КР

1. Рассчитать определяемый минимум фотометрического определения Fe(III) с сульфосалициловой кислотой в аммиачной среде. Толщина поглощающего слоя 5 см, минимальный объем окрашенного раствора в кювете составляет 15 мл, минимальное значение оптической плотности, измеряемое прибором А_мин = 0.01. Среднее значение молярного коэффициента поглощения комплекса равно 4•10³

Исходя из выражения основного закона светопоглощения, чувствительность фотометрической реакции выражают минимальной концентрацией Смин (в мкг/мл) и определяемым минимумом m (в мкг):

m = C_min‧V = ‧V

где Амин - наименьшее значение оптической плотности раствора, надежно регистрируемое измерительным прибором;

М и μ – относительная молярная (атомная) масса и число атомов определяемого элемента, содержащихся в молекуле светопоглощающего соединения;

V – значение конечного (общего) объема фотометрируемого раствора, мл;

ε_λ - молярный коэффициент светопоглощения;

l – толщина поглощающего слоя.

m = *15 = 0,42 мкг

Ответ: 0,42 мкг

2. Источники возбуждения, применяемые в атомно-эмиссионном спектральном анализе. Их характеристика.

Метод атомно-эмиссионного спектрального анализа основан на термическом возбуждении свободных атомов или одноатомных ионов с последующей регистрацией спектров их излучения.

Важная характеристика источников возбуждения (атомизаторов) - обеспечиваемая ими температура среды излучения – плазмы.

Источники спектра, применяемые в атомно-эмиссионном анализе:

• пламя;

• дуга постоянного тока;

• дуга переменного тока;

• искровой разряд;

• индуктивно-связанная плазма.

Помимо этих источников в современном АЭСА применяются также: дуговой плазматрон, разряд в полом катоде, разряд Грима, лазерные источники.

Пламя. Самый низкотемпературный источник атомизации и возбуждения. В зависимости от состава горючей смеси температура пламени может изменяться от 1800 до 3000 ° С. Такие температуры плазмы оптимальны для возбуждения элементов с низкими потенциалами ионизации (до 8 эВ) – для щелочных и щелочноземельных металлов, для которых пределы обнаружения составляют до 10–7 % (масс.).

Достоинство пламени - высокая стабильность (при постоянном потоке газа), хорошая сходимость параллельных измерений и четко выраженная избирательность по отношению к легко возбуждаемым элементам. Пробы в пламя распыляются из растворов в виде аэрозоля.

Электрическая дуга. В АЭСА используют дуговые разряды как постоянного, так и переменного тока. Температура плазмы при дуговом разряде существенно выше, чем в пламени. Таких температур достаточно для атомизации и возбуждения большинства элементов, кроме трудновозбуждаемых неметаллов, таких, как галогениды, бор, фосфор и некоторые другие. Пределы обнаружения в дуге ниже, чем в пламени. Дуговые атомизаторы не обладают высокой стабильностью работы и поэтому воспроизводимость (сходимость) результатов также невысокая. Их используют при количественных определениях, не требующих высокой точности. Основная область применения дуговых источников – это качественный анализ твердофазных образцов.

Рис. II.4. Принципиальная схема генератора дуги постоянного тока

Рис. II.5. Принципиальная схема генератора дуги переменного тока

Электрическая искра. Это самый высокотемпературный источник атомизации и возбуждения, способный возбуждать любые элементы, в том числе и трудновозбуждаемые. Пределы обнаружения, достигаемые с помощью искрового атомизатора, немного выше, чем для дугового, но он значительно стабильнее последнего и обеспечивает хорошую воспроизводимость получаемых результатов. Как и дуговой, искровой атомизатор предназначен для анализа твердофазных образцов.

Рис. II.3. Принципиальная схема

генератора искры

Индуктивно-связанная плазма (ИСП). Самый современный источник атомизации и возбуждения, обеспечивающий наилучшие аналитические возможности и метрологические характеристики. Он представляет собой аргоновую горелку особой конструкции, в которой высокотемпературная плазма стабилизируется с помощью высокочастотной индукционной катушки. Температура аргоновой плазмы сравнима с температурой искрового разряда, однако обеспечивает бόльшую чувствительность, хорошую воспроизводимость и широкий интервал определяемых концентраций (до 5 порядков). Это самый дорогой атомизатор и требует большого расхода аргона. Методом ИСП анализируют, преимущественно, растворы.

3. Виды колебаний в инфракрасной области и их характеристика.

Все колебательные движения молекулы можно разделить на нормальные колебания, имеющие свои собственные пространственные характеристики и частоты.

Нормальным называют такое молекулярное колебание, при котором все атомы движутся в одной фазе и с одинаковой частотой.

Различают два основных типа нормальных колебаний:

1. Валентные колебания – периодическое возвратно-поступательное

движение атомов вдоль оси связи (симметричное и асимметричное),

не изменяющее формы молекулы. Частоту валентных колебаний

атомов (атомных систем) в молекуле можно рассчитать с помощью

уравнения Гука, описывающего движение гармонических осцилляторов:

2. Деформационные колебания бывают двух типов.

Первый тип колебаний обусловлен изменением угла связи между двумя атомами, каждый из которых связан с третьим атомом.

Второй тип – это движение группы атомов относительно остальных

атомов молекулы.

Деформационные колебания бывают симметричные и асимметричные, многие из них направлены перпендикулярно линии связи. Среди других видов деформационных колебаний выделяют также «ножничные», «маятниковые», «веерные» и «крутильные».

Для возникновения деформационных колебаний требуется меньше энергии, чем для валентных колебаний той же связи, поэтому им соответствуют полосы поглощения при более низких частотах.

Нормальные колебания обычно мало подвержены влиянию со стороны соседних частиц, так что ИК-спектр является в высшей степени характеристичным для данной молекулы.

В ИК-спектре многоатомных молекул проявляются колебания двух типов: скелетные колебания, в которых атомы «скелета» молекулы участвуют примерно в одинаковой степени, и колебания характеристических групп, при которых сильные смещения испытывает лишь малая группа атомов молекулы.

Обертонные колебания связаны с переходами на более высокие колебательные уровни.

Комбинационные колебания обусловлены наложением основных и обертонных колебаний.

Интенсивность этих колебаний, как правило, не велика.

Контрольная работа №1

«Спектральные методы анализа»

1. При полярографическом определении методом добавок значения предельного диффузионного тока для исследуемого раствора и того же раствора с добавкой составили 1,05 и 1,25 мкА, соответственно. Определить концентрацию исследуемого раствора, если концентрация добавки в растворе равна 2 мг/мл.

Неизвестную концентрацию анализируемого раствора вычисляют по формуле для метода добавок:

2. В чем сущность потенциометрического титрования малых концентраций веществ по методу Грана?

Для получения точных значений концентраций методы потенциометрического титрования обладают несомненным преимуществом по сравнению с методами прямой потенциометрии.

Строят график в координатах .

Перед точкой эквивалентности и после нее кривая Грана линейна, а сама

точка эквивалентности находится как точка пересечения этих прямых.

Достоинства и удобство метода Грана заметны при анализе разбавленных растворов, он позволяет и в этом случае определить точку эквивалентности с достаточной точностью вследствие линейности графика.

Таким образом, потенциометрическое титрование представляет собой

обычный титриметрический метод анализа; разница заключается в том, что

точку эквивалентности определяют по характерному изменению потенциала

электрода в конце титрования, а не при помощи цветных индикаторов.

Преимущества потенциометрического титрования по сравнению с

обычным титрованием следующие:

1. Можно титровать окрашенные и мутные растворы, когда цветные

индикаторы неприменимы. Титрование можно также проводить в более разбавленных растворах, чем это позволяют визуальные индикаторные методы.

2. Возможно определение нескольких веществ в одном растворе без

предварительного разделения. В этом случае на кривой титрования получается несколько скачков потенциала, по которым находят объем рабочего раствора, израсходованный на взаимодействие с каждым компонентом смеси.

3. Графическое (на хроматограмме) время удерживания компонентов составило, соответственно, 3, 5, и 8 см. Высота всех пиков на хроматограмме одинаковая. Найти относительное содержание каждого из компонентов смеси.

4. В чем сущность работ М.С. Цвета, открывшего хроматографический анализ?

Сущность работ Михаил Семенович Цвета, открывшего хроматографический анализ, заключается в разложении сложных веществ на компоненты.

Исследуя пигменты растений, Цвет пропустил раствор смеси очень мало различающихся по цвету пигментов через трубку, заполненную адсорбентом — порошкообразным карбонатом кальция, и промыл затем адсорбент чистым растворителем. Отдельные компоненты смеси при этом разделились и образовали цветные полосы.

Цвет широко использовал хроматографический метод не только для разделения смеси и установления её многокомпонентности, но и для количественного анализа. С этой целью он разбивал стеклянную колонку и разрезал столбик адсорбента на слои.

Также Цвет разработал аппаратуру для жидкостной хроматографии, впервые осуществил хроматографические процессы при пониженном давлении и при некотором избыточном давлении, разработал рекомендации по приготовлению эффективных колонок.

Изобретение метода хроматографии в 1900 году. С его помощью учёный смог разложить сложные вещества на компоненты и разделить пигменты растительного происхождения. Кроме того, он ввёл многие основные понятия и термины нового метода, такие как «хроматография», «проявление», «вытеснение», «хроматограмма».

Контрольная работа №2

«Хроматографические и электрохимические методы анализа»