Задание по аналитической химии для итогового занятия (стр. 3 )

16. На титрование 10 мл  раствора Ca2+ 0,01 н  раствором Трилоном Б  при pH=10 было затрачено 10,5 мл рабочего раствора. Определить нормальность  раствора СаСl2, поправочный коэффициент, массу кальция хлорида в растворе.

17. Чему равна общая жесткость воды, если на титрование 100 мл ее израсходовано 25,2 мл 0,1022 н раствора

Задание по аналитической химии по теме Комплексонометрия

333 группа I бригада, 333 группа II бригада

Характеристика метода рефрактометрии
Сущность метода рефрактометрии

Рефрактометрия - метод анализа, основанный на явлении преломления света при прохождении из одной среды в другую.

Преломлением света называется изменение направления распространения света (световых лучей) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. Преломление света, то есть изменение его первоначального направления, обусловлено различной скоростью распределения света в различных средах. При этом отношение синуса угла падения луча (?) к синусу угла преломления (?) для двух соприкасающихся сред есть величина постоянная, называемая показателем преломления (n). Показатель преломления также равен отношению скоростей распространения света в этих средах:

Если на пути светового пучка, распространяющегося в прозрачной однородной среде (например, в воздухе), встречается другая прозрачная однородная среда (например, стекло), то на границе раздела сред пучок света разделяется на два луча, из которых один луч входит в новую среду, изменяя своё направление (преломляется), а другой, отражаясь от поверхности раздела и изменяя своё направление, продолжает распространяться в первой среде. Луч при распространении в однородных средах, изменяя свою однонаправленность, сохраняет прямолинейность распространения и до, и после границы раздела.

Рис.  Поведение луча на поверхности раздела.

Если изменять угол падения луча ?, то будет изменяться и угол преломления луча ?, но при этом всегда будет сохраняться неизменным отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления:

Если заменять стекло на другие однородные прозрачные среды (например, воду, другой сорт стекла), то в любом случае n будет оставаться величиной постоянной, но значения её будут другими.

Причём, чем больше значение n, тем больше оптическая плотность второй среды.

Величина показателя преломления зависит от природы вещества, длины волны света, температуры, при которой проводится измерение и концентрации вещества в растворе. Поэтому рефрактометрические измерения проводят при определенных условиях:

Обычно измерение показателя преломления проводится при длине волны света  ?= 589,3 нм (линия D спектра натрия). Показатель преломления, определенный при 20 °С и такой длине волны, обозначается индексом . Но в некоторых случаях используются разные длины волн в диапазоне от 450нм до 1550нм. Очень важным условием определения ПП является соблюдение температурного режима. При  повышении температуры показатель преломления уменьшается из-за уменьшения плотности исследуемого раствора, при ее понижении — увеличивается. Как правило, определение выполняется при 20°С.  Если измерения проводятся при другой температуре, то вносится поправка:

где t — рабочая температура.

От концентрации вещества в растворе.  Для точного количественного определения рефрактометрическим методом, необходимо чтобы концентрация исследуемого вещества в растворе не была менее 3% и не более 40% .

1.2. Аналитические характеристики рефрактометрии

Рефрактометрию следует считать старейшим из применяемых в химическом анализе  оптических методов исследования. Благодаря своим достоинствам рефрактометрические методы сохранили свое значение до настоящего времени, несмотря на бурное развитие других физических методов исследования.

Достоинства рефрактометрического метода исследования :

Рефрактометрия как метод исследования лекарственных средств  ценно  совмещает  высокую  точность, техническую простоту и доступность. Показатель преломления принадлежит к числу немногих физических констант, которые можно измерить с очень высокой точностью и небольшой затратой времени, располагая лишь малым количеством вещества. Различные рефрактометры позволяют определять показатель преломления с точностью порядка до  10-4. Для этого требуется всего 0,05--0,5 г вещества, а вся процедура измерений сводится к отсчету по шкале. Процесс рефрактометрического анализа сравнительно прост. Как правило, специальной подготовки вещества не требуется. Иногда растворы необходимо предварительно осветлить, при анализе некоторых растворов требуется удаление тех или иных компонентов, мешающих рефрактометрическому определению. Время, необходимое для измерения показателя преломления, составляет (в зависимости от типа рефрактометра и требуемой точности) от нескольких секунд до нескольких десятков минут. Измерение показателя преломления дает возможность непосредственно установить концентрацию двухкомпонентных растворов. Для этого используются эмпирические расчетные формулы и графики, так как теоретический расчет показателей преломления растворов с требуемой степенью точности в настоящее время еще невозможен. Сочетание рефрактометрических измерений с определением других физических свойств или с химической обработкой исследуемого вещества позволяет анализировать тройные и более сложные смеси и определять, таким образом, состав многих важных промышленных продуктов и биологических объектов. Используя рефрактометрию можно не только определять концентрацию исследуемого раствора, но и оценивать степень чистоты вещества.

При этом метод рефрактометрии обладает и недостатками:

Невысокая чувствительность. Этот метод можно  использовать для целей количественного анализа, если концентрация вещества в исследуемом растворе строго входит в определенные границы. На практике рефрактометрия используется для определения концентрации растворов, если ее величина не ниже 3%.Для большинства лекарственных веществ верхний предел этого диапазона находится в области 25-30%. Сравнительно низкая точность количественного рефрактометрического анализа, но она существенно возрастает, если, например, подбором соответствующего растворителя добиться максимальной разницы между показателем преломления компонентов раствора (растворителя и растворенного в нем определяемого вещества). Низкая селективность, обусловленная тем, что показатели преломления для разных веществ могут иметь очень близкие и даже совпадающие значения. Поэтому метод можно надежно использовать только при анализе индивидуальных веществ или растворов, содержащих максимум два  растворенных вещества.

Оборудование для данного метода

2.1. Рефрактометры, принципы их действия

Для определения показателя преломления можно использовать рефрактометры и интерферометры. В производственной и лабораторной практике наибольшее распространение нашли рефрактометры двух типов: рефрактометры Аббе и рефрактометры Пульфриха. В настоящее время в лаборатории всё чаще можно встретить автоматические рефрактометры ATAGO серии RX.

Рефрактометр Аббе	Рефрактометр Пульфриха	Рефрактометр ATAGO серии RX

К рефрактометрам типа Аббе относятся приборы ИРФ-22, ИРФ-454 различных модификаций, а также рефрактометр РЛ.

В практике фармацевтического анализа наиболее часто используют рефрактометры, позволяющие измерять показатель преломления с точностью 0,0001 - 0,0003.

Диапазон измеряемого показателя преломления  при измерении в проходящем свете с использованием рефрактометров Аббе, – 1.3000 – 1.7000. Если необходимо раздвинуть границы диапазонов, применяют специальные модели с низкими или высокими диапазонами, а также многоволновые рефрактометры Аббе.  Диапазон  измеряемого показателя преломления  при измерении на автоматических рефрактометрах серии RX – 1.32500 – 1.70000.

Наиболее распространенном в аналитических лабораториях является рефрактометры Аббе, принципиальная схема которого представлена на рисунке:

Рис. Рефрактометр типа ИРФ-454

Рефрактометры Аббе предназначены для быстрого определения показателя преломления n. Их важнейшая особенность состоит в использовании «белого» света, дневного или электрического, причем отсчет по прибору дает показатель преломления, равный показателю nD, измеренному для монохроматического света с длиной волны, соответствующей желтой линии Dв спектре натрия.

В основу принципа  действия рефрактометра положено явление полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с различными показателями преломления.  Главной деталью рефрактометра является измерительная призма из оптического стекла, показатель преломления которого известен. Входная грань измерительной призмы, соприкасающаяся с исследуемым веществом, служит границей раздела, на которой происходит преломление и полное внутреннее отражение луча. Через выходную грань измерительной призмы в зрительную трубку наблюдают преломление или отражение света.

Рис. Оптическая схема рефрактометра