Фотометрический анализ двухкомпонентных смесей

Цель работы – определить массу и (г) в выданной для анализа пробе, используя фотометрический метод анализа.

Сущность работы. Раздельное определение марганца и хрома (в виде ионов и ) в бинарной смеси проводится по их собственному поглощению в видимой области спектра с использованием метода градуировочного графика. Растворы подкисляют серной кислотой с целью подавления побочных равновесий, например перехода в и в MnО(OН)₂ в нейтральной или слабощелочной среде.

Определение основано на законе аддитивности светопоглощения:

.

Известно, что при длине волны 550 нм свет поглощает только , а при длине волны 430 нм – оба иона, следовательно:

, (6.1)

. (6.2)

Для определения концентрации и в смеси строят три градуировочных графика: два для при длинах волн 430 и 550 нм и один для при длине волны 430 нм. Далее измеряют светопоглощение анализируемой смеси и при обеих длинах волн.

Зная величину оптической плотности смеси при 550 нм, по градуировочному графику находят концентрацию ионов в смеси. Затем, зная концентрацию , по градуировочному графику для при 430 нм находят светопоглощение при данной длине волны.

Далее по закону аддитивности вычисляют светопоглощение при длине волны 430 нм:

,

и используют это значение для нахождения концентрации ионов в смеси по соответствующему градуировочному графику.

Оборудование, посуда, реактивы: фотоколориметр; кюветы (l = 1 см); мерные колбы вместимостью 50, 0 мл, мерные пипетки вместимостью 5, 00 и 10, 0 мл; мерный цилиндр (5 мл); стандартный раствор KMnO₄ с Т (Mn) = 0, 1 мг/мл; стандартный раствор K₂Cr₂O₇ с Т (Cr) = 0, 2 мг/мл; раствор H₂SO₄ (1: 1).

Выполнение работы

1. Выбор длин волн для фотометрирования. Готовят по одному эталонному раствору марганца и хрома. Для этого в одну мерную колбу вместимостью 50, 0 мл отбирают пипеткой 5, 0 мл стандартного раствора марганца, а в другую – 5, 0 мл стандартного раствора хрома, добавляют в каждую колбу по 5 мл раствора H₂SO₄. Объем растворов доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Готовят раствор сравнения в такой же мерной колбе, содержащий H₂SO₄ в таком же количестве, и заполняют им кювету. Другую кювету заполняют одним из приготовленных эталонных растворов.

Затем проводят измерения светопоглощения (А) относительно раствора сравнения при всех светофильтрах или в интервале длин волн 350–600 нм через каждые 10 нм для приборов с дифракционной решеткой. То же самое проводят со вторым эталонным раствором.

Используя полученные данные, строят кривые поглощения A = f (l), по которым выбирают две длины волны для выполнения анализа двухкомпонентной смеси (ориентировочно в области длин волн, указанных выше). Необходимо, чтобы при одной из них поглощение света раствором K₂Cr₂O₇ было близко к нулю.

2. Построение градуировочного графика для определения K₂Cr₂O ₇. В мерные колбы (50, 0 мл) вводят следующие объемы стандартного раствора K₂Cr₂O₇, мл: 7, 5; 10, 0; 15, 0; 20, 0. Приливают в каждую колбу по 5 мл серной кислоты, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Измеряют поглощение полученных эталонных растворов относительно раствора сравнения при выбранной длине волны. Обрабатывают данные методом наименьших квадратов, желательно с использованием ПК, и строят градуировочный график в координатах A – Т (Cr), мг/мл.

3. Построение градуировочных графиков для определения KMnO₄. В мерные колбы (50, 0 мл) вводят следующие объемы стандартного раствора KMnO₄, мл: 7, 5; 10, 0; 12, 5; 15, 0. Приливают в каждую колбу по 5 мл серной кислоты, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Измеряют поглощение полученных эталонных растворов относительно раствора сравнения при каждой из выбранных длин волн. Обрабатывают данные методом наименьших квадратов, желательно с использованием ПК, и строят два градуировочных графика в координатах A – Т (Mn), мг/мл.

4. Проведение анализа. Получают анализируемый раствор в мерную колбу вместимостью 50, 0 мл, обрабатывают его точно так же, как эталонные растворы. Фотометрируют полученный раствор при двух выбранных длинах волн. Используя три градуировочных графика, как описано выше, определяют титры марганца и хрома в анализируемом растворе (мг/мл), затем рассчитывают массу ионов и в выданной для анализа в пробе (г).