метода фотометр

рида и никотиновой кислоты. Оба компонента поглощают при λ = 261 нм, а при λ = 325 нм — поглощает только папаверин гидрохлорид. По поглощению смеси при λ = 325 нм определяют концентрацию папаверина

Оптическая плотность смеси веществ при λ = 261 нм аддитивное складывается из поглощения обоих компонентов, при l = 1 см.

где С2 — молярная концентрация никотиновой кислоты.

Значение молярных коэффициентов поглощения папаверина гидрохлорида при λ = 235 нм и λ = 261 нм и никотиновой кислоты при λ = 261 нм определяют предварительно по стандартным растворам чистых компонентов. Концентрацию никотиновой кислоты рассчитывают по формуле при l = 1 см.

Фотоколориметрически таким способом определяют концентрацию в смеси KMnO4 и K2Cr2O7 с использованием градуировочного графика.

При λ = 550 нм (зеленый светофильтр) поглощает только KMnO4, а при λ = 430 нм (синий светофильтр) поглощают оба компонента. По стандартным растворам перманганата калия и дихромата калия строят градуировочные графики при λ = 550 нм, λ = 430 нм (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Градуировочный график: а) KMnO4 при λ = 550 нм;

б) KMnO4 (1) при λ = 430 нм, K2Cr2O7 (2) при λ = 430 нм

Позначениюоптическойплотностиисследуемойсмесиприλ =550нм определяют сразу концентрацию марганца в растворе, одновременно при помощи кривой 2 определяют оптическую плотность раствора перманганата при 430 нм. Затем по разности оптических плотностей исследуе-

21

мой смеси и раствора перманганата при 430 нм (∆Ax430 = Ax430 − AKMnO430 4 ) по кривой 1 находят концентрацию K2Cr2O7 в исследуемой смеси.

6.2.3. Спектры поглощения определяемых компонентов не накладываются друг на друга

В этом случае определение каждого из компонентов проводят независимо друг от друга любым описанным в разделе 6.1. методом анализа (градуировочного графика, стандарта, добавок).

Сюдажеотноситсяслучай,еслиимеетсяобластьдлинволн,гдеопределяемый компонент поглощает, а остальные — нет. Например, содержание аминозина в растворах для инъекций, в состав которых кроме него входят хлорид, метабисульфит натрия, аскорбиновая кислота, можно определять при λ = 305 нм, так как при этой длине волны поглощает только аминозин.

6.3. Фотометрическое титрование

Фотометрическое титрование — это разновидность титрометрического анализа, при котором точку эквивалентности определяют по изменению оптической плотности раствора при добавлении титранта.

Спектрофотометрическое и фотометрическое титрование заключается в том, что в процессе титрования исследуемого раствора фиксируют изменение оптической плотности. Используют обычные реакции, применяемые в количественном анализе; точку эквивалентности устанавливают по максимальному изменению оптической плотности. Предполагается, что поглощение раствора подчиняется закону Бугера — Ламберта — Бера. Титрование проводят непосредственно в спектрофотометрах, снабженных специальнымикюветнымикрышкамисотверстиямидлявводакончикаполумикробюретки и мешалки, в кюветах объемом 25 мл. По полученным данным строят зависимость А от V, где V — объем титранта, и по положению точки излома (или перегиба) находят точку эквивалентности (ТЭ). На рис. 6.5, а — е приведены кривые спектрофотометрического титрования.

22

Рис. 6.5.Различные формы кривых спектрофотометрического титрования: а) поглощает титруемое вещество, титрант и продукт реакции не поглощают.

ε0 — молярные коэффициент погашения анализируемого вещества, εп и εТ — то же для продута и титранта. Пример — титрование бихромата калия в кислой среде арсенитами и солями Fe2+;

б) поглощает титрант, титруемое вещество и продукт реакции не поглощает. Например, при титровании Fe2+ бихроматом калия;

в) поглощает продукт реакции, титруемое вещество и титрант не поглощают. Такой вид имеет кривая фотометрического титрования солей Сu2+ раствором трилена Б при λ = 625 нм, где преимущественно поглощает комплекс;

г) поглощает титруемое вещество и титрант; д) поглощает продукт и титрант, титруемое вещество не поглощает;

е) реакция не доходит до конца; поглощает продукт

Точность установления точки эквивалентности тем больше, чем резче выраженизломнакривойвблизиэтойточки.Этонаблюдаетсядляпрактически необратимых реакций и для реакций, с большой константой равновесия, например, при образовании устойчивых комплексных соединений. В тех случаях, когда на кривых спектрофотометрического титрования отсутствует резкий излом, а имеет место главное изменение оптической плотности (реакция не доходит до конца, продукт реакции малоустойчив) (рис. 6.5е) точку эквивалентности находят, эксстраполируя касательные к участкам кривой титрования. Точность спектрофотометрического титро-

23

Рис. 7.1. Спектры индикатора при различных рН.

Кривые 1 — HInd, 4 — Ind–

Спектрофотометрические методы позволяют определить константу диссоциации слабой кислоты с рК = 10 и более, что не удается сделать потенциометрическими методами.

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ФУРАЦИЛИНА МЕТОДОМ СТАНДАРТНЫХ РАСТВОРОВ

средство. Метод основан на измерении поглощения щелочных растворов фурацилина и сравнении оптической плотности стандартного и анализируемого растворов.

Оборудование и реактивы: фотоэлектроколориметр; колбы мерные вместимостью 500 мл — 2 шт.; бюретка вместимостью 25 мл; раствор NaOH, 0,1 М; исходный раствор фурацилина, 0,1 мг в 1 мл.

Выполнение работы. Готовят стандартный раствор с содержанием фурацилина 0,015 мг/мл. Для этого в мерную колбу вместимостью 50 мл помещают рассчитанный объем исходного раствора фурацилина, 10 мл 0,1 М раствора NaOH и доводят до метки водой. Растворы выдерживают 20 мин, далее фотометрируют в кювете с l = 50 мм со всеми светофиль-

25

трами и выбирают светофильтр, соответствующий максимальному поглощению.

К исследуемому раствору фурацилина в мерной колбе вместимостью 50 мл, прибавляют 10 мл 0,1 М раствора NaOH, перемешивают и доводят водой до метки. Через 20 мин измеряют оптическую плотность раствора (Ах) в такой же кювете с выбранным светофильтром. Концентрацию фурацилина в растворе Сх (в мг/мл) вычисляют по формуле:

Cx = Ax Cñò. ,

Añò.

где Сст. — концентрация стандартного раствора, Аст.— его оптическая плотность. Измерения повторяют несколько раз и рассчитывают среднее значение Сх.

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РИБОФЛАВИНА МЕТОДОМ КАЛИБРОВОЧНОГО ГРАФИКА

В основе работы лежит измерение интенсивности собственной окраски рибофлавина (витамина В2) в растворах различных концентраций.

Оборудование и реактивы: фотоэлектроколориметр; колбы мерные вместимостью 50 мл — 6 шт.; бюретка вместимостью 25 мл; исходный раствор рибофлавина, 0,1 мг/мл.

Выполнение работы. Для приготовления стандартных растворов в пять мерных колб вливают определенные объемы исходного раствора рибофлавина, содержащие 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 мг рибофлавина и доводят объем раствора до метки водой. Используя один из растворов, выбирают оптимальный светофильтр, соответствующий максимальному поглощению вещества. Измерения проводят в кювете с l = 50 нм. Далее измеряют оптическую плотность стандартных растворов в той же кювете с выбранным светофильтром. По полученным данным строят градуировочный график.

Измеряют оптическую плотность анализируемого раствора и по градуировочному графику определяют содержание рибофлавина (мг).

26

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ ХРОМА (VI) С ДИФЕНИЛКАРБАЗИДОМ

Дихромат калия окисляют количественно в кислой среде дифенилкарбазид с образованием растворимого красителя красно-фиолетового цвета.

Проводят реакцию с избытком дифенилкарбазида, можно, измерив интенсивность окраски, судить о количестве ионов хрома (VI).

Оборудование и реактивы: фотоэлектроколориметр; раствор дихромата калия, 0,02 мг/мл; колбы мерные вместимостью 50 мл — 6 шт.; полумикробюретка вместимостью 5 мл; серная кислота, С = 2,5 моль/л; раствор дифенилкарбазида.

Выполнение работы. Отбирают из полумикробюретки 1, 2, 3, 4, 5 мл раствора дихромата калия в колбы вместимостью 50 мл, добавляют в каждую по 2 мл раствора дифенилкарбазида и по 2 мл 2,5 М H2SO4. Растворы доводят до метки дистиллированной водой и оставляют на 10 мин, предварительно перемешав. Для одного из растворов выбирают светофильтр в кювете с l= 50 мм и измеряют в этих же условиях оптическую плотность стандартных растворов. Строят градуировочный график.

К раствору с неизвестным содержанием ионов хрома (VI) в мерной колбе вместимостью 50 мл, добавляют 2 мл раствора дифенилкарбазида

и2 мл 2,5 М H2SO4, доводят объем до метки дистиллированной водой

иразмешивают, оставляют на 10 мин и фотометрируют, используя в качестве раствора сравнения дистиллированную воду. Содержание хрома рассчитывают по градуировочному графику.

Приготовление раствора дифенилкарбазида: перед употреблением растворяют 0,1 г реагента в 15 мл ацетона в мерной колбе на 50 мл и доводят до метки водой.

Лабораторная работа № 4

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРГАНЦА В КОНЦЕНТРИРОВАННОМ РАСТВОРЕ

Методы дифференциальной двусторонней спектрофотометрии и фотоколориметрии применимы к анализу концентрированных растворов. Они основаны на линейной зависимости относительной оптической плотности от концентрации поглощающего вещества.

Оборудование и реактивы: фотоколориметр; колбы вместимостью 50 мл — 6 шт.; исходный раствор KMnO4, содержащий 0,5 мг/мл Mn2+; бюретка вместимостью 25 мл.

27

Выполнение работы. В шесть мерных колб вместимостью 50 мл вводят определенные объемы исходного раствора с содержащим 1, 2, 3, 4, 5 и 6 мг марганца, и доводят объем раствора до метки водой. Выбирают оптимальный светофильтр и измеряют оптическую плотность стандартных растворов (Aст.) по отношению к раствору сравнения (А0). В данном случае в качестве раствора сравнения используют раствор с промежуточной концентрацией (3—4 мг). Измеряют в кювете с l = 5 мм. Строят градуировочный график в координатах Аотн.= Аст.– А0 = f (Cст.). Анализируемый раствор разбавляют в мерной колбе водой до 50 мл, измеряют оптическую плотность по отношению к выбранному раствору сравнения и по градуировочному графику находят концентрацию марганца и рассчитывают его массу.

Лабораторная работа № 5

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕВОМИЦЕТИНА В ВОДНОМ РАСТВОРЕ

Цель работы. Спектрофотометрическое определение содержания в растворе вещества, имеющего максимум в ультрафиолетовой области спектра, методом градуировочного графика.

Сущность работы. Левомицетин — синтетическое лекарственное вещество группы антибиотиков, имеющее полосу поглощения в УФ-об­ ласти спектра.

Определение левомицетина основано на подчинении интенсивности поглощения вещества по закону Бугера — Ламберта — Бера:

При постоянных толщине поглощающего слоя (кюветы) l и молярном коэффициента погашения (экстинкции) ε, при выбранной длине волны, отвечающей максимуму поглощения, оптическая плотность исследуемого раствора прямопропорциональна концентрации (содержанию) вещества:

28

Графически эта зависимость (2) выражается прямой, проходящей через начало координат под углом к оси абсцисс, тогда:

K = tgα = ε · l, а при l = 1 см K = tgα = ε.

П р и м е ч а н и е. В зависимости от способа выражения концентрации различают молярный коэффициент погашения ε (л · моль-1 · см-1), если С — молярная концентрация, и коэффициент погашения α (л · г-1 · см-1), если С — концентрация, выраженная в г/л или мг/мл. Оба коэффициента взаимосвязаны соотношением — ε = α · М, где М — молекулярная масса.

Измерив оптическую плотность вещества в исследуемом растворе можно, используя график зависимости А = f(C), определить его концентрацию и содержание в пробе.

Оборудование и реактивы: спектрофотометр; кюветы кварцевые с l = 1см — 2 шт.; полумикробюретка — 1 шт.; мерные колбы на 50 мл — 6 шт.; стандартный раствор левомицетина (С = 0,3 мг/мл).

Выполнение работы

Приготовление эталонных растворов и выбор длины волны для построения калибровочного графика

В 5 мерных колб объемом 50 мл с помощью полумикробюретки помещают такие объемы стандартного раствора левомицетина (С =0,3 мг/мл), чтобы получить серию эталонных растворов, содержащих от 0,3 до 1,5 мг левомицетина, и доводят до метки дистиллированной водой. Растворы тщательно перемешивают. Затем для снятия электронного спектра поглощения левомицетина используют один из приготовленных эталонных растворов (с содержанием 0,8—1,0 мг вещества); для этого измеряют оптическую плотность выбранного раствора в области длин волн 220—350 нм через каждые 10 нм и результаты заносят в таблицу.

λ, нм 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350

А

По данным таблицы строят кривую светопоглощения левомицетина в координатах А + λ, нм и определяют длину волны λmax, соответствующую максимальному поглощению вещества (максимуму полосы поглощения левомицетина).

Построение калибровочного графика

Для построения калибровочного графика измеряют оптическую плотность всех приготовленных эталонных растворов при выбранной длине волны λmax и строят зависимость А = f (С, или g), где С — концентрация левомицетина в эталонных растворах, мг/мл; g — содержание левомицетина в эталонных растворах, мг.

29

П р и м е ч а н и е. Построение зависимости А = f(g) в данном случае возможно, т. к. объемы эталонных растворов одинаковы.

Из построенного графика определяют коэффициент поглощения и молярный коэффициент поглощения левомицетина.

Таблица

Данные для построения калибровочного графика при определении левомицетина (λmax )

1.

2.

3.

4.

5.

Определение содержания левомицетина в исследуемом растворе

Пробу исследуемого раствора, выданную лаборантом в мерную колбу на 50 мл, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Определяют оптическую плотность полученного раствора Ах при λmax (берут среднюю величину из 2—3 измерений) и по калибровочному графику определяют содержание левомицетина в пробе (gx, мг).

Лабораторная работа № 6

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СМЕСИ ГИДРОХЛОРИДОВ ПАПАВЕРИНА И ДИБАЗОЛА

Цель работы. Определение концентрации и содержания вещества в растворе, содержащем смесь двух компонентов с налагающимися спектрами поглощения.

Сущность работы. Гидрохлориды папаверина и дибазола — лекарственные вещества, обладающие спазмолитическим, сосудорасширяющим и гипотензивным действием:

30