Построение графической зависимости оптической плотности от концентрации
Цель работы: произвести графическую зависимостьоптической плотности от концентрации.
Задание: построить графическую зависимость оптической плотности от концентрации по предложенным заданиям. Ответить на контрольные вопросы.
Задача 1. При фотоколориметрическом определении свинца из стандартного раствора с содержанием свинца 20мг/см3 приготовили ряд разведений в мерных колбах вместимостью 100 см3, измерили оптическое поглощение и получили следующие данные:
Vст, см3 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
А 0,10 0,20 0,30 0,40 0,60 0,70
Определите концентрацию свинца в анализируемых растворах, если их оптическое поглощение равно 0,35 и 0,50.
Задача 2. В мерной колбе на 100 мл находится контрольный раствор, добавляют к нему 20 мл 10% раствора аммиака, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Через 10 мин определяют оптическую плотность приготовленного раствора по отношению к раствору сравнения в кювете на 50 мл при красном светофильтре. По калибровочной кривой найти концентрацию исследуемого раствора (мг/100 мл).
Vст. сульфата меди, см3 10 15 20 25 30 35
А 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85
Определите концентрацию сульфата меди, в анализируемых растворах, если их оптическое поглощение равно 0,68 и 0,84.
Задача 3. Коэффициент молярного поглощения KMnO4 при длине волны 546 нм равен 2420. Оптическая плотность исследуемого раствора в кювете толщиной слоя 2 см равна 0.80. Чему равен Т(KMnO4/Mn), г/см3?
Задача4. Вычислите молярную концентрацию и титр раствора сульфата меди, если при 258 нм оптическая плотность анализируемого раствора равна 0,780, а стандартного раствора с концентрацией 6,0·10-5 моль/л – 0,640.
Задача 5. Вычислите молярную концентрацию и титр Cu(II) (в мкг/мл), если оптическая плотность раствора аммиаката меди в кювете с l = 2,00 см составляет 0,282, а молярный коэффициент поглощения 423.
Задача 6. Чему равна концентрация (в мкг/мл) раствора, если показание флуориметра для исследуемого раствора 0,60, а для стандартного раствора, содержащего 1,0 мкг/мл, - 0,42?
Методические рекомендации
Уменьшение интенсивности света, прошедшего через раствор, характеризуется коэффициентом пропускания (или просто пропусканием).
где I и I0 – соответственно интенсивности света, прошедшего через раствор и растворитель.
Взятый с обратным знаком логарифм Т называется оптической плотностью А.
Уменьшение интенсивности света при прохождении его через раствор подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера:
или
или
где ε – молярный коэффициент поглощения (коэффициент экстинкции);
l – толщина светопоглощающего слоя; с – концентрация раствора.
Оптическая плотность раствора, содержащего несколько окрашенных веществ, обладает свойством аддитивности, которое иногда называют законом аддитивности светопоглощения. В соответствии с этим законом поглощение света каким-либо веществом не зависит от присутствия в растворе других веществ. При наличии в растворе нескольких окрашенных веществ каждое из них будет давать свой аддитивный вклад. В соответствии с законом Бугера-Ламберта-Бера график в координатах оптическая плотность-концентрация должен быть линеен и прямая
должна проходить через начало координат. Для построения такого графика достаточно, вообще говоря, одной экспериментальной точки. Однако градуировочный график обычно строят не менее чем по трем точкам, что повышает точность и надежность определений. При отклонениях от закона Бугера-Ламберта-Бера, т.е. при нарушении линейной зависимости А от с, число точек на графике
должно быть увеличено. Применение градуировочных графиков является наиболее распространенным и точным методом фотометрических измерений. основные ограничения метода связаны с трудностями приготовления эталонных растворов и учетом влияния так называемых третьих компонентов, т.е. компонентов, которые находятся в пробе, сами не определяются, но на результат влияют. При работе определяют оптическую плотность нескольких стандартных растворов (Аст), для каждого раствора рассчитывают ε = Аст / (lст) и полученное значение ε усредняют. Затем измеряют оптическую плотность анализируемого раствора (Ах) и рассчитывают концентрацию сх. Ограничением метода является обязательное подчинение анализируемой системы закону Бугера-Ламберта-Бера, по крайней мере, в области исследуемых концентраций.
Окрашенные соединения обладают избирательным поглощением света, т.е. А окрашенного раствора (а следовательно, и ελ) различна для различных длин волн падающего света.
Изучая поглощение данным окрашенным раствором монохроматических излучений различных длин волн, получают спектр поглощения
Графическое изображение зависимости А = f (λ)
λмакс представляет собой длину волны падающего света, при которой наблюдается максимальное поглощение света. Измерения оптической плотности окрашенных растворов обычно производят в области максимального поглощения, т.е. при длине волны падающего света близкой к макс., при этом точность фотометрического определения увеличивается.
Контрольные вопросы
1. Что называют коэффициентом пропускания Т и оптической плотностью А?
2. Какими уравнениями выражается основной закон светопоглощения Бугера-Ламберта-Бера?
3. Что означает свойство аддитивности оптической плотности?
4. Действие, каких факторов может привести к нарушению линейной зависимости оптической плотности от концентрации раствора?
5. Каков физический смысл молярного коэффициента поглощения?
Какие факторы на него влияют: а) длина волны проходящего света; б)
температуры; в) концентрации раствора; г) природа вещества?
6. Что называют спектром поглощения вещества, и в каких координатах его можно представить?