Материал: metodichka_2y_semestr_analitika-1 (1)

3. Фотометрический анализ

   1. Цель и задачи работы

Изучение работы фотометрических приборов, овладение навыками практического применения фотометрического метода анализа.

2. Оборудование и реактивы

1. Фотоэлектроколориметр (КФК-2, Эксперт-003) (рис. 1);

2. Рабочий раствор соли меди, T(Cu²⁺) = 5 мг/см³ (навеску 19,655 г х.ч.

3. CuSO₄∙5H₂O растворяют в 125 см³ раствора серной кислоты, С(1/2H₂SO₄) = 2моль/дм³; доводят объём раствора до 1 дм³ дистиллированной водой);

4. Аммиак, водный раствор, ω(NH₃)= 5% масс;

5. Мерные колбы вместимостью 50 см³, 7 шт.;

5. Градуированные пипетки 10 см³, 2 шт.

6. Стандартный раствор титана (IV), 0,5 мг/мл;

7. Пероксид водорода, 3%-ный раствор;

8. Серная кислота, 5%-ный раствор;

9. Мерные колбы объемом 50 см³, 7 штук;

10. Градуированные пипетки объемом 1 см³ и 5 см³ по 1 шт.

11. Мерный цилиндр объемом 30 см³,1 шт.

12. Рабочий раствор Fe(NH)₄(SO₄)₂∙2H₂O, = 0,1 мг/см³ (навеску 0,8663 г Fe(NH)₄(SO₄)₂∙2H₂O квалификации х.ч., растворяют в 25 см³ раствора = 2 М и доводят объём раствора до 1 дм³ дистиллированной водой);

13. Сульфосалициловая кислота х.ч., водный раствор = 0,01 моль/дм³;

14. Ацетатный буферный раствор, = 4,0;

15. Мерные колбы объемом 50 см³, 8 штук;

16. Градуированные пипетки объемом 1 см³ и 5 см³ по 1 шт.

17. Мерный цилиндр объемом 30 см³,1 шт.

18. Рабочий раствор дигидрофосфата калия, Т (P)= 0,1 мг/см³ (навеску KH₂PO₄ 0,4394 г количественно переносят в мерную колбу, вместимостью 1000 см³, и на водяной бане растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры и доводят до метки дистиллированной водой.);

19. Раствор парамолибдата аммония, T((NH₄)₆Mo₇O₂₄ ∙4H₂O) = 0,02000 г/см³ (навеску 20,0044 г количественно переносят в мерную колбу, вместимостью 1000 см³, растворяют на водяной бане в небольшом количестве воды. После полного растворения охлаждают раствор до комнатной температуры и доводят до метки дистиллированной водой.)

20. Раствор аскорбиновой кислоты, ω=10% (навеску 5,0045 г растворяют в 45 см³ дистиллированной воды.)

21. Мерные колбы вместимостью 50 см³, 6 шт.;

22. Градуированные пипетки 10 см³, 3 шт.

23. Мерный цилиндр 50 см³.

24. Рабочий раствор KNO₂ (навеску 0,1518 г переносят в мерную колбу на 1000 см³ и доводят объем дистиллированной водой до метки);

25. Уксусная кислота концентрированная (ледяная), ω = 12,8%;

26. Реактив Грисса, ч.д.а.;

27. Химические пробирки, 8 штук;

28. Градуированные пипетки объемом 1 см³ и 5 см³ по 1 шт.

29. Мерный цилиндр объемом 30 см³,1 шт.

,

Рис. 1. Принципиальная схема фотоэлектроколориметра

Принципиальная схема фотоэлектроколориметра. 1— лампа накаливания; 2 — конденсатор; 3 — щель диафрагмы; 4,5 — объектив; 6,7 - теплозащитные; 8,14 — светофильтр; 9,11 – защитное стекло; 10 – кювета; 12 - фотодиод; 13,16 – матовое стекло; 15 – делитель светового потока; 17- фотоэлементПрограмма работы

1. Определение концентрации ионов меди(II) в водных растворах дифференциальным методом и методом градуировочного графика

Метод основан на образовании аммиачного комплекса меди (II), имеющего интенсивную сине-фиолетовую окраску.

Ход определения.

1. Приготовление стандартных растворов:

Готовят шесть стандартных растворов, содержащих 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0; 30,0 мг меди в 50 см³ раствора. Для этого в мерные колбы вместимостью 50 см³ вносят рабочий раствор, объемом 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 см³ соответственно, добавляют в каждую колбу 10 см³ раствора аммиака и доводят объёмы до метки дистиллированной водой. К измерениям приступают через десять минут.

2. Приготовление раствора сравнения.

В мерную колбу, вместимостью 50 см³ вносят 10 см³ раствора аммиака и доводят объёмы до метки дистиллированной водой.

3. Выбор светофильтра

Раствор, имеющий наиболее интенсивную окраску, фотометрируют относительно раствора сравнения (или воды), со всеми светофильтрами поочерёдно, записывая результаты измерений в таблицу 9.2.1.1.

Строят спектральную характеристику раствора в координатах и выбирают в качестве рабочего светофильтр, соответствующий наибольшему значению светопоглощения.

4. Определение меди(II) по методу градуировочного графика.

1. Построение градуировочного графика.

С выбранным светофильтром поочередно фотометрируют все растворы стандартной серии относительно раствора сравнения.

Результаты измерений заносят в таблицу 9.2. и строят градуировочный график в координатах

2. Контрольная задача.

К анализируемому раствору, содержащему соль меди (II), приливают 10 см³ аммиака и доводят объем раствора до 50 см³ дистиллированной водой. Подготовленную пробу фотометрируют относительно раствора сравнения при выбранном светофильтре. Измерения повторяют 3-5 раз. Результаты заносят в таблицу 9.2.1.1.

5. Определение меди(II) дифференциальным методом.

1. Построение графика дифференциальным методом.

С выбранным светофильтром поочерёдно фотометрируют стандартные растворы относительно раствора сравнения, содержащего 10,0 мг меди в 50 см³ раствора (раствор №2 стандартной серии).

Если содержание меди в фотометрируемом растворе меньше, чем в растворе сравнения, применяют обратный порядок измерений: фотометрируемый раствор принимают за «нулевой» раствор сравнения, т.е. устанавливают по нему оптический нуль прибора, а найденное значение оптической плотности берут со знаком «минус».

Результаты измерений вносят в таблицу 9.2.1.2. и строят градуировочный график в координатах .

2. Контрольная задача. Определение содержания меди (II) в анализируемом растворе.

К анализируемому раствору, содержащему соль меди (II), приливают 10 см³ раствора аммиака и доводят объём до 50 см³ дистиллированной водой. При определении меди в твёрдых пробах их предварительно растворяют по соответствующим методикам.

Подготовленную пробу фотометрируют относительно раствора сравнения,содержащего 5 мг меди, применяя при необходимости приём двухстороннего дифференцирования.

Измерения повторяют 3-5 раз. Результаты заносят в таблицу 9.2.1.4.

2. Определение железа (III) методом градуировочного графика

Метод основан на образовании окрашенного красного комплекса ионов железа с сульфосалициловой кислотой состава 1:2, имеющего максимальный выход при = 4.

Ход работы:

1. Приготовление стандартных растворов:

Готовят шесть стандартных растворов, содержащих 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; и 0,6 мг железа (III) в 50 см³, используя в качестве реагентов 30 см³ раствора сульфосалициловой кислоты и 5 см³ буферного раствора.

2. Приготовление раствора сравнения

В мерную колбу, вместимостью 50 см³, вносят 30 см³ раствора сульфосалициловой кислоты и 5 см³ буферного раствора и доводят до метки дистиллированной водой.

3. Выбор светофильтра

Раствор, имеющий наиболее интенсивную окраску, фотометрируют относительно раствора сравнения со всеми светофильтрами поочерёдно, записывая результаты измерений в таблицу 9.2.1.1.

Строят спектральную характеристику раствора в координатах и выбирают в качестве рабочего светофильтр, соответствующий наибольшему значению светопоглощения.

4. Определение железа (III) по методу градуировочного графика

1. Построение градуировочного графика.

С выбранным светофильтром поочередно фотометрируют все растворы стандартной серии относительно раствора сравнения. Результаты измерений заносят в таблицу 9.3 и строят градуировочный график в координатах A = f (m(Fe³⁺))

2. Контрольная задача. Определение содержания железа (III) в анализируемом растворе:

К анализируемому раствору приливают 30 см³ раствора сульфосалициловой кислоты и 5 см³ буферного раствора, доводят объём до 50 см³ дистиллированной водой.

Фотометрирование проводят через 10 минут относительно раствора сравнения. Измерения проводят пять раз и по среднему результату графически находят содержание железа (III) в пробе.

3. Определение титана (IV) методом градуировочного графика

Титан (IV) образует в пероксидом водорода в кислой среде желтый комплекс состава [Ti(OH)₂H₂O₂]²⁺. Устойчивость комплекса невелика (β₁≈10⁴), поэтому для полноты его образования требуется значительный избыток пероксида водорода. Наиболее подходящей средой для реакции титана с пероксидом водорода являются сернокислые растворы (0,5-1 М H₂SO₄).

Пероксидная методика обладает малой чувствительностью (), но широко используется в практике молекулярного абсорбционного анализа. Ее с успехом применяют для определения титана в сталях, чугунах, тантале, жаропрочных сплавах, ильменитовых концентратах, железных рудах и т.д.

Мешают определению титана фосфаты, фториды, оксалаты и цитраты, связывающие его в комплексы, а также ионы металлов, обладающие собственной окраской или образующие пероксидные комплексы (V, Mo, U, Nb, Cr).

Ход работы.

1. Приготовление стандартных растворов:

В пять мерных колб, вместимостью 50,0 мл, вводят стандартный раствор титана с содержанием (мг): 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 соответственно, 20 мл воды, 5 мл серной кислоты, 3 мл раствора пероксида водорода. Содержимое колб разбавляют водой до метки.

2. Приготовление раствора сравнения

В мерную колбу, вместимостью 50 см³, вносят 5 мл серной кислоты, 3 мл раствора пероксида водорода. Содержимое колб разбавляют водой до метки.

3. Определение титана (IV) по методу градуировочного графика

1. Построение градуировочного графика:

С выбранным светофильтром (λ=410 нм) поочередно фотометрируют все растворы стандартной серии относительно раствора сравнения. Результаты измерений заносят в таблицу 9.3 и строят градуировочный график в координатах A = f (m(Ti⁴⁺))

2. Контрольная задача. Определение содержания титана (IV) в анализируемом растворе:

К анализируемому раствору приливают 20 мл воды, 5 мл серной кислоты, 3 мл раствора пероксида водорода. Содержимое колб разбавляют водой до метки.

Фотометрирование проводят через 10 минут относительно раствора сравнения. Измерения проводят пять раз и по среднему результату графически находят содержание титана (IV) в пробе.

4. Определение фосфора в виде синего фосфорномолибденового комплекса методом градуировочного графика

Метод основан на взаимодействии фосфора с молибдатом аммония и образовании при этом желтого комплекса гетерополикислоты (ГПК) H₃[P(Mo₃O₁₀)₄]∙nH₂O, который в дальнейшем восстанавливается и окрашивает раствор в синий цвет (ε₈₃₀=26800 моль/дм³∙см)

Ход определения.

1. Приготовление стандартных растворов:

В 6 мерных колб, вместимостью 50 см³ вносят рассчитанные объемы дигидрофосфата калия: 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 (см³), содержащие: 0,02; 0,05; 0,1; 0,15; 0,2; 0,25 (мг фосфора). Затем приливают по 20,0 см³ дистиллированной воды, 5,0 см³ раствора парамолибдата аммония, 2,0 см³ аскорбиновой кислоты и доводят до метки дистиллированной водой.

Растворы стандартной серии фотометрируют относительно раствора сравнения через 15 минут после их приготовления при выбранной рабочей длине волны 850 нм с помощью прибора «Эксперт-003». Каждый раствор фотометрируют 3-5 раз.

2. Приготовление раствора сравнения