Кількісний фотоколориметричний аналіз. Фотометричні реакції
Кількісний фотоколориметричний аналіз. Фотометричні реакції - раздел Философия, Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу Кількісний Аналіз З Використанням Молекулярних Спектрів Поглинання – Найпошир...
Кількісний аналіз з використанням молекулярних спектрів поглинання – найпоширеніший у практиці аналітичної хімії. Метод має порівняно високу чутливість – нижня межа визначення може досягати значень 10–6, а в окремих випадках і 10–7 моль/л (10-4 – 10-9 % для сильнозабарвлених речовин). Досягається і достатньо висока вибірковість за рахунок оптимізації умов вибору: рН, концентраційних умов, усунення впливу сторонніх компонентів. Спектрофотометричні визначення достатньо високоточні, і лежать у межах декількох відсотків, а у диференційному варіанті – десятих відсотка. Метод універсальний, тому що дає змогу визначати численні неорганічні й органічні речовини, які поглинають у доступній спектральній ділянці. За допомогою реакцій комплексоутворення коло таких речовин значно розширюється. Метод простий у реалізації, не вимагає надто дорогої апаратури, відзначається експресністю аналізу. Характерна риса сучасної фотометрії – автоматизація серійних визначень, наприклад, моніторингу довкілля, контролю виробничих процесів. Можливості методу очевидні з величезного нагромадженого теоретичного й експериментального матеріалу. За кількістю літератури метод не має собі рівних.
Фотоколориметричне визначення складається з двох етапів:
1. Переведення визначуваного компонента в сполуку, яка поглинає світло.
2. Вимірювання оптичної густини розчину.
Для кількісного аналізу треба визначити оптичну густину в певному вузькому спектральному діапазоні. Тому для проведення тільки кількісного аналізу немає необхідності використовувати спектральний прилад за повною схемою. Достатньо виміряти абсорбційність в певних фіксованих спектральних діапазонах, які можна виділити з допомогою простих дисперсійних елементів – світлофільтрів. Найчастіше кількісний аналіз проводять у видимій та ультрафіолетовій областях. Якщо використовується візуальна детекція – прилади називаються фотоколориметрами, якщо фотоелектрична – фотоелектроколориметрами.
Оскільки фотометричні методи використовуються для аналізу малих концентрацій, а переважна більшість речовин у розбавлених розчинах безбарвна або слабо забарвлена, то для проведення фотометричних вимірювань у видимій області спектра необхідно визначувані речовини перевести в інтенсивно забарвлені сполуки. З цією метою використовують неорганічні або органічні речовини (фотометричні реактиви), які в строго певних умовах утворюють з досліджуваною речовиною стійкі забарвлені сполуки. Їх і фотометрують (вимірюють світлопоглинання).
Аналіз речовин, які не поглинають у видимій області (безбарвних), проводять шляхом перетворення їх за допомогою фотометричних реакцій в забарвлені сполуки.
До реакцій, які використовують у фотометрії, ставлять багато вимог, які здебільшого збігаються з вимогами стосовно аналітичних реакцій взагалі.
Головні вимоги до реакцій утворення забарвлених сполук – фотометричних реакцій:
1. Реакція повинна проходити вибірково і швидко.
2. Реакція повинна проходити повно з високим виходом забарвленого продукту реакції.
3. Бажано, щоб вона проходила при кімнатній температурі.
Для того, щоб одержати точні і відтворювані результати аналізу, утворені забарвлені речовини повинні задовольняти наступним вимогам:
1. Забарвлення повинно бути стабільним у часі. У фотометрическом аналізі можна використовувати тільки такі забарвлені сполуки, які зберігають стійке забарвлення не менше 10-15 хв.
2. Утворювана сполука повинна мати постійний склад.
3. Має забезпечуватися незалежність забарвлення від pH розчину. Якщо така залежність існує, підтримують необхідне значення pH за допомогою буферних розчинів.
В арсеналі методу дуже багато реакцій різних типів, з різною частотою їхнього застосування залежно від завдань аналізу. Бабко А.К. – український хімік-аналітик, один із засновників фотометрії – запропонував виділити такі типи хімічних реакцій, які використовуються у фотометрії і відповідні типи забарвлених сполук, які утворюються в результаті.
1. Реакції утворення комплексних сполук металів з неорганічними лігандами: тіоціанати (визначення Fe, Co, Mo, W, UO22+, Re, Nb), галогеніди (Bi, Tl, Cu, Fe); аміакати та комплекси з органічними амінами (Cu, Fe, Co, Ni); пероксидні комплекси металів (Ti, V, Mo, V, Nb); гетерополікислоти (P, Si, As, V, W).
2. Реакції утворення комплексних сполук металів з органічними лігандами – хелатні сполуки з фенолами і оксикислотами; барвниками, які містять ОН-групи (алізарин, алюмінон, еріохромціанін та ін.); комплекси з забарвленими реагентами з фенольною і азовмісною групами (о-оксихінолін, ксиленовий оранжевий) азо- і азометиновими барвниками (1(2-піридилазо)-2-нафтол (ПАН) та 4-(2-піридилазо)-резорцин (ПАР), торон ІІ, арсеназо ІІІ); комплекси металів з
реагентами, що містять оксимну чи нітрозо-групу (1-нітрозо-2-нафтол, нітрозо-R-сіль, оксими); комплекси металів з сірковмісними реагентами (тіонну =С=S та тіольну =С–SH групи) (диетилдитіокарбамат, дитизон, тіосечовина та ін.).
3. Реакції утворення різнолігандних комплексів різних типів: у координаційній
сфері металу різні ліганди MeZY, комплекси іон металу – органічна основа – негативний ліганд [MeLm]n+Ann–, сполуки ацидокомплексів металів з основними барвниками (іонні асоціати), потрійні гетерополікомплекси та ін.
4. Реакції утворення різнометальних комплекси: у сфері комплексу один ліганд і два метали (Me’–Me’’–L), сполуки з різними ступенями окиснення того самого елемента (сполуки типу “турнбулевої сині” чи “берлінської блакиті”, хлоридні комплекси Cu(І) i Cu(II)).
5. Реакції утворення малорозчинних сполук та сполук адсорбційного харак-
теру (червоні “лаки” Al(III), Zr(IV) з алізарином, алюміноном; сполуки Mg(II) з магнезонами).
6. Реакції окиснення-відновлення (Mn, Cr, Ni, As, J–, Br– і ін.)
7. Реакції синтезу та руйнування органічних сполук (NH4+, NO2–, NO3–).
8. Реакції утворення акваіонів металів (Cu, Ni, Co, Cr).
Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу.
Що являє собою дисциплінааналітична хімія?В 1992 році Федерація європейських хімічних товариств оголосила конкурс на краще визначення аналітичної хімії. Було вибран
Суть рефрактометричних методів аналізу.
Заломленням або рефракцією (від лат. Refractus - заломлений), називають зміну напрямку прямолінійного поширення світла при переході з одного середовища в інше. Заломлення, так само
Показник заломлення.
Відхилення світлового променя від початкового напрямку при переході його з одного середовища в іншу тим більше, чим більша різниця в швидкостях поширення світла в двох даних середовищах. Відомо, що
Граничний кут заломлення
Якщо світловий промінь падає не перпендикулярно на межу поділу двох прозорих середовищ, швидкість поширення світла в яких різна, відбувається зміна напрямку його поширення – заломлення або рефракці
Граничний кут повного внутрішнього відбивання.
При переході світла з більш оптично густого середовища в менш оптично густе кут заломлення буде більшим, ніж кут падіння – i˂ r (рис. 3, пр. 1 і 1 `). При деякому значенні кута падіння іг
Дисперсія речовини і молекулярна рефракція.
Важливою характеристикою оптичних властивостей речовини є дисперсія – залежність швидкості поширення хвиль світла від їх довжини. Звідси випливає ще одне визначення цього поняття: дисперсія
Молекулярна рефракція.
На заряджені частинки, які здійснюють вимушені коливання в результаті впливу світлової хвилі, впливають сусідні заряджені частинки – електрони і ядра інших атомів і молекул. Чим більше цих частинок
Аналіз двокомпонентних систем.
Залежність показника заломлення гомогенної двокомпонентної системи від її складу встановлюється експериментально, шляхом визначення показника заломлення для ряду стандартних систем, вміст компонент
Аналіз трикомпонентних систем.
Залежність між величиною показника заломлення та складом використовується і при аналізі трикомпонентних систем, однак тут ця залежність має більш складний характер. У цьому випадки завжди є ряд сум
Загальна характеристика абсорбційних оптичних методів
Для хімічного аналізу використовуються закономірності як випромінювання електромагнітних хвиль об'єктом аналізу, так і взаємодії випромінювання від стороннього джерела з матеріалом об'єкту аналізу.
Повна енергiя молекули як сума трьох складових.
Енергія молекул складається з:
1. Енергій оптичних (валентних) електронів, які можуть знаходитися або на нижчих (незбуджених) енергетичних рівнях, або на одному із збуджених рівнів:
Види спектрів
В аналітиці використовують спектри випромінювання і поглинання.Спектри бувають суцільні (безперервні), смугасті та лінійчасті. Суцільний спектр випромінювання складається з сукупно
Прилади абсорбційної спектроскопії
Кожний абсорбційний спектральний прилад містить наступні необхідні частини: джерело випромінювання, оптичні засоби, приймач потоку випромінювання (детектор):
Вибір оптимальних умов утворення забарвлених сполук
При проведенні фотометричної реакції визначуваний компонент переводять у сполуку, яка володіє значним поглинанням. Найчастішевизначувану речовину зв’язують у комплексну сполуку з р
Умови фотометрування.
Отриману в оптимальних умовах форму елемента фотометрують, тобто вимірюють оптичну густину розчину А. Розробка фотоколориметричної методики включає наступні етапи:
1. Вибір довжини хвилі с
Переваги та недоліки фотометричних методів
Сьогодні для більшості хімічних речовин відомі зручні й чутливі методи фотометричного визначення. Зумовлено це тим, що є дуже багато реагентів, які утворюють з аналізованими речов
Суть методу.
Здатність атомів і молекул поглинати енергію, що надходить до них ззовні, викликає їх перехід у новий енергетичний стан, який називається збудженим, і в якому перебувають дуже обмежений час (~10
Механізм люмінесценції
Розглянемо детальніше механізм збудження молекулярної люмінесценції та її видів.
Отриману енергію молекула може втрачати різними шляхами, серед яких може бути і випромінювання відповідно д
Характеристики люмінесценції
Найважливішими характеристиками фотолюмінесценції молекул речовин є їх спектри поглинання, збудження і люмінесценції.
Спектри поглинання молекул зумовлені
Закон Стокса–Ломмеля.
За відомим правилом Д. Стокса, встановленим ще в 19 ст., тобто до квантової теорії, на основі простих спостережень, енергія кванта люмінесценції завжди менша за енергію кванта збудження hν
Правило дзеркальної симетрії Льовшина.
За цим правилом нормовані (зведені до одного максимуму і подані у функції частот) спектри поглинання і люмінесценції дзеркально симетричні щодо прямої, проведеної через точку перетину спектрів перп
Закон Вавілова С.І.
Залежність між енергетичним виходом і довжиною хвилі збуджуючого потоку відома як закон Вавілова С.І., згідно з яким Веспочатку зростає прямопропорційно до довжини хвилі збудження λ
Гасіння люмінесценції.
Проблема, з якою часто зустрічаються при використанні люмінесценції в кількісному аналізі полягає в її гасіннібагатьма речовинами. Гасіння може бути зумовлене самою
Якісний і кількісний люмінесцентний аналіз
Висока чутливість люмінесцентного методу дає змогу використовувати люмінесцентні реакції для виявлення речовин у різних об’єктах, причому використовують реакції різних типів. Для якісного аналізу і
Суть і особливості хроматографічних методів аналізу
Одне з важливих завдань сучасної аналітичної хімії – надійний і точний аналіз органічних та неорганічних речовин, часто близьких за будовою та властивостями.
Хроматографія
Класифікація хроматографічних методів аналізу
Існує багато варіантів здійснення хроматографічного аналізу. В основу класифікацій хроматографічних методів покладені принципи, що враховують наступні різні особливості процесу розділення:
Хроматограма та її характеристики
У сучасній хроматографії хроматограма – це графік залежності величини аналітичного сигналу (чи концентрації речовини/речовин) від об'єму рухомої фази або часу проведення аналізу. Хр
Пояснення причин розмивання хроматографічних піків.
Метою хроматографічного процесу є розділення суміші речовин. Єдиної стрункої теорії, яка кількісно описує весь процес хроматографічного розділення, до теперішнього часу немає. Встановлення т
Селективність колонки
Для успішного якісного і кількісного хроматографічного аналізу потрібне таке розділення, яке б дозволило з необхідною точністю вимірювати якісні і кількісні параметри хроматографічн
Вибір температури
На селективність α дуже сильно впливає температура, а на ефективність n – впливає швидкість потоку газу-носія. Зі збільшенням температури знижується α, але при цьому підвищується ефективн
Загальні відомості. Іонний обмін як принцип розділення.
Переважна більшість неорганічних і значна частина органічних сполук у водних розчинах дисоціює з утворенням простих гідратованих катіонів, простих і складних аніонів та комплексних іонів. Для їх ро
Основні властивості іонітів
До основних властивостей іонітів, що визначають їх якість як сорбентів, належать ємність, кислотно-основні властивості, селективність, набухання, хімічна стійкість, механічна міцність.
Най
Застосування іонообмінної хроматографії
Іонообмінно-хроматографічний метод використовують для вирішення різноманітних аналітичних завдань – розділення та кількісного визначення неорганічних і органічних компонентів, отримання аналітичних
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов