Контрольні запитання

1. Абсорбційна спектроскопія. Види електромагнітних випромінювань, методи абсорбційної спектроскопії.

2. Основні вузли приладів абсорбційної спектроскопії. Джерела світла, монохроматори, фотоелементи. Призначення, вибір.

3. Фотометричний метод аналізу. Характеристика методу. Застосування.

4. Спектри поглинання сполук, які використовуються у фотометричному методі.

5. Основні закони світлопоглинання. Закон Бугера–Ламберта, закон Бера, об'єднаний закон Бугера–Ламберта–Бера, закон адитивності.

6. Оптична густина. Світлопропускання.

7. Молярний коефіцієнт світлопоглинання. Умовний та істинний молярний коефіцієнт. Фактори, що впливають на його величину.

8. Перевірка дотримання розчинів закону Бугера–Ламберта–Бера. Причини відхилення від закону.

9. Основні типи хімічних реакцій, що застосовуються у фотометричному аналізі. Вимоги до них. Приклади.

10. Візуальні методи визначення інтенсивності світлопоглинання і концентрації забарвлених сполук.

11. Прилади, які застосовуються у фотометричному методі аналізу.

12. Оптимальні умови фотометричного визначення.

13. Способи визначення концентрацій фотометричним методом: метод градуювального графіка, метод молярного коефіцієнта поглинання, метод додатків, метод диференціальної фотометрії, метод фотометричного титрування.

14. Спектрофотометрія, її переваги і застосування.

15. Особливості визначення концентрації суміші сполук, що мають сумісні області поглинання.

Приклади розв'язання типових завдань

Задача 1. Розрахуйте оптичну густину та пропускання розчину, що містить 7 мг/л золота у вигляді бромідного комплексу в ізопропіловому ефірі, якщо молярний коефіцієнт поглинання (ε) цього комплексу 4,810³ лмоль^–1см^–1. Вимірювання проводиться у 2 см кюветах.

Рішення. Закон Бугера-Ламберта-Бера має вигляд:

A=εcl,

де ε – молярний коефіцієнт світлопоглинання (лмоль^–1см^–1);

с –концентрація розчину (моль/л);

l – товщина світлопоглинаючого шару (см).

Пропускання Т пов'язане із оптичною густиною (А) наступним чином:

або .

Розраховуємо молярну концентрацію розчину:

,

де М – молярна маса (г/моль).

Розраховуємо оптичну густину та пропускання розчину:

A = 4,8·10³·3,6·10^–5·2 = 0,34,

T = 10^–0,34 = 0,46 або 46%.

Задача 2. Наважку залізної руди масою 2,1212 г розчинили у відповідному розчиннику, перевели все залізо у Fe²⁺ та фотометрично відтитрували розчином KMnO₄ у кислому середовищі:

V(KmnO4), мл	2	6	10	18	20	22
А	0,10	0,10	0,12	0,40	0,55	0,68

Розрахуйте масову частку заліза у руді, якщо відомо, що нормальна концентрація розчину калій перманганату складає 0,35 моль-екв/л.

Рішення. Взаємодія Fe²⁺ с калій перманганатом у кислому середовищі відбувається за схемою:

5Fe²⁺ + MnO₄^– + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ +4H₂O.

За наведеними даними будуємо графік у координатах A = f(V).

Проводимо дотичні до обох гілок кривої та за місцем їх перетину знаходимо значення V(KMnO₄) у точці еквівалентності. За графіком V_Т.Е.=14 мл.

Запишемо закон рівності еквівалентів для даної реакції:

.

Враховуючи умови задачі, можна записати:

,

де m_Fe – маса заліза у наважці (г);

M_1/Z(Fe) – молярна маса еквіваленту (г/моль-екв);

C_1/Z(KMnO₄) – нормальна концентрація еквіваленту калій перманганату (моль-екв/л);

V_Т.Е. – об’єм титранту у точці еквівалентності (мл);

1000 – кількість мл у 1 л.

У цьому випадку залізо переходить з Fe²⁺ y Fe³⁺, тобто віддає один електрон, отже його молярна маса еквіваленту дорівнює атомній масі Fe. Тоді масу заліза у наважці розраховуємо як:

.

Записуємо вираз для масової частки та знаходимо її:

.

Задача 3. У дві мірні колби на 100 мл додали по 25 мл стічної води, що містить мідь. Туди ж ввели потрібну кількість аміаку та розчину дитіоксаміду. У одну з колб додали 10,00 мл стандартного розчину CuSO₄ (T(Cu)=0,001 г/мл), вміст обох колб довели до мітки. Після фільтрування виміряли оптичну густину розчинів, отримавши значення А_Х = 0,30 та А_Х+СТ = 0,45. Розрахуйте концентрацію міді у стічній воді (г/л).

Рішення. Розрахунок проводимо за методом добавок. Записуємо закон Бугера–Ламберта–Бера для розчину з невідомою концентрацією (C_X) та розчину з добавкою стандарту (С_Х+СТ):

та .

Перетворимо:

або ,

тоді:

А_Х·(С_Х + С_СТ) = С_Х·А_Х+СТ,

звідки:

.

Розрахуємо концентрацію стандартного розчину:

Розраховуємо концентрацію невідомого розчину:

Переводимо отриману концентрацію у г/л: