Инструментальные методы анализа
Виды инструментальных методов анализа. Типы электродов, применяемых в электрохимических методах. Спектры испускания и поглощения, оптическая спектрофотометрия. Качественный и количественный хроматографический анализ. Теория хроматографической подвижности.
| Рубрика | Химия |
| Вид | методичка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.12.2011 |
| Размер файла | 425,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Отсчет производят после достижения постоянного значения (изменение Е не должно превышать 2 ? 3 мВ в течение 1 мин). Титрование продолжают до тех пор, пока изменение рН (ДрН) не достигнет своего максимального значения, а при дальнейшем прибавлении новых порций раствора реагента постепенно не уменьшится до малой величины. Результаты титрования записывают по форме, приведенной в табл. 1.
Таблица 1
Результаты ориентировочного титрования
Объем растворатитранта, мл |
ЭДС, мВ(pH) |
ДЕ, мВ(ДрН) |
|
|
1 |
|||
|
2 |
|||
|
3 |
Затем приступают к точному титрованию в области скачка рН. После тщательной промывки электродов в чистый стакан для титрования вносят новую аликвотную часть исследуемого раствора и выполняют указанные выше операции. При этом к титруемому раствору прибавляют титрант в объеме на 1 мл меньше, чем это соответствует значению ТЭ, найденному при ориентировочном титровании (Vi).
После достижения постоянного значения рН продолжают титрование по каплям для нахождения ТЭ при минимально возможном прибавляемом объеме титранта. Число капель диктуется величиной ожидаемого скачка потенциала: чем он больше, тем меньшими порциями титранта можно титровать (минимальный объем ? одна капля). Запись результатов титрования ведут по форме, указанной в табл. 2, выражая объем титранта числом капель.
Таблица 2
Результаты точного титрования
|
Объем раствора титранта V (капли) |
ЭДС, мВ (pН) |
ДЕ, мВ (ДрН) |
|
Vl2к4к….V2 |
После достижения скачка Е (рН) убеждаются в уменьшении и затем малом изменении ДЕ (ДрН) при дальнейшем титровании по каплям. Отмечают общий объем затраченного титранта (V2).
Строят график зависимости рН раствора от объема кислоты (V, мл), определяют точку эквивалентности и рассчитывают концентрацию (нормальность) HCl по формуле (1):
NHCl = (0.0520)/VHCl. (1)
2. Определение NaOH и Na2CO3 при их совместном присутствии в растворе
Анализируемую смесь в мерной колбе на 50 мл доводят до метки дистиллированной водой без СО2 и тщательно перемешивают. В стакан для титрования переносят пипеткой аликвотную часть анализируемого раствора (20 мл), погружают и центрируют электроды, устанавливают заполненную титрантом бюретку, включают перемешивание и титруют пробу раствором HCl.
При дифференцированном определении смеси двух и более компонентов в процессе ориентировочного титрования (порциями раствора по 0.5?1 мл) обнаруживают соответствующее число скачков потенциала (области каждой ТЭ). Далее в этих областях проводят точное титрование, причем после нахождения первого скачка, как это описано выше, продолжают титрование, приливая сначала необходимый объем титранта до второй ТЭ, а затем по каплям ? до прохождения второго максимума ДрН и т. д.
Строят график зависимости рН-V (мл) и определяют две точки эквивалентности V1 и V2. Первая точка эквивалентности соответствует полной нейтрализации NaOH и переходу Na2CO3 в NaHCO3. Вторая - образованию H2CO3, распадающейся на Н2О + СО2.
Вычисляют концентрацию (мг/л) гидроксида натрия и карбоната натрия, используя выражения (2) и (3):
, (2)
, (3)
где V1 и V2 - объем титранта (мл), соответствующий первой и второй точке эквивалентности, Me - молярные массы эквивалентов NaOH и Na2CO3 (40 и 53 г/моль соответственно).
Находят ошибку определения, сравнивая измеренную и истинную концентрацию гидроксида натрия и карбоната натрия в растворе.
Работа № 5. Определение перманганатной окисляемости воды методом обратного потенциометрического титрования
Метод рекомендуется для контроля органических соединений в воде поверхностного водоема. Окисление проводится раствором КМпО4 при кипячении пробы воды в кислой среде:
MnO4- + 8H+ + 5з ? Мn2+ + 4Н2O.
Избыток перманганат-иона после кипячения определяют йодометрическим методом.
Приборы, посуда, реагенты
Иономер, потенциометр.
Индикаторный электрод, платиновый.
Электрод сравнения, хлорсеребряный.
Магнитная мешалка.
Стеклянный стаканчик, 50 мл.
Мерная колба на 100 мл.
Коническая колба на 250 мл ? 3 шт, обратный холодильник ? 3 шт.
Бюретка на 10 мл, воронка, бюксы.
Пипетки Мора на 5, 10 и 25 мл.
Na2S2O35H2O, кристаллический.
K2Cr2O7, 0.01 н, стандартный раствор.
KI, кристаллический.
KMnO4, 0.01 н раствор
HCl, раствор (2:1); H2SO4, раствор (20%).
Выполнение определения Включают измерительный прибор в соответствии с инструкцией.
Установление титра раствора тиосульфата натрия. Рассчитывают количество Na2S2O35H2O, необходимое для приготовления 100 мл 0.01 н раствора тиосульфата натрия. Навеску соли переносят в мерную колбу, добавляют дистиллированную воду до метки и тщательно перемешивают раствор.
В чистый стакан на 50 мл отмеряют пипеткой 10 мл дистиллированной воды, 5.00 мл стандартного раствора K2Cr2O7, цилиндром отмеряют 3 мл раствора HCl (2:1), высыпают 0.15 г сухого KI, предварительно взвешенного в бюксе, и помещают стержень магнитной мешалки. Опускают в стакан индикаторный электрод и электрод сравнения, центрируют их. Бюретку заполняют раствором тиосульфата натрия и закрепляют в штативе так, чтобы носик бюретки был опущен в стакан, но не соприкасался с электродами, стенками стакана и поверхностью титруемого раствора. Включают перемешивание и проводят титрование, прибавляя титрант из бюретки (сначала по 0.5-1.0 мл, а в области ТЭ - по каплям) и измеряя Е после каждой его порции.
Отсчет производят после достижения постоянного значения (изменение Е не должно превышать 2 - 3 мВ в течение 1 мин). Титрование продолжают до тех пор, пока изменение ЭДС (ДЕ) не достигнет своего максимального значения, а при дальнейшем прибавлении новых порций раствора реагента постепенно не уменьшится до малой величины. Результаты титрования записывают по форме, приведенной в табл. 1.
Таблица 1
Результаты окислительно-восстановительного титрования
|
V титранта, мл |
ЭДС, мВ |
ДЕ, мВ |
|
Строят кривую потенциометрического титрования E-V, находят объем титранта Ve (мл), соответствующий точке эквивалентности, и определяют нормальность тиосульфата натрия по формуле (1):
, (1)
где N1 и V1 - нормальность и объем стандартного раствора K2Cr2O7.
Определение перманганатной окисляемости воды. Анализируют два образца природных вод. В коническую колбу вместимостью 250 мл отмеряют цилиндром 100 мл исследуемой воды, добавляют 2-3 капилляра, приливают 5 мл раствора H2SO4 (20 %) и нагревают на электроплитке. В нагретую пробу добавляют пипеткой 10 мл 0.01 н раствора KMnO4, закрывают колбу пробкой с обратным холодильником и кипятят точно 10 мин. Если розовая окраска перманганта исчезнет, определение повторяют, разбавив исследуемую воду бидистиллатом.
По окончании кипячения пробу охлаждают, отбирают пипеткой аликвоту (25 мл) в стакан для титрования, добавляют 0.15 г сухого KI, включают перемешивание и титруют выделившийся йод раствором тиосульфата натрия. Показания потенциометра записывают в форме, аналогичной приведенной в табл. 1. Титрант добавляют порциями 1.0 - 0.5 мл и менее (по каплям в области ТЭ).
Параллельно проводят холостое определение, титруя 100 мл дистиллированной воды, подготовленной аналогичным образом. Перманганатную окисляемость воды (мг О2/л) рассчитывают по формуле (2):
, (2)
где NT - нормальность раствора тиосульфата; V1, V2 - объем раствора тиосульфата (мл), пошедший на титрование исследуемой воды и холостой пробы соответственно; Va - объем аликвотной части анализируемого раствора, взятой для титрования (в данном случае 25 мл).
Работа № 6. Определение концентрации тяжелых металлов в водном растворе методом инверсионной вольтамперометрии
Метод ИВА основан на способности элементов, предварительно осажденных из анализируемого раствора на рабочем электроде, электрохимически растворятся при определенном потенциале, характерном для каждого элемента. Процесс электроосаждения происходит при заданном отрицательном потенциале на рабочем электроде и в течение заданного времени электролиза. Анодное растворение элементов с поверхности электрода и регистрация аналитического сигнала проводятся при потенциале, линейно меняющемся от значения, при котором проводилось осаждение, в сторону положительных значений. Регистрируемый максимальный анодный ток линейно зависит от концентрации определяемого элемента.
Приборы, посуда, реагенты
Система вольтамперометрическая СВА-1БМ с двухкоординатным графопостроителем.
Электролитическая ячейка трехэлектродная: рабочий электрод - дисковый графитовый; электрод сравнения - хлорсеребряный; вспомогательный электрод - платиновый проволочный.
Пипетка автоматическая, 10-100 мкл.
Мерные колбы на 25 мл, 5 шт.
Фоновый электролит, 1 М раствор HCl (или 1М раствор KCl).
Стандартный раствор Cd2+ (Cu2+, Zn2+, Ni2+) с концентрацией 1 мг /мл.
Выполнение определения. Ознакомившись с устройством измерительной системы СВА-1БМ, готовят ее к работе в режиме инверсионной вольтамперометрии и прогревают 15-20 мин.
1. Метод градуировочного графика. Для построения градуировочного графика готовят серию из 4 растворов сравнения. Для этого в мерные колбы на 25 мл микропипеткой вносят 5, 10, 20 и 40 мкл стандартного раствора определяемого элемента (или элементов), добавляют фоновый электролит до метки и тщательно перемешивают. Рассчитывают концентрацию сi (мг/л) приготовленных растворов.
Все вольтамперные кривые записывают в одинаковых условиях в циклическом режиме, включающем следующие стадии:
1. Стадия регенерации (очистки) электрода: подключают электролитическую ячейку и проводят анодное растворение при заданном (+500 мВ) потенциале рабочего электрода - продолжительность 1мин.
2. Стадия накопления (электролиза): изменяют потенциал рабочего электрода до -1000 мВ, включают вращение электрода и проводят осаждение металла из раствора на поверхности электрода - 1 мин.
3. Стадия успокоения: выключают вращение электрода и ожидают успокоения раствора - 20 с.
4. Стадия регистрации анодного тока: проводят анодное растворение металла, осажденного на поверхности рабочего электрода, при линейной развертке потенциала в интервале от -1000 мВ до +500 мВ с заданной скоростью, и записывают вольтамперную кривую.
Отключают электролитическую ячейку. Система оказывается в исходном состоянии и готова к выполнению нового цикла измерений.
Для проверки чистоты электрода и фонового электролита пипеткой переносят 25 мл фонового электролита в электролитическую ячейку и записывают вольтамперную кривую фонового раствора, как указано выше. Затем регистрируют вольтамперные кривые для растворов сравнения и контрольного раствора. Сначала проводят анализ наиболее концентрированного раствора и убеждаются, что высота пика менее 200 мм. После этого проводят анализ остальных растворов, для каждого раствора записывая вольтамперную кривую 3 раза. При смене растворов электролизер тщательно промывают дистиллированной водой.
Если высоты анодных пиков элементов превышают 200 мм, необходимо изменить чувствительность прибора («загрубить» его) или уменьшить время электролиза (катодного осаждения элемента из раствора). Когда высоты анодных пиков элементов меньше 5 мм, необходимо увеличить чувствительность прибора или время электролиза.
Обработка вольтамперограмм. Определяют площадь (S) анодных пиков, для чего измеряют их высоту h, проведя касательную к основанию пика и опустив вертикаль из вершины, и ширину w пика на половине его высоты. По результатам трех измерений находят среднее значение S (или h) для раствора соответствующей концентрации. Строят график зависимости S-с (или h-c) и рассчитывают уравнение прямой. Градуировочный график используют для определения концентрации cx (мг/л) контрольного раствора.
Потенциал пика Eп характеризует природу иона. Определив Eп, убеждаются, что пик соответствует исследуемому металлу.
2. Метод добавок. Метод градуировочного графика может давать заметную погрешность при анализе проб сложного состава, т.к. невозможно учесть влияние примесей на величину пика определяемого металла. Метод добавок применим в интервале линейной зависимости площади (высоты) пика от концентрации элемента.
В три мерные колбы вместимостью 25 мл пипеткой переносят одинаковые аликвотные части контрольного раствора. В две колбы (2 и 3) вносят добавки (10 и 20 мкл соответственно) стандартного раствора определяемого элемента. Затем во все колбы добавляют раствор фонового электролита до метки и перемешивают. Записывают вольтамперные кривые растворов, определяют площади пиков (S) и находят концентрацию определяемого элемента в анализируемом растворе (сх), как показано на рис
Размещено на http://www.allbest.ru/
Работа № 7. Определение Са(OH)2 и SО42- в водных растворах кондуктометрическим методом
Приборы, посуда, реагенты
Мост переменного тока Р-5016.
Электрод платиновый, 2 шт.
Магнитная мешалка.
Стеклянный стаканчик, 50 мл.
Колба мерная на 50 мл, 5 шт.
Колба коническая на 100 мл.
Бюретка на 2 мл, воронка, бюксы.
Пипетка Мора на 20 мл.
Ca(OH)2, насыщенный раствор.
BaCl2, 0.01 н, стандартный раствор.
Пользуясь инструкцией, включают мост переменного тока. Время прогрева оборудования используют для подготовки растворов.
1. Определение Са(OH)2 прямым кондуктометрическим методом. Из предварительно отфильтрованного насыщенного раствора Ca(OH)2 последовательным разбавлением в 2, 4, 5, 8 и 10 раз готовят 5 растворов сравнения для градуировки измерительного оборудования. По справочнику находят концентрацию насыщенного раствора Ca(OH)2 (г/л) и рассчитывают молярную концентрацию подготовленных рабочих растворов.
В чистый стакан на 50 мл пипеткой переносят аликвотную часть рабочего раствора (20 мл), опускают и центрируют электроды, помещают стержень магнитной мешалки. Включают перемешивание (при вращении стержень мешалки не должен касаться электродов и стенок стакана) и измеряют электрическое сопротивление ячейки (R), последовательно переходя от раствора с меньшей концентрацией к раствору с большей концентрацией. При смене раствора кондуктометрическую ячейку и электроды тщательно ополаскивают дистиллированной водой. Каждый раствор измеряют 3-5 раз (через 10 с выдержки), результаты записывают в табл. 1.
Таблица 1
Результаты измерений градуировочных растворов
|
С раствора, мг/л |
R, Ком |
G=1/R, сименс |
|
Строят зависимость G от концентрации раствора Ca(OH)2.. Пользуясь Приложением 1, рассчитывают параметры градуировочного графика (уравнение прямой и коэффициент корреляции).
Доводят объем контрольного раствора в мерной колбе до метки, тщательно перемешивают и перенеся в стакан 20 мл раствора, измеряют его электрическое сопротивление. По градуировочному графику определяют концентрацию Ca(OH)2 в контрольном растворе.
Рассчитывают погрешность определения.
Установление предела обнаружения Ca(OH)2 в водном растворе. Оставив колбу с раствором Са(ОН)2 минимальной концентрации, остальные мерные колбы тщательно моют и трижды ополаскивают дистиллированной водой. Оставленный раствор последовательно разбавляют дистиллированной водой в 5, 10 и 20 раз и измеряют сопротивление растворов. После каждого раствора ячейку тщательно ополаскивают дистиллированной водой. Определяют минимальную концентрацию Са(ОН)2, которую еще можно измерить данным методом (мг/л).
2. Кондуктометрическое титрование. В основе определения лежит образование малорастворимого соединения по реакции:
SO42- + BaCl2 >BaSO4v + 2Cl-.
По мере образования малорастворимого соединения, в растворе изменяется соотношение ионов, способных переносить электрический заряд. Электрическая проводимость раствора сначала уменьшается, достигает минимальной величины в точке эквивалентности, и затем снова возрастает по мере накопления ионов Ba2+ и Cl- в результате добавления избытка BaCl2.
Контрольный раствор в мерной колбе разбавляют дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. В чистый стакан пипеткой переносят аликвотную часть раствора (20 мл) и добавляют 2-3 капли концентрированной НС1. В ячейку опускают электроды, центрируют их и помещают стержень магнитной мешалки. Бюретку заполняют 0.01 н раствором BaCl2 и закрепляют в штативе так, чтобы носик бюретки был опущен в стакан, но не соприкасался с электродами, стенками стакана и поверхностью титруемого раствора.
Включают перемешивание и проводят титрование, прибавляя из бюретки раствор титранта небольшими порциями (сначала по 0.2 мл, а в области ТЭ - по каплям) и измеряя R после каждой его порции. Титрование повторяют три раза. Результаты титрования заносят в табл. 2.
Таблица 2
Результаты титрования контрольного раствора CuSO4
|
V титранта, мл |
R, Ком |
G=1/R, сименс |
|
Строят график зависимости электрической проводимости (G) от объема (V) раствора ВаСl2. Кривая титрования состоит из двух линейных участков. По положению точки их пересечения находят объем титранта Ve, соответствующий точке эквивалентности (ТЭ). Концентрацию сульфат-ионов в растворе (мг/л) рассчитывают по формуле:
,
где Ve - объем титранта, соответствующий ТЭ, мл; N - нормальность титранта, моль/л; Me - эквивалентная масса SO42-, 48.03 г/моль; Va - эквивалентная часть анализируемого раствора, 20 мл.
Контрольные вопросы
1. Какие типы электродов вы знаете?
2. Что такое равновесный потенциал электрода и как он определяется?
3. Чем отличаются равновесный и реальный потенциалы электрода?
4. По какому уравнению вычисляется потенциал электрода?
5. Что такое ЭДС гальванического элемента и как она измеряется?
6. Что такое концентрационные гальванические элементы?
7. Как измеряется потенциал индикаторного электрода?
8. Для чего нужен электрод сравнения?
9. Как устроен стеклянный электрод?
10 Какие типы ионоселективных электродов Вы знаете?
11. Как устроены ионоселективные электроды?
13. Как потенциал ионоселективного электрода зависит от концентрации ионов в растворе?
14. Что такое коэффициент селективности мембранного электрода?
15. Как определяется точка эквивалентности при титровании?
16. Объясните скачок потенциала на кривой титрования.
17. Почему на кривой титрования два скачка потенциала? Что происходит в этих точках?
18. Как объясняется скачок потенциала на кривой окислительно-восстановительного титрования?
19. В чем заключается сущность метода обратного титрования?
20. Какое значение имеет концентрация кислорода в водоемах?
21. На каких принципах основаны методы вольтамперометрии?
22. Чем отличается полярография от вольтамперометрии?
23. Сколько электродов должно быть в измерительной ячейке при вольтамперометрии? Почему?
24. Являются ли в вольтамперометрии электроды поляризованными? Если да, то какие и почему?
25. Объясните природу диффузионного тока.
26. Какова роль фонового электролита?
27. Как можно проводить качественный и количественный вольтамперометрический анализ?
28. Что такое электрическая подвижность ионов?
29. Какова природа фарадеевского сопротивления?
30. Что такое удельная и эквивалентная электропроводность раствора?
30. Как рассчитывают геометрическую постоянную кондуктометрической ячейки?
33. Можно ли применять кондуктометрические методы при анализе объектов окружающей среды?
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ
Спектральные методы анализа основываются на способности атомов и молекул испускать, поглощать или рассеивать электромагнитное излучение. Регистрируя спектры испускания, поглощения или рассеяния излучения, получают информацию, характеризующую качественный и количественный состав анализируемой системы. В зависимости от того, в какой области шкалы электромагнитных волн проводятся измерения, методы спектрального анализа подразделяются на радиочастотную, оптическую, рентгеновскую и другие виды спектрометрии.
Спектры испускания и поглощения
Современная спектроскопия базируется на квантовой теории, согласно которой частица вещества (атом, молекула или ион) может находиться только в определенных стационарных состояниях, которым отвечает некоторая дискретная последовательность значений энергии - энергетических уровней. Состояние с минимальной энергией называют основным, а все остальные - возбужденными. Переход между двумя квантованными состояниями mn с энергией Еm и Еn приводит к поглощению или испусканию кванта электромагнитной энергии (фотона) с частотой , определяемой условием частот Бора:
Em-n = En-Em = h = hc/л, (1)
где Em и En - энергия начального и конечного состояний; h = 6.626·10-34 Дж·с - постоянная Планка (квант действия); и л - соответственно частота (с-1) и длина волны поглощаемого или испускаемого излучения, c - скорость света (2.997925 108 м с-1).
Не все мыслимые для системы переходы осуществляются, часть их запрещена правилами отбора. Каждому разрешенному переходу отвечает спектральная линия определенной частоты (длины волны л) и интенсивности I. Совокупность всех спектральных линий, принадлежащих данной частице, составляет ее спектр. Линии, возникающие в результате переходов в основное или из основного состояния, так же как и соответствующие переходы, называют резонансными.
Схема переходов между различными состояниями частицы представлена на рис. 1. Горизонтальные линии соответствуют уровням энергии основного (E0) и возбужденных (Е1, Е2, Е3) состояний в порядке возрастания их энергии. Стрелки, направленные вниз, соответствуют испусканию, а направленные вверх - поглощению кванта света. На рис. 1 схематически представлен так же вид спектра поглощения. Переходы с нижнего энергетического уровня на верхний (Еm<Еn) порождают спектр поглощения (абсорбции), переходы с верхнего на нижний уровень (Em>En) - спектр испускания (эмиссии). В обоих случаях в спектре возникает монохроматическая линия с частотой (с-1):
= Em-n/h (2)
или волновым числом (см-1):
= Em-n/hc =1/л. (3)
Интенсивность спектральной линии, отвечающей одному и тому же переходу m-n, в спектре эмиссии (Ie) и спектре абсорбции (Ia), однако, неодинакова и связана с общим числом частиц в системе, их статистическим распределением по состояниям и вероятностью соответствующих переходов.
Рис. 1. Переходы между энергетическими уровнями частицы (слева) и ее спектр испускания (справа)
Эмиссионными называют спектры, испускаемые термически возбужденными частицами. Спектры испускания, возбужденные иным способом (например, при воздействии на вещество видимого света, рентгеновского или гамма-излучения, электрического поля или потока заряженных частиц) принято называть спектрами люминесценции. Люминесценция, прекращающаяся сразу после окончания действия возбудителя свечения, называется флуоресценцией. Люминесценция, сохраняющаяся длительное время после прекращения воздействия - фосфоресценцией, хотя разграничение является достаточно условным. Спектры флуоресценции наблюдаются как у атомов, так и у молекул. Спектры фосфоресценции характерны для молекул.
В зависимости от расстояния между комбинационными уровнями Еm и En спектральная линия может попасть в любую область шкалы электромагнитных волн. Спектры, расположенные в оптическом диапазоне, называют оптическими.
Оптическая спектрофотометрия
Оптический диапазон подразделяют на ультрафиолетовую (УФ), видимую и инфракрасную (ИК) спектральные области (табл. 1), хотя границы между ними достаточно условны. УФ область, в свою очередь, делится на дальнюю (вакуумную) и ближнюю, а ИК область - на ближнюю, среднюю и дальнюю зоны. В каждой области оптического диапазона пользуются своими, наиболее удобными, единицами измерения. В УФ и видимой области чаще применяют единицы длин волн; в ИК области пользуются волновыми числами (см-1). Связь между волновым и энергетическим параметрами устанавливает соотношение 1 см-1 = 11.9631 Дж/моль.
Таблица 1
Оптический диапазон шкалы электромагнитных волн
|
Спектральная область |
х, см-1 |
л, нм |
|
|
УФ |
|||
|
дальняя (вакуумная) |
1Ч106 - 5Ч104 |
10 - 200 |
|
|
ближняя |
5Ч104 - 2,5Ч104 |
200 - 400 |
|
|
Видимая |
2,5Ч104 - 1,3Ч104 |
400 - 750 |
|
|
ИК |
|||
|
ближняя |
1,3Ч104 - 4Ч103 |
750 - 2,5Ч103 |
|
|
средняя (фундаментальная) |
4Ч103 - 200 |
2,5Ч103 - 5Ч104 |
|
|
дальняя |
200 - 10 |
5Ч104 - 1Ч106 |
Атомные спектры. Спектры атомов в УФ, видимой и ближней ИК области возникают при переходах внешних (валентных) электронов из одних энергетических состояний в другие и в целом удовлетворительно описываются схемой, приведенной на рис.1. Особенностью атомных спектров является их линейчатая структура: они состоят из большого числа дискретных спектральных линий, объединяемых в отдельные спектральные серии. Положение линий в пределах каждой серии подчиняется определенным закономерностям, характерным для атомов каждого элемента. Изучая атомные спектры, можно установить наличие тех или иных химических элементов в образце.
Молекулярные спектры значительно сложнее атомных спектров и обусловлены не только электронными переходами, но и колебаниями атомных ядер в молекуле, а также вращательным движением самой молекулы вокруг некоторого направления или точки. В соответствии с возможными типами движений в молекуле, ее полная энергия Е приближенно равна сумме энергий электронных переходов Еe, колебательных Ен и вращательных Еr движений:
E=Ee+Ev+Er. (4)
Диапазон энергии квантов, соответствующих различным переходам, приведен в табл. 2. Наиболее высокой энергией обладают кванты, поглощаемые или испускаемые при электронных переходах, затем следуют колебательные кванты и лишь потом - вращательные.
Таблица 2
Энергии квантов, отвечающих переходам между различными энергетическими уровнями молекулы
|
Энергетические уровни перехода |
Энергия квантов, кДж/моль |
|
|
Электронные |
40 - 400 |
|
|
Колебательные |
0.5 - 40 |
|
|
Вращательные |
< 0.5 |
При изменении вращательной энергии молекулы возникает линейчатый вращательный спектр, наблюдаемый в микроволновой и дальней ИК области спектра (0,03 - 30 см-1). Каждая линия имеет частоту i, отвечающую i-му вращательному переходу:
r = hr. (5)
Изменение колебательной энергии молекулы сопровождается изменением и ее вращательной энергии. Вместо чисто колебательных переходов в спектре наблюдаются колебательно-вращательные:
v-r = v+r = hv+hr. (6)
Частоты вращательного спектра в сотни и тысячи раз меньше частот колебательного спектра. В результате наложения малых вращательных частот на колебательные частоты, колебательно - вращательный спектр имеет линейчато-полосатую структуру и состоит из большого числа близкорасположенных спектральных линий, которые группируются в отдельные полосы, наблюдаемые в средней и дальней ИК области (30 - 4Ч103 см-1).
Электронные переходы сопровождаются колебательными и вращательными переходами, т.е. представляют собой электронно - колебательно - вращательные переходы:
e-v-r = e + v + r = he + hv + hr. (7)
Электронно - колебательно - вращательный спектр, для краткости называемый электронным, имеет вид широких полос в УФ, видимой и ближней ИК области. Спектральную полосу характеризуют тремя параметрами (рис. 2): длиной волны лmax (частотой vmax); значением максимальной интенсивности Imax и шириной (полушириной) ?л. Шириной полосы называют интервал длин волн Дл (или частот Дн) между точками ее контура на половине высоты пика. Ширина полос может достигать нескольких десятков см-1 в колебательно-вращательном спектре и нескольких тысяч см-1 в электронном спектре.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Интенсивность спектральных линий. Вещество состоит из множества одинаковых частиц, способных испускать или поглощать кванты. Интенсивность линий в его спектре зависит от заселенностей исходных уровней (числа частиц вещества, находящихся в состоянии, с которого совершается переход) и вероятностей соответствующих переходов. Интенсивность линии в спектре испускания определяется выражением:
Ie(нnm)=hнnmBnmNi, (8)
где нnm - частота линии, отвечающая переходу из возбужденного в основное состояние; Bnm - вероятность спонтанного испускания (коэффициент Эйнштейна для спонтанного излучения - число фотонов, испускаемых возбужденной частицей в единицу времени); Nn - концентрация возбужденных частиц (заселенность возбужденного уровня En).
Спектры поглощения обусловлены не спонтанными, а вынужденными переходами, происходящими под воздействием излучения от внешнего источника. Интенсивность линий в спектрах поглощения зависит как от числа поглощающих частиц и вероятности поглощения, так и от числа квантов, испускаемых внешним источником и взаимодействующих с частицами:
Ia(нmn)=hнmnBmnN0с(нmn), (9)
где vmn - частота линии, отвечающей переходу из основного в возбужденное состояние; Вmn - коэффициент Эйнштейна для вынужденного перехода с поглощением; Nm - концентрация поглощающих частиц (заселенность основного уровня Еm); p(нmn=hvmnn(vmn) - плотность мощности поглощаемого излучения; n(vmn) - число поглощаемых фотонов в единице объема в единицу времени.
Соотношение интенсивностей зависит от частоты перехода нmn:
, (10)
т.е. в области высоких частот интенсивность излучения во много раз превосходит интенсивность поглощения. Измеряя интенсивность линий в спектре испускания или поглощения образца, можно определить содержание в нем того или иного вещества.
Регистрация спектров эмиссии и абсорбции
Для получения спектра испускания частицы предварительно необходимо перевести в возбужденное состояние каким-либо способом (термическим, электрическим воздействием и др). В стационарных условиях возбуждения содержание возбужденных частиц пропорционально концентрации вещества c в образце и уравнение (8) преобразуется к виду:
Ie(нnm)=kc, (11)
где k - константа.
Спектры поглощения регистрируют, сравнивая мощность потока монохроматического излучения, падающего на слой вещества и выходящего из него. Ослабление мощности монохроматического светового потока, вызванное поглощением энергии частицами вещества, описывается выражением:
I(н)=I0(н)e-м(н)l (12)
или в десятичной системе логарифмов:
I(н)=I0(н)Ч10-м(н)l, (13)
где I0(v) - мощность потока монохроматического излучения с частотой н, падающего на слой вещества толщиной l; I(н) - мощность потока излучения, вышедшего из слоя вещества; м(н) - линейный коэффициент поглощения света веществом (показатель поглощения).
Линейный коэффициент поглощения пропорционален концентрации поглощающего вещества c:
м(н)=к(н)c, (14)
где к(н) - коэффициент поглощения веществом электромагнитного излучения с частотой н. Подставив (14) в (13), получим выражение основного закона поглощения (закон Бугера-Ламберта-Бэра):
I(н)=I0(н)Ч10-к(н)cl. (15)
При регистрации спектра поглощения обычно измеряют абсорбцию A (в молекулярной абсорбционной спектрометрии этот параметр называют оптической плотностью D)
A=lg[I0(н)/I(н)] (16)
или пропускание
T= I(н)/I0(н). (17)
По абсорбции A (оптической плотности D) или пропусканию T образца рассчитывают концентрацию вещества:
A(или D) = lg(I0/I) =-lgT = k(н)lc. (18)
Формулы (11) и (15) получены для линейчатых спектров. Молекулярные спектры, наблюдаемые в оптическом диапазоне шкалы электромагнитных волн, являются полосатыми. Так как полосы состоят из большого числа тесно расположенных спектральных линий, для которых справедливы соотношения (8) и (9), то между пиковой интенсивностью полос в спектрах испускания или поглощения и концентрацией вещества также наблюдаются зависимости, подобные (11) и (15).
Интенсивность излучения многократно превосходит интенсивность поглощения в области высоких частот. Поэтому эмиссионные спектры изучают в видимой и УФ области, а в области малых частот (ИК и СВЧ) удобнее регистрировать спектры абсорбции. С другой стороны, спектры испускания известны для атомов и лишь для малого числа достаточно простых молекул. Поэтому молекулярные спектры изучают, главным образом, как спектры поглощения.
Молекулярно-абсорбционный анализ
Молекулярные спектры исключительно специфичны и применяются для идентификации веществ и исследования их структуры. Так как каждый структурный элемент молекулы поглощает энергию только в характерной для него области, то определив энергию и оценив интенсивность поглощаемого излучения, можно установить структуру соединения (качественный анализ) и количество исследуемого вещества (количественный анализ).
Молекулярно-абсорбционный анализ включает фотоколориметрический и спектрофотометрический методы, базирующиеся на общем принципе - использовании пропорциональной зависимости между светопоглощением и концентрацией поглощающего вещества:
D = lg(I0/I) = -lg(T) = k(н)lc, (19)
где I0 и I - мощности потоков монохроматического излучения, падающего на слой раствора и вышедшего из него; D - оптическая плотность; T - пропускание; k(н) - коэффициент поглощения электромагнитного излучения с частотой н; l - толщина слоя; c - концентрация поглощающего вещества.
Если концентрация c выражена в моль/л, а толщина поглощающего слоя l в см, коэффициент поглощения обозначают символом ел и называют молярным коэффициентом поглощения (коэффициентом экстинкции). Величина ел зависит от частоты (длины волны) излучения, химической природы и состояния вещества и является его определяющей характеристикой. Его размерность л моль-1 см-1, а численное значение равно оптической плотности раствора с концентрацией 1 моль/л при толщине поглощающего слоя 1 см. Абсолютная величина ел характеризует чувствительность определения вещества S при l = 1 см.
Фотоколориметрический метод основан на измерении поглощения веществом полихроматического света, выделяемого из сплошного спектра излучения внешнего источника с помощью светофильтров. В зависимости от качества светофильтра, ширина вырезаемого спектрального диапазона (Ѕmax-'Ѕmax) может составлять 20-100 нм. Поэтому в уравнении (19) вместо ел следует использовать среднее значение коэффициента поглощения k, зависящее от характеристик светофильтра. Чем уже область максимального пропускания светофильтра, тем выше его избирательность для данного спектрального диапазона и точнее фотометрическое определение.
Спектрофотометрический анализ основан на регистрации спектра и измерении поглощения монохроматического излучения (точнее, очень узкого интервала длин волн шириной 1-2 нм и менее) при строго определенной длине волны которая, соответствует максимуму на кривой поглощения данного вещества. Спектрофотометрический метод имеет преимущества в чувствительности и точности определения, если анализируемое соединение обладает узкими полосами поглощения. При анализе соединений с широкополосными спектрами спектрофотометрия не имеет особых преимуществ перед фотоколориметрией.
Концентрацию вещества в анализируемом растворе устанавливают, сравнивая его поглощение с поглощением растворов, содержащих известные количества определяемого вещества. Если зависимость (19) изобразить графически в координатах D-c, то при отсутствии поглощения света растворителем и систематических ошибок, получим прямую линию, идущую из начала координат (рис. 3).
Непостоянство значений коэффициента k указывает на отступления от основного закона поглощения света. Причины могут быть инструментальные и химические. Инструментальные связаны с тем, что при измерениях практически всегда имеют дело с потоками излучения, охватывающими некоторый конечный интервал длин волн Дл (частот Дн), а не с идеально монохроматической волной л (частотой v). Основной закон поглощения справедлив лишь для монохроматического излучения, и чем ближе излучение к монохроматическому, тем выше точность измерений. Немонохроматичность приводит к отрицательным отклонениям от основного закона поглощения света. Наиболее часто инструментальные причины проявляются при работе на фотоколориметрах.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 3. Зависимость D от c при l = const в случае соблюдения основного закона светопоглощения (1), положительных (2) и отрицательных (3) отклонений от него
Химические причины обусловлены изменением числа поглощающих частиц вещества вследствие протекающих в растворе реакций протонирования, окисления - восстановления, комплексо- и осадкообразования и т.п. Вызванные ими отклонения могут быть как положительными, так и отрицательными.
Дополнением к основному закону светопоглощения является закон аддитивности оптических плотностей. Оптическая плотность смеси веществ, подчиняющихся основному закону поглощения света и не вступающих в химические реакции друг с другом, равна сумме парциальных оптических плотностей, характеризующих поглощение каждого вещества в отдельности:
D = УDi = lУkici, (20)
где D - оптическая плотность смеси веществ; Di = kilci - парциальная оптическая плотность i-го вещества; ki и сi - коэффициент поглощения и концентрация i-ro вещества.
Атомная спектрометрия в УФ и видимой области
Методы атомного спектрального анализа основаны на исследовании спектров атомов и ионов, находящихся в газовой фазе при высокой температуре. Различают атомно-эмиссионную, атомно-абсорбционную и атомно-флуоресцентную спектрометрии, в основе которых лежат соответственно процессы испускания, поглощения и переизлучения фотонов.
Флуоресценцией называется сверхравновесное испускание электромагнитного излучения атомами и молекулами после их возбуждения квантами света, т.е. после поглощения ими энергии излучения. Флуоресценция возбуждается только при определенных дискретных значениях длин волн, специфичных для данного соединения. Длина волны испускаемого излучения определяется химическим строением вещества. Флуоресценцию называют резонансной, если испускаемый системой квант в точности равен поглощенному кванту, и нерезонансной (смешанная, стоксовая, антистоксовая), если квант излучения, испускаемый системой, не равен поглощенному кванту.
Для регистрации атомных оптических спектров пробу необходимо атомизировать, т.е. перевести вещество в атомарное состояние, и, кроме того, перевести полученные свободные атомы в возбужденное состояние. Оба эти процесса осуществляются в устройстве, называемом атомизатором. Оптимизация условий атомизации (и возбуждения, в случае атомно-эмиссионной спектрометрии) включает выбор типа атомизатора, его рабочей температуры, условий регистрации спектров, а также при необходимости, использование модификаторов матрицы и ионизационных буферов.
Законы испускания и поглощения электромагнитного излучения атомами
Если атомизация пробы и возбуждение атомов происходят в стационарных условиях и не осложнены посторонними физико-химическими и оптическими явлениями, интенсивность линии 1е в атомно-эмиссионном спектре пропорциональна содержанию вещества c в образце:
1е=kc. (21)
При наличии помех зависимость (21) может нарушаться. Главной оптической помехой в атомно-эмиссионной спектроскопии является самопоглощение - частичное поглощение невозбужденными атомами того же элемента фотонов, испускаемых возбужденными атомами пробы. При наличии самопоглощения зависимость I от c удовлетворительно описывается эмпирическим уравнением Ломакина-Шейбе:
1е=kcb (22)
или в билогарифмической форме:
lgIe=lgk+blgc. (23)
Уравнения (21) при отсутствии самопоглощения и (23) при наличии самопоглощения используют в атомно-эмиссионном анализе для градуировки оборудования и количественного определения элементов.
Теоретической базой атомно-абсорбционной спектроскопии служит зависимость, аналогичная основному закону светопоглощения в молекулярно-абсорбционной спектрометрии и связывающая абсорбцию атомного пара А с концентрацией определяемого элемента с:
, (24)
где l - толщина поглощающего слоя, определяемая конструктивными особенностями атомизатора (например, ширина газовой горелки в пламенном варианте).
При облучении атомного пара светом возникает сравнительно небольшое число линий поглощения. В качестве аналитических используют резонансные линии атомов.
Приборы для молекулярно-абсорбционного анализа
Спектральные приборы для исследования поглощения веществ в различных областях шкалы электромагнитных волн имеют одинаковую структурную (рис. 4) схему и отличаются лишь устройством отдельных элементов схемы.
Основные блоки: 1) внешний источник излучения, создающий электромагнитное излучение в широком диапазоне длин волн (или несколько источников); 2) монохроматор, обычно включающий входную щель, диспергирующий элемент и выходную щель; 3) кюветное отделение отсек, где размещается кювета с образцом; 4) один или несколько приемников излучения (детекторов); 5) регистрирующее устройство.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рис. 4. Структурная схема спектрофотометра
В современных приборах детектором все чаще служит диодная матрица, дающая возможность одновременной регистрации излучения в диапазоне от 190 до 1100 нм с хорошей разрешающей способностью. Вместо монохроматора в этом случае используется полихроматор (входная щель + рассеивающее устройство).
Лабораторные работы
Работа № 8. Определение коэффициента жстинкции бензола в воздухе и в воде. Определение бензола в водном растворе
Приборы, посуда, реагенты
Спектрофотометр для работы в УФ и видимом диапазоне.
Кюветы кварцевые на 10 мл с крышкой (2 шт) и 20 мл (2 шт).
Мерные колбы на 50 мл, 5 шт.
Пипетка на 10 мл с делениями.
Автоматическая микропипетка; 2-10 мкл.
Бензол.
Выполнение определения. Перед началом работы знакомятся с устройством и органами управления спектрофотометра, готовят его к работе, включают в сеть и прогревают 20-30 мин.
Измерение спектра бензола в газовой и конденсированной фазе. Переносят микропипеткой 5 мкл бензола в кювету с длиной оптического пути 10 мм и сразу закрывают ее крышкой. Кювету с анализируемым образцом и кювету сравнения (в данном случае заполненную воздухом, т.е. пустую) помещают в кюветное отделение спектрофотометра и измеряют спектр бензола в газовой фазе в области длин волн 251-256 нм с шагом 0.2 нм. Измерения зависимости D (отн. ед.) от длины волны л (нм) излучения, проходящего через слой бензола, проводят при 2 значениях ширины щели монохроматора, маркированных как «щель 1» и «щель 4». Результаты измерений записывают в табл. 1.
Таблица 1
Зависимость оптической плотности бензола от длины волны излучения внешнего источника при разной ширине щели монохроматора
Длина волныл, нм |
воздух |
вода |
||
|
щель 4 |
щель 1 |
щель 1 |
||
|
251.0 |
||||
|
251.2 |
||||
|
…… |
||||
|
258.0 |
Методом последовательного разбавления дистиллированной водой готовят 3 серии водных растворов бензола, состоящих из 4 растворов сравнения каждая. Для этого в мерную колбу вместимостью 50 мл вносят небольшое количество дистиллированной воды, микропипеткой помещают 10 мкл бензола и доводят до метки дистиллированной водой. Тщательно перемешивают в течение 5 мин. Отбирают пипеткой 10 мл полученного раствора, переносят в следующую мерную колбу и разбавляют до метки дистиллированной водой. Последовательное разбавление повторяют еще дважды.
Аликвотную часть раствора с наибольшей концентрацией бензола помещают в кювету с длиной оптического пути 2 см и, установив рукоятку ширины щели в положение «1», записывают значения оптической плотности при изменении длины волны от 250 до 256 нм с шагом 0.2 нм (табл. 1). По результатам измерений строят спектры бензола (графическое отображение зависимости D - л) и определяют молярный коэффициент экстинкции бензола в воздухе и в воде.
Определение концентрации бензола в воде. Установив длину волны лmax, соответствующую максимуму пика поглощения бензола в воде, проводят измерения оптической плотности остальных градуировочных растворов и контрольного раствора на этой фиксированной длине волны, тщательно промывая кюветы при смене растворов.
Готовят новую серию растворов сравнения и измеряют их оптическую плотность на выбранной длине волны, начиная с раствора с наименьшей концентрацией. Измеряют оптическую плотность контрольного раствора. Эти операции повторяют еще один раз. Результаты измерений заносят в табл. 2.
Таблица 2
Оптическая плотность водных растворов бензола
|
№ раствора |
С, мг/л |
D, отн. ед. |
Среднее |
|
По средним результатам измерений строят градуировочный график в координатах D - с и определяют концентрацию бензола в контрольном растворе. Плотность бензола с = 0,8787 г/см3. Определяют воспроизводимость аналитического метода, как указано в Приложении 1.
Работа № 9. Определение Na, K и Са в природных водах методом фотометрии пламени
Приборы, посуда, реагенты
Пламенный фотометр.
Комплект стаканчиков для проб.
Колбы мерные на 25 или 50 мл; 5 шт.
Пипетка на 10 мл с делениями.
Мультиэлементный стандартный раствор Na, K, Ca.
Образцы для анализа: горячая и холодная водопроводная
вода, поверхностные, минеральные воды и др.
Ознакомившись с устройством, органами управления и выполнением измерений на пламенном фотометре, готовят его к работе.
Выполнение определения.
Приготовление градуировочных растворов. Последовательным разбавлением бидистиллированной водой мультиэлементного стандартного раствора (с концентрацией 30 мг/л Na и K и 90 мг/л Ca) в 2 раза готовят еще 3 раствора сравнения и рассчитывают концентрацию металлов. Заполнив этими растворами стаканчики для проб, ополаскивают мерные колбы и готовят новую серию растворов такой же концентрации. Поместив растворы в стаканчики для проб, повторяют процедуру еще раз. Таким образом, готовят 3 серии градуировочных растворов, состоящие из 4-х растворов сравнения каждая.
Контрольный раствор в мерной колбе разбавляют водой до метки, тщательно перемешивают и заполняют им стаканчик для проб. В остальные стаканчики помещают другие анализируемые объекты.
Выполнение измерений. Поджигают пропан воздушное пламя в газовой горелке, используемой в качестве устройства для ввода проб и атомизатора. Дождавшись устойчивой ее работы, с помощью инжектора распыляют в пламя горелки растворы сравнения и записывают показания индикаторного дисплея, куда выводится содержание Na, K и Ca в заданных единицах (при энергетической градуировке, аналитический сигнал выражается в процентах от стандарта, для которого эмиссия Е соответствующего элемента принимается за 100%). Аналогичным образом измеряют содержание Na, K и Ca в контрольном растворе и других анализируемых объектах. Каждый раствор измеряют трижды. Результаты измерений записывают в виде табл. 1.
Таблица 1
Результаты измерения содержания макроэлементов в градуировочных растворах и анализируемых объектах
|
Раствор |
Эмиссия Е, % |
Концентрация, мг/л |
|||||
|
Na |
K |
Ca |
Na |
K |
Ca |
||
|
Стандарт 1 |
|||||||
|
….. |
|||||||
|
Контрольный раствор |
|||||||
|
Минеральная вода № 1 |
Построение градуировочного графика и определение концентрации элементов. По результатам измерений растворов сравнения, для каждого элемента строят графики зависимости эмиссии Е (%) от концентрации c (мг/л) и используют их для определения концентрации Na, K и Ca в анализируемых объектах.
Для каждого градуировочного графика рассчитывают коэффициенты a и b линейной зависимости y = ax+b и коэффициент корреляции r .
Используя данные для параллельных определений, оценивают инструментальную и аналитическую воспроизводимости результатов. Сравнивая измеренные и истинные значения концентрации Na, K и Ca в контрольном растворе, находят погрешность определения.
Работа № 10. Изучение взаимного влияния Na и Ca на их определение при совместном присутствии
Определение Na и Ca методом фотометрии пламени проводят по линии дублета Na 589.0-589.6 нм и по молекулярной полосе СаОН 622нм. Они расположены достаточно близко, поэтому определение Na и Са при совместном присутствии может быть недостаточно селективным. Это зависит от характеристик светофильтров и концентраций элементов в растворе. Мерой селективности при определении одного элемента в присутствии другого служит «фактор селективности» F. Для пламенных фотометров с интерференционными светофильтрами он составляет при определении Na в присутствии кальция 15-600, при определении кальция в присутствии натрия - 10-600.
Приборы, посуда, реагенты
Пламенный фотометр.
Колба мерная на 50 мл, 5 шт.
Стандартные растворы NaCl, содержащие
50 и 500 мкг/мл Na.
Стандартные растворы CaCl2, содержащие
50 и 500 мкг/мл Са.
Стеклянный стаканчик, 50 мл.
Пипетка на 5 мл.
Выполнение определения. Включают пламенный фотометр в сеть и прогревают его необходимое время. В соответствии с инструкцией по работе на пламенном фотометре выбирают режим работы и вводят необходимые параметры.
В мерных колбах вместимостью 50.0 мл готовят три серии растворов сравнения, содержащих:
1 серия 5, 10, 15, 20 и 30 мкг/мл Na;
2 серия 10, 20, 30, 40 и 50 мкг/мл Ca;
3 серия 5, 10, 15, 20, 30 мкг/мл Na и 10, 20, 30, 40, 50 мкг/мл Са при совместном присутствии.
Все растворы сравнения и контрольный раствор, полученный в мерной колбе, разбавляют до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.
После градуировки оборудования проводят измерение всех растворов 1 серии в указанной последовательности, а затем измеряют контрольный раствор. В такой же последовательности измеряют образцы сравнения 2-й и 3-й серий и контрольный раствор. Результаты измерений оформляют в виде табл. 1.
Таблица 1
Результаты измерения Na и Ca в растворах сравнения
|
Раствор сравнения |
Концентрация, мкг/мл |
Аналитический сигнал |
|||
|
Na |
Ca |
Na |
Ca |
||
|
1.1 |
5 |
||||
|
…. |
|||||
|
1.5 |
30 |
||||
|
2.1 |
10 |
||||
|
… |
|||||
|
2.5 |
50 |
||||
|
3.1 |
5 |
10 |
|||
|
…. |
|||||
|
3.5 |
30 |
50 |
По результатам измерения трех серий образцов сравнения строят градуировочные графики, откладывая по оси абсцисс концентрацию (мкг/мл) элемента, а по оси ординат - средние величины устойчивых показателей измерительного прибора (аналитический сигнал).
Сравнивают результаты определения Na в контрольном образце по градуировочным графикам, построенным по 1-й серии образцов сравнения (в отсутствие Са) и по 3-й серии образцов сравнения (в присутствии Са). По градуировочным графикам, построенным для 2-й и 3-й серий образцов, сравнивают результаты определения Са в отсутствие и в присутствии Na. Делают выводы о мешающем влиянии одного элемента на определение другого элемента методом фотометрии пламени.
Работа № 11. Определение калия и натрия в природных водах методом добавок
При анализе проб сложного или неизвестного состава возникают трудности приготовления образцов сравнения. Разный химический состав анализируемых проб и образцов сравнения обусловливает погрешность измерений за счет влияния посторонних элементов.
Природные воды имеют сложный катионный и анионный состав. Применение метода добавок позволяет устранить влияние химического состава проб на результаты анализа в диапазоне линейности градуировочного графика.
Приборы, посуда, реагенты
Пламенный фотометр
Колба мерная на 50 мл, 5 шт.
Пипетка на 10 мл.
Стандартные растворы NaCl,
содержащие 50 и 500 мкг/мл Na.
Стандартные растворы KCl,
содержащие 50 и 500 мкг/мл K.
Выполнение определения. Включают прибор в сеть, прогревают его и устанавливают необходимые для оптимальной работы параметры и регулировки.
В 5 мерных колбах вместимостью 50.0 мл готовят серию образцов сравнения, содержащих смесь хлоридов натрия и калия в соотношении, указанном в табл. 1. Содержимое колб разбавляют до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают.
Подобные документы
Хроматоргафический анализ - метод идентификации химических элементов и их соединений. Физико-химические методы. Классификация хроматографических методов. Краткие сведения о хроматографических методах анализа. Виды хроматографического анализа.
реферат [12,9 K], добавлен 01.06.2008Использование в физико-химических методах анализа зависимости физических свойств веществ от их химического состава. Инструментальные методы анализа (физические) с использование приборов. Химический (классический) анализ (титриметрия и гравиметрия).
реферат [28,7 K], добавлен 24.01.2009Зависимость аналитического сигнала от содержания определяемого вещества. Примеры инструментальных методов анализа. Типичные градуировочные графики для инструментальных методов кондуктометрического анализа. Электропроводность растворов электролитов.
методичка [348,5 K], добавлен 19.03.2012Классификация электрохимических методов анализа. Потенциометрическое определение концентрации вещества в растворе. Принцип кондуктометрии. Типы реакций при кондуктометрическом титровании. Количественный полярографический анализ. Прямая кулонометрия.
курсовая работа [41,8 K], добавлен 04.04.2013Необходимость идентификации вещества и измерение количественной оценки его содержания. Качественный анализ для химической идентификации атомов, молекул, простых или сложных веществ и фаз гетерогенной системы. Классификация методов количественного анализа.
лекция [76,4 K], добавлен 16.01.2011Общие понятия, условия проведения и классификация электрохимических методов анализа. Потенциометрический анализ (потенциометрия). Амперометрическое титрование (потенциометрическое поляризационное титрование). Количественный полярографический анализ.
реферат [408,3 K], добавлен 01.10.2012Электрохимические методы основаны на измерении электрических параметров электрохимических явлений, возникающих в исследуемом растворе. Классификация электрохимических методов анализа. Потенциометрическое, кондуктометрическое, кулонометрическое титрование.
реферат [47,1 K], добавлен 07.01.2011Классификация инструментальных методов анализа по определяемому параметру и способу измерения. Сущность потенциометрического, амперометрического, хроматографического и фотометрического титрования. Качественное и количественное определение хлорида цинка.
контрольная работа [933,2 K], добавлен 29.01.2011Хроматографический метод как разновидность физико-химических методов анализа, позволяющий определять содержание отдельных компонентов в смесях, концентрировать, идентифицировать их. Краткие сведения, классификация, виды. Области практического применения.
реферат [12,4 K], добавлен 05.06.2008Хроматографический и оптический методы анализа. Определение состава смеси органических спиртов, содержания ионов металлов в растворе, содержания лактозы (сахарозы). Определение содержания карбоната и гидрокарбоната в смеси методом прямого титрования.
методичка [418,5 K], добавлен 13.11.2009
