Анализ смеси веществ. (Лекция 6)

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Анализ смеси веществ. (Лекция 6)

Содержание

2. Анализ смеси веществ С помощью абсорбционного анализа можно одновременно определять концентрацию нескольких веществ в растворе при
3. Измеряя D при двух длинах волн и зная молярные коэффициенты поглощения обоих компонентов при этих длинах
4. Выбранные длины волн λ1 и λ2 должны быть такими, чтобы молярные коэффициенты поглощения компонентов смеси при
5. Спектры перекрываются частично
6. Рис.1 Градуировочный график для определения концентраций хрома и марганца при их совместном просутствии: 1 – для
7. Решение уравнений Фирордта можно провести графически с помощью номограмм, например номограммы Савойи. В качестве примера на
8. Рис. 3 Номограмма Савойи для одновременного определения рения и молибдена в виде тиоционатных комплексов сRe= 0,75
9. Определение вещества в присутствии примесей Если в многокомпонентной системе нужно определить только один компонент, то все
10. Метод базисной линии основан на снятии спектра поглощения исследуемого вещества и проведении прямой линии между минимумами
11. Метод Аллена основан на измерении оптической плотности исследуемого раствора при трех длинах волн: λ1, λ2 и
12. Исследование химических систем спектрофотометрическими методами Характерное поглощение света частицами в растворах открывает широкие возможности для изучения
13. Определение числа компонентов При исследовании химических систем неизвестного состава важно знать, сколько компонентов – один или
14. Определение числа компонентов 3) отношение оптических плотностей данного раствора к средней оптической плотности А всех других
15. Определение состава комплексных соединений Для определения стехиометрии комплексных соединений наиболее распространены методы изомолярных серий и молярных
16. На графике по оси ординат откладывают оптическую плотность, по оси абсцисс – молярные доли компонентов в
17. Рис. 5 Определение соотношения компонентов в комплексе методом изомолярных серий: а - соотношение компонентов 1:1; б
18. Чем менее устойчив комплекс, тем более сглажен максимум на кривой. Метод дает хорошие результаты при соотношениях
19. Далее строят диаграмму в виде треугольника, откладывая по сторонам соотношение компонентов в растворах, например по стороне
20. Для установления соотношения компонентов в этом соединении делают разрезы диаграммы: проводят перпендикуляры из углов к сторонам
21. Рис. 6 Диаграмма оптических плотностей трехкомпонентной системы Рис. 7 Определения соотношения компонентов плотностей в комплексном соединении
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Анализ смеси веществ
С помощью абсорбционного анализа можно одновременно определять концентрацию нескольких

веществ в растворе при условии, что спектры их поглощения различаются по форме. Если компоненты смеси не взаимодействуют между собой, то измеряемая оптическая плотность будет представлять сумму оптических плотностей компонентов (поскольку А есть величина аддитивная).
В случае двухкомпонентной системы (вещества А и В)
для любой длины волны:
Асм = АA + АB = εA ⋅ СA ⋅ l + εB ⋅ СB ⋅ l

Слайд 3

Измеряя D при двух длинах волн и зная молярные коэффициенты поглощения

обоих компонентов при этих длинах волн, можно определить концентрации обоих веществ из системы двух уравнений:
Аλ1 = εAλ1 ⋅ CA ⋅ l + εBλ1 ⋅ CB ⋅ l,
Аλ2 = εAλ2 ⋅ СA ⋅ l + εBλ2 ⋅ CB ⋅ l.
Решение этой системы уравнений дает следующие выражения для концентрации веществ:
Аλ1 ⋅ εBλ2 - Аλ2 ⋅ εBλ1
СA = -------------------------------------- ,
εAλ1 ⋅ εBλ2 - εAλ2 ⋅ εBλ1
Аλ2 ⋅ εAλ1 - Аλ1 ⋅ εAλ2
CB = ----------------------------------- .
εAλ1 ⋅ εBλ2 - εAλ2 ⋅ εBλ1

Слайд 4

Выбранные длины волн λ1 и λ2 должны быть такими, чтобы молярные

коэффициенты поглощения компонентов смеси при этих длинах волн различались максимально, т.е. чтобы при λ1 εA >> εB (поглощает свет преимущественно компонент А), а при λ2 εB >> εA (поглощает свет преимущественно компонент В). Это условие часто, но не всегда, выполняется, если λ1 и λ2 соответствуют максимумам поглощения компонентов. Чем дальше расставлены максимумы и чем они резче выражены, тем выше точность определения концентраций.
В случае, если молярные коэффициенты экстинкции неизвестны, их следует определить, измерив oптические плотности стандартных растворов известной концентрации для каждого из компонентов при λ1 и λ2 .

Слайд 5

Спектры перекрываются частично

Слайд 6

Рис.1 Градуировочный график для определения концентраций хрома и марганца при их

совместном просутствии: 1 – для определения хрома при 430 нм; 2 – для определения перманганат-иона при 430 нм; 3 – для определения марганца при 550 нм.

Рис.2 Градуировочный график для определения концентраций ванадия и титана при их совместном просутствии: 1 – для определения ванадия при 619 нм; 2 – для определения ванадия при 400 нм; 3 – для определения титана при 400 нм.

Слайд 7

Решение уравнений Фирордта можно провести графически с помощью номограмм, например номограммы

Савойи. В качестве примера на рис. 3 приведена номограмма Савойи для одновременного определения рения и молибдена в виде тиоцианатных комплексов. Для получения комплексов к раствору рения (IV) и молибдена (V) добавляют тиоцианат калия KNCS и хлорид олова (II) в солянокислой среде. Максимумы спектров поглощения тиоцианата рения (420 нм) и тиоцианата молибдена (460 нм) близки, и спектры поглощения обоих соединений перекрываются.

Слайд 8

Рис. 3 Номограмма Савойи для одновременного определения рения и молибдена в

виде тиоционатных комплексов

сRe= 0,75 мг•мл-1

сMo= 1,5 мг•мл-1

Слайд 9

Определение вещества в присутствии примесей
Если в многокомпонентной системе нужно определить

только один компонент, то все остальные компоненты называют примесями, составляющими фон. При этом концентрация примеси может быть и минимальной и очень большой. В последнем случае примесь называют основой. Например, при определении никеля в стали железо является основой.
Многие методы предполагают предварительное отделение мешающих компонентов или выделение определяемого компонента. В ряде случаев можно провести спектрофотометрический анализ без отделения примесей, используя метод добавок (см. ранее), метод базисной линии, метод Аллена и др.

Слайд 10

Метод базисной линии основан на снятии спектра поглощения исследуемого вещества и

проведении прямой линии между минимумами оптической плотности (или максимумами пропускания) (рис. 4, а). Принимают отрезок АВ за оптическую плотность определяемого вещества, а отрезок ВС—за оптическую плотность фона. Концентрацию определяемого вещества рассчитывают по закону Бугера—Ламберта—Бера: c=AB/εl

Слайд 11

Метод Аллена основан на измерении оптической плотности исследуемого раствора при трех

длинах волн: λ1, λ2 и λ3, равноотстоящих друг от друга (см. рис. 4, б). Концентрацию определяемого вещества вычисляют по формуле:
c=(2⋅Aλ2- Aλ1- Aλ3)/((2⋅ελ2-ελ1-ελ3)⋅l)
Для использования метода необходимо знать молярные коэффициенты поглощения определяемого вещества при λ1, λ2 и λ3. Условием применимости метода является линейный характер поглощения примеси в интервале длин волн.

Слайд 12

Исследование химических систем
спектрофотометрическими методами
Характерное поглощение света частицами в растворах

открывает широкие возможности для изучения химических систем, основанных на оценке изменений оптических характеристик растворов в результате сдвига химического равновесия под влиянием различных факторов. Спектрофотометрические измерения позволяют определить число поглощающих компонентов смеси, состав образующихся в растворах соединений, константы химических равновесий, в том числе константы диссоциации кислот и оснований и константы устойчивости комплексных соединений.

Слайд 13

Определение числа компонентов
При исследовании химических систем неизвестного состава важно знать, сколько

компонентов – один или несколько – входит в ее состав. Если система однокомпонентна, то должны выполняться следующие условия:
1) отношение оптических плотностей одного и того же раствора при любых двух длинах волн постоянно, поскольку сl=const:
Aλ1: Aλ2= ελ1cl: ελ2cl=ελ1: ελ2=const;
2) отношение оптических плотностей двух растворов с разной концентрацией при любой длине волны постоянно, поскольку εl=const:
A1: A2= εc1l: εc2l=c1:c2=const;

Слайд 14

Определение числа компонентов
3) отношение оптических плотностей данного раствора к средней оптической

плотности А всех других растворов с разной концентрацией при любой длине волны постоянно:
A1:A= c1:c=const;
4) график зависимости А1 от (c1:C)A представляет собой прямую, проходящую через начало координат;
5) в координатах lgA - λ спектры любых двух растворов сдвинуты относительно друг друга на постоянную величину

Слайд 15

Определение состава комплексных соединений
Для определения стехиометрии комплексных соединений наиболее распространены

методы изомолярных серий и молярных отношений.
Метод изомолярных серий заключается в приготовлении серии растворов с переменными концентрациями центрального иона и лиганда, при этом их суммарная концентрация в каждом растворе должна оставаться одной и той же. Измеряют оптическую плотность растворов при выбранной длине волны (обычно в максимуме поглощения комплекса) относительно соответствующих холостых растворов.

Слайд 16

На графике по оси ординат откладывают оптическую плотность, по оси

абсцисс – молярные доли компонентов в растворах (рис.5, а, б). При соотношении молярных долей компонентов, равных стехиометрическому соотношению в комплексе, на графике будет максимум.
Экстраполяцией правой и левой ветвей кривой до точки пересечения находят точное соотношение центрального иона и лиганда в комплексном соединении.

Слайд 17

Рис. 5 Определение соотношения компонентов в комплексе методом изомолярных серий:
а

- соотношение компонентов 1:1; б - 1:2

Слайд 18

Чем менее устойчив комплекс, тем более сглажен максимум на кривой. Метод

дает хорошие результаты при соотношениях компонентов в комплексе 1:1, 1:2, 2:1, при больших отношениях труднее найти максимум из-за наложения поглощения разных форм комплексов.
Для определения состава трехкомпонентной системы методом изомолярных серий готовят две серии растворов. В первой серии концентрация одного из компонентов (например, X) остается постоянной, а концентрации двух других (Y и Z) меняются, но так, что суммарная концентрация всех трех компонентов постоянна. Во второй серии концентрация компонента Y постоянна, а концентрации X и Z меняются, но суммарная концентрация по-прежнему остается той же.

Слайд 19

Далее строят диаграмму в виде треугольника, откладывая по сторонам соотношение компонентов

в растворах, например по стороне XY соотношение компонентов X и Y (рис. 6). На диаграмму наносят значения оптических плотностей растворов обеих серий в узлы сетки, соответствующие растворам с разным соотношением компонентов. Затем соединяют точки с одинаковыми значениями А линией, называемой изохромой. Наличие замкнутой изохромы свидетельствует об образовании в растворах какого-то соединения.

Слайд 20

Для установления соотношения компонентов в этом соединении делают разрезы диаграммы: проводят

перпендикуляры из углов к сторонам треугольника, например ХО, и строят графики зависимости оптической плотности от соотношения компонентов в каждой точке на перпендикуляре. При этом получают кривые изомолярных серий, аналогичные приведенным на рис. 5. По этим кривым определяют соотношения компонентов. Например, разрез по перпендикуляру XQ дает соотношение компонентов Z:Y.

Слайд 21

Рис. 6 Диаграмма оптических плотностей трехкомпонентной системы
Рис. 7 Определения соотношения

компонентов плотностей в комплексном соединении методом молярных отношений
1- комплекс устойчив;
2,3-комплексы неустойчивы