Лабораторная работа № 12 анализ смеси невзаимодействующих красителей с пересекающимися спектрами на двухлучевом спектрофотометре сф-10

Цель работы:	определить концентрацию красителей в анализируемой смеси.
Реактивы:	стандартные растворы красителей: (по указанию преподавателя): метилоранж (М.О.), метилвиолет (М.В.), метиленовая синь (М.С.), родамин С (Р.С.).
Посуда:	мерные колбы вместимостью 50 см^3 (13 шт.), капельница, кюветы с одинаковой толщиной (2 шт.).

Выполнение работы

1) Спектрофотометр СФ-10 включает лаборант за 10-15 мин до начала работы.

2) Приготавливают стандартные растворы чистых красителей. Выбор красителей и их число определяет преподаватель (обычно анализируемая смесь состоит из трех красителей). Для каждого красителя приготавливают 4 стандартных раствора в мерных колбах вместимостью 50 см³. В предварительно вымытые и ополоснутые дистиллированной водой колбы добавляют по бюретке заданное лаборантом количество миллилитров исходного стандартного раствора красителя. Объем колб доводят дистиллированной водой до метки, убирают капли выше метки фильтровальной бумагой, закрывают пробкой, тщательно перемешивают.

3) Получают у лаборанта анализируемую смесь красителей в колбу на 50 см³. Доводят объем колбы дистиллированной водой до метки, закрывают пробкой, перемешивают.

4) Подготавливают две кюветы с одинаковой толщиной, моют водопроводной, ополаскивают дистиллированной водой. В одну кювету наливают дистиллированную воду, в другую - раствор красителя.

5) Устанавливают кюветы в специальных держателях в кюветное отделение спектрофотометра. Кювету с дистиллированной водой справа, с раствором – слева.

6) Закрепляют специальный бланк на барабане спектрофотометра и записывают спектры поглощения всех стандартных и анализируемого растворов на одном бланке. Порядок записи спектров поглощения смотри в разделе 3.6.

7) По окончании записи спектров, кюветы моют, ополаскивают дистиллированной водой и оставляют в спектрофотометре. Приводят рабочее место в порядок.

Расчет результатов анализа

1) Расчет концентрации приготовленных стандартных растворов красителей

,

где С_исх,i., С_к,i – концентрация исходного стандартного раствора красителя и в колбе соответственно, моль/дм³; V_исх. – объем исходного стандартного раствора, отмеренный по бюретке, дм³; V_к – объем колбы, дм³;

2) Выбор аналитических длин волн. Число аналитических длин волн соответствует числу красителей в анализируемой смеси (для трехкомпонентной смеси: _а1, _а2, _а3). Обычно аналитическая длина волны выбирается в максимумах полос поглощения чистых красителей, в каждом конкретном случае для смеси красителей необходимо учитывать пересечение спектров поглощения чистых компонентов (выбор аналитических длин волн следует согласовать с преподавателем).

2. Определение коэффициентов экстинкции на аналитических длинах волн.

Таблица 1 - Результаты экспериментов

№

Краситель 

Краситель 

Краситель 

С

А (а1)

А (а2)

А (а3)

С

А (а1)

А (а2)

А (а3)

С

А (а1)

А (а2)

А (а3)

1 2 3 4

По результатам, приведенным в таблице 1, строят калибровочные графики в осях «абсорбция – концентрация». Если в результате построения получаются прямые линии, значит, закон Ламберта-Бугера-Бера выполняется. Коэффициенты экстинкции находят как тангенсы угла наклона прямых, равные отношению соответствующих катетов:  =А/Сl. При этом все величины следует брать в соответствующих единицах. Из графиков можно найти все девять коэффициентов экстинкции, некоторые из которых могут оказаться равными нулю, результаты расчетов заносят в таблицу 2.

Таблица 2 - Значения коэффициентов экстинкции

Краситель	Коэффициенты экстинкции, дм^3/мольсм
	а1	а2	а3




5) Расчет концентрации красителей в анализируемой смеси.

Анализ смеси невзаимодействующих красителей, полосы поглощения которых пересекаются основан на аддитивностти абсорбций (1):

(1)

Для выбранных аналитических длин волн записывают три уравнения (2):

(2)

Предполагая, что для каждого компонента смеси в рабочем интервале концентраций на всех выбранных длинах волн _а1, _а2, _а3 выполняется закон Ламберта-Бугера-Бера, получаем систему уравнений (3), в которую входят искомые концентрации красителей С_I, С_II, С_III.

(3)

Чтобы воспользоваться системой уравнений (3), необходимо измерить на бланке абсорбцию анализируемой смеси красителей на выбранных длинах волн, подставить значения коэффициентов ослабления из таблицы 2 и учесть толщину кюветы.

Если на некоторой длине волны поглощает только один из компонентов смеси, то его концентрацию можно найти по калибровочному графику. Учитывая эти особенности, можно упростить расчет концентрации, выбрав соответствующим образом аналитические длины волн.

Достоверность полученных результатов проверяют у преподавателя или лаборанта, оформляют отчет по лабораторной работе.