6. Выбор кюветы

Относительная ошибка определения концентрации раствора будет различной при работе на разных участках шкалы прибора и достигает минимума при значении оптической плотности 0,4. Поэтому при работе на фотоколориметре рекомендуется, путём соответствующего выбора кювет, работать вблизи указанного значения оптической плотности.

Предварительно кювет выбирается визуально, соответственно интенсивности окраски раствора. Если раствор интенсивно окрашен (тёмный), следует пользоваться кюветами с малой рабочей длиной (1 – 3 мм). В случае слабо окрашенных растворов рекомендуется работать с кюветами с большой рабочей длиной (30 – 50 мм).

В предварительно подобранную кювету наливают раствор и измеряют его оптическую плотность, включив в ход лучей соответствующий для данного раствора светофильтр.

При измерении оптической плотности ряда растворов кювету заполняют раствором средней концентрации. Если полученное значение оптической плотности составляет примерно 0,3 – 0,5, то данную кювету выбирают для работы с этим раствором, в противном случае следует испробовать другую кювету. Если величина измеренной оптической плотности больше 0,5 – 0,6, берут кювету меньшей рабочей длины, если величина оптической плотности меньше 0,3 – 0,2, следует выбрать кювету с большей рабочей длиной.

7. Определение концентрации вещества в растворе

При определении концентрации вещества в растворе следует соблюдать следующую последовательность в работе:

– выбор светофильтра;

– выбор кюветы;

– построение градуировочной кривой для данного вещества;

– измерение оптической плотности исследуемого раствора и определение концентрации вещества в растворе.

Градуировочная кривая строится следующим образом. Готовят ряд растворов данного вещества с известными концентрациями, охватывающими область возможных изменений концентраций этого вещества в исследуемом растворе. Измеряют оптические плотности всех растворов и строят градуировочную кривую, откладывая по горизонтальной оси известные концентрации, а по вертикальной – соответствующие им значения оптической плотности. Градуировочную кривую следует время от времени проверять.

Для определения концентрации раствора он наливается в ту же кювету, для которой построена градуировочная кривая. Включив тот же светофильтр, определяют оптическую плотность раствора. Затем по градуировочной кривой находят концентрацию, соответствующую измеренному значению оптической плотности.

Последовательность выполнения работы

Подготовить фотоэлектроколориметр для измерений: включить его в электросеть, выдержать время, необходимое для стабилизации режима работы прибора, и настроить его. Приготовить серию стандартных (эталонных) растворов K₃[Fe(CN)₆] в мерных колбах вместимостью 50 мл разбавлением 0,02 М раствора K₃[Fe(CN)₆] карбонат-бикарбонатной буферной смесью. Стандартные растворы должны иметь следующие концентрации (моль/л): 110^-4; 210^-4; 2,510^-4; 310^-4; 410^-4; 510^-4; 610^-4. Результаты измерений оптической плотности стандартных растворов записать в таблицу по образцу:

Светофильтр № ….. Размер кюветы ……

Номер колбы

Концентрация K3[Fe(CN)6], моль/л

Объём рабочего раствора, мл.

Оптическая плотность

После настройки фотоэлектроколориметра поместить в термостат с температурой выше 35 °С: мерную колбу объёмом 500 мл, содержащую от 10 до 40 мл 0,02 М К₃[Fе(СN)₆] в буферной смеси; колбу, содержащую от 100 до 400 мл. 0,02 М раствора тиомочевины и буферной смеси; колбу с карбонат-бикарбонатным буферным раствором.

Концентрация тиомочевины в смеси должна в 10 – 15 раз превышать концентрацию К₃[Fе(СN)₆]. При высокой концентрации восстанавливаемого вещества раствор мутнеет из-за осаждения серы. Нижний предел концентрации гексацианоферрата (III) определяется чувствительностью фотоэлектроколориметра. При концентрации гексацианоферрата (III) в растворе, превышающей 610^-3моль/л, пробы для колориметрирования следует разбавлять.

Через 20 – 25 мин термостатированный раствор тиомочевины перелить в колбу с раствором К₃[Fе(СN)₆], отметив момент сливания как время начала реакции. Объём раствора в мерной колбе довести до метки термостатированной буферной смесью. Колбу с реакционной смесью поместить в термостат. Из смеси по ходу реакции отбирать пробы, быстро охлаждать их водой со льдом и колориметрировать. Концентрацию К₃[Fе(СN)₆] определять по оптической плотности, используя калибровочный график. Первую пробу отобрать через 5 мин после начала реакции, вторую – через 10 мин, далее – в зависимости от темпа изменения оптической плотности раствора. Объём проб определяется размерами кюветы. Полученные результаты занести в таблицу:

Температура опыта, °С ...;

исходная концентрация К₃[Fе(СN)₆], моль/л ...;

исходная концентрация тиомочевины, моль/л ...;

Время измерения

Время от начала реакции, мин

Оптическая плотность Dt,

Концентрация К3[Fе(СN)6], моль/л

ln (c0/ct)

kск, мин^–1