Колориметрія та фотоколориметрія

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 7Следующая ⇒

5. Йодометрія. Сутність методу. Особливості визначення окисників та відновників. Титранти для визначення окисників та відновників. Індикатор методу, визначення точки еквівалентності. Приклади застосування йодометрії в аналізі.

Йодометрія – метод титриметричного аналізу, який використовує окисно-відновні реакції відновників з молекулярним йодом, крім того можна використовувати взаємодію окисників з розчином йодиду калію. Основна реакція методу:

⇄

Ця реакція оборотна. У залежності від умов вона може проходити в прямому та у зворотному напрямках. Йод є окисником середньої сили: нормальний окисно-відновний потенціал дорівнює +0,54В. Тому сильні відновники легко окисляються вільним йодом. Прикладом може бути окислення йодом аскорбінової кислоти:

Аскорбінова кислота

Цю реакцію застосовують для йодометричного визначення аскорбінової кислоти.

    Сильні окисники виділяють вільний йод із розчинів йодидів. Так відбувається взаємодія між йодидом калію і дихроматом калію або перманганатом калію, або солями заліза (III) тощо. Реакція між йодидом калію й іонами заліза (III):

застосовується для визначення заліза.

Отже, йодометрію можна використовувати для визначення як відновників, так і окисників. У першому випадку для титрування застосовують робочий розчин йоду. В другому випадку застосовують робочий розчин тіосульфату натрію, що реагує з йодом за таким рівнянням:

З рівнянь видно, що реакції в системі відбуваються без участі водневих іонів. Тому окисно-відновний потенціал системи  не залежить від концентрації водневих іонів у розчині Йодометричне титрування можна проводити у широкому інтервалі рН. Це дає можливість підбирати в кожному окремому випадку потрібні значення рН для визначення окисників чи відновників. 

    Йодометричний метод можна застосовувати для визначення більшого числа речовин, ніж в інших методах титриметричного аналізу. Ця особливість йодометричного методу обумовлює його широке застосування при аналізі різноманітних речовин. Існують добре розроблені і точні методи йодометричного визначення міді, олова, миш'яку, сурми, сірки, хрому, марганцю, заліза, церію, ванадію і багатьох інших елементів та сполук.

Другою важливою особливістю йодометрії є висока точність визначення точки еквівалентності, що пояснюється наявністю чутливого специфічного індикатора. Індикатором у методі йодометрії є розчин крохмалю, який утворює навіть з найменшими кількостями молекулярного йоду забарвлену в інтенсивно-синій колір адсорбційну сполуку.

6. Теоретичні основи кондуктометричного аналізу. Типи кривих кондуктометричного титрування. Приклади використання кондуктометричних методів в аналізі хімічних сполук та лікарських препаратів. Криві кондуктометричного титрування при титруванні: NaCl робочим розчином AgNO3.

Під дією зовнішнього електричного поля рух іонів набуває направленого характеру. Струм, який виникає, називають іонним. Розчини електролітів є провідниками другого роду. На практиці вимірюють електричний опір (R) розчину, а потім розраховують його електричну провідність (L):

де L ― електропровідність, Ом^–1 або См; R ― електричний опір, Ом.

В аналітичній хімії зручніше користуватися величиною питомої електропровідності, яку найчастіше позначають грецькою літерою κ (капа), яка не залежить від геометричних розмірів провідника. Питома електропровідність – це електропровідність розчину який знаходиться між електродами площею1м², відстань між електродами 1м. Між питомою електропровідністю κ і електричною провідністю L є така математична залежність:

де κ (капа) ― питома електропровідність; L ― електрична провідність розчину; l ― відстань між електродами у комірці для вимірювання електропровідності; S ― площа електродів у комірці.

Залежність між питомою електропровідністю розчинів електролітів і концентрацією та природою іонів використовується в кондуктометричних методах аналізу.

Якщо за величиною електропровідності визначають концентрацію іонів у досліджуваному розчині, такий метод одержав назву «пряма кондуктометрія». Якщо за величиною електропровідності визначають к.т.т. (кінцеву точку титрування), то цей метод одержав назву «кондуктометричне титрування»

Методи прямої кондуктометрії засновані на тому, що в області розведених і помірно концентрованих розчинів електрична провідність росте зі збільшенням концентрації всіх іонів у розчині. У практичній роботі звичайно використовують заздалегідь побудовані градуювальні криві залежності електричної провідності розчину від загальної концентрації електролітів у розчині. У зв'язку з відносно близькими значеннями рухливості іонів кондуктометричне вимірювання надає інформацію, головним чином, лише про загальну концентрацію іонів у розчині. Тому пряму кондуктометрію використовують у випадках, коли потрібно визначити або проконтролювати загальний вміст іонів. Так, наприклад, пряму кондуктометрію використовують для контролю якості дистильованої води. Сучасні апарати для демінералізації води забезпечуються кондуктометричними датчиками для оперативного контролю якості води. Високочастотну безконтактну пряму кондуктометрію використовують для визначення вмісту вологи у зерні, у рослинній сировині тощо.

При кондуктометричному титруванні до аналізованого розчину додають невеликими пор­ціями титрант, перемішують розчин і визначають електричну провідність роз­чину. При додаванні титранта у результаті взаємодії з визначуваною речовиною змінюється склад іонів у розчині, відповідно змінюється електрична провідність розчину. Бу­дують графік залежності між електричною провідністю й об'ємом титранта. У точці еквівалентності крива титрування має перегин.

Крива кондуктометричного титрування NaCl
робочим розчином AgNO₃

При титруванні NaCl робочим розчином AgNO₃ відбувається реакція:

NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃

Na⁺ + Cl‾ + Ag⁺ + NO₃‾ = AgCl↓ + Na⁺ + NO₃‾.

В результаті реакції до точки еквівалентності іони хлору в розчині замінюються на іони NO₃‾, а кількість іонів Na⁺ залиша­ється незмінною. Рухливість іонів Cl‾ мало відрізняється від рухливості іонів NO₃‾, тому питома електрична провідність розчину до точки еквівалентності практично не змінюється (рис. 1.4).

Після точки еквівалентності у розчині додатково з'являються надлишкові іони Ag⁺ і NO₃‾, При збільшенні кількості іонів у розчині зростає електрична провідність розчину, що добре помітно на відрізку кондуктометри­чної кривої після точки еквівалентності. Форма кривих кондуктометричного титрування в деяких випадках може спотворюватися внаслідок побічних процесів гідролізу, комплексоутворення й інших причин.

Кондуктометричне титрування має ряд переваг. Відпадає необхідність використання індикаторів. Можна проводити титрування в мутних і забарвлених розчинах. У кондуктометрії можна використовувати практично всі аналітичні реакції, що супроводжуються зміною електропровідності розчину. Метод має підвищену чутливість і дозволяє аналізувати розведені розчини речовин (до 10^-4 моль/л). Точність кондуктометричного титрування знаходиться в межах то­чності титриметричного аналізу.

Рис. 1.4. Крива кондуктометричного титрування NaCl
робочим розчином AgNO₃.

7. Оптичні методи аналізу. Класифікація оптичних методів аналізу. Методи, засновані на вимірюванні поглинання речовиною світлового випромінювання: колориметрія та фотоколориметрія. Сутність, застосування в аналізі.

Оптичні методи аналізу засновані на вимірюванні оптичних властивостей речовини (випромінювання, поглинання, розсіювання, відбиття, заломлення, поляризація світла), що проявляються при взаємодії електромагнітного випромінювання з речовиною.

В основі фотометричних вимірювань і розрахунків (тобто вимірювань і розрахунків інтенсивності світлового випромінювання) лежить основний закон світлопоглинання, який одержав назву “закон Бугера – Ламберта – Бера”:

Інтенсивність поглинання світла розчинами речовини пропорційна їх концентрації C і товщині поглинаючого шару l:

 або

де: К — коефіцієнт пропорційності;

C ― концентрація речовини у розчині;

l ― товщина шару розчину, через який проходить світло.

Це методи, засновані на вимірюванні поглинання речовиною світлового випромінювання,

У методі колориметрії визначення інтенсивності світлового потоку, що пройшов через розчин речовини, здійснюють візуальними способами, шляхом порівняння з інтенсивністю світлового потоку, що пройшов через стандартний розчин. Таке порівняння інтенсивностей світлових потоків здійснюють:

    a) методом стандартних серій,

    b) методом зрівнювання забарвлень,

    c) методом розведення.

У методі стандартних серій інтенсивність забарвлення аналізованого розчину речовини порівнюється з інтенсивністю забарвлення стандартних роз­чинів різних концентрацій. За законом Бугера – Ламберта – Бера при рівності концентрацій розчи­нів їхні поглинання рівні (за інших однакових умов), тому інтенсивності забарвлення розчинів однакові. При проведенні аналізу цим методом готують стандартний розчин речовини з точно відомою концентрацією визначуваної ре­човини. З нього методом розведень готують серію стандартних розчинів із різ­ними відомими концентраціями. В однакові пробірки наливають однакові об'єми стандартних розчинів і в таку ж пробірку наливають такий же об'єм аналізованого розчину. Розміщують на білому фоні пробірки і візуально порів­нюють інтенсивності аналізованого розчину та стандартних розчинів. Якщо забарвлення визначуваного розчину й одного із стандартного розчину однакові, то і концентрації розчинів рівні. Метод стандартних серій використовується при визначенні деяких домішок у фармацевтичних препаратах.

Метод зрівнювання забарвлень виконують на спеціальних приладах — на колориметрах. У цьому методі використовують залежність між інтенсивністю забарвлення й товщиною шару. Якщо порівнювати два розчини речовини з рі­зною концентрацією C₁ і C₂, то при рівності оптичної густини добуток концентрації C₁ на товщину шару b₁ одного розчину дорівнює добутку концентрації C₂ на тов­щину шару b₂ другого розчину:

C₁∙ b₁ = C₂∙ b₂

У методі розведення аналізований розчин розбавляють у мірному цилін­дрі розчинником доти, поки інтенсивність забарвлення розчину не зрівняється із забарвленням стандартного розчину, налитого в циліндр із таким само діаме­тром. У цьому методі справедлива рівність:

C₁V₁ = C₂V₂,

де:С₁ ― концентрація стандартного розчину; V₁ — об'єм стандартного розчину; С₂ — концентрація аналізованого розчину; V₂ — об'єм аналізованого розчину.

    Знаючи об’єми стандартного розчину і досліджуваного розчину, а також концентрацію стандартного розчину, розраховують концентрацію досліджуваного розчину за формулою:

Візуальний спосіб вимірювання інтенсивності світлового потоку викори­стовується також у фотометрах. У фотометрах світлові потоки зрівнюють не за допомогою зміни товщини шару розчину або розведення, а шляхом перекри­вання частини світлового потоку. Перекривання частини світлового потоку здійснюють за допомогою діафрагми або оптичного клина. Інтенсивність світ­лових потоків зрівнюють за допомогою діафрагми, яка сполучена з відліковим барабаном. По числу поділок відлікового барабана визначають концентрацію розчину. При розрахунках тут, звичайно, використовують калібрувальні графіки. Колориметричний аналіз використовують при проведенні аналізів, що не вимагають високої точності. У біохімії цим методом, наприклад, визначають уміст гемоглобіну в крові. У фармації за допомогою колориметрії визначають деякі домішки в лікарських препаратах (залізо, важкі метали тощо).

Познавательные статьи:



Формы дистанционного обучения

Передача мяча двумя руками снизу

Значение правильной осанки для жизнедеятельности человека

Основные ошибки при выполнении передач мяча на месте