ЮГО-ВОСТОЧНЫЙ ОКРУГ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ШКОЛА № 000

Адрес: 109444, Москва, Ташкентская ул., корп.2

Тел./

Адрес электронной почты

Проектная работа по теме:

«Определение концентрации раствора: закон Бера»

                                                                       

                                                               Автор проекта:

                                                               ученица 11 «ЛМ» класса

                                                               Князькова Александра

                                                                                                                                                                       Руководитель проекта:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

                                                               

Москва,

2017

Содержание проекта:

1. Введение……………………………………………………………………..3

2. Цели, задачи...………………………………………………………………3

3. Основная часть..……………………………………………………………..4

4. Экспериментальная часть…………………………...………………………5

5. Выводы……………………………………………………………………….9

6. Библиография ………………………………………………………………..10

Введение

«Химия с Vernier» является переводом книги американской компании Vernier и предназначена для учащихся старших классов средней общеобразовательной школы, изучающих химию. В книге даны описания экспериментов, соответствующие возможностям как базового, так и углубленного изучения химии.

       Особенно ценным является то, что школьники вовлекаются в экспериментальную деятельность с использованием современного оборудования и компьютерной техники. С помощью датчиков AFS tm ход эксперимента регистрируется компьютером, который проводит обработку и представление результатов работы.

       В книге приведены меры безопасности при работе в химической лаборатории и с химическими веществами.

       Данное учебное пособие полезно при изучении химии в старших классах, особенно в специализированных химических и медицинских классах.

       Меня заинтересовало данное пособие и я решила на практике освоить новое оборудование. Я изучила литературу по данной теме.  Опыты были проведены мной самостоятельно под руководством учителя с соблюдением правил техники безопасности.

Проблема: как при помощи колориметра определить значение оптической плотности и неизвестную концентрацию раствора соли.

Цель работы: изучить теоретические основы колориметрии и определить неизвестные концентрации растворов солей, используя датчик оптической плотности.

Задачи:

- изучить литературу по данной теме;

-приготовить стандартные растворы сульфата никеля (II);

- при помощи колориметра определить значение оптической плотности каждого стандартного раствора;

- найти соотношение между значениями оптической плотности и концентрации раствора;

- на основании результатов этого эксперимента определить неизвестную  концентрацию раствора сульфата никеля (II);

                                                                                                       3

- предложить алгоритм проведения лабораторного опыта на факультативном занятии для учащихся 7-11-го классов.

Предмет исследования: колориметрический метод исследования

                               

Основная часть

       Колориметрией называют метод определения концентрации вещества в растворе по его окраске в видимой области спектра. Интенсивность окраски пробы визуально сравнивают с интенсивностями окраски ряда стандартных растворов известной концентрации. Согласно закону Ламберта-Бера, для двух растворов одного и того же вещества в одном и том же растворителе при одинаковых значениях оптической плотности справедливо соотношение

c1l1= c2l2,

где с – концентрация, l – толщина поглощаемого слоя.

Если величины с1 и l1 известны, то, зная величину l2, можно рассчитать величину c2 для раствора, обладающего той же оптической плотностью, что и стандартный.

       Точность визуального колориметрического определения, естественно, невелика (порядка 5%). Вследствие высокой чувствительности этот метод применяется при определении следовых количеств веществ.

Для определения ионов или молекул со слабой собственной окраской их предварительно переводят в интенсивно окрашенные комплексы.                4

Следует иметь в виду, что видимая окраска вещества является дополнительной к цвету светового луча, длина волны которого соответствует максимуму светопоглощения данного вещества.

       Главная цель нашего эксперимента – определение неизвестной концентрации раствора сульфата никеля (II) NiSO4 с использованием датчика оптической плотности (колориметра). В этом приборе красный свет, излучаемый светодиодом (635нм), проходит через раствор и попадает на фотоэлемент. Раствор сульфата никеля (II), применяемый в этом эксперименте, обладает темно-зеленым цветом. Цветной раствор более высокой концентрации поглощает больше света (и пропускает меньше), чем раствор более низкой концентрации. Колориметр измеряет свет, попавший на фотоэлемент как величину оптической плотности или как процентное значение пропускания.

                                                                                                       

       Экспериментальная часть

       Мы приготовили пять растворов сульфата никеля известной концентрации (стандартные растворы). Каждый из растворов переливали в небольшую прямоугольную кювету и помещали в колориметр. Количество света, проходящего сквозь раствор и попадающего на фотоэлемент, использовали для расчета оптической плотности каждого раствора. При построении графика соотношения оптической плотности и концентрации стандартных растворов мы выявили прямую пропорциональную зависимость. Прямая пропорциональная зависимость между оптической плотностью и концентрацией известна как закон Бера.

Затем мы определили неизвестную концентрацию раствора NiSO4  путем измерения его оптической плотности с помощью колориметра. По значению оптической плотности раствора неизвестной концентрации на вертикальной оси графика можно найти соответствующую концентрацию на горизонтальной оси.

Методика проведения эксперимента

Налили 30 мл 0,4 М раствора NiSO4 в первый стакан и 30 мл дистиллированной воды во второй. Раствор соли нужной концентрации приготовили, добавив 11,24г кристаллогидрата NiSO4*7Н2О на 100мл раствора.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                5                

Пометили четыре чистые и сухие пробирки цифрами 1-4 (пятый раствор будет в стакане с 0,4 М раствором NiSO4). При помощи пипетки налили 2, 4, 6 и 8 мл 0,4 М раствора NiSO4 в пробирки 1-4 соответственно. При помощи второй пипетки налили 8, 6, 4 и 2 мл дистиллированной воды в пробирки 1-4 соответственно. Тщательно перемешали каждый раствор палочкой для перемешивания. Палочку промывали и высушивали после каждого перемешивания.

                                                                                               6

Подключили колориметр к компьютерному интерфейсу. Далее приступили к калибровке колориметра. Подготовили контрольную пробу, заполнив кювету на ? дистиллированной водой. Выполнили калибровку прибора. Вылили воду из кюветы. Использование одной кюветы при проведении опыта необходимо для устранения погрешностей, возникающих из-за незначительного отклонения показаний оптической плотности разных пластиковых кювет. Используя раствор из пробирки 1, дважды промыли кювету одним миллилитром раствора, а затем наполнили ее на ?. Протерли внешнюю поверхность салфеткой и установили кювету в колориметр. Закрыв крышку, подождали, пока значение оптической плотности на мониторе не приняло стабильное положение.

                                                                                                       7

Повторили процедуру, описанную выше, для оставшихся растворов, а также для исходного 0,4 М раствора NiSO4, чтобы сохранить данные и построить график соотношения значений оптической плотности и концентрации.  Проделали то же с раствором неизвестной концентрации. Записали в таблицу данные и расчеты пары значений оптической плотности и концентрации. Изучили график зависимости оптической плотности от концентрации. Данный эксперимент повторили три раза, сравнили полученные данные.

       Приложение 1. Таблица данных и расчетов

Эксперимент

Концентрация, моль/л

Оптическая плотность (1)

Оптическая плотность (2)

Оптическая плотность (3)

1

0,080

0,290

0,272

0,167

2

0,16

0,430

0,450

0,322

3

0,24

0,495

0,716

0,556

4

0,32

0.712

0,780

0,662

5

0,40

1.063

0,920

0,896

6

Неизвестное значение

Концентрация неизвестного раствора:        1. 0,22 моль/л

                                                               2. 0,22 моль/л

                                                               3. 0,22моль/л

Приложение 2. Графики зависимости оптической плотности от концентрации NiSO4 с интерполированным значением неизвестной концентрации раствора

       

                                                                                                       

                                                                                                       8

                                                                                                       

       

                       

       

       

                                                                                               

       

                                                                       

Заключение

В ходе данного эксперимента я познакомилась с одним из очень важных методов количественного анализа – колориметрическим. С помощью датчика оптической плотности (колориметра) мной была определена неизвестная концентрация раствора. В ходе аналитических исследований необходимо использовать специальное оборудование: аналитические весы, пипетки для точного отбора проб растворов для устранения ошибок в показаниях. Вследствие высокой чувствительности этот метод можно применять для определения следовых количеств вещества, например его можно применить для анализа питьевой или природной воды, предварительно перевести ионы со слабой собственной окраской в интенсивно окрашенные комплексы.

                               9

Список использованных источников и литературы

У. Кунце, Г. Шведт «Основы качественного и количественного анализа», Издательство «Мир», Москва, 1997 Химия с Verner (перевод с английского). ПКГ «Развитие образовательных систем», Москва, 2012

3. http://ru. wikipedia. org/wiki

4. http://slovari. yandex. ru/

5. «Химический эксперимент в процессе внеклассной работы», Издательство Академии педагогических наук РСФСР, Москва, 1952

6. «Справочник школьника по химии». – Москва, «Аквариум», 1997

7. «Исследовательская деятельность учащихся по химии». – Москва «Глобус», 2007

                                                                               

                                                                                               

                                                                                                                                                                                               10