Объем капли по результатам определения второго скачка титрования:
V капли2 = 
=
Объем порции титранта, необходимой для достижения второй точки эквивалентности:
V т.э.2 = V 3 + (k + n/2) V капли2
где k – число капель, прибавленных до второго скачка титрования, n = 8.
Расчет массы фосфорной кислоты:
Вывод:
Лабораторная работа 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИТРАТ-ИОНОВ МЕТОДОМ ПРЯМОЙ ПОТЕНЦИОМЕТРИИ
Метод прямой потенциометрии основан на установлении концентрации или активности определяемого иона по градуировочной кривой, построенной в координатах Е (мВ) – рNO3, где рNO3 – отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации нитрат – ионов.
Цель работы состоит в определении содержания нитрат-ионов в контрольном растворе или в растениях методом прямой потенциометрии.
Приборы и оборудование: в качестве индикаторного электрода используют ионоселективный нитратный электрод типа ЭМ – NO3 – 01, в качестве электрода сравнения – хлоридсеребряный электрод, измерения проводят при помощи рН-метра – иономера «Экотест-2000». Для подготовки образцов растительного материла нужны: ножи, терки, шпатели, гомогенизатор, технические весы, фарфоровые ступки и пестики,
Методика определения. 1. Приготовить 1%-й раствор додекагидрата сульфата калия-алюминия (алюмокалиевых квасцов, KAl(SO4)2×12H2O. Для этого нужно взвесить 10 г квасцов на технических весах и растворить их в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 1 л.
2. Приготовить основной стандартный 0,1М раствор нитрата калия KNO3. Для этого взвесить на аналитических весах 10,11 г нитрата калия классификации ч.д.а. (чистый для анализа) и растворить в 1%-м растворе алюмокалиевых квасцов в мерной колбе вместимостью 1 л.
3.Для построения градуировочного графика приготовить стандартные растворы. Для этого прилить из бюретки в мерную колбу вместимостью 100 мл 10 мл 0,1 М раствора нитрата калия, довести объем до метки 1%-м раствором алюмокалиевых квасцов и тщательно перемешать. Из полученного 0,01 М раствора отобрать пипеткой 10 мл, перенести в следующую колбу вместимостью 100 мл, довести до метки 1%-м раствором алюмокалиевых квасцов и тщательно перемешать. Полученный раствор имеет концентрацию 0,001 М или 10–3 моль/л. Аналогично последовательным разбавлением в десять раз приготовить растворы нитрата калия с концентрацией 10-4 и 10-5 моль/л.
4. Подготовить растительный материал к анализу. Образцы овощей, картофеля, корнеплодов, тыквенных и плодовых культур разрезать ножом вдоль оси на четыре или восемь частей в зависимости от размера. Четвертую или восьмую часть образца нарезать на мелкие кусочки, путем квартования отобрать аналитическую пробу массой примерно 10 г (взвесить на технических весах с точностью до 0,1 г). Отобранную аналитическую пробу поместить в стакан гомогенизатора, добавить 50 мл 1%-го раствора алюмокалиевых квасцов и гомогенизировать в течение 3 минут. Часть полученной суспензии перелить в стеклянный стакан вместимостью 100 мл для измерения э.д.с.
2. Измерить э.д.с. стандартных растворов, а также исследуемого раствора. Для этого перевести рН-метр – иономер «Экотест-2000» в режим "Вольтметр". Налить в стеклянный стакан вместимостью 100 мл самый разбавленный из приготовленных растворов и измерить при помощи иономера соответствующее ему значение электродного потенциала. Вылить раствор, стаканчик ополоснуть дистиллированной водой и протереть фильтровальной бумагой. Налить стандартный раствор со следующей в порядке возрастания концентрацией, измерить потенциал электрода. Аналогично определить числовые значения потенциала ионселективного электрода, соответствующие всем приготовленным стандартным растворам и исследуемому раствору.
3. Построить график Е - рNO3 (рис. 7) и определить концентрацию нитрат–ионов в анализируемых пробах.
Рис.7. Градуировочная кривая
Расчет массы нитрат-ионов в анализируемой пробе:
Вывод:
Занятие 2. МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНОЙ АБСОРБЦИОННОЙ ФОТОМЕТРИИ
Принцип метода. Абсорбционная спектрофотометрия в видимом или ультрафиолетовом свете основана на измерении уменьшения интенсивности (абсорбции) потока электромагнитного излучения при прохождении его через анализируемый раствор. Этот метод используют для определения концентраций переходных металлов и органических соединений. Главное условие применимости метода - интенсивное поглощение излучения раствором.
Поглощение излучения обусловлено переходом молекул из основного энергетического состояния с минимальной энергией Е 0в возбужденное состояние с большей энергией Е 1. Молекулы поглощают только те кванты света, энергия которых h n равна энергии, которая необходима для перехода молекулы из основного в одно из возбужденных состояний:
h n = E 1 - E 0,
где h – постоянная Планка, n - частота поглощаемого излучения.
Частоты n или длины волн l (l = с /n), при которых молекула поглощает излучение, различны для разных молекул. График, изображающий зависимость интенсивности поглощения от частоты или длины волны излучения, называют спектром поглощения. Спектр поглощения – это такая же «особая примета» молекулы, как отпечатки пальцев или цвет радужной оболочки глаза у человека. При построении спектра поглощения обычно по оси абсцисс откладывают числовые значения частот или длин волн, а по оси ординат – числовые значения оптической плотности или молярного коэффициента поглощения (эти величины описаны ниже). В молекулярных спектрах поглощения имеются участки (полосы поглощения), в которых молекулы поглощают свет наиболее интенсивно. Имея спектр поглощения для анализируемого вещества, можно выбрать нужные для осуществления анализа частоты или длины волн. Эти частоты или длины волн соответствуют полосам поглощения молекул. Для создания излучения с нужной частотой или длиной волны используют светофильтры, каждый из которых пропускает свет только в определенном диапазоне частот или длин волн. Выбранный диапазон пропускания светофильтра должен совпадать с диапазоном частот или длин волн, в котором анализируемое вещество интенсивно поглощает излучение. При прохождении монохроматического излучения (излучение с одной длиной волны) через окрашенный раствор поток света ослабляется тем сильнее, чем больше энергии поглощают частицы данного вещества. Уменьшение интенсивности светового потока называют коэффициентом пропускания или просто пропусканием:
T = I/I0,
где I0 – интенсивность падающего светового потока, I – интенсивность прошедшего через раствор потока.
Пропускание – безразмерная величина. На шкалах приборов ее часто выражают в процентах:
T = (I/I0)×100
Ослабление интенсивности излучения зависит от концентрации поглощающего вещества и длины пути, проходимого светом в растворе. Эту зависимость выражает основной закон светопоглощения – закон Бугера – Ламберта – Бера:
lg I 0/ I = eλ lc,
где I 0 – интенсивность падающего светового потока; I – интенсивность потока, прошедшего через раствор; ελ – молярный коэффициент поглощения; l – толщина светопоглощающего слоя; c – концентрация поглощающего вещества. Десятичный логарифм отношения интенсивности падающего потока к интенсивности выходящего потока называют оптической плотностью или поглощением. Эта величину обозначают буквой A
A = lg I 0 / I.
Молярный коэффициент поглощения ελ – постоянная (для данного окрашенного вещества) величина, равная оптической плотности одномолярного раствора при толщине слоя раствора 1 см.
Зависимость оптической плотности от концентрации имеет прямолинейный характер при условии соблюдения закона светопоглощения, основным критерием которого является постоянство средней величины ελ.
Для нахождения концентраций веществ методом абсорбционной спектрофотометрии в видимом и ультрафиолетовом свете обычно применяют метод градуировочного графика. Выбрав кювету оптимального размера и подходящий светофильтр, измеряют оптические плотности серии эталонных растворов. Затем строят график в координатах «концентрация с - оптическая плотность A». После этого измеряют оптическую плотность анализируемого раствора и по ней с помощью графика определяют концентрацию вещества.
Лабораторная работа 4. ИЗУЧЕНИЕ ПРИЕМОВ РАБОТЫС КОЛОРИМЕТРОМ КФК-2
Для измерения оптической плотности используют колориметр КФК – 2 (рис. 8).
Рис. 8. Общий вид колориметра КФК-2: 1 – показывающий прибор, 2 – источник света, 3 – ручка выбора длины волны (выбора светофильтров), 4 – ручка переключения кювет в световом пучке в кюветодержателе, 5 – ручка переключения фотоприемников, 6 – ручка установки нулевой точки отсчета шкалы.
Подготовка прибора к работе. 1.Включить прибор, нажав кнопку «сеть», дать ему прогреться в течение 15 мин. Во время прогрева прибора кюветное отделение должно быть открыто.
2. При помощи ручки 3 ввести в световой поток нужный светофильтр.
3. Установить минимальную чувствительность прибора. Для этого ручку 5 повернуть в положение «1», отмеченное черным цветом, если выбран светофильтр, отмеченный на лицевой панели черным цветом. Если же выбран светофильтр, отмеченный красным светом, то и ручку 5 нужно повернуть в положение «1», отмеченное красным цветом. Ручки «установка 100», «грубо» повернуть в крайнее левое положение
Измерение оптической плотности. 1. В одну из кювет налить растворитель (дистиллированную воду) и поставить ее в крайнее отделение кюветодержателя. В другую кювету налить один из эталонных растворов, начиная с меньшей концентрации, и поместить ее в другое отделение кюветодержателя. Устанавливая кюветы, нельзя касаться пальцами поверхностей кюветы, через которые проходит световой поток. В случае загрязнения поверхности кюветы, последнюю помыть дистиллированной водой и протереть мягкой бязевой тканью.
2. Поворотом металлической ручки 4 в положение 1 на лицевой панели прибора поместить кювету с растворителем в световой поток. Закрыть крышку кюветного отделения.
3. Установить светопропускание Т на 100% по верхней шкале показывающего прибора, пользуясь ручками 6, «грубо» и 5, «тонкая регулировка».
4. Поместить кювету со стандартным раствором с самой меньшей концентрацией в световой поток, повернув ручку 4 в положение 2.
5. Снять показания оптической плотности по нижней шкале.
6. Повторить пункты 2,3,4,5, при этом каждый раз меняя стандартный раствор в кювете 2 от меньшей концентрации к большей.
7. Измерить оптическую плотность исследуемого раствора. Выключить прибор. По данным измерений построить градуировочный график.
А
 |
с
Рис. 9. Градуировочная кривая определения концентрации исследуемого раствора методом абсорбционной спектрофотометрии.
Лабораторная работа 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗА В ВИДЕ СОЕДИНЕНИЙ С СУЛЬФОСАЛИЦИЛОВОЙ КИСЛОТОЙ
В зависимости от значений рН железо(III) образует с сульфосалициловой кислотой несколько различных соединений. При рН 1,8-2,5 образуется комплексное соединение фиолетового цвета, в котором на 1 моль железа приходится 1 моль сульфосалицилат-иона. Это моносульфосалицилат железа, для которого длина волны, соответствующая максимуму поглощения, λмакс = 510 нм, а молярный коэффициент поглощения εl = 1,7×103. При рН 9-11,5 образуется комплексное соединение желтого цвета, в котором на 1 моль железа приходится 3 моль сульфосалицилат-иона. Это трисульфосалицилат железа, для которого λмакс = 416 нм и εl = 1,8×103. При рН > 12 происходит разложение комплексного соединения с выделением в осадок гидроксида железа(III).
Цель работы состоит в определении содержания железа в контрольном растворе с помощью метода абсорбционной спектрофотометрии в виде соединения с сульфосалициловой кислотой.
Реагенты. 1. Стандартный раствор железа (III), содержащий 0,1 мг/мл или 1 мг/мл катионов Fe3+. 2. Сульфосалициловая кислота, 10%-й раствор. 3. Серная кислота, 2 н. раствор. 4. Аммиак, 10%-й раствор.
Методика определения железа в виде моносульфосалицилата при отсутствии посторонних ионов. Для приготовления эталонных растворов в 5 мерных колб вместимостью 50 мл вводят по 10 мл воды. В первую колбу приливают из бюретки 1 мл стандартного раствора железа, во вторую – 1,5 мл и т.д., увеличивая его содержание в каждом эталонном растворе на 0,05 мг. Во все растворы добавляют по 1 мл серной кислоты и по 5 мл раствора сульфосалициловой кислоты. Объем раствора доводят до метки, колбы закрывают пробками и тщательно перемешивают растворы. Строят градуировочный график, измеряя оптическую плотность растворов на фотоколориметре КФК – 2. В качестве раствора сравнения используют дистиллированную воду.
Для определения железа в контрольный раствор добавляют те же компоненты и в той же последовательности, что и в эталонные растворы (раствор соли железа(III) наливает преподаватель). Измерение проводят в условиях построения градуировочного графика. По градуировочному графику находят содержание железа (табл.5).
Таблица 3. Данные для построения градуировочного графика
| № раствора | Контрольный раствор | |||||
| Концентрация, мг/л | ||||||
| Оптическая плотность |
Строят градуировочный график на миллиметровой бумаге, находят концентрацию и рассчитывают массу железа.
Расчет массы железа:
Вывод:
Занятие 3. МЕТОД ЭМИССИОННОЙ ФОТОМЕТРИИ ПЛАМЕНИ
Принцип метода. Метод эмиссионной пламенной фотометрии основан на измерении интенсивности монохроматического резонансного излучения атомов, возбужденных в пламени. В пламенах при достаточно высоких температурах соединения диссоциируют на атомы, а валентные электроны атомов переходят с основного энергетического уровня на возбужденные. Затем валентные электроны самопроизвольно, спонтанно возвращаются на основной энергетический уровень. При этом в соответствии с законом Планка атомы излучают свет строго определенной частоты, которая и называется резонансной. Резонансные частоты придают спектру пламени данного элемента линейчатый вид, т.е. спектр элемента состоит из отдельных, строго определенных узких линий. Иными словами, излучения атомов любого элемента очень характерны и присутствие других элементов в пробе и их атомов в пламени не влияет на положение резонансной линии данного элемента в спектре. Поэтому по интенсивности резонансной линии при определенных условиях можно определять содержание элемента в пробе.
Лабораторная работа 6. ИЗУЧЕНИЕ ПРИЕМОВ РАБОТЫС ПЛАМЕННЫМ ФОТОМЕТРОМ ПФА-378
Для измерения интенсивности резонансного излучения атомов применяют пламенные фотометры. Пламенные фотометры – приборы с довольно широкими полосами пропускания, предназначаются для определения нескольких элементов, главным образом, калия, натрия, лития и кальция.
Рис. 10. Общий вид пламенного фотометра ПФА-378: 1- дисплей; 2 – клавиши управления прибором; 3 – дымоход; 4 – окно обзора пламени; 5 – капилляр; 6 – регулятор газа; 7 - манометр; 8 – регулятор воздуха; 9 – индикаторные диоды
Пламенный фотометр ПФА-378 предназначен для измерения концентрации ионов щелочных и щелочно-земельных металлов (натрия, калия, лития, кальция) в растворах путем измерения интенсивности их эмиссионных линий при распылении анализируемого раствора в пламени газовой горелки.