Любая из методички

д).Рассмотрим общие указания по эксплуатации приборов серии КФК: Измерения на колориметре следует проводить при температуре окружающего воздуха от 10 до 35 оС. Рабочие поверхности кювет перед каждым измерением следует тщательно протирать спиртоэфирной смесью. При установке кювет в кюветодержатели нельзя касаться пальцами рабочих участков поверхностей (ниже уровня жидкости в кювете).Наличие загрязнений, либо капель раствора на рабочих поверхностях кюветы приводит к получению неверных результатов измерений. Жидкость в кюветы наливается до метки на боковой стенке кюветы. В ограниченном объеме кюветыжидкость в некоторых случаях образует мениск. По капиллярам, в особенности по углам кюветы, жидкость поднимается на значительную высоту, порядка 4−6 мм. После смены светофильтра измерения начинают после пятиминутной засветки фотоприемника. При переключениях светофильтров параметруствительностьдолжен иметьзначение 1 (минимальная чувствительность). Этим регистрирующий прибор предохраняется от перегрузки и порчи [12]. 2.3Основные приемы фотометрического анализа

В зависимости от наличия фотометрической аппаратуры и условий проведения анализа используют различные приемы определения концентрации раствора по светопоглощению. Измерения оптических плотностей стандартных и исследуемых растворов производят при одинаковых условиях. Рассмотрим наиболее применимые методики проведения фотоколориметрического определения концентрации веществ.

2.3. 1 Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого окрашенных растворов

Для определения концентрации вещества берут исследуемый окрашенный раствор и измеряют его оптическую плотность. Затем аналогично приготавливают стандартный окрашенный раствор определяемого вещества известной концентрации и измеряют его оптическую плотность при той же толщине слоя (в тех же кюветах).Значения оптических плотностей сравниваемых растворов будут равны: — для исследуемого раствораAx= ελСхlх;- для стандартного раствораAст= ελСстl ст. Разделив одно выражение на другое, получим:

Так как lх= lст, ελ = const, то. Метод сравнения применяется при однократных определениях, он требует обязательного соблюдения основного закона светопоглощения.

2.3. 2 Метод градуировочного графика

Для определения содержания вещества методом градуировочного графика готовят серию из 5−8 стандартных растворов разных концентраций с несколькими параллельными растворами для каждой точки. Далее измеряют оптические плотности стандартных растворов относительно растворителя и строят график прямолинейной зависимости D=f©. Полученная графическая зависимость представляет собой градуировочный график (рис. 7).Рис.

7. Примерградуировочного графика

Определив оптическую плотность Aх исследуемого раствора находят ее значение на оси ординат, а затем на оси абсцисс — соответствующее ей значение концентрации Сх. Рассмотренная методика применяется при выполнении серийных фотометрических анализов [2, 3]. 1.

3.3 Метод добавок

Измеряют оптическую плотность Aх исследуемого раствора. Затем к нему добавляют известное количество определяемого вещества и снова измеряют оптическую плотность Aх+а. Неизвестную концентрацию определяемого вещества находят путем сравнения оптической плотности исследуемого раствора и раствора с добавкой [14]. Применяя основной закон светопоглощения к сравниваемым растворам, получаем уравнения: Ax=ε lСх иAx+а= ε l (Сх+Са)Решая данные уравнения относительно неизвестной концентрации Сх получаем расчетную формулу для метода добавок,, .Раскрывая скобки, получаем, .Отсюда получим, где — концентрация добавки в фотометрируемом растворе.

3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ3.1 Ход ведения эксперимента

Рассмотрим поэтапно ход выполнения работы.

1. Приготовили рабочий раствор соли железа. В маркированный химический стакан отобрали порцию стандартного раствора соли железа объемом 40 мл. Из химического стакана в мерную колбу объемом 100 мл мерной пипеткой отобрали 5 мл раствора соли железа, довели уровень жидкости дистиллированной водой до метки, закрыли колбу пробкой и перемешать раствор, переворачивая мерную колбу не менее 40 раз [15, c.52]. 2. В семь мерных колб на 50 мл поместили по 5 мл рабочего раствора железа, по 1 мл азотной кислоты и раствор роданида калия объемом от 2 до 8 мл с шагом в 1 мл (т.е. добавили 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 мл раствора).

3. В отдельной мерной колбе объемом 50 мл приготовили раствор сравнения, содержащий 4 мл 1 М раствора роданида аммония и 1 мл азотной кислоты. При приготовлении раствора сравнения следили за тем, чтобы раствор не был окрашен, так какприсутствие окраски указывает на неверное приготовление раствора.

4. Объем жидкости во всех восьми колбах на 50 мл довелидо метки дистиллированной водой, закрыли пробками и хорошо перемешали.

5. Измерили оптические плотности растворов в кюветах толщиной 1 см при длине волны 480 нм относительно раствора сравнения.

3.2Проведения расчетов в практической работе

Запишем исходные и экспериментально полученные данные:

1. Концентрация стандартного раствора соли железа = 1 моль/л.

2. Объем стандартного раствора соли железа (сульфата железа), взятый для приготовления 100 мл рабочего раствора составляет 40мл.

3. Объем рабочего раствора, взятый для приготовления окрашенных растворов роданида железа 5 мл.

3. Концентрация раствора роданида калия = 1 моль/л.

4. Толщина кюветы составляет 1 см.

5. Длина волны, λ = 545 нм.

6. Измерения оптической плотности окрашенных растворов роданида железа записали в таблицу 2. Таблица 2. Результаты измерений оптической плотности окрашенных растворов роданида железаVKSCN, млD20,2530,3540,450,4160,4270,4280,43Обработка результатов эксперимента

Определим концентрацию рабочего раствора соли железа, где 100 — объем приготавливаемого рабочего раствора соли железа, мл. моль/лВычислим содержание железа в колбах на 50 мл, где — концентрация рабочего раствора соли железа, 1 моль/л; - объем рабочего раствора соли железа, взятый для приготовления растворов тиоцианата железа, 5 мл; 50 — объем мерной колбы, мл.= 0,04 моль/лКонцентрация роданида калия определяется по формуле, где СKSCN = 1 моль/л; 50 — объем мерной колбы, мл; VKSCN — берется из условий эксперимента, 2 — 8 мл; моль/лОстальные значения были определены с помощью MSExcel 2007

Таблица 3. Обработка результатов измерений[Fe]общ, моль/лVKSCN, млD, моль/л[KSCN], моль/л[KSCN]−1[KSCN]−2[KSCN]−30,0420,250,2 000,0425,625,0015625,000,0430,350,1 330,0616,67 277,784629,630,0440,40,1 000,0812,50 156,251953,130,0450,410,800,110,100,001000,000,0460,420,670,128,3369,44 578,700,0470,420,570,147,1451,2 364,430,0480,430,500,166,2539,6 244,14По данным таблицы построить три графика в координатах= f ([KCNS]-1), = f ([KCNS]-2) и = f ([KCNS]-3).Для каждого графика построили линию тренда и вывели ее уравнение и величину R2. Для дальнейшей работы выбрали первый график, так как на первом графике зависимость наиболее прямолинейная. Вычислимконстанту устойчивости Kn и по формулам:

Рис.

8. График зависимости = f ([KCNS]-1)Рис.

9. График зависимости =f ([KCNS]-2)Рис. 10. График зависимости = f ([KCNS]-3).Как видно из представленных графиков, наиболее линейной зависимостью является = f ([KCNS]-1.л•(моль•см)-1Отсюда константа нестойкости:= 10−3Из справочных данных находим [9, c.307]Абсолютная ошибка определения составляет:

где — абсолютное значение величины. Относительная ошибка определения составляет:

Определим значение по формуле:

Значения энергий Гиббса ионов берем из краткого справочника физических величин [7, c.30 — 31]. Дж/моль Следовательно, роданидныйкомплекс железа достаточно устойчив, так как его константа нестойкости мала, а ∆ << 0. ВЫВОДЫВ даннойкурсовой работебыли решены следующие задачи:

1. Описаны физические явления, лежащие в основе фотоколориметрического метода определения концентрации растворенных химических веществ. Так, любое химическое соединение или атом/ион способно поглощать электромагнитное излучение определенной длины волны в определенной области спектра. Растворы окрашенных веществ поглощают в одном из участков видимой области спектра. Зависимость оптической плотности раствора от концентрации растворенного вещества носит — закон Бугера-Ламберта-Бера является основным законом светопоглощения и основой для данного метода.

2. Рассмотрена схема конструкции, единая для всех фотоколориметров, а также принцип работы приборов. Кроме того, в работе рассмотрены характеристики современного фотоколориметра КФК-5м и методические указания для работы с данным прибором.

3. В практической части работы нами была определена константа нестойкости роданидного (тиоционатного) комплекса железа, равная 10−3 с относительной погрешностью определения 6,7%.В заключение отметим, что простота и относительно низкая стоимость оборудования для проведения измерений, высокая скорость, селективность и точность метода делают фотоколориметрию одним из важнейших физико-химических методов определения концентрации растворенных веществ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алакаева Л. А. Потенциометрические методы исследования комплексных соединений. Методические указания. -

Нальчик: Каб-Балк. ун-т, 2003. — 39 с. Алексеев В. Н. Количественный анализ. 4-е изд., перераб.

— М.: Химия, 1972. — 254с. Булатов М. И., Калинкин И. П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа. Изд. 2-е, перераб. и доп. Л.

Химия. 1968. 384 с. Егорова К. В., Курбатова С. В. Физическая химия. Часть III. Электрохимия: Лабораторный практикум. — Самара: Изд-во «Универс-групп», 2006.

— 108 с. Самарина Н. В. Исследование комплексообразования ионов меди (II) с полидентатнымипиразолсодержащимилигандами // Ползуновский вестник.

— 2009. — № 3. ;

С. 8−10.Количественный анализ методами абсорбционной спектроскопии[Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://kurs.ido.tpu.ru/courses/Analyt_chem₂/tema5/tema5.htmКраткий справочник физико-химических под ред. А. А. Равделя, А. М. Пономаревой.

— 10-е изд., испр. и доп.- СПб. :

Иван Федоров, 2002.-237с.Лаврухин Д. В. Колориметрия. — М.: Российский государственный университет туризма и сервиса, 2008. — 122 с. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. — М.: Химия, 1980.

— 456 с. Степанова, Н. В. Фотоколориметрия: методические рекомендации к выполнению лабораторных работ по курсу «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа». — Бийск: Изд-во Алт. гос. техн. ун-та,

2011. — 21 с. Фотоколориметр КФК-5М [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.komponent-nov.ru/equipment/spectrum/detail.php?ID=1251

Фотоколориметр КФК-5М [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://manometer-ufa.ru/prod339.htmlФотоколориметр КФК-5М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. — М., 2010. — 30 с. Фотокалориметрия[Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://farmchem.ru/vvedenie-v-farmatsevticheskuyu-himiyu/metodyi-issledovaniya-lekarstvennyih-veschestva/fotokolorime.htmlЧиркст Д.Э., Черемисина О. В., Лобачева О. Л., Иванов М. В., Луцкий Д. С., Литвинова Т. Е. Физическая химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие. — СПб.: СПГГИ. 2010. — 68 с. ПРИЛОЖЕНИЕ АХАРАКТЕРИСТИКИ ФОТОКОЛОРИМЕТРА КФК-5МТаблица 2. Диапазон длин волн, нм400, 440, 490, 540, 590, 670, 750, 870, 980Отдельные спектральные интервалы выделяются с помощью светофильтров, длина волны, нм0.

5Ширина выделяемого спектрального интервала, нм20−50Диапазон измерения — коэффициента пропускания, % - оптической плотности, Б — концентрации, ед.конц.

1−100 2−0 0.001−9999

Погрешность измерения коэффициента пропускания, %1Источник питания

Сеть 220 В борт автомобиля внутренний источник питания

Потребляемая мощность, ВА, не более5Габаритные размеры, мм, не более190×170×83Масса, кг1,2Режимы работы1) По фактору2) по стандару

ДисплейЦифробуквенный жидкокристаллический индикатор

КюветыПрямоугольные 10×10 мм, Пробирки диаметр 10 мм, Воронкообразная проточная диаметр 10 мм.