9. Практическое применение

Фотометрические и спектрофотометрические методы анализа применяются для определения многих (более 50) элементов периодической системы, главным образом металлов. Методами абсорбционной спектроскопии анализируются руды, минералы и иные природные объекты, продукты переработки обогатительных и гидрометаллургических предприятий. Эффективно используются эти методы в металлургической, электронной, химической и других отраслях промышленности, в медицине, биологии и т. д. Большое значение они имеют в аналитическом контроле загрязнений окружающей среды и решении экологических проблем. Значительно расширились области практического применения методов абсорбционной спектроскопии благодаря более широкому использованию инфракрасной области спектра и приборов со встроенной ЭВМ. Это позволило разработать методы анализа сложных многокомпонентных систем без их химического разделения. Методы абсорбционной спектроскопии продолжают успешно развиваться и совершенствоваться.

10. Вывод

Методы абсорбционной спектроскопии имеют высокую чувствительность (низкий предел обнаружения), они избирательны и точны. Методы могут быть применены для анализа больших и малых содержаний, но особенно ценной их особенностью является возможность определения примесей (до 10^-5...l0^-6%). Большое значение имеет избирательность многих фотометриче­ских методов, позволяющая проводить определения элементов в сложных пробах без химического разделения компонентов. Погрешность фотометрических методов обычно составляет 3...5%, уменьшаясь в благоприятных случаях до 1. 2 % и нередко до 0/,...1,0%. Методы абсорбционной спектроскопии используют в химической, металлургической, металлообрабатывающей и дру­гих отраслях промышленности, горном деле, сельском хозяйстве, медицине и т. д.

Простые, быстрые и точные фонометрические методы анализа применяются для контроля производства, определения примесей и решения многих других важных вопросов в заводских и научно-исследовательских лабораториях. Большое значение имеют эти методы для исследования различных реакций, установления состава и устойчивости образующихся соединений. Успехи хи­мии координационных соединений и достижения приборостроения дают все основания ожидать дальнейшего повышения точ­ности и чувствительности этих методов.

11. Задачи по фхма

Задача1 (Потенциометрия)

Вычислить потенциал металлического электрода относительно электрода сравнения без учета и с учетом ионной силы раствора при следующих условиях:

№ варианта	Электрод	Объем электролита, см3	Растворенное вещество	Температура, t°C	Электрод сравнения
2	Fe	100	FeSO4·7H20, 0,5г	30	Каломельный (0,1Н НКЭ)

Решение.

1. Рассчитаем молярную концентрацию раствора:

.

FeSO4·7H20	- Fe
1 моль	- 1 моль
1,799·10-2 моль/дм3	- 1,799·10-2 моль/дм3

2. Рассчитаем потенциал железного электрода при условиях задачи

.

Электродом сравнения служит каломельный.

.

3. Рассчитаем потенциал железного электрода с учетом активности

,

где f_a – фактор активности с учетом ионной силы раствора.

;

Рассчитаем по формуле Хюккеля-Дюбая f_a или определим f_a по справочной таблице.

;

Подставим значение a в формулу Нернста и получим:

.

Задача 2

Вычислить pH раствора и С(Н⁺) по следующим данным:

№ варианта	Электроды			Δ
	Индикаторный	Сравнения
2	Водородный	Каломельный (0,1Н KCl)	30	0,624

Решение.

Потенциал водородного электрода φ_Н связан с концентрацией ионов водорода и рН в уравнении:

.

ЭДС элемента, состоящего из водородного каломельного электродов:

;

;

;

B.

Следовательно:

;

;

.

.

Ответ: pH = 11; .

Задача 3(Рефрактометрия)

Вычислить молярную рефракцию вещества В (…), если показатель преломления n=… , а плотность раствора ρ=… , г/см³. Сравнить найденную рефракцию с вычисленной по таблице атомных рефракций.

№ варианта	Вещество В	n	ρ, г/см3
2	Йодистый метил	1,5257	2,279

Решение.

Вычисляем молярную рефракцию по формуле

.

.

Подставляя приведенные в задаче величины получаем:

.

По таблице атомных рефракций находим:

R_C=2,418;

R_H=1, 100;

R_I=13, 900;

отсюда

.

Сходимость результатов удовлетворительная.

Задача 4 (фотометрия)

Навески образцов (m_нав), содержащих определяемый металл, растворили в подходящих растворителях. Получили раствор объемом V_р(см³). Аликвоты полученного раствора V_ал(см³) перенесли в мерные колбы объемом V_к(см³). При необходимости к одной из аликвот добавили известную массу определяемого металла m_(Ме)ст (мг). В мерные колбы добавили необходимые реагенты для получения окрашенного соединения определяемого металла. Растворы в мерных колбах разбавили водой до метки и измерили оптические плотности полученных растворов (A_x, A_x+ст). Воспользовавшись уравнением Бугера –Ламберта –Бера, определить параметры, обозначенные «х».

Вариант

Ме

Навеска mнав, г

Vр, см3

Vк, см3

Vал, см3

m(Ме)ст, мг

ε

l, см

С(Ме)ал, моль/дм3

Содержание Ме, %

Ax

Ax+ст

2

Cu

0,3510

250

25

10

-

4660

2

x

x

0,14

-

Решение.

1. , отсюда

моль/дм³.

2. Масса меди в аликвоте:

г.

3. Определим массу меди в первоначальном растворе:

г.

4. Вычислим содержание металла

mнав = 100%
m(Сu)исх = x%

.

Задача 5(Кондуктометрия. Высокочастотное титрование)

5.1 Раствор вещества CaCl₂ титруют раствором вещества (NH₄)₂C₂O₄. Составить уравнение химической реакции и, пользуясь таблицей подвижности ионов, определить вид кривой кондуктометрического титрования.

Решение.

CaCl₂+(NH₄)₂C₂O₄=CaC₂O₄↓+2HNO₃

Ион	Подвижность λ∞, (Ом-1·см-1)
½ Ca2+	59,5
Cl-	76,4
NH4+	73,6
½ C2O42-	74,0

По уравнению реакции катион Ca²⁺ и анион C₂O₄^2- выходят из раствора в осадок.

До точки эквивалентности катион Ca²⁺ связан и замещен на катион NH₄⁺. Сравним подвижности ½Са²⁺ и NH₄⁺: 59,5 и 73,6 Ом^-1·см^-1 соответственно. До точки эквивалентности кривая будет несколько возрастать по подвижности катион Са²⁺ связывается с анионом NH₄⁺ и кривая резко возрастает, т.к. в растворе остаются только ионы Н⁺ и NO₃^-