Рішення задач за темою „Фізико-хімічні методи аналізу”

Оптичні методи аналізу засновані на вимірювання ефектів взаємодії речовин з електромагнітними хвилями оптичного діапазону. Характер такої взаємодії може бути різноманітним, в залежності від цього існує багато методів оптичного аналізу.

1.1. Оптичні методи аналізу. Фотометрія.

Фотометричні методи основані на вимірюванні поглинання молекулами (або іонами) речовин електромагнітного випромінювання. Кількість світла, що поглинається, оцінюють відносною величиною – поглинанням або оптичною щільністю D, що являє собою логарифм відношення інтенсивності світлових потоків, що входять у кювету з розчином речовини I₀, і що виходять з неї I:

(13)

Поглинання залежить від концентрації розчину С і товщини шару, скрізь який проходить світлове випромінювання l. Дана залежність описується законом світлопоглинання (законом Бугера–Ламберта–Беру):

(14)

або

(15)

Коефіцієнт пропорційності k являє собою поглинання розчину при його концентрації і товщині, рівних одиниці, і є характерним для речовини. Якщо концентрації розчину виражена у моль/дм³, то k називають молярним коефіцієнтом світло поглинання.

Завдання для рішення

1. Розрахувати оптимальну товщину світлопоглинаючого шару (см) для виміру оптичної щільності розчину, що містить 2 мг сульфати нікелю в 50 см³ розчину. Молярний коефіцієнт світлопоглинання дорівнює 400, оптична щільність розчину 0,43.

2. В 50 см³ розчину втримується 0,005 г заліза. Оптична щільність розчину 0,75, товщина кювети 5 см. Розрахувати молярний коефіцієнт світлопоглинання.

3. Оптична щільність розчину, що містить 0,5 мг сульфату міді в 50 см³, дорівнює 0,43. Молярний коефіцієнт світлопоглинання дорівнює 4000. Чому дорівнює товщина (см) світлопоглинаючого шару кювети?

4. При визначенні міді у вигляді мідноаміачного комплексу оптична щільність розчину, що містить 0,23 мг міді в 50 см³, склала 0,264 при товщині світлопоглинаючого шару 2 см. Розрахувати молярний коефіцієнт світлопоглинання.

5. При визначенні заліза у вигляді моносульфосаліцилата оптична щільність розчину, що містить 0,5 мг заліза в 100 см³, склала 0,42 при товщині світлопоглинаючого шару 2 см. Розрахувати молярний коефіцієнт світлопоглинання.

6. Оптична щільність розчину комплексної сполуки міді з дитизоном концентрацією 2·10^–4 моль/дм³, дорівнює 1,0. Молярний коефіцієнт світлопоглинання такого раствора 5·10⁴. Розрахувати товщину (см) світлопоглинаючого шару кювети.

7. Оптична щільність розчину, що містить 0,07 мг марганцю (у вигляді перманганату) в 50 см³, склала 0,54 при товщині світлопоглинаючого шару 2 см. Розрахувати молярний коефіцієнт світлопоглинання.

8. Оптична щільність розчину комплексної сполуки алюмінію з алюминоном склала 0,62 при товщині світлопоглинаючого шару 0,5 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 1,7·10⁴. Розрахувати молярну концентрацію розчину, що досліджується.

9. Оптична щільність розчину комплексної сполуки титану із хромотроповою кислотою склала 0,46 при товщині світлопоглинаючого шару 0,3 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 10⁵. Розрахувати молярну концентрацію досліджуваного розчину.

10. Оптична щільність розчину комплексної сполуки титану з пероксидом водню склала 0,23 при товщині світлопоглинаючого шару 0,1 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 10³. Розрахувати молярну концентрацію досліджуваного розчину.

11. Вміст загального цукру С₁₂Н₂₂О₁₁ в 50 г вафель визначали шляхом окислювання дихроматом калію в сильнокислому середовищу. Оптична щільність отриманого синьо-зеленого розчину склала 0,20 при товщині світлопоглинаючого шару 0,1 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 10³. Чому дорівнює концентрація цукру (г/100 г продукту) у досліджуваному кондитерському виробі?

12. Вміст цукрів, що редукують, у перерахуванні на глюкозу С₆Н₁₂О₆ у кондитерському виробі визначали за реакцією з ферроцианідом калію. Оптична щільність отриманого жовтого розчину склала 0,13 при товщині світлопоглинаючого шару 0,3 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 2·10³. Чому дорівнює концентрація (г/дм³) глюкози в продукті, що аналізується?

13. Чому дорівнює оптична щільність розчину концентрацією 5·10^–4 моль/дм³, виготовленого для фотометричного визначення сахарину в безалкогольному напою? Молярний коефіцієнт світлопоглинання равен 2000, товщина світлопоглинаючого шару кювети 30 мм.

14. При визначенні таніну оптична щільність розчину склала 0,36 при товщині світлопоглинаючого шару кювети 0,3 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання дорівнює 4000. Розрахувати вміст (моль/дм³) таніну в аналізованому розчині.

15. Чому дорівнює оптична щільність розчину концентрацією 10^–3 моль/дм³, приготовленого для фотометричного визначення фосфору в молоці? Молярний коефіцієнт світлопоглинання дорівнює 3000, товщина світлопоглинаючого шару кювети 5 мм.

16. Оптична щільність пофарбованого в жовто-жовтогарячі кольори продукту ксантопротеїнової реакції білків склала 0,75 при товщині світлопоглинаючого шару 0,1 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 5·10³. Розрахуйте молярну концентрацію білків в молоці.

17. Кювету з якою товщиною (см) світлопоглинаючого шару варто застосовувати для фотометричного визначення білків у м'ясі, якщо концентрація білків 0,1 мг/см³; оптична щільність розчину 0,36; молярний коефіцієнт світлопоглинання 5·10².

18. При фотометричному визначенні холестерину в овочах по реакції з оцтовим ангідридом і концентрованою сірчаною кислотою оптична щільність склала 0,21 при товщині світлопоглинаючого шару 0,3 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 10⁴. Розрахувати молярну концентрацію холестерину в аналізованому продукті.

19. Чому дорівнює молярний коефіцієнт світлопоглинання рожево-фіолетового продукту, отриманого по реакції з реактивом Грисса при визначенні нітритного азоту в м'ясному продукті, якщо оптична щільність дорівнює 0,42, товщина світлопоглинаючого шару 0,3 см, концентрація розчину 10^–3 моль/дм³,.

20. Вміст білкового азоту в м'ясі, установлене за реакцією з реактивом Несслеру, дорівнює 6·10^–4 моль/дм³. Чому дорівнює молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину, якщо оптична щільність дорівнює 0,82, товщина світлопоглинаючого шару 0,3 см.

21. Після мінералізації молока оптична щільність продукту реакції фосфоровмісної сполуки з гідрохіноном склала 0,43 при товщині світлопоглинаючого шару 0,5 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 10³. Розрахувати концентрацію (мг/дм³) фосфору в молоці.

22. При фотометричному визначенні крохмалю в рисі оптична щільність розчину склала 0,25, що відповідає концентрації крохмалю 2·10^–4 моль/дм³. Розрахувати товщину (мм) світлопоглинаючого шару кювети, що використовується для аналізу. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 4·10³.

23. При визначенні аскорбінової кислоти у виноградному соку за реакцією з реактивом Фоліну оптична щільність склала 0,36 при товщині світлопоглинаючого шару 0,3 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 4·10³. Розрахувати молярну концентрацію аскорбінової кислоти в соку.

24. При фотометричному визначенні заліза (III) у водопровідній воді оптична щільність склала 0,18 при товщині світлопоглинаючого шару 0,1 см. Молярний коефіцієнт світлопоглинання розчину 5·10³. Розрахувати вміст (мг/дм³) заліза в воді.