Методика визначення концентрації речовини в розчині

Фотометричні методи визначення концентрації розчинів засновані на порівнянні поглинання при пропущенні світла стандартними і досліджуваними розчинами. Ступінь поглинання світла фотометруємим розчином вимірюють за допомогою фотоколориметрів і спектрофотометрів. Вимір оптичної щільності стандартного і досліджуваного забарвлених розчинів завжди роблять стосовно розчину порівняння (нульового (контрольного) розчину). Як розчин порівняння можна використовувати аліквотну частину досліджуваного розчину, що містить усі додані компоненти, крім реагенту, що утворить з обумовленою речовиною забарвлену сполуку. Якщо реагент, що додається, і всі інші компоненти розчину порівняння безбарвні і, отже, не поглинають променів у видимій області спектра, то як розчин порівняння можна використовувати дистильовану воду.

Для визначення змісту речовини методом градуировочного (каліброваного) графіка готують серію з 5–8 стандартних розчинів різних концентрацій.

При виборі інтервалу концентрацій стандартних розчинів керуються наступними положеннями:

а) він повинний охоплювати область можливих змін концентрації досліджуваного розчину; бажано, щоб оптична щільність досліджуваного розчину відповідала приблизно середині градуювочної кривої;

б) бажано, щоб у цьому інтервалі концентрацій при обраних товщині кювети l і аналітичній довжині хвилі λ, (у більшості випадків λ = λмакс світлопоглинаючої сполуки) дотримувався основний закон світлопоглинання, тобто графік А = f(C) був лінійним;

в) інтервал робочих значень λ, що відповідає інтервалу стандартних розчинів, повинний забезпечувати максимальну відтворюваність результатів вимірів.

При сукупності перерахованих умов вимірюють оптичні щільності стандартних розчинів щодо розчинника і будують графік залежності А = f(C). Отримана крива називається градуювочною чи каліброваною і має вид прямої що виходить з початку координат. Екстраполювати калібровану пряму до значень оптичних густин, що лежать вище останньої експериментально отриманої крапки, не рекомендується. Періодично (раз у тиждень чи рідше) калібровану криву перевіряють по 2–3 свіжовиготовленим стандартним розчинам. Калібровані графіки, побудовані з реактивами різних партій, як правило, не збігаються. Тому при зміні реактивів графік необхідно побудувати заново. Графік, побудований при роботі на одному приладі, не можна використовувати для розрахунків результатів, отриманих на іншому.

Визначивши оптичну щільність досвідченого розчину Ах, знаходять її значення на осі ординат, а потім на осі абсцис – відповідне їй значення концентрації Сх.

Цей метод застосовують при виконанні серійних фотометричних аналізів. Він дає гарні результати при дотриманні основного закону світлопоглинання.

На відміну від інших фотометричних методів, метод градуювочного графіка дозволяє визначити концентрацію пофарбованих розчинів навіть у тих випадках, коли основний закон світлопоглинання не дотримується. Для побудови градуювочної кривої в цих випадках наготовлюють значно більше число стандартних розчинів, що відрізняються друг від друга по концентрації не більше ніж на 10%. Такий градуировочный графік, що має на положистій ділянці кут нахилу не менш 15°, усе-таки дозволяє проводити фотометричні виміри, незважаючи на те, що між концентрацією розчину і його оптичною щільністю немає лінійної залежності. Відтворюваність визначень у цьому випадку нижче, ніж у випадку лінійної залежності А = f(C).

Для визначення концентрації речовини методом порівняння оптичних густин стандартного і досліджуваного розчинів беруть аликвотну частину досліджуваного розчину, наготовлюють з неї забарвлений розчин для фотометрування і вимірюють його оптичну щільність. Потім аналогічно наготовлюють 2–3 стандартних пофарбованих розчини обумовленої речовини відомої концентрації і вимірюють їхній оптичні щільності при тій же товщині шаруючи (у тих же кюветах).

Значення оптичної щільності досліджуваного розчину дорівнює:

Ах = ελCxlx

Значення оптичної щільності стандартного розчину дорівнює:

Аст = ελСстlст

Розділивши одне вираження на інше одержимо:

Ах/Аст = ελCxlx/(ελСстlст)

Тому що lх = lст, ελ = const, то

Сх = СстАх/Аст

Метод порівняння застосовують при однократних визначеннях; він вимагає обов'язкового дотримання основного закону світлопоглинання.

Існує й інший більш точний спосіб визначення невідомої концентрації Сх, називаний методом обмежуючих розчинів. Наготовлюють два стандартних розчини з концентраціями C1 і С2 так, щоб оптична щільність першого з них A1 була б менше оптичної щільності Ах досліджуваного розчину, а оптична щільність А2 другого стандартного розчину була б, навпаки, більше, ніж Ах.

Невідому концентрацію досліджуваної речовини розраховують по формулі:

Cx = C1 + (C2 – C1)(Ax – A1)/(A2 – A1)

Дата добавления: 2014-01-07