 |
|
|
Архитектура Астрономия Аудит Биология Ботаника Бухгалтерский учёт Войное дело Генетика География Геология Дизайн Искусство История Кино Кулинария Культура Литература Математика Медицина Металлургия Мифология Музыка Психология Религия Спорт Строительство Техника Транспорт Туризм Усадьба Физика Фотография Химия Экология Электричество Электроника Энергетика |
Анализ данных поученных на спектрофотометре СФ-104
Кафедра Аналитической Химии
Лабораторная работа №4 Спектрофотометрический анализ редкоземельных элементов Выполнили студенты группы ХТ-413 : Безин В. Заруднев А. Кирин В. Кузина С.
Преподаватель: Туркельтауб Г. Н.
Москва 2012 Введение Методы анализа, основанные на поглощение света однородными средами называются методами адсорбционной спектроскопии. Такую энергию могут поглощать свободные атомы (в этом случае рассматривается метод атомно-абсорбционной спектроскопии),или молекулы и ионы(в том числе и сложные органические) – в этом случае рассматривается метод спектрофотометрии. При возбуждении молекул и атомов монохроматической энергией с определенными длинами волн в этих частицах наблюдается следующие явления: 1. Возбуждение вращательных и колебательных энергетических состояний молекул под действием инфракрасного излучения. 2. Возбуждение электронных состояний валентных электронов в атомах и молекулах под действием ультрафиолетового излучения и излучения видимой области спектра. При длинах волн ниже 190нм электромагнитную энергию поглощает кислород воздуха. Поэтому работа в данной области возможна только с применением вакуумных установок , а сама область спектра 100-200нм называется «область вакуумного ультрафиолетового излучения». В дальнейшем мы не будем рассматривать эту область, т.к. в рамках типичного фотометрического анализа обычно работают с областью 200-1100нм( это УФ, видимая и ближняя ИК –область электромагнитного спектра излучения). Человеческий глаз восприимчив лишь к излучению видимого диапазона. Окраска различных предметов обусловлена тем, что они поглощают видимое излучение некоторых длин волн и отражают (или пропускают если предмет является прозрачным) излучение всех остальных длин волн. 2.Качественный анализ Очевидно, что каждая молекула обладает своим, характерным именно для нее набором молекулярных орбиталей, следовательно, для такой молекулы возможны только определенные типы электронных переходов, способных проявляться вспектре поглощения УФ - видимой области. Для данного типа спектрального анализа имеются таблицы Вудворда, позволяющие по спектрам поглощения установить некоторые структурные особенности органических молекул. Таким образом, на основе спектрофотометрического эксперимента возможно: - Различать предельные и непредельные углеводороды, цис- и транс- изомеры, таутомерные формы молекул. - Идентифицировать полосы карбонильных групп, обусловленных наличием перехода. - Распознавать ароматические системы. - Обнаруживать электронные эффекты, вызванные влиянием различных заместителей.
3.Количественный анализ В основе количественного спектрофотометрического анализа лежат два закона. Первый из них - закон Бугера – Ламберта, второй закон - закон Бера. Объединенный закон Бугера - Ламберта – Бера имеет следующую формулировку: Закон Бугера - Ламберта - Бера является основным законом светопоглощения и лежит в основе большинства фотометрических методов анализа. Математически он выражается уравнением:
Величину lg I /I0 называют оптuческой плотностью поглощающего вещества и обозначают буквами D или А. Тогда закон можно записать так:
Отношение интенсивности потока монохроматического излучения, прошедшего через испытуемый объект, к интенсивности первоначального потока излучения называется прозрачностью, или пропусканием, раствора и обозначается буквой Т: Т =I /I0 Это соотношение может быть выражено в процентах. Величина Т, характеризующая пропускание слоя толщиной 1 см, называется коэффициентом пропускания. Оптическая плотность D и пропускание Т связаны между собой соотношением
D и Т являются основными величинами, характеризующими поглощение раствора данного вещества с определенной его концентрацией при определенной длине волны и толщине поглощающего слоя. Зависимость D(С) имеет прямолинейный характер, а Т(С) или Т(l) - экспоненциальный. Это строго соблюдается только для монохроматических потоков излучений. Величина коэффициента погашения К зависит от способа выражения концентрации вещества в растворе и толщины поглощающего слоя. Если концентрация выражена в молях на литр, а толщина слоя - в сантиметрах, то он называется молярным коэффициентом погашения, обозначается символом ε и равен оптической плотности раствора с концентрацией 1 моль/л, помещенного в кювету с толщиной слоя 1 см. Величина молярного коэффициента светопоглощения зависит: - от природы растворенного вещества; - длины волны монохроматического света; - температуры; - природы растворителя. Причины несоблюдения закона Бyгера - Ламберта - Бера. 1. Закон выведен и справедлив только для монохроматического света, поэтому недостаточнаямонохроматизация может вызвать отклонение закона и тем в большей степени, чем меньше монохроматизация света. 2. В растворах могут протекать различные процессы, которые изменяют концентрацию поглощающего вещества или его природу: гидролиз, ионизация, гидратация, ассоциация, полимеризация, комплексообразование и др. 3. Светопоглощение растворов существенно зависит от рН раствора. При изменении рН раствора могут изменяться: - степень ионизации слабого электролита; - форма существования ионов, что приводит к изменению светопоглощения; - состав образующихся окрашенных комплексных соединений. Поэтому закон справедлив для сильно разбавленных растворов, и область его применения ограничена. 4. Практическая часть. Задание состоит в качественном определении наличия редкоземельных элементов Анализ данных поученных на спектрофотометре СФ-104.
l=1 см Определить концентрацию неодима и самария в контрольном растворе можно, Aλ1=l·(ξNdCl3 λ1· CNdCl3 + ξPrCl3 λ1 · CPrCl3) Aλ2=l·(ξNdCl3 λ2· CPrCl3 + ξSmCl3 λ2 · CPrCl3) Aλ1и Aλ2-оптические плотности контрольного раствора при различных l - толщина кюветы; CNdCl3 и CPrCl3 - концентрации неодима и празеодима в контрольном растворе, ξNdCl3λi и ξPrCl3λi- молярные коэффициенты поглощения растворов при Для облегчения расчёта рассмотрим такую длину волны, при которой Аλi в спектре Рассмотрим: 𝛌1=443 нм. Определяем, что ANdCl3 λ1= 0, тогда ξNdCl3 λ1= Рассчитаем ξPrCl3 λ1 = Рассмотрим теперь λ2 = 575нм Тогда ξNdCl3 λ2 = ξPrCl3 λ2 = Теперь можно рассчитать концентрацию неодима и самария в контрольном растворе: Aλ1=l·(ξPrCl3 λ1· CPrCl3 + ξNdCl3 λ1 · CNdCl3) Aλ2=l·(ξPrCl3 λ2· CPrCl3 + ξNdCl3 λ2 · CPrCl3) 0,190= 9,09· CPrCl3 + 0· CNdCl3 0,094= 0 · CPrCl3 + 2,8 · CNdCl3 CPrCl3 CNDCl3 Вывод:В контрольном растворе: CPrCl3=0,021моль/л; CNdCl3=0,034 моль/л
Поиск по сайту: |
или 
=0
=9,09
=2,8
=0
=0,021 моль/л
= 0,034моль/л