Лабораторная работа

1. Определение нитрата магния в растворе

Раздел 4. Физико-химические методы анализа Введение

Сущность и классификация физико-химических методов анализа, их роль в автоматизации производства (2).

Тема 4.1. Колориметрический метод анализа

Основы колориметрического анализа. Методы определений. Основной закон светопоглощения. Оптическая плотность. Схема фотоэлектроколориметра.

Студент должен:

знать:

• сущность колориметрии;

• методы колориметрии: метод стандартных серий, метод колориметрического титрования, фотоэлектроколориметрию;

• правила работы с фотоэлектроколориметром.

уметь:

• приготовить серию стандартных растворов, определить их оптическую плотность;

• построить градуированный график зависимости оптической плотности от концентрации;

• определить оптическую плотность и концентрацию ионов меди II (железа III) в растворе.

Колориметрический метод анализа основан на измерении поглощения света веществом. Сравнивают интенсивность окраски исследуемого раствора с окраской стандартного раствора, концентрация которого известна. Метод весьма чувствителен и применяется для определения микро- и полумикроколичеств. Для проведения анализа колориметрическим методом требуется значительно меньше времени, чем химическим путем.

Основной закон поглощения света

Если световой поток, интенсивность которого I₀, направить на раствор, находящийся в плоском стеклянном сосуде (кювете), то одна часть его интенсивностью I₁ отражается от поверхности кюветы, другая часть интенсивностью I₂ поглощается раствором и третья часть интенсивностью I₃ проходит через раствор. Между этими величинами имеется зависимость:

(а)

Так как интенсивность I₁ отраженной части светового потока при работе с одинаковыми кюветами постоянна и незначительна, то в расчетах ею можно пренебречь. Тогда равенство (а) принимает вид

Это равенство характеризует оптические свойства раствора, т.е. его способность пропускать или поглощать свет. Интенсивность поглощенного света зависит от числа окрашенных частиц в растворе, которые поглощают свет в значительно большей степени, чем растворитель.

Световой поток, проходя через раствор, теряет часть интенсивности тем большую, чем больше концентрация и толщина слоя раствора. Для окрашенных растворов между степенью поглощения монохроматического света, интенсивностью падающего света, концентрацией окрашенного вещества и толщиной слоя существует зависимость, называемая законом Бугера – Ламберта – Бера. По этому закону, поглощение света, прошедшего через слой окрашенной жидкости, пропорционально концентрации и толщине слоя его:

где I – интенсивность светового потока, прошедшего через раствор;

I₀ – интенсивность падающего света;

с – концентрация, моль/л;

h – толщина слоя, см;

k – мольный коэффициент поглощения; зависит от химической природы и физического состояния вещества.

Логарифмируя это уравнение, получаем

Десятичный логарифм отношения интенсивности падающего света к интенсивности света, прошедшего через раствор, называют оптической плотностью раствора Д.

;

Следовательно, оптическая плотность пропорциональна концентрации раствора и толщине слоя, через который проходит световой поток.