Абсорбционная спектроскопия

Абсорбционная спектроскопия

Решение типовых задач.

Пример. После растворения 0,2500 г стали раствор разбавили до 100.0 мл. В три колбы вместимостью 50.0 мл поместили по 25.00 мл этого раствора и добавили: в первую колбу стандартный раствор, содержащий 0.50 мг Ti, растворы Н2О2 и Н3РО4, во вторую – растворы Н2О2 и Н3РО4, в третью – раствор Н3РО4 (нулевой раствор). Растворы разбавили до метки и фотометрировали два первых раствора относительно третьего. Получили значения оптической плотности: Ах+ст = 0,650, Ах = 0,250.

Рассчитать массовую долю (%) титана в стали.

Решение.

1. Определяем концентрацию титана, добавленного со стандартным раствором:

Сст = 0,50 / 50.00 = 1,00 · 10-2 мг/мл , где 0.50 мг – масса добавленного титана; 50,00 мл – объем раствора.

2. Вычисляем концентрацию титана по формуле:

Ах 0,250

сх = сст --------------- = 1,00 · 10-2 ------------------- = 6,25 · 10-3 мг/мл

Ах+ст - Ах 0,650 – 0,250

3. Вычисляем массу титана во взятой навеске:

6,25 · 10-3 · 50,00 · 100,0

mTi = --------------------------------- = 1,25 мг = 1,25 · 10-3 г

25,00

4. Рассчитываем массовую долю титана в стали:

1,25 · 10-3

ω Ti = ------------------ 100 = 0,50%

0,2500

Задача 1. В две мерные колбы вместимостью 100,0 мл поместили по V (мл) сточной воды. В одну колбу добавили 10,00 мл стандартного раствора CuSO4 c Т(Cu) = 0,001000. В обе колбы ввели растворы аммиака, рубеановодородной кислоты и разбавили водой до метки. При фотометрировании растворов получили оптические плотности Ах+ст и Ах.

Определить концентрацию (г/л) меди в сточной воде для следующих вариантов:

Вариант	1	2	3
V, мл	10,00	20,00	30,00
Ах	0,240	0,280	0,320
Ах+ст	0,380	0,320	0,460

Ответы: вариант 1 – 1,71 г/л;

вариант 2 – 1,00 г/л;

вариант 3 – 0,76 г/л.

Задача 2. Навеску стали массой m (г) растворили в колбе вместимостью 50,0 мл. Две пробы по 20,00 мл поместили в колбы вместимостью 50,00 мл. В одну колбу добавили раствор, содержащий 0,003000 г ванадия. В обе колбы прилили пероксид водорода и довели водой до метки.

Вычислить массовую долю (%) ванадия в стали, если при фотометрировании растворов получили следующие оптические плотности Ах и Ах+ст :

Вариант	1	2	3	4
m (г)	0,5000	0,6572	0,7468	0,9580
Ах	0,200	0,230	0,250	0,280
Ах+ст	0,480	0,510	0,530	0,560

Ответ: вариант 1 – 1,07 %; вариант 2 – 0,94 %; вариант 3 – 0,90 %; вариант 4 – 0,78 %.

Задача 3. Навеску стали массой m (г) растворили в колбе вместимостью 50,0 мл. В две мерные колбы вместимостью 50,00 мл отобрали аликвоты по 20,00 мл. В одну колбу добавили раствор, содержащий 0,001000 г Ti. В обе колбы поместили раствор пероксида водорода и довели раствор до метки.

Вычислить массовую долю (%) титана в стали, если при фотометрировании растворов получили следующие оптические плотности:

Вариант	1	2	3	4
m (г)	0,4600	0,4828	0,5000	0,6150
Ах	0,200	0,190	0,220	0,250
Ах+ст	0,420	0,410	0,440	0,470

Задача 4. Для построения градуировочного графика в координатах Аотн – с(Mn) в мерные колбы вместимостью 250,0 мл поместили 11,00; 12,00; 13,00; 14,00; 15,00 мл стандартного раствора, содержащего 1,25 мг/мл Mn, и окислили марганец до перманганата. Оптическую плотность измерили относительно раствора, содержащего 12,5 мг Mn в 250,0 мл, и получили:

Vст , мл	11,00	12,00	13,00	14,00	15,00
Аотн	0,200	0,400	0,600	0,800	1,01

Навеску руды массой 0,5000 г растворили и раствор разбавили до 1000,0 мл. Марганец, содержащийся в 50,0 мл фильтрата, окислили до перманганата, и раствор разбавили водой до 250,0 мл. Измерили относительную оптическую плотность. Как при построении градуировочного графика.

Вычислить массовую долю (%) марганца в образцах руды, если для них получены величины Аотн х : 1) 0.320; 2) 0,420; 3) 0,560

Ответ: 1) 58,20 %; 2) 60,50 %; 3) 64,0 %.

Задача 5. Навеску стандартного алюминиевого сплава, содержащего 12,50% Si, массой 0.3000 г растворили в колбе вместимостью 500.0 мл. Для построения градуировочного графика в мерные колбы вместимостью 100,0 мл поместили 5.00; 5,20; 5,40; 5,60; 5,80; 6,00 мл этого раствора, добавили реактивы – растворы молибдата аммония и сульфата железа (II) и довели до метки. Измерили оптические плотности относительно первого раствора и получили:

Vст , мл	5,20	5,40	5,60	5,80	6,00
Аотн	0,105	0,215	0,330	0,440	0,550

Навеску анализируемого сплава массой 0,2500 г растворили в колбе вместимостью 500,0 мл. Пробу 5,00 мл поместили в мерную колбу вместимостью 100,0 мл, добавили реактивы и измерили относительную оптическую плотность, как при построении градуировочного графика.

Вычислить массовую долю (%) кремния в образцах по следующим данным: 1) Аотн х = 0,365; 2) Аотн х = 0,415; 3) Аотн х = 0.455.

Ответ: 1) 16,48 %; 2) 16,96 %; 3) 17,20 %

Теоретические вопросы по теме:

1.  В чем сущность колориметрического, фотометрического и спектрофотометрического методов анализа?

2.  Привести уравнение, связывающее коэффициент пропускания Т и оптическую плотность А.

3.  Коэффициент пропускания Т растворов с различными концентрациями вещества В равен: а) 78,5%; б) 57,0%; в) 27,8%; г) 4,5 %. Какова оптическая плотность этих растворов?

4.  Определить оптическую плотность растворов, коэффициент пропускания которых: а) 0,087; б) 0,415; в) 0,268; г)0,765; д) 0,532; е) 0,337.

5.  Какие факторы влияют на молярный коэффициент поглощения ε?

6.  В каких координатах можно представить спектр поглощения?

7.  Чем характеризуется высота и форма максимума в спектре поглощения? От каких факторов зависят эти величины?

8.  Как проводится выбор оптимальных условий фотометрических определений: а) длины волны; б) толщины светопоглощающего слоя (кюветы); в) концентрации?

9.  Какой светофильтр следует выбрать для фотометрирования: а) тиоцианата железа Fe(SCN)3 ; б) дихромат-иона Cr2O72- ; в) перманганат-иона MnO4- ?

10.  Каким образом выполняется фотометрическое определение смеси двух веществ, если спектры поглощения определяемых компонентов: а) накладываются друг на друга на протяжении всей исследуемой области спектра; б) частично накладываются друг на друга; в) не накладываются друг на друга?

11.  Какой из вариантов фотометрического метода следует выбрать, если главным требованием к анализу элемента является высокая точность при интенсивной окраске раствора: а) метод добавок; б) метод градуировочного графика; в) метод дифференциальной фотометрии?