування, особливо для візуальних методів, висока чутливість і можливість застосування для визначення майже всіх елементів періодичної системи і великої кількості органічних речовин. Відкриття все нових і нових реагентів, які створюють забарвлені сполуки з неорганічними іонами і органічними речовинами, робить в даний час застосування цього методу майже необмеженим.

Фотометричний метод аналізу може застосовуватися для великого діапазону визначуваних концентрацій. Його використовують як для визначення основних компонентів різних складних технічних об'єктів із змістом до 20 − 30% визначуваного компоненту, так і для визначення мікродомішок в цих об'єктах при змісті їх до 10^-3 − 10^-4%. Комбінування фотометричних методів з деякими методами розділення − хроматографічним, екстракційним дозволяє на 1−2 порядки підвищити чутливість визначення, довівши його до 10^-5.

В деяких випадках фотометричний метод може бути застосований для одночасного визначення в розчині декількох йонів.

Дуже цінне використання фотометричних методів для вирішення багатьох теоретичних питань аналітичної і фізичної хімії.

Здатність хімічної сполуки, неорганічного йона і органічного угрупування поглинати променисту енергію певних довжин хвиль використовується у фотометричному аналізі.

Серед неорганічних речовин порівняно небагато сполук, що володіють власним забарвленням; це сполуки марганцю (VII), хрому (VI), мідь (II) і деякі інші. У ряді випадків забарвлені сполуки утворюються при взаємодії неорганічних реагентів, наприклад, виникнення яскраво-червоного забарвлення при взаємодії заліза (III) з роданідом, нікелю (II) з аміаком і деякі інші, проте і таких реакцій порівняно мало. Зазвичай для колориметричних визначень неорганічних іонів доводиться використовувати численні реакції їх з органічними реактивами, що супроводжуються утворенням забарвлених сполук.

Слід зазначити, що утворення забарвлених у видимій області спектру з'єднань необхідне тільки для візуальних методів колориметричного аналізу. При визначенні інструментальними методами можуть бути використані лінії і смуги поглинання, які лежать як в ультрафіолетовій, так і в інфрачервоних областях спектру.

В даний час майже для всіх неорганічних йонів є досить великі набори органічних реактивів, що взаємодіють з утворенням забарвлених з'єднань. Характер забарвлення залежить також від ряду чинників.

Таким чином, кожна речовина володіє здатністю поглинати променеву енергію у вигляді квантів енергії, відповідних певним довжинам хвиль. Лінії або смуги поглинання розташовуються в ультрафіолетовій, видимій або інфрачервоній областях спектру. Ці смуги і лінії можуть бути використані для якісного і кількісного фотометричного аналізу.