2. Определение концентрации веществ в растворе

с помощью градуировочного графика

Метод градуировочного графика является наиболее распространённым и точным методом фотометрических измерений и представляет графическую зависимость D =f (с). В соответствии с законом Бугера–Ламберта–Бера этот график должен представлять прямую линию, проходящую через начало координат.

При выбранной длине волны и толщине слоя раствора измеряют оптические плотности стандартных растворов и строят график зависимости оптической плотности (поглощения) стандартных растворов определяемого вещества от концентрации для данного прибора D(с).

2.7 Определение концентрации веществ в растворе

методом дифференциальной фотометрии

Этот метод применяют для расширения диапазона фотометрических определений, которые нельзя проводить при поглощении D > 1,2. Раствором сравнения в этом случае служит стандартный раствор с более низкой, чем у анализируемого раствора концентрацией. На фотоколориметре при этом фиксируется разность поглощения анализируемого и стандартного раствора. Концентрацию раствора легко определяют по калибровочному графику.

8. Определение концентрации веществ в смеси

а) Важным дополнением к закону Бугера — Ламберта — Бера является закон аддитивности  светопоглощения. Если между различными веществами, находящимися в растворе, отсутствует какое-либо взаимодействие, и законы поглощения строго выполняются, то оптическая плотность раствора равна сумме оптических плотностей отдельных компонентов в растворе. Соблюдение этого закона является обязательным условием спектрофотометрического анализа многокомпонентных систем.

б) Если имеется спектральная область, в которой один из компонентов не поглощает, задача значительно упрощается. В этом случае используется способ построения градуировочного графика. При этом подбирают условия, при которых поглощение светового потока окрашенным комплексом анализируемого вещества является максимальным, а поглощение раствором соли мешающего компонента незначительно.

2. Спектрофотометрическое определение железа (ιιι) в присутствии солей никеля роданидным методом

Цель работы:

Прямое спектрофотометрическое определение концентрации ионов Fe³⁺ в растворе в присутствии мешающих ионов Ni²⁺ методом построения градуировочного графика.

Растворы солей никеля и железа в присутствии роданид-ионов имеют различную окраску, что позволяет выделить участок спектра, отвечающий п. 9б. В результате разделяются максимумы поглощения растворами железа и никеля. Создаются оптимальные условия для фотометрического определения железа (III) в присутствии никеля (II) методом построения градуировочного графика в условиях дифференцированного определения.

Определение ионов железа (III) основано на фотометрировании стандартных и исследуемых растворов железа (ΙΙΙ), переведённых в окрашенный роданидный (тиоцианатный) комплекс кроваво-красного цвета. В упрощенном ионном виде реакцию можно записать так:

3SCN⁻ + Fe³⁺ = [Fe(SCN)₃].

Полученное соединение правильнее считать нейтральным октаэдрическим комплексом − [Fe(H₂O)₃(SCN)₃] − тритиоцианотриакважелезо.

Следует заметить, что окончательного мнения о том, сколько ионов SCN^– содержится в комплексном ионе, придающем окраску раствору, нет. Это могут быть разные по составу комплексы, находящиеся в динамическом равновесии: [Fe(SCN) (H₂O)₅]²⁺, [Fe(SCN)₂(H₂O)₄]⁺, [Fe(SCN)₄(H₂O)₂]^-, [Fe(SCN)₅(H₂O)], отличающиеся интенсивностью окраски, что обязывает соблюдать условие: концентрация роданида аммония должна быть избыточной и одинаковой в анализируемом и стандартных растворах.

Определению мешают

− сильные окислители, окисляющие роданид-анион;

− вещества, восстанавливающие железо (III) до железа (II);

− катионы кобальта, хрома, висмута, молибдена, вольфрама, меди, титана и др., связывающие в комплекс ион роданида;

− избыток хлорид- и сульфат- ионов, а также ионы фосфатов, фторидов, тартратов, мешающее влияние которых обусловлено конкурирующими реакциями в процессе комплексообразования.¹

Наилучшей средой является азотнокислая. 1-2 мл азотной кислоты 1:1 на 25 мл раствора достаточно, чтобы

− стабилизировать роданидный комплекс,

− препятствовать гидролизу соли железа,

− препятствовать восстановлению Fe (III) до Fe (II).

Первый этап работы − выбор оптимальных условий фотометрического определения Fe³⁺ в присутствии интерферирующих ионов Ni^2+., для чего снимаются спектры поглощения − зависимость оптической плотности D от длины волны падающего света λ для каждого из растворов железа и никеля в присутствии роданида калия.

Подходящим является тот участок спектра, где поглощение роданидным комплексом железа является максимальным, а поглощение раствором соли никеля незначительно.

Оптическую плотность растворов измеряют на спектрофотометре СФ-26 в диапазоне длин волн 380 – 540 нм с шагом 20 нм. Сопоставляя полученные зависимости D от λ, и учитывая, что для смесей веществ найденная величина оптической плотности раствора всегда является суммой вкладов каждого компонента исследуемой смеси, устанавливают оптимальную длину волны (λ_опт), при которой аддитивный вклад соли никеля очень мал, а вклад роданида железа достаточно велик.

На втором этапе фотометрического определения железа, измеряют оптическую плотность D свежеприготовленных эталонных растворов роданида железа, пропуская через них свет установленной оптимальной длины волны λ_опт.

По результатам фотометрирования строят график зависимости D от содержания железа (III) в стандартных растворах. Указанную зависимость используют в качестве градуировочного графика при определении железа (ΙΙΙ) в присутствии солей никеля (П), так как он построен в условиях фотометрического дифференцированного определения, где аддитивным вкладом никеля в величину суммарной оптической плотности исследуемого раствора можно пренебречь.

Реактивы

− Эталонный (стандартный)² раствор В соли железа (III) c титром по железу 2∙10^–5 г/мл;

− 10%-ный раствор роданида калия;

− Раствор азотной кислоты 1:1;

− Рабочий раствор соли никеля с титром по никелю 10^–3 г/мл (1 мг/мл);

− Дистиллированная вода.

Аппаратура и посуда

− Спектрофотометр (СФ-26);

− кюветы на 1см;

− мерные колбы на 1000, 500, 100 и 25 мл;

− бюретки на 25 мл;

− мерные цилиндры на 10 мл;

− стаканы для слива отработанных растворов

Выполнение работы