Laboratornaya_rabota_2222

Соответственно полосы углеводородов, состоящих только из атомов углерода и водорода, яв-

ляются слабыми, а полосы, относящиеся к связям, соединяющим атомы, сильно различающи-

еся между собой по степени электроотрицательности, например С-N, С-О, С=О, С-N, обычно довольно сильными.

Достаточно интенсивные полосы поглощения, проявляющиеся в области, характер-

ной для определенной группы, и пригодные для идентификации этой группы, называются ха-

рактеристическими полосами поглощения или характеристическими частотами. За последние время собрано огромное количество данных ,относящихся к этим полосам, и многие полосы в области «отпечатков пальцев» теперь также эффективно используются для характеристики различных групп.

При наличии одинарной связи возможны два типа колебаний ,одно из которых свя-

зано с изменением длины связи вдоль ее оси(валентные колебания), а другое с изгибом (де-

формацией) связи. Деформационные колебания химических связей требует меньших частотах

,чем валентные колебания тех связей.

Для метильной группы характерны четыре типа колебаний (схематично представлен-

ных на рис. 5 ,а-г),а для метиленовой группы ,кроме того ,еще два типа колебаний ,обуслов-

ленных внеплоскостными «веерными» и «крутильными» деформауиями (рис. 5, и,к).

Рис.5. Типы колебаний в метильной и метиленовой группах.

Фурье спектрометр ФСМ 1201

Лабораторные инфракрасные фурье-спектрометры ФСМ предназначены для реги-

страции и исследования оптических спектров в инфракрасной (ИК) области, а также для ко-

личественного анализа и контроля качества продукции в химической, нефтехимической, фар-

мацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности, осуществления экологического контроля, криминалистической и др. видов экспертиз.

23

Лабораторные ИК фурье-спектрометры ФСМ предназначены для регистрации и ис-

следования оптических спектров в ИК области, а также для количественного анализа и кон-

троля качества продукции в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и парфюмерной промышленности, осуществления экологического контроля других видов экс-

пертиз.

Система обработки данных, реализованная на базе IBM совместимого персонального компьютера, обеспечивает автоматическое измерение спектров, включая управление всеми системами спектрометра и оптимизацию режимов измерения, сохранение результатов измере-

ний в базе данных, работу со спектральной базой данных, графическое представление спек-

тров на дисплее и получение копии результатов измерений на принтере.

Табл.1 Характеристики спектрометра ФМС 1201

Рабочая область спектра,см-1	400-7800
Спектральное разрешение,см-1	1,0
Абсолютная погрешность градуировки шкалы волновых чисел,	±0,1
не более,см-1
Отклонение линии 100% пропускания от номинального значе-	±0,5
ния(1950-2050см-1,разрешение 4 см-1,20 сканов),не более %
Среднее квадратичное отклонение линии 100% пропускания	0,025
(1950-2050 см-1,рарешение 4 см-1,20 стаканов ), не более %
Уровень положительного и отрицательного псевдорассеяного	0,25
света ,не более %
Габаритные размеры ,мм	520 х730
	х250
Масса, кг	28
Потребляемая мощность , Вт	60
Размеры кюветного отделения, мм	150 х190х
	170
Питание прибора	220±22В,
	50±0,5Гц

Фурье-спектрометр должен эксплуатироваться в помещении, удовлетворяющем тре-

бованиям ,преъявляемым к лабораторным помещениям.

24

Рис.6. Внешний вид фурье-спектрометра ФСМ 1201.

Основным элементом оптической схемы Фурье-спектрометра является двухлучевой интерферометр Майкельсона, состоящий из полупрозрачного светоделителя и двух плоских зеркал. Фурьеспектрометр позволяет получать информацию о спектральном со ставе ИК излучения и, следовательно, об оптических свойствах исследуемых образцов. Излучение от излучателя падает на полупрозрачную поверхность светоделителя и расщепляется на два пучка.

После отражения от соответствую щих зеркал интерферометра излучение двух пучков скла-

дывается на светоделителе и направляется на детектор, преобразующий его в электрический сигнал. Если одно из зеркал двухлучевого интер ферометра Майкельсона перемещать, то оп-

тический путь для со ответствующего пучка будет изменяться и в точке приема интенсив-

ность излучения будет меняться вследствие интерференции пучков, отражающихся от по-

движного и неподвижного зеркала.

Рис.7. Схема получения спектров

25

3 Фотометрический анализ

3.1 Цель и задачи работы

Изучение работы фотометрических приборов, овладение навыками прак-

тического применения фотометрического метода анализа.

3.2Оборудование и реактивы

1.Фотоэлектроколориметр (КФК-2, Эксперт-003) (рис. 1);

2.Рабочий раствор соли меди, T(Cu2+) = 5 мг/см3 (навеску 19,655 г х.ч.

3.CuSO4∙5H2O растворяют в 125 см3 раствора серной кислоты,

С(1/2H2SO4) = 2моль/дм3; доводят объём раствора до 1 дм3 дистиллированной водой);

4.Аммиак, водный раствор, ω(NH3)= 5% масс;

5.Мерные колбы вместимостью 50 см3, 7 шт.;

5.Градуированные пипетки 10 см3, 2 шт.

6.Стандартный раствор титана (IV), 0,5 мг/мл;

7.Пероксид водорода, 3%-ный раствор;

8.Серная кислота, 5%-ный раствор;

9.Мерные колбы объемом 50 см3, 7 штук;

10.Градуированные пипетки объемом 1 см3 и 5 см3 по 1 шт.

11.Мерный цилиндр объемом 30 см3,1 шт.

12.Рабочий раствор Fe(NH)4(SO4)2∙2H2O, T Fe3 = 0,1 мг/см3 (навеску

0,8663 г Fe(NH)4(SO4)2∙2H2O квалификации х.ч., растворяют в 25 см3 раствора

C 12 H2 SO4 = 2 М и доводят объём раствора до 1 дм3 дистиллированной во-

дой);

13. Сульфосалициловая кислота х.ч., водный раствор

C11 C6 H3OHCOOHSO3 H = 0,01 моль/дм3;

14.Ацетатный буферный раствор, pH = 4,0;

15.Мерные колбы объемом 50 см3, 8 штук;

16.Градуированные пипетки объемом 1 см3 и 5 см3 по 1 шт.

17.Мерный цилиндр объемом 30 см3,1 шт.

18.Рабочий раствор дигидрофосфата калия, Т (P)= 0,1 мг/см3 (навеску

KH2PO4 0,4394 г количественно переносят в мерную колбу, вместимостью 1000

см3, и на водяной бане растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды. Раствор охлаждают до комнатной температуры и доводят до метки дистил-

лированной водой.);

19. Раствор парамолибдата аммония, T((NH4)6Mo7O24 ∙4H2O) = 0,02000

г/см3 (навеску 20,0044 г количественно переносят в мерную колбу, вместимостью

1000 см3, растворяют на водяной бане в небольшом количестве воды. После пол-

ного растворения охлаждают раствор до комнатной температуры и доводят до метки дистиллированной водой.)

20.Раствор аскорбиновой кислоты, ω=10% (навеску 5,0045 г растворяют

в45 см3 дистиллированной воды.)

21.Мерные колбы вместимостью 50 см3, 6 шт.;

22.Градуированные пипетки 10 см3, 3 шт.

23.Мерный цилиндр 50 см3.

24.Рабочий раствор KNO2 (навеску 0,1518 г переносят в мерную колбу на 1000 см3 и доводят объем дистиллированной водой до метки);

25.Уксусная кислота концентрированная (ледяная), ω = 12,8%;

26.Реактив Грисса, ч.д.а.;

27.Химические пробирки, 8 штук;

28.Градуированные пипетки объемом 1 см3 и 5 см3 по 1 шт.

29.Мерный цилиндр объемом 30 см3,1 шт.

,

27

Рис. 1. Принципиальная схема фотоэлектроколориметра Принципиальная схема фотоэлектроколориметра. 1— лампа накаливания;

2 — конденсатор; 3 — щель диафрагмы; 4,5 — объектив; 6,7 - теплозащитные; 8,14 — светофильтр; 9,11 – защитное стекло; 10 – кювета; 12 - фотодиод; 13,16

– матовое стекло; 15 – делитель светового потока; 17фотоэлементПрограмма работы

3.2.1Определение концентрации ионов меди(II) в водных растворах дифференциальным методом и методом градуировочного графика

Метод основан на образовании аммиачного комплекса меди (II), имею-

щего интенсивную сине-фиолетовую окраску.

Ход определения.

3.2.1.1 Приготовление стандартных растворов:

Готовят шесть стандартных растворов, содержащих 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0; 30,0 мг меди в 50 см3 раствора. Для этого в мерные колбы вместимостью 50

см3 вносят рабочий раствор, объемом 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 см3 соответ-

ственно, добавляют в каждую колбу 10 см3 раствора аммиака и доводят объёмы до метки дистиллированной водой. К измерениям приступают через десять ми-

нут.

3.2.1.2Приготовление раствора сравнения.

Вмерную колбу, вместимостью 50 см3 вносят 10 см3 раствора аммиака и доводят объёмы до метки дистиллированной водой.

3.2.1.3Выбор светофильтра

Раствор, имеющий наиболее интенсивную окраску, фотометрируют отно-

сительно раствора сравнения (или воды), со всеми светофильтрами поочерёдно,

записывая результаты измерений в таблицу 9.2.1.1.

28

A f c .

Строят спектральную характеристику раствора в координатах A f и

выбирают в качестве рабочего светофильтр, соответствующий наибольшему значению светопоглощения.

3.2.1.4Определение меди(II) по методу градуировочного графика.

1.Построение градуировочного графика.

Свыбранным светофильтром поочередно фотометрируют все растворы стандартной серии относительно раствора сравнения.

Результаты измерений заносят в таблицу 9.2. и строят градуировочный гра-

фик в координатах = (( 2+))

2.Контрольная задача.

Канализируемому раствору, содержащему соль меди (II), приливают 10 см3 аммиака и доводят объем раствора до 50 см3 дистиллированной водой. Подготовленную пробу фотометрируют относительно раствора сравнения при выбранном светофильтре. Измерения повторяют 3-5 раз. Результаты заносят в таблицу 9.2.1.1.

3.2.1.5Определение меди(II) дифференциальным методом.

1.Построение графика дифференциальным методом.

С выбранным светофильтром поочерёдно фотометрируют стандартные растворы относительно раствора сравнения, содержащего 10,0 мг меди в 50 см3

раствора (раствор №2 стандартной серии).

Если содержание меди в фотометрируемом растворе меньше, чем в растворе сравнения, применяют обратный порядок измерений: фотометрируемый раствор принимают за «нулевой» раствор сравнения, т.е. устанавливают по нему оптический нуль прибора, а найденное значение оптической плотности берут со знаком «минус».

Результаты измерений вносят в таблицу 9.2.1.2. и строят градуировочный график в координатах

29

2. Контрольная задача. Определение содержания меди (II) в анализируемом рас-

творе.

К анализируемому раствору, содержащему соль меди (II), приливают 10

см3 раствора аммиака и доводят объём до 50 см3 дистиллированной водой. При определении меди в твёрдых пробах их предварительно растворяют по соответ-

ствующим методикам.

Подготовленную пробу фотометрируют относительно раствора сравне-

ния,содержащего 5 мг меди, применяя при необходимости приём двухсторон-

него дифференцирования.

Измерения повторяют 3-5 раз. Результаты заносят в таблицу 9.2.1.4.

3.2.2 Определение железа (III) методом градуировочного графика

Метод основан на образовании окрашенного красного комплекса ионов железа с сульфосалициловой кислотой состава 1:2, имеющего максимальный выход при pH = 4.

Ход работы:

3.2.2.1 Приготовление стандартных растворов:

Готовят шесть стандартных растворов, содержащих 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5;

и 0,6 мг железа (III) в 50 см3, используя в качестве реагентов 30 см3 раствора сульфосалициловой кислоты и 5 см3 буферного раствора.

3.2.2.2Приготовление раствора сравнения

Вмерную колбу, вместимостью 50 см3, вносят 30 см3 раствора сульфоса-

лициловой кислоты и 5 см3 буферного раствора и доводят до метки дистилли-

рованной водой.

3.2.2.3 Выбор светофильтра

Раствор, имеющий наиболее интенсивную окраску, фотометрируют отно-

сительно раствора сравнения со всеми светофильтрами поочерёдно, записывая результаты измерений в таблицу 9.2.1.1.

30

Строят спектральную характеристику раствора в координатах A f и

выбирают в качестве рабочего светофильтр, соответствующий наибольшему значению светопоглощения.

3.2.2.4Определение железа (III) по методу градуировочного графика

1.Построение градуировочного графика.

С выбранным светофильтром поочередно фотометрируют все растворы стандартной серии относительно раствора сравнения. Результаты измерений за-

носят в таблицу 9.3 и строят градуировочный график в координатах A = f

(m(Fe3+))

2. Контрольная задача. Определение содержания железа (III) в анализиру-

емом растворе:

К анализируемому раствору приливают 30 см3 раствора сульфосалицило-

вой кислоты и 5 см3 буферного раствора, доводят объём до 50 см3 дистиллиро-

ванной водой.

Фотометрирование проводят через 10 минут относительно раствора срав-

нения. Измерения проводят пять раз и по среднему результату графически находят содержание железа (III) в пробе.

3.2.3 Определение титана (IV) методом градуировочного графика

Титан (IV) образует в пероксидом водорода в кислой среде желтый ком-

плекс состава [Ti(OH)2H2O2]2+. Устойчивость комплекса невелика (β1≈104), по-

этому для полноты его образования требуется значительный избыток пероксида водорода. Наиболее подходящей средой для реакции титана с пероксидом водо-

рода являются сернокислые растворы (0,5-1 М H2SO4).

Пероксидная методика обладает малой чувствительностью ( = 7,0 · 102 при = 410 нм), но широко используется в практике молекулярного абсорбционного анализа. Ее с успехом применяют для определения титана в сталях, чугунах, тантале, жаропрочных сплавах, ильменитовых концентратах,

железных рудах и т.д.

31

Мешают определению титана фосфаты, фториды, оксалаты и цитраты,

связывающие его в комплексы, а также ионы металлов, обладающие собствен-

ной окраской или образующие пероксидные комплексы (V, Mo, U, Nb, Cr).

Ход работы.

3.2.3.1Приготовление стандартных растворов:

Впять мерных колб, вместимостью 50,0 мл, вводят стандартный раствор титана с содержанием (мг): 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 соответственно, 20 мл воды, 5

мл серной кислоты, 3 мл раствора пероксида водорода. Содержимое колб раз-

бавляют водой до метки.

3.2.3.2Приготовление раствора сравнения

Вмерную колбу, вместимостью 50 см3, вносят 5 мл серной кислоты, 3 мл

раствора пероксида водорода. Содержимое колб разбавляют водой до метки.

3.2.3.3Определение титана (IV) по методу градуировочного графика

1.Построение градуировочного графика:

С выбранным светофильтром (λ=410 нм) поочередно фотометрируют все растворы стандартной серии относительно раствора сравнения. Результаты из-

мерений заносят в таблицу 9.3 и строят градуировочный график в координатах

A = f (m(Ti4+))

2. Контрольная задача. Определение содержания титана (IV) в анализиру-

емом растворе:

К анализируемому раствору приливают 20 мл воды, 5 мл серной кислоты, 3 мл раствора пероксида водорода. Содержимое колб разбавляют водой до метки.

Фотометрирование проводят через 10 минут относительно раствора срав-

нения. Измерения проводят пять раз и по среднему результату графически находят содержание титана (IV) в пробе.

32