Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Сборник задач с основами теории и примерами решений. Учебное пособие

и

CM 10 527 0.0255 0.3 0.00249моль/л. 8000 0.3

Массы веществ будут равны:

mK CVM 0.0255 0.1 542 1.38 г

и

mM CVM 0.00249 0.1 288 0.0717 г.

Масса их раствора равна

mраствор mвода mK mМ 100 1.38 0.00717 101 г.

Тогда массовые доли веществ составят:

Ответ: ωK = 1.3 %, ωМ = 0.07 %

Задачи для самостоятельного решения

Задача 11.1. Амины RNH2 взаимодействуют с пикриновой кислотой с образованием пикратов, которые дают интенсивную полосу поглощения при 359 нм (ε = 12 500), неизвестный амин (0.1155 г) растворен в воде (объем раствора 100 мл). Для измерений аликвоту 1 мл этого раствора разбавили до 2500 мл. Рассчитайте молекулярную массу амина, если оптическая плотность конечного раствора при 359 нм и толщине кюветы 1 см равна 0.454. Какой может быть формула амина?

Задача 11.2. Соединения А и В имеют следующие коэффициенты экстинкции ε для длин волн 380 и 560 нм в воде:

Вещество ε, л/(моль см) (λ, нм)

A900 (380 нм)

100 (560 нм)

B200 (380 нм)

800 (560 нм)

а) рассчитайте оптическую плотность 2 мМ раствора вещества А в воде, измеренную на длине волны 380 нм в кювете длиной 0.2 см;

101

б) оптические плотности раствора, содержащего оба вещества, составили 0.52 для длины волны 380 нм и 0.52 для длины волны 560 нм (длина кюветы 1 см). Рассчитайте концентрации веществ в растворе.

Задача 11.3. Содержание железа в сплаве определили спектрофотометрически по реакции с 1,10-фенантролином, в результате которой образуется комплекс, который активно поглощает при 510 нм (ε =11000 л/(моль см)). Навеску сплава массой 0.168 г растворили в 100 мл серной кислоты и провели реакцию. Оптическая плотность полученного раствора в кювете длиной 1 см составила 0.99. Найдите массовую долю железа в сплаве.

Задача 11.4. Соединения С и D имеют следующие коэффициенты экстинкции ε для длин волн 430 нм и 680 нм в воде:

Вещество ε, л/(моль см) (λ, нм)

C750 (430 нм)

65 (680 нм)

D100 (430 нм)

400 (680 нм)

а) рассчитайте оптическую плотность 5 мМ раствора вещества C в воде, измеренную на длине волны 430 нм в кювете длиной 0.2 см;

б) оптические плотности раствора, содержащего оба вещества, составили 0.370 для длины волны 430 нм и 0.115 для длины волны 615 нм (длина кюветы 1 см). Рассчитайте концентрации веществ в растворе.

Задача 11.5. Следовое содержание железа в сплаве определили спектрофотометрически по реакции с 1,10-фенантролином, в результате которой образуется комплекс, который активно поглощает при 510 нм (ε = 11000 л/(моль см)1). Навеску сплава массой 0.224 г растворили в 0.5 л серной кислоты и провели реакцию. Оптическая плотность полученного раствора в кювете длиной 1 см составила 0.44. Найдите массовую долю железа в сплаве.

Задача 11.6 (теоретическая)

1.Уф-Вид-спектрофотометрия, принцип, схема спектрометра, источники, детекторы, определяемые вещества.

2.Атомно-абсорбционная спектроскопия, принцип, схема спектрометра, источники, детекторы, определяемые вещества.

3.Ренгенофлуоресцентный анализ, принцип, схема прибора, определяемые вещества.

102

Задача 11.7 (теоретическая)

1.ИК-спектрофотометрия, принцип, схема спектрометра, источники, детекторы, определяемые вещества.

2.Атомно-эмиссионная спектроскопия, принцип, схема спектрометра, источники, детекторы, определяемые вещества.

3.Флуоримитрия, принцип, схема флуориметра, определяемые ве-

щества.

Задача 11.8 (теоретическая)

Принципиальная схема масс-спектрометра.

2.Методы ионизации: химическая, матрично-активированная лазерная. Принцип, определяемые вещества, достоинства, недостатки.

3.Детекторы: магнитный, ионная ловушка. Принцип, определяе-

мые вещества, достоинства, недостатки.

Задача 11.9 (теоретическая)

1.Масс-спектрометрия.Принципметода,применениядляаналитики.

2.Методы ионизации: электронный удар, электроспей. Принцип, определяемые вещества, достоинства, недостатки.

3.Детекторы: квадруполь, времяпролетный. Принцип, определяе-

мые вещества, достоинства, недостатки.

Задача 11.10. Коэффициент экстинкции комплекса тиоцианата железа [Fe(SCN)]2+ при 580 нм равен 6000. Рассчитайте оптическую плотность 0.012 58 моль/л раствора в кювете 1 см.

Задача 11.11. При фотокалориметрическом определении железа 0.1951 г стали растворили в 100 мл сильнокислого раствора. Оптическая плотность раствора составила 0.24. Определите содержание железа в стали, если для фотометрического анализа использовались кюветы 0.5 см, а коэффициент поглощения железа(III) равен 16.3.

Задача 11.12. Для фотометрического определения молибдена с дитиолом приготовлен стандартный раствор молибдата аммония (NH4)2MoO4 путем растворения 0.2400 г соли в 1 л. В мерные колбы объемом 50.0 мл отбирают 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 мл стандартизованного раствора, прибавляют реактив и доводят до метки. Проводят спектрофотометрический анализ приготовленных растворов при длине волны 430 нм и длине кюветы (т. е. длине оптического пути) 0.5 см. В результате получены следующие величины оптической плотности:

103

Для количественного определения молибдена навеску твердого образца массой 0.2400 г растворяют в 100 мл, отбирают 10 мл, добавляют реактив, доводят до метки 50.0 мл. Оптическая плотность полученного раствора составила 0.580. Определите содержание молибдена в образце в форме Mo и MoO3.

Задача 11.13. ПДК для фенола в природной воде равна 0.001 мг/мл. Для определения фенолов в сточной воде на предмет возможности сброса в природный водоем отбирают 100 мл пробы воды. Далее проводится пробоподготовка. Пробу разбавили до 500 мл, пропустили через колонку с активированным углем для удаления примесей, мешающих определению. Далее фенолы экстрагировали, к экстракту прибавили 4-аминоантипирин. С этим соединением фенолы образуют окрашенные растворы (максимум поглощения 460 нм). Проводят спектрофотометрический анализ. Оптическая плотность исследуемого раствора равна 0.186. Коэффициент экстинкции 87.5, анализ проводили в кювете 1 см. Какова концентрация фенола в сточной воде? Можно ли ее выпустить в природный водоем?

Вопросы для контроля

1.Спектрометрические методы анализа. Основные понятия.

2.Сформулируйте закон Бугера–Ламберта–Бера, объясните значение входящих в него величин.

3.Приведите алгоритм решения задач, если в анализируемой пробе содержится только одно определяемое соединение.

4.Приведите алгоритм решения задач, если в анализируемой пробе содержится два определяемых соединения.

104

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Кристиан Г. Аналитическая химия: пер. с англ. В 2 т.– М.: БИНОМ,

2009.

2.Основы аналитической химии / под ред. Ю. А. Золотова. – В 2 кн. – М.: Высшая школа, 2004.

3.Химия. Пособие-репетитор для поступающих в вузы / А.С. Егоров, К.П. Шацкая, Н.М. Иванченко и др. – 7-е изд. – Ростов-н/Д: Изд-во Феникс, 2003.

4.Васильев В.П. Аналитическая химия. Ч. 2. – М.: Дрофа, 2007.

5.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. Т. 1, 2. – М.: Высшая школа, 2001.

6.Аналитическая химия / под ред. Л.Н. Москвина. В 3 т. – М.: Академия,

2008.

7.Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. – Киев: Вища школа. Головное издательство, 1989.

8.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия, 1993

9.Лупенко Г.К., Казакова А.А. Аналитическая химия (качественный и количественный анализ). – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002.

10.Аналитическая химия: учеб. пособие / А.И. Апарнев, Г.К. Лупенко, Т. П. Александрова, А.А. Казакова. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008.

11.Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Задачи и вопросы по аналитической хи-

мии. – М.: Мир, 2001. – 267 с.

12.Задачник по аналитической химии / Н.Ф. Клещев, Е.А. Алферов, Н.В. Базалей и др.; под. ред. Н.Ф. Клещева. – М.: Химия, 1993.

105

Приложение 3

Таблица произведений растворимости некоторых соединений

108

Приложение 4

Стандартные потенциалы некоторых полуреакций

109

110