3.3. Контрольные вопросы к работам с-1 – с-4

1. Основные понятия спектроскопии.

2. Типы переходов, наблюдаемых методом оптической спектроскопии.

3. Принципиальная схема однолучевого спектрофотометра.

4. Диспергирующие элементы: призма, дифракционная решётка.

5. Основной закон оптической спектроскопии.

6. Особенности проведения спектроскопических экспериментов.

7. Степень диссоциации, константа диссоциации, коэффициент активности.

8. Коэффициенты активности ионов в водных растворах. Ионная сила раствора.

9. Буферные растворы.

10. Теория Дебая – Хюккеля.

11. Определение константы кислотности и степени диссоциации слабой кислоты по спектроскопическим данным.

12. Сформулировать условие возникновения изобестической точки.

13. (К работе С-4). Проверить справедливость предположения, использованного при выводе выражения (3.12), о том, что концентрация пиридина остаётся много больше равновесной концентрации комплекса Cu(acac)₂Py даже для наименьшей концентрации лиганда.

Библиографический список к работам С-1 – С-4

Миронов И. В. Основы оптических методов анализа: Учеб. пособие / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 1991.

Бахшиев Н. Г. Введение в молекулярную спектроскопию: Учеб. пособие. Л.: Изд-во ЛГУ, 1987.

Браун Д. и др. Спектроскопия органических веществ / Д. Браун, А. Флой, М. Сейнзбери; Пер. с англ. А. А. Кирюшкина. М.: Мир, 1992.

Органические реагенты в неорганическом анализе / З. Хольцбехер, Л. Дивиш, М. Крал и др. / Пер. с чеш. З. З. Высоцкого. М.: Мир, 1979.

Индикаторы: В 2 т. / Под ред. Э. Бишоп; Пер. с англ. И. В. Матвеевой. М.: Мир, 1976. Т. 1.

Walker W. R., Li N. G. J. Inorg. Nucl. Chem., 1965, 27, 2255. (К работе С-4).

http://physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/DG10/DG.htm

http://fizika.ayp.ru/6/6_10.html

Приложение 3.1

Работа со спектрофотометрами

Работа со спектрофотометром UV-mini-1240 Shimadzu

С пектрофотометр UV-mini-1240 собран по однолучевой схеме, диспергирующий элемент – дифракционная решётка. Предусмотрено несколько режимов работы: спектральный, фотометрический, реги-страция кинетики реакции. Фотометрический режим предусматривает однократное измерение оптической плот-ности образца на выбранной длине волны. Режим «кинетика» – это запись оптической плотности на одной длине волны в зависимости от времени. Спектральный режим – это запись спектра поглощения в заданном диапазоне длин волн.

После включения спектрофотометра и окончания процесса инициализации на табло появляется экран Выбор метода (Mode Menu). Следует загрузить файл с набором параметров соответствующих вашей работе, нажав служебную клавишу F1 [Params], затем F2 [Set], номер файла, соответствующего вашей работе, и Enter. На экране появится список основных параметров, в том числе спектральный диапазон и скорость регистрации. В случае необходимости параметры на экране можно изменить, для этого набрать номер нужной строки, требуемое значение параметра и нажать Enter.

Перед началом записи спектров поглощения необходимо выполнить коррекцию нулевой линии (операцию выполняет лаборант или преподаватель). Для этого вставить кювету с дистиллированной водой в кюветодержатель и нажать служебную клавишу F1 [BaseCorr]. Эту операцию нужно делать только один раз после включения прибора.

Вставить кювету с анализируемым раствором в кюветодержатель, нажать кнопку START / STOP для запуска измерения.

Сохранить полученный спектр в памяти спектрофотометра. (Максимально допустимое количество сохранённых спектров не должно превышать 6.) Для сохранения спектра нажать служебную клавишу F4 [FileCurv], откроется окно Список файлов (Curve file list). После нажатия клавиши F2 [Save] набрать номер строки с нужным файлом и Enter. Откроется таблица с вопросом «Переписать данные файла?». Клавишей «◄» перевести курсор на ОК и нажать Enter. Ввести имя вашего файла, причём после каждого символа нужно нажимать Enter. В конце нажать служебную клавишу F1 [End].

Скопировать спектральные данные в компьютер. Для этого выполнить в заданной последовательности приведённую ниже последовательность действий.

– Включить компьютер, запустить «UV Data Manager», дважды щёлкнув по иконке программы.

– На спектрофотометре перейти в режим Mode Menu, для этого нужно несколько раз нажать клавишу Return. Чтобы включить режим переноса файлов нужно нажать на служебную клавишу F3 [FileTrans]. На табло появится рамка с надписью File transfer. Для выхода из режима по окончании копирования нажать Return.

– На компьютере в окне программы «UV Data Manager» нажать клавишу «Connect». В окошке «Port Select» выбрать «СОМ 1» и OK. В большом окне вверху появится список файлов, имеющихся в памяти спектрофотометра, надпись на клавише «Connect» изменится на «Update». Выделите ваш файл.

–На рабочем столе компьютера есть папка data2012 (или подобная), далее папки с фамилиями преподавателей. Чтобы скопировать туда файл с вашим спектром, откройте папку вашего преподавателя в левом нижнем окне программы «UV Data Manager», затем щёлкните по клавише «Save» и выберите из двух предложенных вариантов расширение *.csv. Файл с таким расширением – это таблица данных, которая может быть импортирована в графический редактор Origin. Если выбрать расширение *.ors, то полученный файл можно скопировать назад в спектрофотометр. В качестве имени файла целесообразно использовать номер рабочего раствора и свою фамилию (Иванов_1.csv).

Редактор Origin подробно описан в отдельном пособии. Начальные сведения об использовании этой программы (Origin 5.0) для обработки данных, полученных при работе со спектрофотометром UV-mini-1240 Shimadzu приведены ниже.

Импорт данных в редактор Origin.

Вызовите редактор Origin с помощью иконки на рабочем столе. На экране появится заготовка таблицы для записи данных (worksheet).

Щёлкните по кнопке «File», выберите последовательно «Import», «ASCII», найдите в появившемся меню один из своих спектров и откройте его. Данные будут занесены в таблицу (worksheet). В созданной таким образом таблице первые две колонки – это длина волны и оптическая плотность. Чтобы разные графики в дальнейшем не путались, необходимо присвоить комментарий колонке «В» в таблице. Щёлкните правой кнопкой по заголовку таблицы, выберите «Properties». В нижней части открывшегося окна, в поле под надписью «Column Label» введите число, соответствующее номеру рабочего раствора, нажмите OK. На вопрос «хотите ли вы, чтобы этот комментарий показывался автоматически?» отвечайте «Да».

Чтобы добавить данные, соответствующие второму спектру, щёлкните по кнопке «File», выберите «New» и «Worksheet». Затем импортируйте второй спектр и т. д. Во всех таблицах присвойте комментарий колонке «В».

Построение графика

Чтобы построить график, выберите Worksheet с одним из спектров. Щёлкните по кнопке «Plot» и выберите «Line». В открывшемся окне сопоставьте колонке «А» символ X, для чего щёлкните один раз по имени колонки, затем по кнопке « Х». Аналогичным образом сопоставьте колонке «B» символ Y и нажмите OK. Перед вами ваш спектр. Чтобы изменить названия осей, сделайте двойной клик на «X(Y) axis title» и наберите в поле, выделенном синим цветом, ваше название.

Чтобы добавить на график ещё один или несколько спектров, щёлкните по кнопке «Graph» (при этом на экране должен быть график, а не Worksheet), затем «Add plot to layer» и «Line». Разверните окошко, которое находится слева вверху под словом Worksheet, и выберите следующий график. Сопоставьте колонке «А» символ X, колонке «B» символ Y и нажмите кнопку «Add». Затем выберите в окошке слева вверху под словом Worksheet следующий спектр и повторите действия. После того, как вы выбрали все желаемые спектры, нажмите OK. Если вы последовали данному выше совету: снабдить комментариями колонки «В» во всех таблицах, то на графике автоматически будет указано соответствие спектров определённым рабочим растворам.

Чтобы сохранить свой Project щёлкните по кнопке File, выберите save as, укажите имя файла. Пожалуйста, сохраняйте ваши данные в папку: 2012\фамилия преподавателя\ваша фамилия\имя файла (или подобную). Она находится в правом верхнем углу на рабочем столе.

Работа со спектрофотометром ThermoSpectronic

С пектрофотометр ThermoSpectronic также собран по однолучевой схеме и снабжён дифракционной решёткой.

После включения сетевого выключателя (на задней панели) в течение 5 мин идёт самотестирование прибора. По окончании на экране появляется меню Utility. Если появляется иное – нажмите зелёную кнопку Utility внизу на передней панели. Проверьте установки даты и времени. Скорее всего, менять ничего не нужно.