double arrow

Фотоэлектроколориметрия

Фотоэлектроколориметрический метод более объективный по сравнению с визуальной колориметрией и может давать более точные результаты. Для определения применяются фотоэлектроколориметры (ФЭК) различных марок.

Принцип работы ФЭК следующий. Световой поток, проходя через окрашенную жидкость, частично поглощается. Остальная часть светового потока попадает на фотоэлемент, в котором возникает электрический ток, регистрирующийся при помощи амперметра. Чем больше концентрация раствора, тем больше его оптическая плотность и тем больше степень поглощения света, и, следовательно, тем меньше сила возникающего фототока.

К прибору прилагаются наборы кювет. Кюветы бывают различных размеров и подбираются в зависимости от интенсивности окрашенного раствора. Проходя через кюветы с раствором, лучи света попадают на фотоэлементы.

Между оптической плотностью и концентрацией вещества в растворе существует прямая пропорциональная зависимость.

Для того чтобы проводить на ФЭКе определение количества вещества, необходимо составить градуировочную кривую

Градуировочная кривая.

С — концентрация; D — оптическая плотность раствора.

D

1.0

0.6

0.4

0.2

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 С

Градуировочная кривая показывает зависимость оптической плотности раствора D от количества вещества С Для построения градуировочной кривой готовят ряд окрашенных растворов с известным количеством вещества (для этого берутся разные количества стандартного раствора). Окрашенные стандартные растворы должны быть приготовлены в таких же условиях, в которых будет готовиться окрашенный раствор определяемого вещества при полном соблюдении методики работы. Измеряют оптические плотности всех растворов и строят градуировочную кривую, откладывая,по оси абсцисс известные концентрации, а по оси ординат — соответствующие им значения оптической плотности.

По градуировочной кривой в дальнейшем определяют концентрацию вещества в исследуемом растворе. Для этого раствор наливают в ту же кювету, для которой построена градуировочная кривая и, включив тот же светофильтр, определяют оптическую плотность раствора. Затем по градуировочной кривой находят концентрацию определяемого вещества, соответствующую, данной оптической плотности. Градуировочную кривую следует время от времени проверять. Часто в работе пользуются градуировочными таблицами, которые составляются по данным градуировочной кривой.

Техника определения на ФЭК-56М. Кюветы, в которых проводят измерение поглощения, должны быть тщательно очищены: их моют концентрированной соляной кислотой, водопроводной водой, несколько раз споласкивают дистиллированной водой и насухо вытирают снаружи. Во всех случаях кювету предварительно споласкивают небольшим количеством раствора, оптическую плотность которого собираются измерять. Кювету, заполняют до такого уровня, чтобы поток излучения проходил только через слой раствора. Толщину слоя кюветы выбирают таким образом, чтобы измеряемые величины D укладывались в оптимальном интервале 0.1-1.0. Кюветы устанавливают в кюветное отделение прибора всегда в строго определенное положение, чтобы избежать ошибок, связанных с отражением и рассея­нием излучения.

Подготовка прибора. Прибор включают за 25-30 мин до начала работы, так как первое время после включения показания не постоянны, система должна прогреться. При этом шторка должна быть закрыта.

Оба отсчетных барабана устанавливают на нуль по красной шкале (100% по шкале светоцропускаиия), диафрагмы полностью раскрыты. После этого проверяют «электрический нуль» прибора: стрелка миллиамперметра должна стоять на нуле (при закрытых шторках). Если стрелка отклоняется, специальной рукояткой подводят стрелку миллиамперметра к нулю.

Берут 3 кюветы одинаковой рабочей длины; 2 из них заполняют растворителем, а одну — исследуемым раствором. Если реактивы, применяемые в данном определении, окрашены, то проводят так называемый «глухой опыт»: в мерной колбе такого же объема, как та, в которой готовили испытуемый раствор, готовят раствор, содержащий все реактивы, кроме определяемого вещества. Тогда 2 кюветы заполняют не растворителем, а раствором «глухого опыта». Но в этом случае данные для калибровочной кривой снимают с применением «глухого опыта».

Измерение на ФЭКе производят в следующем порядке:

1. В левый кюветодержатель ставят кювету с растворителем, а в правый — в одно гнездо кювету с испытуемым раствором, а в другое — кювету с растворителем.

2. В правый пучок света помещают кювету с испытуемым раствором.

3. Открывают шторку, при этом стрелка микроамперметра отклоняется от нуля; вращая левый отсчетный барабан от себя, подводят стрелку микроамперметра к нулю.

4. Закрывают шторку.

5. Рукояткой кюветодержателя перемещают кюветы в правом кюветодержателе, так чтобы в правом пучке света оказалась кювета с растворителем.

6. Открывают шторку, стрелка микроамперметра снова отклоняется от нулевого положения.

7. Вращая правый отсчетный барабан от себя, возвращают стрелку микроамперметра к нулю.

8. Закрывают шторку.

9. Снимают показания прибора по красной шкале правого отсчетного барабана.

10. Для исключения случайных ошибок повторяют измерение еще два раза. Для расчетов можно брать повторяющиеся результаты с незначительным расхож­дением.

11. Находят по градуировочной кривой или по таблице количество определяемого вещества.

Указания к пользованию прибором. Кончив измерение данного раствора, необходимо его тотчас вылить из кюветы, которую необходимо тщательно промыть дистиллированной водой и поставить в перевернутом виде на чистую фильтровальную бумагу. Проверяют, закрыта ли шторка и ставят отсчетные барабаны на нуль.

Если на ФЭКе в течение дня работа больше не будет производиться, то выливают растворитель из кюветы и споласкивают их дистиллированной водой. Все кюветы вытирают досуха и убирают. ФЭК отключают и закрывают чехлом. Рекомендуется при работе закрывать кюветы крышками, чтобы предотвратить проливание жидкости внутри прибора. Если работают с летучими жидкостями, закрывать кюветы надо обязательно.

Рефрактометрия

Рефрактометрия основана на измерении угла преломления светового луча при переходе его из одной среды в другую. Такой переход, предположим из воды в стекло, сопровождается изменением направления света Преломление светового луча измеряют с помощью показателя преломления, представляющего собой отношение синуса угла падения? к синусу угла преломления β:

n = sin a/sin p.

Показатель преломления зависит от природы и плотности вещества, его концентрации, температуры, давления среды и длины волны падающего света. При прочих постоянных условиях показатель преломления пропорционален только концентрации вещества.

Аппаратура. Показатели преломления определяют на специальных приборах — рефрактометрах, работающих на принципе измерения предельного угла пре­ломления Если угол падения луча равен 90°, то луч света, преломляясь в другую фазу, образует предельный угол преломления.

При этом существует зависимость:

n= n2 sinβ.

Если для одной среды известен показатель преломления (n2), то показатель второй среды легко определить, измерив предельный угол преломления β Предельный угол определяют по границе света и тени, наблюдаемой в рефрактометре. В качестве одной среды используют стекло (стеклянные призмы) с известным значением n2, вто­рой средой служит раствор, показатель преломления которого необходимо измерить.

Перед производством измерений показания рефрактометра проверяют по дистиллированной воде (nD20 = 1,3330). Все измерения проводят при постоянной температуре, так как ntD зависит от нее. Показатель преломления ntD обозначают с индексами t и D. Индекс t обозначает температуру, при которой производят измерения. Индекс D обозначает желтую линию D в спектре натрия, так как в лабораторных рефрактометрах источником света обычно служит натриевая лампа, испускающая желтый свет.

В простейшем рефрактометре (типа РЛ или РЛ-2) раствор вещества помещают между двумя призмами и, вращая увеличенную трубку, наводят границу света и тени на центр визирного креста. Затем по круговой шкале отсчитывают значение показателя преломления При работе на рефрактометрах сначала замеряют показатель преломления растворителя, затем — раствора.

Рефрактометрическое измерение. Определение концентрации вещества в растворе ведут с помощью калибровочного графика, по таблицам показателей преломления и по рефрактометрическому фактору. Калибровочный график строят по показателям преломления стандартных растворов известной концентрации. На осях координат откладывают значения концентрации, разницу показателей преломления стандартных растворов и растворителя и соединяют полученные точки линией. Измерив, показатель преломления анализируемого раствора, на графике определяют его концентрацию. Для многих веществ разработаны таблицы, в которых приведены показатели преломления растворов с известной концентрацией, например:

  2% 4% 6%
CaCl2 1,33788 1,34251 1,34703
KCl 1,33589 1,33848 1,34106
NaCl 1,33667 1,34002 1,34332

Показатели преломления nD17 основных растворителей, применяемых в анализе, имеют следующие значения: вода — 1,3333; этанол — 1,3613; ацетон — 1,3591; хлороформ — 1,4456.

Кроме графиков и таблиц для расчета концентраций можно использовать рефрактометрический фактор F, показывающий увеличение показателя преломления раствора при возрастании его концентрации на 1%. Рефрактометрический фактор F (и концентрацию веществ С) определяют по формуле:

F = (np – n0)/C,

где np, n0 – показатели преломления раствора и растворителя. Например,. для NaCl фактор F (используем nD17 4% раствора) равен:

F = (1,34002 – 1,33324)/4 = 0,001695

По фактору, зная показатель преломления раствора и растворителя рассчитывают концентрацию раствора. Все измерения на рефрактометрах проводят при постоянной температуре, для чего в рефрактометрах предусмотрено термостатирование призменного блока. При изменении температуры ntD изменяется, например, для воды: nD10 = 1,33369; nD15 = 1,33339; nD20 = 1,33299.

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: