Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Лабораторный практикум
.pdf
Преломление луча света возникает на границе двух сред, если
.
sin
sin
n
они имеют различную плотность.
Отношение синуса угла падения (α) к синусу угла преломления
(β) называют относительным показателем преломления (n) и второго вещества по отношению к первому. Оно является величиной
постоянной:
Показатель преломления вещества зависит от его природы, а
также от длины волны света и температуры.
При падении луча света под углом 90 С угол преломления
называется предельным углом преломления, а его величина зависит
только от показателей преломления сред, через которые проходит
свет. Поэтому если известен показатель преломления одной среды,
то, измерив предельный угол преломления, можно вычислить показатель преломления исследуемой среды.
Опыт 1. Изучение устройства и принципов
действия рефрактометра
Х о д р а бо ты
Принцип действия рефрактометра (рис. 7) основан на том, что
определяется лишь угол преломления исследуемой жидкости, а
показатель преломления измерительной призмы известен.
Рис. 7. Рефрактометр РПЛ-3: 1 – дисперсионный лимб;
2 – нижняя (измерительная) камера; 3 – корпус прибора;
4 – осветитель; 5 – штуцер; 6 – верхняя камера; 7 – окуляр;
8 – рукоятка; 9 – шкала прибора; 10 – стойка;
11 – основание прибора
101
Используется принцип полного внутреннего отражения луча
при прохождении через призму и исследуемый раствор.
В верхней (6) и нижней (2) камерах находятся осветительная и
измерительные призмы, имеющие показатель преломления (n0)
больший, чем показатель исследуемого вещества (h). Нижняя камера жестко крепится на корпусе (3), а верхняя шарнирно соединена с нижней и может поворачиваться относительно последней.
Свет от осветителя (4) через специальные окна направляется на
призмы.
На передней крышке корпуса находятся шкала (9) и рукоятка
(8), несущая окуляр (7). Дисперсионный лимб (1) позволяет получать более четкую границу светотени, находится на одной оси с
рукояткой. Прибор с помощью стойки (10) крепится на основании (11).
Настройка на резкость визирной линии сетки и делений шкалы
осуществляется вращением кольца диоптрийной наводки окуляра (7).
Прибор настраивается по дистиллированной воде, коэффициент
преломления которой 1,333 при (20 ± 1) С. Требуемая температура поддерживается с помощью воды, подаваемой из водяного термостата через штуцер (5), резиновые трубки и каналы верхней и
нижней камер. При необходимости с помощью винта и специального ключа, прилагаемого к рефрактометру, совмещается граница
светотени с делением 1,333, нулевым делением сухих веществ и
визирной линией сетки. Если в окулярах наблюдается окрашивание поля зрения из-за разложения белого луча на составные части
спектpa, то вращением головки дисперсионного лимба (1) добиваются резкой границы светотени.
Пробу олигомера термостатируют в закрытой стеклянной колбе
для предотвращения испарения воды, что приводит к завышению
результатов (особенно при определении показателя горячей пробы).
После настройки прибора плоскости призмы протирают мягкой
тканью. Палочкой наносят 1–2 капли исследуемой смолы на измерительную призму и плотно закрывают верхнюю камеру. Направляют световой поток в окно верхней камеры (при исследовании
окрашенных растворов – в окно нижней камеры). Второе окно при
этом должно быть закрыто пробкой. Рукояткой перемещают оку-
102
ляр по шкале, совмещая линию с границей светотени, и по шкале
показателей преломления определяют коэффициент рефракции.
Закончив измерения, поверхности призм тщательно промывают
водой и протирают насухо.
Опыт 2. Изучение методики определения
показателя преломления (рефракции)
Х о д р а бо ты
Показатель преломления (рефракции) характеризует природу
жира и зависит от его состава, возрастая с увеличением молекулярной массы и непредельности жирных кислот.
Получают образцы растительного масла и определяют показатель преломления.
А. Подготовка пробы жира
Пробу растительного масла перемешивают и фильтруют. Если
консистенция жира твердая, то пробу предварительно расплавляют.
Б. Подготовка рефрактометра
Перед определением показателя преломления поверхности
призм рефрактометра вытирают мягкой тканью из хлопка или
льна, смоченной гексаном или петролейным эфиром.
Рефрактометр соединяют с термостатом и подготавливают его к
работе в соответствии с инструкцией к прибору. Через рубашки в
оправах призм рефрактометра медленно пропускают воду требуемой температуры.
Для проверки правильности показания прибора и установления
нулевой точки на нижнюю призму наносят 1–2 капли дистиллированной воды и, поддерживая на призмах температуру 20 С, смотрят в окуляр и отмечают совпадение границы светотени, визирной
линии с нулевым делением шкалы сухих веществ и делением
Пд = 1,332 99 шкалы показателя преломления. В случае отклонения от этих значений прибор необходимо установить на нуль через
отверстие.
В. Проведение определения
В соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору, определяют показатель преломления испытуемого образца при 20, 40, 60
103
или 80 С в зависимости от того, при какой температуре проба яв-
20
л
П
П
П
ляется жидкой.
На центральную часть сухой чистой поверхности нижней призмы наносят оплавленной стеклянной палочкой 1/2 капли растительного масла, закрывают плавно верхней призмой и определяют
показатель преломления по левой шкале. Определение проводят
три раза.
Г. Обработка результатов
За результат определения принимают среднее арифметическое
результатов трех параллельных определений. Вычисления проводят до четвертого десятичного знака.
Если показатель преломления определяли не при 20 °С, то проводят расчет этого показателя по формуле:
=
+ (t – 20) · 0,000 35,
где
– показатель преломления при температуре опыта; t – температура опыта, С; 0,000 35 – изменение показателя преломления
при изменении температуры на 1 С.
Допускаемые абсолютные расхождения между двумя парал-
лельными определениями должны быть не более 0,000 2.
Опыт 3. Изучение методики определения
массовой доли сухих веществ
рефрактометрическим методом
Х о д р а бо ты
Рефрактометром определяют массовую долю сухих веществ в
кондитерских изделиях, соках, пастах, крахмале, патоке и т. д.
Получают образцы соков и устанавливают в них содержание
сухих веществ, пользуясь приведенной ниже методикой.
А. Подготовка пробы
Пробу жидких растворов перемешивают и стеклянной оплав-
ленной палочкой наносят на нижнюю призму подготовленного к
работе прибора. Если продукт твердо-жидкий, то небольшое количество его помещают в сложенный вдвое кусок марли, выдавли-
104
вают сок, при этом первые капли отбрасывают, а несколько следующих наносят на нижнюю призму.
Б. Проведение определения
Нижнюю призму закрывают верхней и, передвигая окуляр,
находят границу светотени, которую совмещают с визирной линией сотки. Если на границе светотени наблюдается радужная полоса, то ее устраняют вращением рычажка компенсатора. Отсчет показаний прибора производят по правой шкале. Определение проводят 2 раза.
В. Обработка результатов
За окончательный результат испытаний принимают среднее
арифметическое результатов двух параллельных определений,
расхождение между которыми не должно превышать 0,2 %.
Если температура при определении не равнялась 20 °С, то вно-
сят соответствующую поправку.
105
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Аналитическая химия и физико-химические методы анализа:
учеб. для студентов учреждений высш. проф. образования: в 2 т. /
Ю.М. Глубоков, В.А. Головачева, В.И. Дворкин [и др.]; под ред.
А.А. Ищенко. М.: Академия, 2010. Т. 1.; Т. 2.
Аналитическая химия. Физические и физико-химические мето-
ды анализа: учеб. для вузов / А.Ф. Жуков, И.Ф. Колосова,
В.В. Кузнецов [и др.]; под ред. О.М. Петрухина. М.: Химия, 2001.
Аналитическая химия. Химические методы анализа: учеб. по-
собие / под ред. О.М. Петрухина. М.: Альянс: Путь, 2006.
Будников, Г.К. Основы современного электрохимического ана-
лиза: учеб. пособие для вузов / Г.К. Будников, В.Н. Майстренко,
М.Р. Вяселев. М.: Мир, 2003.
Валова (Копылова), В.Д. Аналитическая химия и физикохимические методы анализа [Электронный ресурс]: практикум /
(Копылова) В.Д. Валова, Е.И. Паршина— Электрон. текстовые
данные. — М.: Дашков и К, 2015. — 199 c.— Режим доступа:
http://www.iprbookshop.ru/10905.html. — ЭБС «IPRbooks».
Васильев, В.П. Аналитическая химия: лаб. практикум /
В.П. Васильев, Р.П. Морозова, Л.А. Кочергина. М.: Дрофа, 2004.
Васильев, В.П. Аналитическая химия: учебник: в 2 кн. М.: Дрофа, 2005. Кн. 1. Титриметрические и гравиметрические методы
анализа; Кн. 2. Физико-химические методы анализа.
Гуськова, В.П. Аналитическая химия и физико-химические ме-
тоды анализа (качественный химический дробный анализ): учеб.
пособие / В.П. Гуськова, Н.В. Юнникова; Кемер. технол. ин-т пищевой пром-сти. Кемерово, 2004.
Коренман, Я.И. Практикум по аналитической химии. Хроматографические методы анализа: учеб. пособие для студентов вузов,
обуч. по направ. подготовки дипломир. спец. «Производство продуктов питания из растительного сырья», «Технология продовольственных продуктов спец. назначения и общественного питания»,
«Технология сырья и продуктов животного происхождения». Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 2000.
106
Кусакина, Н.А. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа: метод. пособие для выполнения лаб. работ и самост.
подготовки студентов / Н.А. Кусакина, Т.И. Бокова, Г.П. Юсупова;
Новосиб. гос. аграр. ун-т. Новосибирск: Изд-во НГАУ, 2010. 119 с.
Мельченко, Г.Г. Аналитическая химия. Количественный анализ:
учеб. пособие / Г.Г. Мельченко, Н.В. Юнникова; Кемер. технол.
ин-т пищ. пром-сти. Кемерово, 2001.
Основы аналитической химии: практ. руководство, [учеб. пособие] / под ред. Ю.А. Золотова. М.: Высш. шк., 2003.
Основы аналитической химии: учебник: в 2 кн. / под ред.
Ю.А. Золотова. Кн. 1. Общие вопросы. Методы разделения. М.:
Высш. шк., 2004.
Основы аналитической химии: учебник: в 2 кн. / под ред.
Ю.А. Золотова. Кн. 2. Методы химического анализа. М.: Высш.
шк., 2004.
Отто, М. Современные методы аналитической химии: учеб-
ник: пер. с нем. М.: Техносфера, 2006.
Скорик, Ю.А. Потенциометрические методы анализа: метод.
указания / [сост.: Ю.А. Скорик, Е.С. Дмитриева]. СПб.: СПХФА,
2010.
Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика: учеб. для
вузов: в 2 кн. Кн. 1. Общие теоретические основы. Качественный
анализ. М.: Высш. шк., 2005.
107
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
АНАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ОБНАРУЖЕНИЯ ИОНОВ
В ВОДЕ И ПОЧВЕ
Обнаружение ионов Fe2+ и Fe3+
Для обнаружения катиона Fe2+ в 1 мл исследуемой воды добавляют 2–3 капли раствора серной кислоты и 2–3 капли раствора
гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6]. При этом образуется
осадок турнбулевой сини темно-синего цвета:
3Fe2+ + 2К3[Fe(CN)6]3– = Fe3[Fe(CN)6]2 + 6K+.
Реактивом на катион Fe3+ служит гексацианоферрат (II) калия,
который образует с ионом в слабокислой среде темно-синий осадок берлинской лазури:
4Fe3+ + 3К4[Fe(CN)6]4– = Fe4[Fe(CN)6]3 + 12К+.
Другими реактивами на Fe3+ выступают роданид аммония
NH4SCN и роданид калия KSCN, которые образуют в кислой среде
с Fe3+ роданиды железа, окрашенные в кроваво-красный цвет. В
зависимости от концентрации роданид-иона могут образовываться
комплексы различного состава:
Fe3+ + КSCN– = [Fe(SCN)]2+ + К+;
Fe3+ + 2КSCN– = [Fe(SCN)2]+ + 2К+;
Fe3+ + 3КSCN = Fe(SCN)3 + 3К+.
Обнаружение ионов свинца Pb2+
К 2–3 каплям нитрата свинца добавляют 1–2 капли йодида калия. Наблюдают выпадение осадка PbI2, к которому добавляют
20 капель дистиллированной воды и 8–10 капель уксусной кисло-
108
ты. После кипячения до растворения осадка и охлаждения образу-
:ОCr
2
7
2
ются блестящие золотые кристаллы:
Pb(NO3)2 + 2KI = PbI2 + 2KNO3.
Обнаружение ионов ртути Hg2+
К 2–3 каплям нитрата ртути (II) прибавляют 1–2 капли йодида
калия и наблюдают образование осадка:
Hg(NO3)2 + 2KI = HgI2 + 2KNO3.
Обнаружение ионов тяжелых металлов
(Pb2+, Hg2+, Cr3+, Ni2+, Cu2+ и др.)
На фильтровальную бумагу, пропитанную Na2S, наносят 1 каплю раствора одного из указанных катионов. Образование черного
(темно-коричневого) пятна свидетельствует о наличии в растворе
ионов тяжелого металла:
Me2+ + Na2S = MeS + 2Na+.
Обнаружение катионов цинка Zn2+
К 2–3 каплям раствора ZnCl2 добавляют избыток NaOH:
ZnCl2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaCl.
Каплю получившегося цинката наносят на фильтровальную
бумагу. Образовавшееся пятно по периферии обводят пипеткой с
раствором дитизона. В присутствии ионов цинка появляется малиновое кольцо.
Обнаружение катионов хрома Cr3+
К 2–3 каплям раствора соли хрома (III) добавляют 1–2 капли
H2SO4 и по каплям при кипячении раствор KMnO4 до появле-
ния оранжевого окрашивания, обусловленного образованием
ионов
5Cr(SO4)3 + 6KMnO4 + 11H2O = 5H2Cr2O7 +
+ 6MnSO4 + 3K2SO4 + 6H2SO4.
К полученному раствору приливают 1–2 капли эфира и
2–3 капли H2O2. Содержимое пробирки встряхивают. Наблюдается
109
синее окрашивание эфирного слоя за счет образования перекиси
хрома CrO5. При этом происходит следующая реакция:
H2Cr2O7 + 4H2O2 = 2CrO5 + 5H2O.
Обнаружение ионов марганца Mn2+
В пробирку наливают 5–6 капель раствора HNO3 и на кончике
стеклянной ложечки – сухого висмутата натрия NaBiO3. Осторожно, не взбалтывая смеси, добавляют одну каплю раствора соли
марганца (II). Наблюдается появление розово-фиолетовой окраски,
обусловленной образованием ионов MnO4. При этом происходит
реакция
2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 6HNO3 =
= 2HMnO4 + 5Bi(NO3)2 + 5NaNO3 + 7H2O.
Обнаружение ионов меди Cu2+
1. К 2–3 каплям соли меди добавляют 1–2 капли раствора HCl и
3–4 капли K4[Fe(CN)6]. Разделяют осадок на две части и к одной из
них добавляют NaOH:
K4[Fe(CN)6] + 2CuSO4 = Cu2[Fe(CN)6] + 2K2SO4;
Cu2[Fe(CN)6] + 4NaOH = 2Cu(OH)2 + Na4[Fe(CN)6].
2. К 2–3 каплям раствора соли меди прибавляют несколько ка-
пель раствора аммиака до образования осадка голубовато-зеленого
цвета основной соли меди (II):
2CuSO4 + 2NH4OH = (CuOH)2SO4 + (NH4)2SO4.
К осадку прибавляют избыток аммиака до полного растворения
вследствие образования комплексных ионов аммиаката меди (II):
(CuOH)2SO4 + 8NH4OH = [Cu(NH3)4](OH)2 +
+ [Cu(NH3)4]SO4 + 8H2O.
Обнаружение ионов никеля Ni2+
К 2–3 каплям раствора соли никеля добавляют 3–4 капли рас-
твора аммиака и 3–4 капли раствора Чугаева (диметилглиоксим).
Образуется осадок ало-красного цвета:
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]