1. Определение меди в виде аммиакатов дифференциально-фотометрическим методом

Условия определения меди в виде аммиакатов

Ионы меди с аммиаком образуют комплексные соединения с интенсивной синей окраской, в зависимости от концентрации аммиака эти соединения имеют различный состав:

Cu²⁺ + NH₃→ [Cu(NH₃)]²⁺; lg K_yl = 3,99.

Cu²⁺+2NH₃→ [Cu(NH₃)₂]²⁺; lg K_y2 =7,33.

Cu²⁺+ЗNН₃→[Cu(NH3)₃]²⁺; lg K_y3=10,16.

Cu²⁺ + 4NH₃→[Cu(NH3)₄]²⁺; lg K_y4 = 12,03.

Т.к. устойчивость комплексов различается мало, то в растворе будет находиться смесь нескольких аммиакатов. Но поскольку только при одинаковом составе комплексных частиц получается одинаковая интенсивность окраски, то необходимо выбрать такую концентрацию аммиака, при которой в растворе будет преобладать один из комплексов Оптимально концентрация 0,1Н NH₃.

Молярный коэффициент светопоглощения тетрааммиаката меди (II) при λ = 640 нм равен 10². Такое низкое его значение позволяет определить достаточно высокие концентрации ионов меди.

Для растворов с высокой концентрацией меди и, следовательно, интенсивно окрашенных, используют метод дифференциальной фотометрии, когда раствор сравнения содержит определенное, точно известное количество ионов меди.

Определению мешают ионы никеля, кобальта, трудно растворимые гидроксиды железа, свинца, алюминия. Их влияние устраняют маскирующими комплексообразователями.

После прибавления раствора аммиаката перед фотометрированием растворы выдерживают 10 минут для полного «созревания» окраски Согласно теории поля лигандов окраска аммиакатов меди обусловлена d и d* переходами электронов вследствие расщепления основного электронного состояния ионов меди в поле лигандов.

Приборы и реактивы

1. Фотоколориметр однолучевой КФО.

2. Рабочий раствор соли меди, содержащий 1 мг меди в 1 мл. Навеску 3,931 г CuS0₄-5H₂0 растворяют в 25 мл 2M H₂SO₄, доводят объем раствора до 1л дистиллированной водой.

3. Аммиак, 5%-й раствор.

Построение градуировочного графика

1. Приготовление стандартных растворов

Приготовьте шесть стандартных растворов, содержащих 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5; 15,0 мг меди в 50 мл. Для этого в мерные колбы вместимостью 50 мл перевесите 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 12,5; 15,0 мл рабочего раствора соли меди с помощью пипетки.

В каждую колбу из бюретки добавьте 10 мл 5% - го раствора аммиака и доведите объем каждого раствора до метки (50 мл) дистиллированной водой, перемешайте.

Выдержите растворы 10-15 мин.

2. Выбор светофильтра

Для выбора светофильтра раствор, имеющий самую интенсивную окраску, фотометрируйте, используя в качестве раствора сравнения дистиллированную воду, со всеми светофильтрами поочередно, записывая результаты этих измерений в табл. 1.

Таблица 1

Зависимость оптической плотности от длины волны падающего светового потока

λ, нм	364	400	440	490	540	590	670	750
А

Постройте график зависимости оптической плотности А от длины волны падающего светового потока λ, нм. Для дальнейшей работы выберите светофильтр, соответствующий максимальному значению оптической плотности, и для длины волны данного светофильтра рассчитайте молярный коэффициент светопоглощения.

3. Измерение оптической плотности

Оптическую плотность приготовленных стандартных растворов измерьте с выбранным светофильтром относительно раствора сравнения, содержащего 5 мг меди в 50 мл. Для растворов с концентрацией меньшей, чем у раствора сравнения, используйте обратный порядок измерения: данные растворы условно примите за растворы сравнения и по ним установите отсчет 100 ручкой «установка 100». По отношению к этим растворам измерьте оптическую плотность раствора сравнения, полученные значения оптической плотности возьмите со знаком «минус». Измерение оптической плотности каждого раствора повторите три раза.

Результаты измерений занесите в таблицу.

Постройте градуировочный график в координатах A-C(Cu), мг/50мл

Контрольная задача

К анализируемому раствору-задаче, выданному преподавателем, прилейте из бюретки 10 мл 5% - го раствора аммиака и доведите объем до 50 мл дистиллированной водой, тщательно перемешайте.

Через 10-15 минут фотометрируйте раствор относительно раствора сравнения, содержащего 5 мг меди в 50 мл. Измерения повторите три раза.

По среднему значению оптической плотности, используя градуировочный график, найдите содержание меди в анализируемом растворе.

Выберите стандартный раствор, значение оптической плотности которого наиболее близко к оптической плотности раствора-задачи, и рассчитайте содержание меди по методу сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого растворов. Результат сравните с полученным по градуировочному графику.

Узнав у преподавателя истинное содержание меди, вычислите относительную ошибку определения в обоих случаях.

Таблица 2

Зависимость оптической плотности раствора аммиаката меди от содержания меди в растворе

Номер колбы	Содержание меди, мг	А1	А2	А3	Аср
1	2,5
2	5,0
3	7,5
4	10,0
5	12,5
6	15,0