Еталонна відповідь

Варіант №26

1.Надати визначення емісійній фотометрії, принципова схема .

Емісійна фотометрія полум’я – метод емісійного спектрального аналізу,

заснований на термічному збуджені атомів у низькотемпературному полум’ї.

Температура полум’я залежить від газів, які застосовуються для утворення полум’я: ацетилен – повітря 2200 ⁰С, пропан-бутан – повітря 1900 ⁰С.

Інтенсивність випромінювання реєструється за допомогою фотомножника і

вимірювального пристрою. Спектральні лінії виділяються за допомогою

світлофільтрів, або монохроматорів. Для вимірювання використовуються

резонансні лінії, які відповідають переходу електронів з найближчого

збудженого рівня на основний рівень. Наприклад, визначення натрію і калію проводиться по лініям: Na – 589,0 і 589,6 нм, К – 766,5 і 769.9 нм. Кальцій

визначають по резонансній лінії 422,7 нм, або по полосам 554, 605, 622 нм.

Аналізуємий розчин розпилюється струмом повітря у розпилювачі і подається у полум’я пальника. Схема атомно-емісійній спектроскопії наведена на рис.

Рис. Схема атомно-емісійної спектрометрії.

1 – полум’я, 2 – пальник, 3 – монохроматор,

4 – фотомножник, 5 – вимірювання аналітичного сигналу.

Методика аналізу атомно – емісійною спектрометрією передбачає такі

основні етапи: 1)підготовка аналізуємого зразку (розчинення) до аналізу,

2)приготування стандартних розчинів, 3)введення розчину в полум’я,

4)виділення аналітичної спектральної лінії аналізуємого елементу,

5)вимірювання інтенсивності випромінювання, 6)розрахунок концентрації

елементу у пробі з використанням стандартних розчинів.

Лицьова панель

Зовнішній вигляд спектрофотометру наведено на рис. . На лівій передній

панелі 1 розташовані органи управління і індикації монохроматору і газорозподільною системою. В центрі передньої частини спектрофотометру

розташовано відсік, у якому встановлено атомізатор. Відсік прикритий

дверцятами 2. На задній стінці відсіку знаходяться штуцери для підводу газу

до горілки і повітря до розпилювачу. Там же розташоване і гніздо для ключа

насадки. В правому передньому куту декоративного кожуху знаходяться

відкидні дверцята 3, які притуляють відсік для встановлення держака лампи з

порожнистим катодом. На правій панелі 4 розташовані органи для налагодження і індикації блоків живлення і реєстрації, а також кнопка

включення мережі живлення.

1 – ліва передня панель, 2 – світлозахисні дверцята,

3 - відкидні дверцята, 4 – права передня панель.

2. Дати характеристику диференціальному фотометричному аналізу, пояснити суть методу.

Якщо светопоглощение аналізованого розчину вимірюють по відношенню до середовища порівняння (розчин порівняння, діафрагма, оптичний клин), оптична щільність А якої істотно більше нуля (наприклад, А = 0,1-1,0), то такий спектрофотометричний метод називають диференціальної спектрофотометрі, або диференціальним фотометричним аналізом. Одне з основних достоїнств диференціальної спектрофотометрії полягає в зменшенні помилки спектрофотометричних визначень. Тому диференціальну спектрофотометрію іноді називають прецизійної спектрофотометрі. Диференціальна спектрофотометрія використовується, зокрема, при отриманні ІК спектрів поглинання таких речовин, у яких спостерігається велика спільна розсіювання світла, внаслідок чого світлопропускання в ГИК області сильно знижується (іноді до 10-20%), спектри мають брудний, смуги поглинання важко ідентифікуються. Для усунення цього явища в канал порівняння вводять діафрагму, що перекриває частину світлового потоку. При цьому шкала пропускання розширюється і ІК спектри поглинання виходять більш чіткими, смуги поглинання ідентифікуються надійно.

Серед різних варіантів диференціальної спектрофотометрії в аналітичній практиці поширений простий спосіб, коли оптичну щільність аналізованого розчину вимірюють по відношенню до розчину порівняння, який містить той же обумовлений речовина, що й аналізований розчин, але з дещо меншою концентрацією. У цьому випадку вимірюється відносна оптична щільність А х дорівнює різниці оптичної щільності аналізованого розчину і оптичної щільності А 0 розчину порівняння.

Метод використовують тоді, коли концентрація розчину - велика (десятки відсотків) і оптична щільність - висока. При високої оптичної щільності зростає помилка безпосередніх спектрофотометричних визначень. Застосування ж розчину порівняння, також містить визначувану речовину, дозволяє зменшити вимірювану відносну оптичну щільність А х аналізованого розчину, розширити протяжність шкали светопропускания і знизити помилку визначень до кількох десятих часток відсотка.

Найменшу помилку отримують тоді, коли різниця оптичної щільності вимірюваного розчину і розчину порівняння мінімальна, а оптична щільність розчину порівняння - висока, аж до А = 1.

Суть методу полягає в наступному. Готують ряд (п'ять-десять) еталонних розчинів визначуваної речовини з різною, точно заданою концентрацією з 0, з 1, с 2, ..., з n. Спочатку при обраній довжині хвилі в обидва канали спектрофотометра поміщають однакові кювети з одним і тим же еталонним розчином (концентрація визначуваної речовини дорівнює з 0), щодо якого будуть проводити наступні вимірювання, і встановлюють шкалу оптичної щільності в положення А = 0. Потім при тій же постійної аналітичної довжині хвилі вимірюють оптичну щільність А i (i = 1, 2, ...; n) кожного еталонного розчину і оптичну щільність А х аналізованого розчину щодо еталонного розчину з концентрацією с 0 і власної оптичної щільністю А 0 ( щодо чистого розчинника), після чого знаходять концентрацію з х визначуваної речовини в аналізованому розчині наступними способами.

Розрахунковий спосіб. При цьому способі передбачається здійснимість основного закону світлопоглинання. Відповідно до цього закону можна написати: А х = e l (з х - з 0), c x - c 0 = A x / e l, c x = c 0 + A x / e l

де e - молярний коефіцієнт погашення визначуваної речовини, l - товщина поглинаючого шару. Якщо ввести фактор перерахунку

F = l / e l,

то останнє рівняння можна переписати у вигляді:

c x = c 0 + F A x

Це рівняння і використовують для розрахунку концентрації з х визначуваної речовини на підставі вимірювання А х і при відомій концентрації з 0 еталонного розчину порівняння. Диференціальна спектрофотометрія в різних варіантах застосовується при визначенні ряду металів і неметалів, органічних сполук, лікарських речовин. Так, розроблені варіанти аналізу методом диференціальної спектрофотометрії багатьох двокомпонентних сумішей лікарських речовин: кофеїн і аспірин, кофеїн і амідопірин, кофеїн і фенацетин, теобромін і барбаміл, теофілін та барбаміл, папаверину гідрохлорид і дибазол, папаверину гідрохлорид і кислота нікотинова - і т. д.

3. Задача. Визначити сульфур у розчині натрій сульфату. Якщо маса тигелю = 16,14135г. Маса тигелю з осадом = 16,50835г . Дійсне значення = 0,07 г.

Відповідь:

Аналіз розчину сульфатної кислоти на вміст сульфуру виконується у такій послідовності:

29. На техно-хімічних терезах взяти наважку хлориду барію і перенести в стакан ємністю 100мл.

30. Розчинити наважку BaCl₂*2H₂O в 50 мл гарячої дистильованої води.

31. Аналізуємий розчин в стакані на 150 мл розбавити гарячою дистильованою водою до 100 мл. Додати 0,5 мл нітратної кислоти.

32. Нагріти розчин в обох мстаканах майже до кипіння, але не кип’ятити.

33. Провести осадження BaSO⁴ . Для цього в розчин натрій сульфату повільно, по краплям, при безперервному перемішуванні скляною паличкою, не торкаючись нею стінок стакану, вливати гарячий розчин хлориду барію впродовж 2-3 хв.

34. Не виймаючи скляної палички зі стакану, накрити останній фільтрувальним папером і залишити для старіння. (12-24 год)

35. Чистий фарфоровий тигель прожарити у муфельній печі спочатку 20 хв., а потім до сталої маси через 10 хв. Отримані результати записати.

36. Густий беззольний фільтр («синя стрічка» )розташувати у воронці і змочити декількома краплинами дистильованої води. Воронку з фільтром встановити у кільце штатива, а під воронку поставити чистий пустий стакан.

37. Обережно по скляній паличці перелити розчин на фільтр, не каламутячи осаду.

38. Промити осад методом декантації. Для цього до осаду у стакані додати 20-25 мл холодної дистильованої води, перемішати і дати відстоятися. Прозорий розчин перелити на фільтр. Повторити 2-3 рази,не виймаючи скляну паличку із стакана.

39. По закінченню декантації додати до осаду 20-25 мл дистильованої води і перенести осад на фільтр, змиваючи стінки стакану і паличку струмом води з промивалки.

40. Промити осад на фільтраті дистильованою водою до негативної реакції фільтрату на іони Cl^- (AgNO₃).

41. Вороку з фільтром підсушити в сушильній шафі.

42. Фільтр з осадом перенести в тигель, поставити в піч і прожарювати до сталої маси.

Розрахувати вміст сульфуру в розчині, що аналізується за формулами:

Q_s = a_BaSO4*F;

a_BaSO4 = 0,36702.

F = 32/133=0,137

Qs = 0,05

Δ = 0,07-0,05=0,02

γ =(0,05-0,07)/0,07=0,028*100%=28%