Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Лабораторный практикум
.pdf
На основании полученных результатов строят кривую зависи-
Концентрация С
Оптическая
плотность
l
l
D0Lg
мости оптической плотности раствора от его концентрации. Это и
есть калибровочная кривая (рис. 5).
Рис. 5. Зависимость оптической плотности раствора
от концентрации (калибровочная кривая)
Для построения калибровочной кривой на миллиметровой бумаге откладывают по оси абсцисс значения концентраций эталонных растворов, а по оси ординат – величины их оптических плотностей. Затем из точек, найденных на осях, восстанавливают перпендикуляры и точки их пересечения соединяют одной линией.
Колориметры фотоэлектрические концентрационные
КФК-2МП и КФК-3 (рис. 6) предназначены для измерения коэффициентов пропускания и оптической плотности прозрачных жидких растворов и твердых образцов, а также для определения концентрации веществ в растворах после предварительной градуировки приборов потребителем.
Рис. 6. Колориметр КФК-3
91
Спектральный диапазон работы КФК-2МП составляет от 315 до
980 нм, а КФК-3 от 315 до 990 нм. Источник излучения − галогенные лампы; приемник излучения − фотодиоды ФД-24 К и ФД-288 Б.
Световые потоки преобразуются фотоприемниками в электрические сигналы, которые обрабатываются микро-ЭВМ колориметра и представляются на цифровом табло в виде коэффициента
пропускания, оптической плотности, концентрации.
Измерение концентрации исследуемого раствора возможно при
соблюдении основного закона светопоглощения, т. е. при линейной зависимости оптической плотности от концентрации.
При работе на фотоэлектроколориметрах следует соблюдать
указания по их эксплуатации.
1. Запрещается приступать к работе на колориметре без пред-
варительного ознакомления с его работой, конструкцией и назначением всех органов управления.
2. Измерения на колориметре следует проводить при темпера-
туре окружающего воздуха от 10 до 35 С, при влажности воздуха
50−80 %.
3. Вблизи колориметра не должны находиться мощные источ-
ники электрических, магнитных полей, мощные источники света и
нагревательные устройства.
4. Не допускается попадание прямых солнечных лучей на ко-
лориметр.
5. Установку длин волн необходимо выполнять подводкой со
стороны коротких волн к более длинным.
6. Рабочие поверхности кювет должны перед каждым измере-
нием тщательно протираться спиртоэфирной смесью.
7. При установке кювет в кюветодержатели нельзя касаться
пальцами рабочих участков поверхности.
8. Жидкость наливается в кюветы до метки на их боковой
стенке.
9. Нельзя наклонять кювету с жидкостью при установке ее в
кюветодержатель.
10. Кюветы закрываются крышками.
11. После смены светофильтра, а также после нахождения ко-
лориметра при открытой крышке кюветного отделения более
92
5 мин измерение начинают после 5-минутной выдержки фотопри-
емника при закрытой крышке кюветного отделения.
12. После окончания работы прибор обязательно выключают.
А. Выбор кюветы
Предварительный выбор кювет проводится визуально, соответственно интенсивности окраски раствора. Если раствор интенсивно окрашен (темный), следует пользоваться кюветами с малой рабочей длиной (1−3 мм). В случае слабо окрашенных растворов рекомендуется работать с кюветами с большей рабочей длиной
(30−100 мм).
В предварительно подобранную кювету наливают раствор и
измеряют его оптическую плотность, введя в ход лучей соответствующий для данного раствора светофильтр.
При измерении ряда растворов кювету заполняют раствором
средней концентрации. Если полученное значение оптической
плотности составляет примерно 0,3−0,5, то выбирают данную кювету для работы с этим раствором. Когда это условие не выполняется,
следует испробовать другую кювету. Если величина измеренной
оптической плотности больше 0,5−0,6, то берут кювету меньшей
рабочей длины, если величина оптической плотности меньше
0,3−0,2 – следует выбрать кювету с большей рабочей длиной.
Б. Выбор светофильтра
Наличие в колориметре узла светофильтров и набор кювет позволяет подобрать такое их сочетание, при котором погрешность в
определении концентрации будет наименьшей. Светофильтр выбирают следующим образом. Наливают раствор в кювету и определяют оптическую плотность для всех светофильтров колориметра. По
полученным данным строят кривую, откладывая по горизонтальной
оси длины волн, соответствующие максимуму коэффициента пропускания светофильтров, а по вертикальной − соответствующие
значения оптической плотности раствора. Отмечают тот участок
кривой, для которого выполняются следующие условия:
а) оптическая плотность имеет максимальную величину;
б) ход кривой примерно параллелен горизонтальной оси, т. е.
оптическая плотность мало зависит от длины волны.
93
Светофильтр для работы выбирают так, чтобы длина волны, соответствующая максимуму коэффициента пропускания светофильтра, приходилась на отмеченный выше участок спектральной
кривой исследуемого раствора.
В. Измерение оптической плотности на фотометре КФК-3
Устанавливают в дальнее гнездо кюветодержателя кювету с
растворителем или контрольным раствором, а в ближнее гнездо
кювету с исследуемым раствором. В световой пучок устанавливают кювету с растворителем поворотом ручки влево до упора.
Устанавливают длину волны, значение которой высвечивается на
верхнем цифровом табло.
При закрытой крышке кюветного отделения нажимают клавишу
«Г». На нижнем цифровом табло слева от мигающей запятой высвечивается этот символ. Нажимают клавишу «Е». Слева от мигающей
запятой высветится этот символ, а справа − значение оптической
плотности «0,000 ± 0,002», означающее, что начальный отсчет оптической плотности установился на фотометре правильно.
Если отсчеты «0,000 ± 0,002» установились с большим отклонением, то нажимают на клавиши «Г» и «Е» повторно, соблюдая
небольшую паузу (3−5 с).
Открывают крышку кюветного отделения и нажимают клавишу
«НУЛЬ», закрывают крышку и нажимают клавишу «Е». Затем в
световой пучок вводится кювета с исследуемым раствором (правое
положение ручки). Отсчет на световом табло справа от мигающей
запятой соответствует оптической плотности исследуемого раствора.
Операции повторяют три раза и вычисляют среднее значение
оптической плотности.
Г. Измерение концентрации вещества в растворе
Для этого нужно выполнить следующие операции: выбор длины
волны, выбор кюветы, построение градуировочного графика для
данного вещества, измерение концентрации вещества в растворе.
Для построения градуировочного графика необходимо приготовить ряд стандартных растворов данного вещества с концентрациями, охватывающими область возможных изменений концентраций этого вещества в исследуемом растворе.
94
Измеряют оптические плотности всех растворов и строят гра-
.
ра-р
ва-в раствор.
V
m
С
дуировочный график, откладывая по горизонтальной оси известные концентрации, а по вертикальной − соответствующие им значения оптической плотности.
Надо убедиться в том, что зависимость концентрации от оптической плотности − линейная, т. е. выражается на графике прямой
линией.
Исследуемый раствор наливают в кюветы той же рабочей длины, с которой производилась градуировка, устанавливают соответствующую длину волны λ и измеряют оптическую плотность
раствора.
Опыт 1. Приготовление стандартного
раствора хлорида аммония (NH4Cl)
Х о д р а бо ты
Чистый стеклянный бюкс взвешивают на технических весах,
затем на аналитических. Взвешивают 0,370 3 г высушенного при
105 С хлорида аммония. В мерную колбу на 500 мл вставляют
чистую воронку. Навеску осторожно высыпают в воронку, и бюкс
тщательно ополаскивают дистиллированной водой над воронкой.
Рассчитывают концентрацию полученного раствора (мг/мл):
Из полученного раствора пипеткой отбирают 10 мл раствора и
помещают в другую колбу на 500 мл. Доливают дистиллированную воду до метки и перемешивают. Данный раствор является рабочим. Рассчитывают его концентрацию и вычисляют содержание
ионов аммония (г/мл).
Опыт 2. Построение калибровочной кривой
Х о д р а бо ты
В 10 мерных пробирок из бюретки наливают следующие объемы рабочего раствора.
95
№ пробирки
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
V р-ра, мл
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
5
Доводят объем дистиллированной водой до 10 мл. Прибавляют
1 мл раствора сегнетовой соли и 1 мл реактива Несслера. Окраска
развивается через 10–15 мин. Параллельно с приготовлением калибровочных растворов готовят контрольный раствор: в пробирку
наливают 10 мл дистиллированной воды, 1 мл раствора сегнетовой
соли и 1 мл реактива Несслера. По прошествии указанного времени измеряют на фотоколориметре оптическую плотность D растворов в кюветах 30 мм с длиной волны 400 нм против контрольного раствора. Измерение начинают с растворов с меньшей концентрацией. Строят график зависимости коэффициента пропускания раствора от содержания ионов аммония.
Опыт 3. Определение содержания
ионов аммония в растворе
с неизвестной концентрацией
и почвенной вытяжке
Х о д р а бо ты
В две пронумерованные мерные пробирки наливают по 10 мл
раствора неизвестной концентрации и почвенной вытяжки. Прибавляют по 1 мл раствора сегнетовой соли и по 1 мл реактива
Несслера. Выждав 10–15 мин, измеряют на фотоколориметре оптическую плотность против контрольного раствора. По графику
находят содержание ионов аммония в исследуемых растворах
(г/мл).
Опыт 4. Определение содержания фосфора
Х о д р а бо ты
Метод основан на образовании фосфорномолибденовованадиевой гетерополикислоты, обладающей интенсивной желтой
окраской:
96
H3PO4 + 11(NH4)2MoO4 + NH4VO3 +
3
4
PО
+ 23HNO3 H4[PMoVO40] + 23NH4NO3 + 11H2O.
В образующейся гетерополикислоте мольные соотношения
фосфора, ванадия и молибдена Р:V:Mo = 1:1:11.
Образующееся соединение обладает достаточной прочностью и
устойчивостью в широком диапазоне кислотности раствора и постоянством интенсивности окраски в течение длительного времени.
Готовят пять стандартных растворов, содержащих 0,4; 0,8; 1,2;
1,6; 2,0 мг фосфора в 100 мл. Для этого в мерные колбы вместимостью 100 мл вносят из микробюретки или пипеткой рабочий раствор, содержащий эти количества фосфора. В каждую колбу добавляют по 20 мл растворов HNO3, NH4VO3 и молибдата аммония.
Объем каждого раствора доводят дистиллированной водой до
100 мл и тщательно перемешивают. Фотометрируют растворы через 30 мин после их приготовления. Раствор сравнения содержит
предусмотренные методикой количества всех компонентов, за исключением стандартного раствора соли, содержащей фосфор.
Выбор кюветы производится визуально, соответственно интенсивности окраски раствора. Если раствор окрашен интенсивно, то
следует пользоваться кюветами l = 10…30 мм, в случае слабой
окраски растворов – кюветами l = 30…50 мм.
Раствор, имеющий самую интенсивную окраску, фотометрируют относительно раствора сравнения в кювете l=10 мм со всеми
светофильтрами поочередно, записывая результаты всех измерений в виде таблицы.
Для работы выбирают светофильтр, соответствующий
наибольшей оптической плотности исследуемого раствора.
λ, нм 400 440 490 540 590 640
А……………………………...
С выбранным светофильтром фотометрируют все стандартные
растворы относительно раствора сравнения. Каждое измерение
повторяют три раза. Результаты измерений по средним величинам
заносят в таблицу. По этим данным строят график зависимости
А = f (с), где с − содержание фосфора в растворе (мг/см3).
К анализируемому раствору, содержащему
-ионы в мер-
ной колбе, добавляют по 20 мл растворов HNO3, NH4VO3 и молиб-
97
дата аммония. Доводят объем раствора до 100 мл дистиллированной водой. Через 30 мин приготовленный раствор фотометрируют
относительно раствора сравнения. Измерение повторяют три раза
и, пользуясь градуировочным графиком, находят содержание фосфора в анализируемом растворе.
Опыт 5. Определение содержания меди
Х о д р а бо ты
Метод основан на образовании аммиачного комплекса меди,
обладающего интенсивной сине-фиолетовой окраской.
Определению меди мешают кобальт и никель, образующие
окрашенные аммиакаты, а также железо, алюминий и свинец, образующие малорастворимые гидроксиды. Для устранения мешающего влияния этих ионов применяют маскирующие комплексообразователи.
Для приготовления шести стандартных растворов в мерные
колбы вместимостью 100 мл переносят рабочий раствор соли меди, содержащий 5; 10; 15; 20; 25 и 30 мг меди. Добавляют в каждую колбу 20 мл раствора аммиака и доводят объем каждого раствора до 100 мл дистиллированной водой. Через 10 мин приступают к измерениям.
С выбранным светофильтром поочередно фотометрируют стандартные растворы относительно раствора сравнения, содержащего
5 мг меди, и строят график зависимости А = f (с).
Навеску технического медного купороса около 0,5…1,0 г,
взвешенную на аналитических весах, переносят количественно в
мерную колбу вместимостью 100 мл, добавляют 3 мл 2 н. раствора
H2SO4, растворяют и доводят объем до метки дистиллированной
водой. Отбирают пипеткой 10…15 мл полученного раствора в
мерную колбу вместимостью 100 мл, приливают 20 мл раствора
аммиака и доводят объем раствора до 100 мл дистиллированной
водой. Раствор фотометрируют через 10 мин относительно раствора, содержащего 5 мг меди.
Измерение повторяют три раза и, пользуясь градуировочным
графиком, находят содержание меди в анализируемом растворе.
98
Опыт 6. Определение содержания железа
Х о д р а бо ты
Метод основан на реакции образования окрашенного комплекса
Fe (ΙΙΙ) с сульфосалициловой кислотой.
Готовят пять стандартных растворов, содержащих 100, 200,
300, 400, 500 мкг железа в 50 мл. Для этого в мерные колбы вместимостью 50 мл переносят 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 мл рабочего раствора соли железа (ΙΙΙ), добавляют по 30 мл 0,01 М раствора сульфосалициловой кислоты и 5 мл ацетатного буферного раствора.
Объем каждого раствора доводят до 50 мл дистиллированной водой и через 10 мин приступают к измерениям.
Выбор светофильтра, кюветы и построение градуировочного
графика производят по методикам, описанным в задачах 4, 5.
К анализируемому раствору, содержащему соль Fe (ΙΙΙ), приливают 30 мл раствора сульфосалициловой кислоты и 5,0 мл ацетатного буферного раствора. Потом доводят объем раствора до 50 мл
дистиллированной водой. Приготовленный раствор фотометрируют с выбранным светофильтром через 10 мин относительно раствора сравнения. Измерение повторяют 5 раз и по средним значениям поглощения, пользуясь графиком, находят содержание
Fe (ΙΙΙ) в анализируемом растворе.
Расчет содержания железа (ΙΙΙ) можно произвести по градуировочному графику.
Опыт 7. Определение ионов аммония
в сточных водах
Х о д р а бо ты
Ионы аммония и аммиак появляются в грунтовых водах в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Так же объясняется присутствие их в питьевых водах, если эти вещества не прибавляли в смеси с хлором при водоподготовке. В поверхностных водах аммиак присутствует в небольших количествах в период вегетации в результате разложения белковых веществ. Повышенное
его содержание объясняется спуском в них бытовых сточных вод и
некоторых промышленных вод (отходы производства).
99
В мерные колбы на 50 мл наливают 1,0; 2,0; 3,0; 5,0; 7,0; 10,0 мл
Показатели
№ опыта
1 2 3 4 5 6 7
V рабочего р-ра, мл
0
1,0
2,0
3,0
5,0
7,0
10,0
С,
,NH
4
мг/л
0
0,1
0,2
0,3
0,5
0,7
1,0
Di
D0
D = Di – D0
рабочего раствора NH4Cl концентрацией 5 мг/л и 2 мл реактива
Несслера, содержимое доводят до метки дистиллированной водой,
хорошо перемешивают и измеряют оптическую = 400 нм. Результаты заносят в табл. 4 и по плотность при длине волны полученным значениям строят график.
Результаты опытов
Т а б л и ц а 4
В мерную колбу на 50 мл помещают 5 мл анализируемого раствора и приливают 2 мл реактива Несслера, содержимое колбы
доводят до метки дистиллированной водой, хорошо перемешивают и измеряют оптическую плотность при длине световой волны,
равной 400 нм. Из калибровочного графика определяют плотность
при длине волны, концентрацию аммиака. С учетом разбавления
рассчитывают концентрацию аммиака в исследуемой воде.
Р е а к т и вы и о б ор уд о в а н и е: пробы растительного масла
и сока, стеклянная палочка, кусок марли, рефрактометр.
Т е о р е т ич е с к ое по я с н е н и е. Рефрактометрический анализ широко применяют при исследовании таких пищевых продуктов, как жиры, томатные продукты, варенье, джем, соки и др.
Рефрактометрический анализ основан на измерении показа-
теля преломления (рефракции) веществ, по которому судят о природе вещества, его чистоте или содержании в растворах.
Л а б о р а то р н а я р а б о т а № 10
ИЗУЧЕНИЕ РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКОГО
МЕТОДА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]