Косвенный метод (метод титрования)

В ходе титрования измеряется интенсивность аналитического сигнала I и строится кривая титрования в координатах I-V, где V-добавленного титранта в мг. Точка эквивалентности находится по кривой титрования, Виды кривых весьма разнообразны.

 

 

№4

Следует отметить преимущества инструментальных методов анализа:

- высокая чувствительность определяются примеси 10^-8 – 10^-9 (%)

- быстрота, с которой проводится определения

- малое количество пробы

- анализ без предварительного разделения веществ

- документальность

 

                                       

 

 

Лекция №2     Фотометрический метод анализа.

 

План:

1. Сущность фотометрического метода анализа и область применения.

2. Спектрофотометрический и фотометрический методы анализа.

3. Основные оптические свойства окрашенных сред.

4. Закон Бугера-Ламберта-Бера.

5. Прозрачность и оптическая плотность растворов.

6. Следствие из основного закона фотометрии.

7. Молярный коэффициент поглощения (погашения).

8. Цвет раствора, кривые светопоглощения.

9. Выбор оптимальных условий для фотометрических определений.

 

№1

Фотометрический метод анализа основан на избирательности поглощения растворами веществ ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света.

    Ультрафиолетовый свет λ= 180-400 (нм)

 Видимый свет λ =400-700 (нм)

    Инфракрасный λ= 700 -1100 (нм)

Иногда этот метод называют абсорбционной спектроскопией. Степень поглощения света зависит от концентрации растворенного вещества.

Для подтверждения изменения светового потока проведем следующий опыт:

1 пробирка 5 мл FeNH₄(SO₄)₂ · 12 H₂O + 5 мл род. NH₄CNS

2 пробирка 10мл Fe NH₄(SO₄)₂ ·12 H₂O + 5мл род. NH₄CNS

Доведем водой раствор в обеих пробирках до одного уровня. Сравниваем окраску в обеих пробирках.

ВЫВОД: раствор с меньшей концентрацией – светлее, следовательно, света абсорбирует меньше, раствор с большей концентрацией – темнее, следовательно, пропускает света меньше, абсорбирует больше. На сравнение интенсивности окраски или на сравнение светового потока, прошедшего через раствор, основывается фотометрический метод анализа.

Фотометрический метод анализа отличается высокой чувствительностью, избирательностью, простотой в выполнении.

Эти методы широко используются:

1) при контроле технологических процессов;

2) при анализе готовой продукции;

3) при анализе природных материалов;

4) охране окружающей среды (воздуха, почвы, воды).

 

№2

Метод абсорбционного анализа (фотометрия) подразделяется на спектрофотометрический и фотоэлектроколориметрический.

Спектрофотометрия основана на изменении степени поглощения монохроматического излучения (излучение определенной длины волны).

В фотоэлектроколориметрии и колориметрии используется немонохроматическое (полихроматическое) излучение, преимущественно в видимом участке спектра. В колориметрии о поглощении света судят визуальным сравнением интенсивности окраски, в спектрофотометрии и фотоэлектроколориметрии в качестве приемников энергии используют фотоэлементы.

 

№3

При фотометрических определениях определяемый компонент с помощью химических реакции в растворе переводят в окрашенное соединение (кроме спектрофотометрии, где можно анализировать неокрашенные соединения) и затем измеряют его оптическую плотность (абсорбционность). Очень важно правильно подобрать химическую реакцию и хорошо знать оптические свойства окрашенных растворов.

К основным оптическим характеристикам растворов окрашенных соединений в фотометрии относятся интенсивность окраски и цвет раствора.

Интенсивность окраски.

Wp

Wom

Wom

Wa

Wo

Wo

Рис. 1.1.2.

Рассмотрим видимую часть области спектра (400-700 нм). При прохождении через стеклянный сосуд с раствором излучение, мощностью W₀, ослабляется, часть светового пучка отражается на границе стекло – воздух и стекло – раствор (W_om); другая его часть рассеивается (W_p) присутствующими, взвешенными в растворе частицами, главным образом свет ослабляется за счет поглощения (абсорбции) световой энергии (W_a) раствора.

Справедливо уравнение:

W_o =W_a + W_om + Wp+ W (1)

Т.к. при определении пользуются одинаковыми кюветами, для которых Wom постоянна и мала и его можно пренебречь, при работе с истинными растворами достаточно чистых веществ потери мощности за счет рассеяния незначительны. Уравнение (1) запишется:

W_o = W + W_a (2)

W_a = W_o – W  (3), где W_o и W можно непосредственно измерить, а W_a – рассчитать.

Чем больше мощность адсорбируемого измерения, тем темнее раствор, т.е. он более интенсивно окрашен.

Цвет раствора.

Степень поглощения светового потока раствором неодинакова для световых потоков различных длин волн, составляющих белый свет. В результате этого выходящий свет часто бывает окрашен.

Цвет раствора, который воспринимается глазом, обусловлен светом той части падающего пучка света, которая прошла через раствор не поглощенного.

Кажущийся цвет раствора принято считать дополнительным к цвету поглощенного излучения.

 

 

Поглощенная часть λ  (нм)	Цвет поглощенной части	Кажущийся цвет раствора
400-450	Фиолетовый	Желто-зеленый
575-590	Желтый	Синий
625-750	Красный	Сине-зеленый

№4,5

Пусть анализируемый раствор налит в кювету слоем толщиной h. Направим на кювету монохроматическое излучение, мощностью Wo. Мысленно разобьем толщину кюветы на несколько равных участков и будем наблюдать изменения мощности светового потока.

 

Рис. 1.1.3.

 

 

Пусть в каждом участке мощность светового потока уменьшается в n раз, тогда

W₁=W₀\n

W₂=W₁\n =W0\n²

W₃=W₂\n = W0\n³ и т.д. W=W₀\n^a (4)

Прологарифмируем уравнение (4)

lg W =lg W₀\nª

lg W =lg W₀ – lg nª

lg W –lg W₀=-lg nª

lg W₀ –lg W= lg nª

lg W₀\W =a lg n

lg W₀\W=A - оптическая плотность раствора или его абсорбционность.

lg n – величина постоянная для данного окрашенного соединения при прохождение света определенных длин волн, обозначим k.

W\W₀=T – прозрачность или пропускание раствора.

W_a\W₀ -поглощающая способность.

A=k*a -закон Бугера-Ламберта-Бера

Слои данного вещества одинаковой толщины при прочих равных условиях поглощают одинаковую долю падающего светового потока, или оптическая плотность раствора прямо пропорциональна толщине слоя.

Графическое выражение закона Бугера-Ламберта-Бера:

A=kℓ                                                                 lgW₀\W=kℓ

W

A

A =f (ℓ)                                                    W=f(ℓ)                                    

ℓ

ℓ

Рис. 1.1.4.                                                                             Рис. 1.1.5.

                                                                                                               

Позднее Бером было установлено, что поглощение света зависит от концентрации вещества

k=E*C, где

E-величина постоянная для растворов данного вещества при прохождении света с определенной длинной волн;

C-концентрация вещества.

Таким образом, A=E*C*L (6)