Инструментальные методы анализа лабораторный практикум. Учебно-методическое пособие

VI. Приготовлениестандартныхрастворов дляпостроения градуировочного графика при определении общего железа

В 6 мерных колб вместимостью 50,0 см3 добавляют соответственно 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 см3 стандартного раствора Б, вкаждуюколбудобавляют5 см3 растворасульфосалициловой кислоты, аммиакдопоявленияжелтойокраскии1 см3 визбыток. Растворыдоводятдометкидистиллированнойводойитщательноперемешивают. После выдержки (около 5 мин.) измеряют оптические плотности растворов трисульфосалицилата Fe (III) желтого цвета при λ = 416 нм.

VII. Приготовление анализируемого раствора для определения общего железа

Измернойколбысанализируемымрастворомотбираютпипеткой порцию, содержащую не более 0,3 мг железа, в мерную колбу вместимостью 50,0 см3 прибавляют реактивы в таких жеобъемах, какивслучаеприготовлениястандартныхрастворов(см. п. VI этой лабораторнойработы). Объемполученногорастворадоводятдистиллированнойводойдометкии тщательноперемешивают. Послевыдержки (около 5 мин.) приступают к фотометрированию раствора.

VIII. Фотометрирование растворов и построение градуировочных графиков

При фотометрировании используют стеклянные кюветы с l = = 1,0 см. В качестве раствора сравнения используют раствор, содержащий все компоненты, кроме железа.

В ячейки кюветодержателя спектрофотометра устанавливают последовательно кювету с раствором сравнения и три кюветы со стандартными растворами железа(III), приготовленными поп. IV (Vст = 1,0; 2,0 и 3,0 см3). В рабочуюзону подводят кювету сраствором сравнения, крышку закрывают. Для установки длины волны нажимают кнопку «Переход λ». Перемещением маркера знакоместа «<λ» и «λ>» и прокруткой кнопок «» и « » устанавливают λ = 510 нм. Нажимают кнопку «Ввод/ старт», после чего прибор автоматически переходит в режим измерения. Калибровка нуля выполняется автоматически. Последовательным перемещением

61

врабочуюзонукюветсостандартнымирастворамификсируютзначения их оптических плотностей.

Достаютизкюветодержателякюветысостандартнымирастворами, промывают их, ополаскивают и заполняют следующими стандартными растворами железа (III), приготовленными по п. IV (Vст = 4,0; 5,0 и6,0 см3). Устанавливают кюветы в кюветноеотделение. В рабочей зоне сохраняется раствор сравнения. Последовательным перемещением в рабочую зону кювет со стандартными растворами фиксируют значения их оптических плотностей.

Послефотометрированиястандартныхрастворовпроводятизмерение оптической плотности анализируемого раствора при λ = = 510 нм для определения содержания Fe (III).

Заполняюткюветыстандартнымирастворамитрисульфосалицилатажелеза(III), приготовленнымипоп. VI (Vст = 1,0; 2,0 и3,0 см3), устанавливают их в кюветодержателе спектрофотометра. В рабочуюзонувновьвводят кюветусрастворомсравнения и при закрытойкрышкекюветногоотделенияустанавливаютновуюдлинуволны. Для этого нажимают кнопку «Переход λ», перемещением маркера знакоместа «<λ» и «λ>» и прокруткой кнопок « » и « » устанавливают λ = 416 нм. Последовательно проводят фотометрирование всех остальных стандартных (Vст = 4,0; 5,0 и 6,0 см3) и анализируемых растворов при этой длине волны для определения суммарного содержания железа. Результаты фотометрирования заносят в табл. 9.1.

По данным для стандартных растворов строят градуировочные графики в координатах А – Vст и находят объемы стандартных растворовмоносульфосалицилатаи трисульфосалицилатажелеза, соответствующие анализируемому раствору.

IX. Вычисление результатов

Массу железа (III) (г) вычисляют по формуле

mFe(III) = TFe(III) Vx Vк ,

Vпип

гдеTFe(III) – титрстандартногорастворажелеза(III), г/см3; Vx – объем стандартного раствора моносульфосалицилата железа (III), соот-

ветствующийопределяемомурастворупоградуировочномуграфи-

62

ку, см3; Vк – объем мерной колбы с раствором пробы, см3; Vпип – объемисследуемогорастворапробы, отобранныйпипеткойдляпри-

готовления окрашенного раствора, см3.

Массу общего содержания железа (II) и (III) (m∑Fe, г) вычисляют по формуле

mΣFe = TFe(III) VΣx Vк ,

Vпип

где V∑х – объем стандартного раствора трисульфосалицилата железа (III), соответствующий определяемому раствору по градуировочному графику, см3.

Массу железа (II) (г) вычисляют по формуле:

mFe(II) = m∑Fe – mFe(III).

X. Выводы

Дается заключение о качестве выполненной работы на основе анализа полученных результатов. Отчет представляется в форме, указанной в приложении.

63

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а 10

Спектрофотометрическое определение содержания дихромата калия

и перманганата калия в растворе

Цель работы: ознакомление с методикой спектрофотометри- ческого анализа двухкомпонентной смеси с наложением спектров поглощения.

I. Сущность метода определения

Определение дихромата и перманганата калия при их совместном присутствии в растворе основано на свойстве аддитивности оптической плотности, согласно которому полное поглощение света раствором является аддитивной суммой поглощений света отдельными компонентами раствора. В данном случае спектр поглощения смеси, содержащей дихромат и перманганат калия, представляет собой кривую, получаемую сложением спектров поглощения перманганата и дихромата калия (рис. 10.1).

Рис. 10.1. Спектры поглощения перманганата и дихромата калия на фоне 1 М H2SO4 + 0,7 Ì H3PO4

64

В соответствии с законом аддитивности для любой выбранной длины волны суммарное поглощение раствора равно:

Для вычисления двух неизвестных достаточно составить два уравнения, выражающих суммарную оптическую плотность раствора придвух различных длинах волн. Повозможности выбирают такиедлины волн, при которых поглощающая способность компонентовсмесиразлична. Спектрыпоглощенияперманганатаидихроматаперекрываютсячастично, поэтомуцелесообразновыбратьпервую длину волны λ1 = 550 нм, при которой нет поглощения света дихроматом, и вторую длину волны λ2 = 480 нм, при которой поглощают свет оба компонента раствора. Системауравнений в этом случае имеет вид:

при λ1 = 550 нм:

Длярешенияэтойсистемылинейныхуравненийпредварительно вычисляют молярные коэффициенты поглощения перманганата при550 и480 нмидихроматапри480 нм, измеряяоптическиеплотностистандартныхрастворовкомпонентовизвестнойконцентрации.

Вовторомвариантеопределениясодержаниядихроматаи пер-

манганата калия используется метод градуировочных графиков.

Сэтойцельюопределяютсяоптическиеплотностисериистандартных растворов KMnO4 при 550 и 480 нм и оптические плотности сериистандартныхрастворовK2Cr2O7 при480 нм. Пополученным даннымдлястандартныхрастворовперманганатаидихроматастроятградуировочныеграфики вкоординатахА – Vст (рис. 10.2 и10.3).

Измерив оптическую плотность анализируемого раствора при 550 нм, откладывают это значение (А1) на графике (рис. 10.2) и определяют объем стандартного раствора KMnO4, соответствующий

65

II. Объектанализа– раствор, содержащий5–50 мг/дм3 дихромата иперманганата калия.

III. Средстваизмерений, вспомогательныеустройстваиреактивы:

•спектрофотометр ПЭ-5400 УФ;

•цилиндры, мензурки, колбы по ГОСТ 1770–74;

•бюретки, пипетки по ГОСТ 20292–74;

•кислота серная по ГОСТ 4204–77, раствор H2SO4 концентрации 1 моль/дм3;

•дихромат калия по ГОСТ 2652–78, стандартный раствор

K2Cr2O7, T = 2,94 10–3 г/см3;

•перманганаткалияпоГОСТ 20490–75, стандартныйраствор

KMnO4, T = 3,16 10–4 г/см3;

•вода дистиллированная по ГОСТ 6709–72.

Подготовку спектрофотометра к работе проводят по п. IV лабораторной работы 7 (с. 51).

IV. Подготовка растворов к анализу

Полученныйдляанализаисследуемыйрастворвмернойколбевместимостью50,0 см3 доводятдистиллированной водой дометки. Послетщательногоперемешиваниярастворготовдляфотометрирования.

В3 мерные колбы вместимостью 50,0 см3 помещают соответственно 3,0; 6,0 и 9,0 см3 стандартного раствора перманганата калия и дистиллированную воду до метки. После тщательного перемешивания стандартные растворы перманганата калия готовы для фотометрирования.

В3 мерные колбы вместимостью 50,0 см3 помещают соответственно 3,0; 6,0 и 9,0 см3 стандартного раствора дихромата калия

идистиллированную воду до метки. После тщательного перемешиваниястандартныерастворыдихромата калияготовыдляфотометрирования.

V. Измерение оптической плотности стандартных раство-

ров KMnO4

Измерение оптической плотности растворов проводят в стеклянных кюветах с толщиной слоя l = 1,0 см. В ячейки кюветодер-

67

жателя устанавливают последовательно кювету с раствором сравнения(дистиллированная вода) и 3 кюветы состандартными раст-

ворами KMnO4 (Vст = 3,0; 6,0 и 9,0 см3).

Врабочуюзонуподводяткюветусрастворомсравнения, крышкузакрывают. Дляустановкидлины волнынажимают кнопку«Переход λ». Перемещением маркера знакоместа «<λ» и «λ>» и прокруткой кнопок«» и «» устанавливают λ = 550 нм. Нажимают кнопку «Ввод/старт», после чего прибор автоматически переходит в режим измерения. Калибровка нуля выполняется автоматически.

Последовательнымперемещениемврабочуюзонукюветсостандартными растворами KMnO4 фиксируют значения их оптических плотностей, данныезаносят в табл. 10.1.

Невынимая кювет из кюветодержателя, в рабочую зону вновь подводяткюветусрастворомсравненияипризакрытойкрышкекюветногоотделенияустанавливаютдлинуволны480 нмповышеприведенномуалгоритму. Перемещаякюветы, фиксируютзначенияоптических плотностей стандартных растворов KMnO4 при данной λ.

VI. Измерениеоптическойплотности стандартныхраство-

ров K2Cr2O7

Достают из кюветодержателя кюветы состандартными растворамиKMnO4, промываютих, ополаскиваютизаполняюттремястандартнымирастворамиK2Cr2O7 (Vст = 3,0; 6,0 и9,0 см3). Устанавливаюткюветыв кюветноеотделение. Врабочейзонесохраняетсяраст-

68

вор сравнения (дистиллированнаявода). При необходимости можно провести калибровку нуля, нажав на кнопку «Установка нуля».

Последовательно перемещая кюветы в рабочую зону, фиксируют значения оптических плотностей стандартных растворов дихромата калия при λ = 480 нм.

VII. Измерение оптической плотности исследуемых растворов

ДостаютизкюветодержателякюветысостандартнымирастворамиK2Cr2O7, промываютих, ополаскиваютизаполняютисследуемыми растворами, кюветы устанавливают в кюветное отделение. Врабочей зонесохраняется раствор сравнения (дистиллированная вода). Последовательно перемещая кюветы в рабочую зону, фиксируют значения оптических плотностей исследуемых растворов при λ = 480 нм.

Послеустановкиновойдлиныволныλ = 550 нмповторяютоперацию измерения оптических плотностей исследуемых растворов.

Достают все кюветы из кюветного отделения, тщательно промывают и протирают. Выключают прибор.

VIII. Вычисление содержания марганца и хрома

а) Расчетный метод (метод молярного коэффициента)

Наоснованииуравнения Aλ = ελ C1 l рассчитываютмолярные

z

коэффициенты поглощения перманганата и дихромата (ε550 и ε480 дляKMnO4 и ε480 для K2Cr2O7) по данным измерений оптических плотностей двух стандартных растворов:

ελ = С1Acт l . z ст

Концентрацииэквивалентовперманганатаидихромата(моль/дм3) в стандартных растворах для соответствующих объемов вычисля-

z

69