Практическая работа Спектрофотометрическое определение состава и количественного содержания вещества


ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«АРМАВИРСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

Методические указания для студентов
к практическому занятию на тему:
Спектрофотометрическое определение состава и количественного содержания вещества.
Преподаватель: Бирюкова Е. А.
Армавир
2016

Практическое занятие
Тема: Спектрофотометрическое определение состава и количественного содержания вещества.
Цель: определить концентрацию раствора перманганата калия в растворе с помощью спектрофотометрических определений.
Оборудование и реактивы:
1) спектрофотометр (LEKI 12-07)
2) пипетки на 10 мл и на 5 мл.
3) мерная колба на 100 мл для задания
4) пробирки в количестве 10 штук
Растворы: перманганат калия KMnO4 0,0001М.
Теоретическое обоснование
Основной закон светопоглощения - закон Бугер-Ламберта-Бера:
«Интенсивность светового потока, прошедшего через раствор, прямо пропорциональна интенсивности падающего светового потока и зависит от концентрации поглощающего вещества и толщины слоя раствора».
А = k ∙ C ∙ l
А (или D) – оптическая плотность раствора, светопоглощение (absorbance)
k – коэффициент светопоглощения (экстинкции), индивидуален для каждого вещества
С – концентрация раствора
l – толщина слоя раствора (равна рабочей толщине кюветы)
Т – пропускание, величина обратно пропорциональная светопоглощению (характеризует прозрачность раствора)
Т = II0 ∙ 100% A = lg 1T = – lgT
I0 - интенсивность падающего на раствор светового потока
I – интенсивность прошедшего через раствор светового потока
В абсолютно прозрачном растворе I = I0, в поглощающих растворах I< I0Основная задача – нахождение количественного содержания ЛВ или концентрации исследуемого раствора.
Три основных способа расчета количественного содержания ЛВ в субстанции или однокомпонентных ЛФ:
1. По значению удельного или молярного показателя (коэффициента) поглощения:
А = k ∙ C ∙ l
3052953212340019190972123400
E (молярный коэффициент) Е1% (удельный коэффициент)
рассчитывается для растворов рассчитывается для растворов
с молярной концентрацией с молярной концентрацией
2. По оптической плотности раствора стандартного образца:
ААСО = k ∙C ∙lk ∙ CCO∙l = CCCO → как найти исследуемого ЛВ или раствора? → С = А ∙ ∙ CCOАСО3. По калибровочному графику:
Составление градуировочного графика:
1. Из стандартного образца ЛВ (СО, РСО) или исследуемого раствора готовится серия растворов с последовательно возрастающей концентрацией.
2. Измеряется оптическая плотность полученных растворов.
3. На основании полученных данных строится график в координатах «оптическая плотность – концентрация», который в идеале должен иметь вид прямой (зависит от точности измерения)
4. Измеряется оптическая плотность раствора исследуемого образца ЛВ и по графику определяется концентрация ЛВ в исследуемом растворе.
Принцип работы спектрофотометра.
Методы спектрометрии основаны на измерении степени поглощения (отражения) монохроматического светового потока — в этом случае влияние посторонних факторов сведено к минимуму, увеличивается чувствительность и точность приборов.
Все спектрофотометры основываются на двух видах принципиальных схем. В первой схеме на образец подается световой поток определенной длины волны, промодулированный монохроматором. Пропущенный поток направляется на фотоприемник, который измеряет разницу между исходящим и итоговым потоком. Вторая схема — на образец подается излучение прямо от источника света, а потом уже монохроматор выделяет из пропущенного через образец потока узкую полосу спектра в несколько нанометров, которая и поступает на фотоприемник для изучения.
Различают две основные конструкции спектрофотометров: однолучевые и двухлучевые. В двухлучевом спектрофотометре один луч падает на исследуемый образец, а второй — на эталон. В однолучевом приборе измерения проводятся с помощью коэффициентов коррекции. Двухлучевые спектрофотометры более точные, позволяют добиться высокой степени повторяемости результатов, они менее чувствительны к изменению параметров окружающей среды.
Применение спектрофотометров
Спектрофотометры применяются, в основном, для:- определения концентрации веществ в медицине, биологических исследованиях, в аналитической химии, фармацевтике;- измерения в растворах оптической плотности и скорости ее изменения;- распознавания веществ, для определения чистоты веществ (наличия примесей);- изучения химического строения и состава веществ, химических реактивов, различных образцов;- оценки цвета в полиграфии, в промышленности (лакокрасочной, текстильной, химической, пищевой, косметической и т. п.);- спектрального анализа в научных исследованиях, в астрономии, физике, биологии.
Правила работы на спектрофотометре
1) После включения дать прогреться не менее 20 минут.
2) Используется длина волны 530нм.
3) Для работы используется 2 кюветы для измерения: первая с раствором дистиллированной воды (кювета сравнения), вторая – рабочая. В нее заливаются разбавленные растворы (калибровочные) в количестве десяти.
4) Начинаем измерения с самого разбавленного раствора (пробирка №10) с концентрацией 0,00001М, далее с концентрацией 0,00002М (пробирка №9) и т.д. до концентрацией 0,0001М.
5) Закрываем крышку прибора и отключаем от сети.
Ход работы
1. Приготавливается раствор 0,001М KMnO4 - исходный стандартный.
Для этого навеску 0,0158г (0,016г) KMnO4 помещают в мерную колбу на 100мл, доливают до метки дистиллированной водой и разбавляют в 10 раз.
2. Приготавливается серия растворов в количестве десяти:
№1№2№3№4№5№6
0,0001М0,00009М0,00008М0,00007М0,00006М0,00005М
№7№8№9№10
0,00004М0,00003М0,00002М0,00001М
Приготовление растворов.
1мл 0,0001М р-ра + 9мл Н2О = р-р №10
2мл 0,0001М р-ра + 8мл Н2О = р-р №9 и т.д.
3. Производим измерение на спектрофотометре: в первую кювету наливаем дистиллированную воду на 2/3, во вторую исследуемый раствор, начиная с 0,00001М, каждый три параллельных измерения. Данные заносим в таблицу.
Оптическая плотность А1А2А3 С, моль/л№1
0,00001М №2
0,00002М №3
0,00003М и т.д.
Измеряется оптическая плотность полученных растворов.
4. На основании полученных данных строится график в координатах «оптическая плотность – концентрация», который должен иметь вид прямой.
5. По калибровочному графику находится концентрация исследуемого раствора неизвестной концентрации.
Контрольные вопросы:
1. Чем отличаются физико-химические методы анализа от химических?
2. Что такое спектрофотометрический метод анализа?
3. Как записывается и что выражает закон Бугер-Ламберта-Бера?
4. Каков принцип работы спектрофотометра?
5. Что такое оптическая плотность раствора? Как ее выражают?
6. В каких координатах строят калибровочный график?
7. Как по калибровочному графику можно определить концентрацию исследуемого раствора?
Литература:
1. Саенко О.Е. Аналитическая химия. Учебник. Изд. 3-е, дополненное и переработанное/ Ростов-на -Дону: ФЕНИКС, 2013г.–287 с.
2. Хаханина Т. Никитина Н. Аналитическая химия. Учебник и практикум, Изд. Юрайт, 2015г. – 278с.
3. Глубоков Ю.М. Головочёва В.А. и др. Аналитическая химия. Учебник, издательство "Академия", 2014- 464с.
4. Александрова Э.А., Гайдукова Н.Г. Аналитическая химия, Книга 1. Химические методы анализа. Учебник и практикум для СПО, изд. Юрайт, 2016г. – 551с.
5. Александрова Э.А., Гайдукова Н.Г. Аналитическая химия, Книга 2. Физико - химические методы анализа. Учебник и практикум для СПО, изд. Юрайт, 2016г. – 355с.

Приложенные файлы


Добавить комментарий