ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА: Лабораторный практикум

Министерство образования и науки Российской Федерации НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ» ОБНИНСКИЙ ИНСТИТУТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Т. Е. Ларичева, С. М. Мерков, Ю. Д. Соколова

ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Лабораторный практикум

Рекомендовано УМО «Ядерные физика и технологии» в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений

Москва 2010

УДК 543.4 (075.8) ББК 22.343.4я7 Л25 ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА: Лабораторный практикум. /Т.Е. Ларичева, М.С. Мерков, Ю.Д. Соколова. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 68 с. Практикум содержит восемь лабораторных работ по теме «Оптические спектроскопические методы анализа». Для лучшего усвоения материала перед каждым блоком работ дается краткая теория по данному методу анализа. При разработке и написании практикума использовались традиционные, стандартные методы исследования, позволяющие студентам овладеть техникой инструментального химического анализа и получить практические навыки работы. В практикуме применены методики с учетом имеющихся в лаборатории спектральных приборов. Практикум разработан для студентов специальности 020101 «Химия» в соответствии с программой учебной дисциплины «Спектроскопические методы анализа».

Подготовлено в рамках Программы создания и развития НИЯУ МИФИ. Рецензент А. А. Честяков

ISBN 978-5-7262-1239-5

 Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 2010

Редактор Е.Н. Кочубей Макет подготовлен Е.Н. Кочубей Подписано в печать 10.12.2009. Формат 6084 1/16 Объем 4,25 п.л. Уч. изд. л. 4,25. Тираж 100 экз. Изд. № 2/3/62 Заказ № 23 Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское шоссе, 31. ООО «Полиграфический комплекс «Курчатовский». 144000, Московская область, г. Электросталь, ул. Красная, д. 42

Содержание Предисловие ............................................................................................... 4 1. Фотоколориметрический метод анализа ............................................. 5 Лабораторная работа № 1 ..................................................................... 12 Лабораторная работа № 2 ..................................................................... 16 2. Спектрофотометрический метод анализа .......................................... 19 Лабораторная работа № 3 ..................................................................... 24 Лабораторная работа № 4 ..................................................................... 27 3. Люминесцентный анализ .................................................................... 33 Лабораторная работа № 5 ..................................................................... 36 Лабораторная работа № 6 ..................................................................... 42 4. Рефрактометрический метод анализа ................................................ 45 Лабораторная работа № 7 .................................................................... 58 5. Турбидиметрический метод анализа ................................................. 64 Лабораторная работа № 8 .................................................................... 66 Литература ................................................................................................ 68

___

3

Предисловие

В настоящее время значительно возросла потребность в современных высокочувствительных методах анализа и аналитической аппаратуре. Такие методы востребованы в экологии и природопользовании, в пищевой промышленности и в медицине, при создании новых материалов и нанотехнологий и т.п. Спектроскопические методы занимают особое место, поскольку являются наиболее чувствительными при сравнительно малом времени анализа. Настоящее учебно-методическое пособие является руководством к практическим занятиям по курсу «Спектральные методы анализа» в соответствии с действующим стандартом Министерства образования и науки Российской Федерации. Пособие включает в себя следующие основные разделы: фотоколориметрический метод анализа, спектрофотометрический метод анализа, люминесцентный анализ, рефрактометрический метод анализа и турбидиметрический метод анализа. Каждый раздел начинается с теоретического введения. Большое внимание уделяется техническому описанию лабораторных установок и приборов. В частности, подробно описаны оптические схемы приборов, используемых в работах. Структура представления материала лабораторных работ во всех работах одинаковая. В каждой лабораторной работе указано название, цель и порядок выполнения лабораторной работы. В конце каждой лабораторной работы дается порядок оформления отчета по данной работе и приведены контрольные вопросы, для ответов на которые студентам может понадобиться более полное изучение учебных изданий из списка, представленного в конце пособия.

4

1. ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Законы светопоглощения Закон Бугера–Ламберта–Бера. Пусть поток монохроматического излучения с интенсивностью I0 проходит через слой раствора толщиной l и с концентрацией С поглощающих частиц. При этом одна часть потока рассеивается, другая – отражается, третья – поглощается. В результате выходящий поток с интенсивностью I1 будет ослаблен, то есть I1 < I0. Отношение I1/I0 называют пропусканием Т. Оно показывает, какая доля падающего на раствор света поглощается. При этом доля рассеянного и отраженного света обычно мала, и ею пренебрегают. Пропускание часто выражают в процентах. Для абсолютно прозрачных растворов Т = 100 %, для абсолютно непрозрачных Т = 0. Если в растворе выделить слой толщиной dх, то чем больше частиц встретится на пути светового потока в этом слое, тем больше света поглотится. Число поглощающих частиц в слое пропорционально их концентрации и общему объему раствора. При постоянной площади сечения число частиц пропорционально с dх, т.е. относительное уменьшение света равно dI /I = –kCdx, где k – коэффициент пропорциональности, знак минус указывает на уменьшение интенсивности потока. При интегрировании этого выражения по всей толщине слоя в интервале х от 0 до l интенсивность потока меняется от I до I1: Ie

l

I0

0

∫ = −kС ∫ dx ⇒ ln

Ie = −kСl . I0

При замене натурального логарифма на десятичный ln

I1 = εlС . I0

I1 называется оптической плотностью и обозначаетI0 ся D. Для абсолютно прозрачного раствора D = 0, для абсолютно

Величина ln

5

непрозрачного – D стремится к бесконечности. Оптическая плотность и пропускание связаны: D = lg 1/Т. Величина ε называется молярным коэффициентом поглощения, он равен оптической плотности при единичных концентрациях и толщине слоя. Выражение D = εlС является математическим выражением основного закона светопоглощения – закона Бугера–Ламберта–Бера: количество электромагнитного излучения, поглощенного раствором, пропорционально концентрации поглощающих частиц и толщине слоя раствора. Его можно представить в экспоненциальной форме: I1 = I0⋅10–εlС. Физический смысл закона Бугера–Ламберта–Бера состоит в том, что растворы одного и того же окрашенного вещества при одинаковых его концентрации и толщине слоя, а также при прочих равных условиях поглощают одну и ту же долю падающего на них света, т.е. светопоглощение таких растворов одинаково. Следует отметить, что закон Бугера–Ламберта–Бера справедлив для весьма разбавленных растворов. Закон аддитивности. Оптическая плотность – экстенсивное свойство вещества. Поэтому оптическая плотность смеси веществ равна сумме оптических плотностей каждого из них. Это справедливо при условии подчинении каждого вещества закону Бугера– Ламберта–Бера и в отсутствии химических взаимодействий между ними, т.е. для смеси веществ при одной и той же длине волны D = ε1l1C1 + ε2l2C2 + ... + εnln Cn. Цвет раствора. Подбор светофильтра

Окраска вещества связана с избирательным светопоглощением. Вещество, не поглощающее свет, бесцветно. Если вещество поглощает излучение с длинами волн 400–760 нм (видимый свет), то оно окрашено. Если вещество поглощает все лучи видимой области спектра, то оно черное. Непоглощенный свет доходит до сетчатки глаза, поэтому мы воспринимаем вещества различно окрашенными. Различно окрашенные растворы в разной степени поглощают падающий световой поток, в зависимости от длины волны. Для подбора длины волны падающего света используют светофильтры. 6

Светофильтром называют оптическую деталь, изготовленную из материала с избирательным пропусканием света (обычно это плоское цветное стекло). Светофильтры пропускают из сложного излучения лишь ту часть спектра, которая поглощается окрашенным раствором, но задерживает остальную часть его. При помощи светофильтров удается выделить ту спектральную область, в которой расположен максимум поглощения в спектре исследуемого вещества. Правильный подбор светофильтров имеет большое значение для результатов колориметрического определения (табл. 1.1) Таблица 1.1 Окраска раствора Фиолетовая Зелено-синяя Сине-зеленая Зеленая Желто-зеленая Желтая Оранжевая Красная

Окраска светофильтра Область длин волн, нм Желто-зеленая 560–575 Желтая 575–590 Оранжевая 590–625 Красная 625–750 Пурпурная Фиолетовая Синяя Сине-зеленая Сине-зеленая

750–800 400–450 450–480 480–490 490–500

Более точно светофильтр, пригодный для того или иного случая колориметрии, подбирают опытным путем. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

Для фотоколориметрических измерений используются фотометра КФК-3-01, датчики оптической плотности и светодиодная линейка. Датчики оптической плотности (рис. 1.1) предназначены для измерения оптической плотности растворов при определенной длине волны. Поставляются такие датчики для длин волн 400, 475, 525, 595 нм (для каждой длины волны – свой датчик). 7

Датчики оптической плотности исполнен в корпусе 1, который надевают на кювету 2. С одной стороны, обращенной к кювете, находится источник света 3 определенной длины волны, с другой – чувствительный элемент. Свет от источника через кювету попадает на чувствительный элемент. Напряжение на чувствительном элементе прямо Рис. 1.1. Датчик оптической зависит от интенсивности поплотности на кювете: павшего на него света. 1 – корпус, 2 – кювета, 3 – место Настройку датчика проводят расположения источника света следующим образом. В кювету наливают 100 мл раствора, указанного в описании опыта, надевают на нее датчик оптической плотности так, чтобы торец кюветы уперся в его заднюю стенку. Кювету помещают в то место, где она будет находиться в ходе эксперимента. Запускают соответствующий сценарий и нажимают в нем кнопку «Настройка оборудования». Программа предлагает измерить уровень фоновой засветки приемника излучения. Для этого необходимо перекрыть источник света, введя через щель в задней стенке лист непрозрачной черной бумаги и нажать экранную кнопку «Далее». В окне появляется значение напряжения на приемнике при полном поглощении. Если это значение не ниже –8 В, следует снова нажать экранную кнопку «Далее». Программа предложит ввести значение напряжения на чувствительном элементе при полном пропускании света («Измерение уровня сигнала при отсутствии поглощения»). При нажатии на экранную кнопку «Далее» в окне появится значение напряжения на приемнике при полном пропускании. Если это значение лежит в диапазоне от 3 до 7 В, следует нажать на экранную кнопку «Далее». Калибровка закончена и можно переходить к измерениям. Внимание! При работе с датчиком следует следить за тем, чтобы после проведения калибровки, датчик не сдвигался относитель8

но кюветы. Если это произошло, следует провести повторную калибровку. Светодиодная линейка (рис. 1.2) предназначена для визуальной оценки длины света, который максимально поглощается тем или иным раствором, и служит для подбора оптимального датчика оптической плотности для тех или иных измерений. В корпусе ли- Рис. 1.2. Светодиодная линейка нейки расположено пять светодиодов: с кюветой: 1 – корпус, 2 – кювета, красный (660 нм), желтый (595 нм), зеленый (525 нм), синий (475 нм), 3 – источник света (светодиоды) фиолетовый (400 нм). Интенсивность света, идущего от всех диодов, примерно одинакова. Для подбора оптимального датчика оптической плотности следует найти длину волны, которая максимально поглощается исследуемым раствором. Для этого исследуемый раствор наливается в кювету. Кювету ставят перед светодиодной линейкой. Линейку подключают к управляющему разъему. Смотрят через кювету с раствором на светодиоды и «на глаз» определяют, интенсивность света какого диода уменьшается сильнее всего. Исследуемый раствор должен быть заметно окрашен. Фотометр фотоэлектрический. На рис. 1.3 показан общий вид фотометра КФК-3-01.

Рис. 1.3. Общий вид КФК-3-01: 1 – монохроматор; 2 – кюветное отделение; 3 – блок питания; 4 – клавиатура и цифровое табло микропроцессорной системы; 5 – тумблер для включения прибора; 6 – рукоятка для передвижения кювет; 7 – ручка для установления длины волны 9

На рис. 1.4 показана принципиальная схема работы фотохроматора. Свет от нити лампы накаливания 1 проходит через конденсор 2 и щель диафрагмы 3, попадает на вогнутую дифракционную решетку 5 и затем – на вогнутое зеркало 6. Дифракционная решетка и зеркало создают в плоскости диафрагмы 7 растянутую картину спектра. Поворачивая дифракционную решетку 5 вокруг оси, параллельной штрихам решетки, выделяют щелью диафрагмы 7 излучение любой длины волны от 315 до 990 нм. Рис. 1.4. Принципиальная схема фотометра: 1 – лампа накаливания; 2, 9, 11 – линзы; 3, 7 – диафрагмы; 4 – светофильтр; 5 – дифракционная решетка; 6 – вогнутое зеркало; 8 – зеркало; 10 – кювета; 12 – фотоприемник

Зеркало 8 создает в кюветном отделении слабо сходящийся пучок света и с помощью линз 9 формирует увеличенное изображение щели диафрагмы 7 перед линзой 11. Линза 11 сводит пучок света на приемнике 12 в виде равномерно освещенного светового кружка. Для уменьшения влияния рассеянного света в ультрафиолетовой области спектра за диафрагмой 3 установлен светофильтр 4, который работает в спектральной области до 400 нм, а затем автоматически выводится. Порядок работы на фотометре КФК-3-01. Измерение коэффициента пропускания или оптической плотности. 1. Подготовка фотометра к работе. Подключить фотометр к сети 220 В, 50 Гц. Включить тумблер «СЕТЬ». Далее подготовка фотометра к работе осуществляется в автоматическом режиме. 10

1.1. На верхнем индикаторе загорается символ заводаизготовителя «ОАО «ЗОМЗ»», на нижнем – «ПРОГРЕВ ПРИБОРА» и показания таймера; 1.2. Через 2,5 мин после включения на верхнем индикаторе загорается надпись «КФК 3-01»; 1.3. Через 5 мин автоматически учитывается «нулевой отсчет», включается источник излучения; на верхнем индикаторе отображается длина волны в нм, на нижнем – загорается надпись «ПРОГРЕВ ЛАМПЫ» и показания таймера; 1.1. Через 10 мин фотометр издает звуковой сигнал готовности к работе, на нижнем индикаторе загорается надпись «ГОТОВ К РАБОТЕ. ВВЕДИТЕ РЕЖИМ». Фотометр готов к работе. 2. Проведение измерений. 2.1. Нажатием клавиши «D» («С») выбирают режим «τ – коэффициент пропускания». 2.2. При закрытой крышке кюветного отделения нажать клавишу «#», на индикаторе должно отобразиться сообщение «Градуировка», затем «ИЗМЕРЕНИЕ τ = 100,0 ± 0,2 % №...». 2.3. Открыть крышку кюветного отделения, нажать клавишу «0». На индикаторе должно загореться сообщение «ИЗМЕРЕНИЕ τ = 0,0 ± 0,1 %». Если значение «00%» отобразилось с большим отклонением, повторно нажать клавишу «0». Для отключения звукового сигнала нажать клавишу «D». Ручкой установки длин волн установить необходимую по роду измерений длину волны. 2.4. Поставить в кюветное отделение две кюветы – с «холостой пробой» в дальнее гнездо, кювету с исследуемым раствором – в ближнее гнездо. Ручку перемещения кювет установить в крайнее левое положение, при этом в световой пучок вводится кювета с «холостой пробой». 2.5. Клавишей выбора режима «D» («С») выбрать режим измерения «τ – коэффициент пропускания» («А – оптическая плотность»). Нажимают клавишу «#». На нижнем индикаторе на верхней строке через 3–5 с должно загореться «Градуировка». Данная надпись исчезает, и вместо нее загорается надпись «Измерение», на нижней строке – «τ = 100,0 ± 0,2 %» («А = 0,000±0,002»). Если зна11

чение 100 (0,000) отобразилось с большим отклонением, повторно нажать клавишу «#». 2.6. Ручку перемещения кювет установить вправо до упора. При этом в световой пучок вводится кювета с исследуемым раствором. На нижнем индикаторе отображается значение коэффициента пропускания в % (оптической плотности) исследуемого раствора. Все операции по измерению оптической плотности повторяют три раза. Значения коэффициента пропускания (оптической плотности), исследуемого раствора определяются как среднее арифметическое из полученных отсчетов. Измеряют оптические плотности исследуемого раствора в диапазоне длин волн поглощения данным раствором. Выбирают ту длину волны, при которой значение оптической плотности максимально. Лабораторная работа № 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель: определение концентрации веществ колориметрическим методом с использованием нескольких стандартных растворов с помощью градуировочного графика. Приборы и реактивы: - раствор сульфата меди 0,1 М (где М – молярная концентрация раствора, измеренная в моль/л) на 0,01 М серной кислоте (исходный раствор); - раствор сульфата никеля 0,1 М на 0,01 М серной кислоте (исходный раствор); - раствор 0,5 М и 0,01 М серной кислоты; - раствор 5 М аммиака; - датчик оптической плотности; - светодиодная линейка; - КФК-3-01; - мерные колбы на 100 мл – 12 шт.; 12

- мерные пипетки на 10 мл – 2 шт.; - кюветы для КФК с L = 30 мм. Порядок выполнения работы Приготовление растворов. В мерных колбах на 100 мл готовят серию стандартных растворов, содержащих концентрации веществ, указанных в табл. 1.2. По указанию преподавателя выбирают исходный раствор. Для его приготовления (например, раствора Cu2+ в растворе аммиака) из исходного раствора (CuSO4 в растворе серной кислоты), отбирают мерной пипеткой указанный объем раствора, переносят его в колбу на 100 мл, туда же добавляют 20 мл фона (5 М NH3) и доводят до метки дистиллированной водой. Также готовят остальные стандартные растворы. Таблица 1.2 Определяемое вещество Cu2+

Концентрации в серии

Исходный раствор

Фон

0; 2; 4; 6; 8; 10мМ

NH3 1М

Ni 2+

0; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05М

Cu2+

0; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05М

Ni 2+

0; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05М

CuSO4 0,1М на H2SO4 0,01М CuSO4 0,1М на H2SO4 0,01М CuSO4 0,1М на H2SO4 0,01М CuSO4 0,1М на H2SO4 0,01М

13

Запасные Объем, растворы мл для фона NH3 20 5М

NH3 1М

NH3 5М

20

H2SO4 0,5М

H2SO4 5М

20

H2SO4 0,5М

H2SO4 5М

20

Для приготовления серии стандартных растворов Cu2+ и Ni2+ в серной кислоте мерной пипеткой отбирают указанный объем исходного раствора и добавляют 20 мл фона (0,5 М H2SO4). Для приготовления раствора сравнения берут колбу на 100 мл, переносят в нее мерной пипеткой 20 мл 0,5 М раствора H2SO4 и доводят объем дистиллированной водой до метки. Подбор датчика оптической плотности. В сухую кювету наливают раствор самой большой концентрации. Подключают светодиодную линейку к третьему разъему измерительного блока. Смотрят на линейку с горящими светодиодами через кювету с раствором и определяют, свет с какой длиной волны проходит через него хуже всего. Выбирают датчик именно с этой длиной волны. Растворы из кюветы выливают обратно в колбу и кювету ополаскивают. Подготовка измерительной системы. Подключают датчик оптической плотности к первому разъему компьютерного измерительного блока. В меню программы L-химии – практикум (РМС «Колориметрия») выбирают пункт «Зависимость оптической плотности от концентрации: одна длина волны». Сценарий работает в режиме ручного ввода абсциссы. Выходит в окно запуска эксперимента. Ход работы. Заливают в кювету фоновый раствор (с нулевой концентрацией определяемого вещества) и настраивают по нему датчик оптической плотности. После настройки переходят в окно записи эксперимента. Не снимая кювету, запускают процесс измерения нажатием экранной кнопки «Пуск». После чего нажимают кнопку «Выбор» и в появившееся окно записи вводят значение концентрации (в данном случае 0). Нажатием на клавишу «Запись» вводят в компьютер значение оптической плотности при этой концентрации. Снимают датчик с кюветы, сливают из нее раствор, ополаскивают кюветы небольшим объемом второго раствора (с наименьшей концентрацией определяемого вещества) и заливают в него второй раствор. Повторяют процедуру ввода оптической плотности при данной концентрации. И так далее – до раствора самой большой концентрации. 14

Останавливают измерение нажатием экранной кнопки «Стоп» и сохраняют результаты измерений нажатием кнопки «Архив». После чего кювету ополаскивают сначала дистиллированной водой, потом – небольшой порцией пробы, заливают пробу в кювету и измеряют ее оптическую плотность. Те же растворы фотоколориметрируют на приборе КФК-3-01. Для этого сначала подбирают длину волны, на которой поглощение максимально, и затем снимают показания оптической плотности. Данные заносят в таблицу (табл. 1.3). По полученным с помощью оптического датчика и КФК данным, строят два калибровочных графика D=f(C). Таблица 1.3 № пробы

Объем исходного раствора, мл

Оптическая плотность

Концентрация С, мг/мл

Определение концентрации исследуемого вещества. Получают у преподавателя колбу с анализируемым раствором. Также добавляют в нее 20 мл либо аммиака, либо серной кислоты и доводят объем до метки. Измеряют плотность раствора и по калибровочным графикам находят концентрацию определяемого вещества в образце. Сравнивают результаты обоих измерений. Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Указан номер выданного варианта, последовательность приготовления серии стандартных растворов и раствора сравнения, описан алгоритм подбора датчика оптической плотности. Результаты измерений должны быть представлены в виде таблицы и графиков. По результатам работы проводится статистическая обработка полученных результатов: определяется среднее значение; проверя15

ется возможность исключения выпадающих значений, если такие имеются (Q-критерий); определяется стандартное отклонение; доверительный интервал. В заключении делается вывод о выполнении данной работы.

Контрольные вопросы

1. На чем основаны фотометрические методы анализа? 2. В какой области длин волн работает фотоколориметр? 3. Почему график зависимости D = f(C) не всегда проходит через начало координат? 4. Зачем при настройке датчика оптической плотности перекрывают источник света? 5. В каком случае значения оптической плотности при измерении одного и того же раствора, измеренные на датчике оптической плотности и на КФК одинаковы, а в каком случае они могут различаться?

Лабораторная работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ВЕЩЕСТВ МЕТОДОМ ДОБАВОК

Цель: определение концентрации веществ методом добавок с использованием нескольких стандартных растворов. Приборы и реактивы: - раствор сульфата меди 0,1 М на 0,01 М серной кислоте (исходный раствор); - раствор сульфата никеля 0,1 М на 0,01 М серной кислоте (исходный раствор); - раствор 0,5 М и 0,01 М серной кислоты; - датчик оптической плотности; - светодиодная линейка; 16

- КФК-3-01; - мерные колбы на 100 мл – 6 шт.; на 200 мл – 1шт. - мерные пипетки на 10 мл – 2 шт; - кюветы для КФК с L = 30 мм. Порядок выполнения работы Приготовление растворов. Готовят раствор сравнения, для этого в колбу на 100 мл пипеткой переносят 20 мл серной кислоты и доводят до метки дистиллированной водой. Получают у преподавателя контрольную задачу (раствор, содержащий определенное количество определяемого вещества). Для приготовления растворов с добавками берут 5 колб на 100 мл. В каждую колбу мерной пипеткой отбирают по 20 мл 0,5М раствора серной кислоты и добавляют соответственно 0, 10, 20, 30 и 40 мл исходного раствора. В каждую колбу добавляют по 20 мл контрольной задачи. Объем колб доводят до метки дистиллированной водой. Подбор датчика оптической плотности проводится так же, как в работе № 1. Подготовка измерительной системы проводится так же, как в работе № 1. Ход работы. Проводят измерения оптической плотности с использованием оптического датчика (см. работу № 1), только вместо концентрации раствора в компьютер вносят их порядковые номера. Фотометрируют исследуемые растворы на КФК-3-01. Для этого сначала подбирают длину волны, на которой поглощение максимально, а затем снимают показания оптической плотности. Определение концентрации элемента в исследуемом растворе. Вычисляют содержание концентрации элемента в исследуемом растворе с помощью пропорции: Dх+д – Dx → Сд, Dx → Сх, где Dх+д – оптическая плотность анализируемого вещества с добавкой; Dx – оптическая плотность задачи; Сд – концентрация добавки в мг/мл; Сх – концентрации анализируемого раствора в мг/мл. 17

Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Указано выданное вещество, последовательность приготовления серии растворов с добавками и раствора сравнения, описан алгоритм подбора датчика оптической плотности. Результаты измерений должны быть представлены в виде таблицы. По результатам работы проводится статистическая обработка полученных результатов: определяется среднее значение, проверяется возможность исключения выпадающих значений, если такие имеются (Q-критерий), определяется стандартное отклонение, доверительный интервал. Сравниваются результаты, полученные с помощью датчика оптической плотности и КФК-3-01. В заключении делается вывод о выполнении данной работы.

Контрольные вопросы

1. В чем принципиальное отличие между датчиком оптической плотности и КФК? 2. Каким должен быть раствор, чтобы его можно было померить фотоколориметрически? 3. Синий цвет имеет длину волны 400 нм, а его максимум поглощения лежит в области 800 нм, почему? 4. В каком случае вещество бесцветно? 5. Что такое ширина щели и есть ли она на КФК? 6. Оптическая плотность при измерении на КФК мала, что делать?

18

2. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Спектрофотометрический анализ, как и фотометрический, основан на законе светопоглощения Бугера–Ламберта–Бера, но измерение поглощения растворами проводится в монохроматическом потоке излучения. Преимущество использования монохроматических излучений состоит в том, что при этом повышается точность определений, измерение светопоглощения в узком участке спектра позволяет увеличить селективность и чувствительность прибора спектрофотометра. В отличии от фотоколориметрии спектрофотометрический анализ позволяет производить измерения поглощения растворов в видимой и ультрафиолетовой областях спектра. Использование монохроматических излучений дает возможность выбрать участок спектра, где светопоглощение системы мало зависит от колебаний рН, солевого состава и других факторов. Использование монохроматического излучения позволяет проводить измерения в присутствии посторонних веществ, поглощающих свет в областях спектра, близких к максимуму поглощения определяемого компонента. Существует ряд методов, позволяющих идентифицировать многокомпонентные окрашенные системы. Если спектры веществ не перекрываются, то используют метод градуировочного графика. Если спектры веществ перекрываются, то для анализа смеси используют метод, основанный на законе аддитивности оптических плотностей. Из них наиболее известен метод Фирордта, заключающийся в измерении оптической плотности смеси при нескольких длинах волн и составлении системы уравнений, включающих неизвестные концентрации компонентов смеси. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

На рис. 2.1. показан общий вид спектрофотомера СФ-46, который используется при выполнении лабораторных работ. 19

Кнопка СЕТЬ 9 служит для включения и выключения спектрофотометра, расположенная над ней индикаторная лампочка сигнализирует о включении спектрофотометра. Под крышкой монохроматора 1 находится рукоятка 8, предназначенная для установки требуемой длины волны, значения которой снимаются по отсчетному барабану 7. Переключатель 11 служит для выбора щелей, которые необходимо менять по спектральному диапазону. Значения спектральных размеров щелей в нанометрах указаны на передней панели спектрофотометра.

Рис. 2.1. Общий вид спектрофотометра СФ-46

На кюветном отделении 2 находится рукоятка 12, предназначенная для ввода в световой пучок и вывода из него измеряемого образца; рукоятка 13 открывает и закрывает шторку; рукоятка 14 предназначена для компенсации темнового тока фотоэлементов при установке рукоятки 13 в положение «ЗАКР». На отделении фотоэлементов 6, рукоятка 5 служит для смены фотоэлементов. Рычагом 3, расположенном на блоке питания 4, переключают источники излучения. Для измерений в области спектра 186–350 нм устанавливается дейтериевая лампа – рукоятка 5 поворачивается влево. Для измерения в области спектра 340–1100 нм устанавливается лампа накаливания – рукоятка 5 поворачивается вправо. Клавиатура микропроцессора 10 предназначена для управления системой и ручного ввода данных: - клавиша ПУСК служит для включения микропроцессора, о чем сигнализирует высвечиваемая на табло запятая; 20

- при нажатии клавиш «Ш(0)» и «К(1)» определяются выходные напряжения при неосвещенном фотоэлементе. Значения выходных напряжений в вольтах высвечиваются на фотометрическом табло; - при нажатии клавиш «τ(2)» или «D(5)» происходит высвечивание на табло коэффициентов пропускания или оптической плотности соответственно в процентах пропускания и в единицах оптической плотности; - клавиша «Ц/Р» служит для перевода микропроцессора из разового режима в цикличный и, наоборот, о чем сигнализирует горящий индикатор «Р» (разовый) или «Ц» (цикличный). Принцип действия прибора. В основу работы спектрофотометра СФ-46 положен принцип измерения двух световых потоков: потока, прошедшего через исследуемый образец, и потока, прошедшего через контрольный образец. В монохроматический поток излучения поочередно вводятся «темная зона», расположенная на блоке светофильтров, контрольный образец и исследуемый образец. При введении контрольного образца изменением ширины щели и чувствительности блока ФПУ автоматически устанавливается определенный уровень сигнала. При введении в поток излучения исследуемого образца световой поток изменяется пропорционально коэффициенту пропускания образца. С выхода блока ФПУ снимаются сигналы. Принципиальная схема работы спектрофотометра СФ-46 показана на рис. 2.2. От источника 1 излучение падает на зеркальный конденсор 2, направляющий его на плоское поворотное зеркало 3 и дающий изображение источника излучения в плоскости входной щели 4. Через входную щель и кварцевую пластину 5 излучение падает на зеркальный объектив 6 и отраженное направляется на призму 7. Диспергированный пучок снова возвращается на объектив 6 и фокусируется линзой 8 на выходной щели. Монохроматическое излучение проходит при вращении призмы через светофильтр 9, кювету 10 и при помощи поворотного зер21

кала 11 направляется на светочувствительный слой одного из фотоэлементов.

Рис. 2.2. Принципиальная схема спектрофотометра: 1 – источник света; 2 – конденсор; 3 – зеркало; 4 – щель; 5 – кварцевая пластина; 6 – зеркальный объектив; 7 – призма; 8 – линза; 9 – светофильтр; 10 – кювета; 11 – поворотное зеркало; 12 – шторка; 13 – фотоэлемент

Коэффициент пропускания исследуемого образца Т рассчитывается по формуле Т = (U – Uт / Uk – Uт )⋅100%, где Uk – напряжение, пропорциональное световому потоку, падающему на образец; U – напряжение, пропорциональное световому потоку, прошедшему через образец; Uт – напряжение, пропорциональное темновому току блока ФПУ. Оптическая схема спектрофотометра (рис. 2.3). В качестве источников излучения для спектрофотометра используются дейтериевая лампа 1 (ДДС-30М) – для работы в области спектра от 190 до 340 нм и галогенная лампа 3 (КГМ12-10) – для работы в области спектра от 340 до 1100 нм. Смена источников излучения производится автоматически при помощи плоского зеркала 2, которое в рабочем положении перекрывает световой поток от лампы ДДС-30М, направляя на входную щель монохроматора световой поток от КГМ12-10. При помощи эллиптического зеркала 4 и плоского зеркала 5 светящееся тело каждого источника излучения проецируется на входную щель 8 монохроматора с увеличением в 5 раз. 22

Рис. 2.3. Оптическая схема спектрофотометра СФ-56

Для уменьшения рассеянного света и устранения высших порядков дифракции перед монохроматором установлен блок со светофильтрами 6. Линза 7 служит для согласования оптических систем осветителя и монохроматора. Двойной монохроматор построен по горизонтальной схеме с постоянным углом отклонения 12° со сложением дисперсий и состоит из двух вогнутых дифракционных решеток 12 с переменным шагом и криволинейным штрихом и сферического зеркала 9, выполняющего роль средней щели. Сканирование спектра осуществляется одновременным поворотом решеток обоих монохроматоров на одинаковый угол. На выходную щель 11 проецируется изображение входной цепи с исходным увеличением. Оптическая система кюветного отделения и приемного устройства, состоящая из трех торических зеркал 10, 13, 16 формирует 23

изображение выходной щели в кюветном отделении в плоскости установки образца с исходным увеличением и изображение выходного зрачка на фотоприемнике 14 блока ФПУ с увеличением в 1,2 раза. На входе и выходе кюветного отделения установлены защитные пластины 15. Оптическая схема рассчитана таким образом, что при установке в кюветном отделении приставки зеркального отражения или кюветы с исследуемым веществом не происходит изменения размера светового пятна на фотоприемнике. В качестве фотоприемника излучения используется фотодиод с приемной площадкой размером 7×7 мм, который развернут на угол 19° для устранения многократных отражений от светочувствительной поверхности. Лабораторная работа № 3 АНАЛИЗ СМЕСИ ВЕЩЕСТВ МЕТОДОМ ФИРОРДТА

Цель работы: количественный анализ смеси двух веществ в условиях перекрывания их спектров методом Фирордта на примере растворов перманганата и дихромата калия. Приборы и реактивы: - серная кислота (конц.) – 50 мл; - раствор перманганата калия – 100 мкг/мл; - раствор дихромата калия – 100 мкг/мл; - мерные колбы: на 1 л – 2 шт., на 100 мл – 1 шт., на 50 мл – 10 шт.; - мерные пипетки на 10 и 20 мл; - спектрофотометр СФ-56. Порядок выполнения работы Приготовление стандартных растворов. Готовят: 1) раствор 40 %-ной серной кислоты (1:1); 24

2) эталонные растворы KМnO4 и K2Cr2O7 с концентрацией 100 мкг/мл; 3) растворы KМnO4 и K2Cr2O7 с концентрациями 10, 20, 30, 40, 50 мкг/мл в колбах на 50 мл, в них добавляют по 5 мл 40 %-ной серной кислоты, и доводят объем до метки дистиллированной водой. Снятие спектральной характеристики растворов. На спектрофотометре СФ-46 проводят измерения оптической плотности в интервале длин волн от 240 до 400 нм с шагом 10 нм, в районе пиков с шагом 2 нм (см. порядок работы на СФ-46 в теоретической части). Определяют максимумы длин волн для марганца и хрома и строят на одном графике две зависимости D = f(λ). Измерения проводят относительно холостой пробы (5 мл 40 %-ной серной кислоты переносят в колбу на 50 мл, и доводят объем до метки дистиллированной водой). Построение номограммы Савойи. Для построения номограммы из пяти концентраций выбирают две–три, заданных преподавателем. На оси (рис. 2.4) произвольно возводят два перпендикуляра, которые выполняют роль осей оптических плотностей при максимальных длинах волн хрома и марганца.

Рис. 2.4. Номограмма Савойи 25

Далее откладывают значения оптических плотностей KМnO4 на обоих осях для раствора с наибольшей концентрацией (точки А и В соответственно). Соединяют обе точки прямой и продолжают ее до пересечения с осью абсцисс. Из точки пересечения (точка О) возводят перпендикуляр, который служит осью концентраций хрома. Затем берут наибольшее значение оптической плотности раствора хрома при тех же длинах волн (точки С и D), соединяют эти точки и продолжают прямую до пересечения с осью абсцисс. Из точки пересечения (точка О′) возводят перпендикуляр, служащий осью концентраций марганца. Продолжая прямые линии до пересечения с осями концентраций, получают отрезки О′М и ОN, соответствующие концентрациям марганца и хрома в растворе. По этим отрезкам устанавливают масштаб на осях концентраций. Определение содержания марганца и хрома в анализируемой пробе. Получают у преподавателя колбу с исследуемой пробой. Добавляют в нее 5 мл 40 %-ной серной кислоты и доводят водой до метки. Снимают показания прибора на длинах волн, соответствующих максимумам поглощения марганца и хрома. Наносят полученные значения на оси DMn и DCr (точки E и F на рис. 2.4). Проводят через них прямую до пересечения с осями концентраций. По левой оси отсекается отрезок, соответствующий концентрации марганца, по правой – хрома. Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Описана последовательность приготовления серии стандартных растворов. Приведены данные и построены спектры поглощения хрома и марганца в диапазоне от 300 до 370 нм. Результаты решений уравнений Фирордта должны быть представлены в виде номограммы Савоий (графически) и аналитически (путем решения системы уравнений). В заключении делается вывод о выполнении данной работы. Контрольные вопросы

1. В какой области длин волн работает спектрофотометр? 26

2. Какие лампы применяются в СПФ, какой диапазон охватывает каждая из них? 3. Принцип работы монохроматора. 4. В чем физический смысл молярного коэффициента поглощения? 5. Какова роль молярного коэффициента поглощения при фотометрических определениях?

Лабораторная работа № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРГАНЦА И ХРОМА В РАСТВОРАХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИСУТСТВИИ

Цель работы: определение содержания марганца и хрома при их совместном присутствии методом градуировочного графика. Приборы и реактивы: • раствор перманганата калия – 100 мкг/мл; • раствор дихромата калия – 100 мкг/мл; • серная кислота (1:1); • мерные колбы емкостью на 50 мл – 11 шт.; • пипетки на 10 мл – 2 шт.; • спектрофотометр СФ-56. Порядок выполнения работы Приготовление стандартных растворов. Из двух эталонных растворов марганца и хрома готовят по 5 стандартных растворов с содержанием иона MnO42- (или Cr2O72-) 10; 20; 30; 40; 50 мкг/мл. Для этого в колбу емкостью 50 мл с помощью пипетки переносят рассчитанный объем эталонного раствора, добавляют 5 мл раствора серной кислоты (1:1) и разбавляют водой до метки. 27

1. Снятие спектральной характеристики растворов Порядок работы на СФ-56. 1. Запустить программу «СФ-56», управляющую работой прибора, кликнув на рабочем столе компьютера иконку с обозначением СФ-56. 2. Кликнуть в главном меню кнопку «Прибор» и далее «Подключиться» или кликнуть иконку «Подключиться» в окне программы. 3. Включить прибор тумблером «Сеть» на блоке питания прибора. В ходе включения прибора наблюдать за прохождением всех операций на экране компьютера и выполнять условия диалога. После завершения операций подключения дать прибору прогреться в течение 20 мин. 4. Кликнуть в главном меню кнопку «Сканирование» или иконку «Сканирование» в окне программы. 5. В окне «Сканирование» установить следующие параметры измерений: − «Диапазон»: ƒ в левом установить «270», нажать «Enter», ƒ в правом установить «620», нажать «Enter»; − «Шаг дискретизации» выбрать «1 нм», − «Режим измерений» выбрать «Обзорный», − «Ширина щели» выбрать «6 нм», − «Измеряемая величина» выбрать «Оптич. плотность», − «Включены лампы» выбрать «Обе постоянно», − «Установка образцов» установить флажок «1 – Образец 1», − «Число повторов» установить «1», нажать «Enter». − «Графическое окно», «Границы по ординате»: ƒ «Min» установить «0», нажать «Enter», ƒ «Max» установить «0.9», нажать «Enter». Работа с кюветами. При работе с кюветами необходимо соблюдать чистоту. Запрещается касаться пальцами рабочих граней кювет. Разрешается браться только за нерабочие (матовые) поверхности кювет. Наличие загрязнения или капель раствора на внешней 28

поверхности кювет ведет к получению недостоверных значений. При случайном попадании растворов внутрь кюветного отделения необходимо немедленно удалить жидкость и затем насухо протереть залитые места. 1. Заполнить первую кювету до метки раствором сравнения – водой. 2. Аккуратно, не допуская разбрызгивания жидкости, установить заполненную кювету в кюветное отделение в первую (самую ближнюю к оператору) позицию кюветодержателя. 3. Заполнить вторую кювету до метки исследуемым раствором с максимальной концентрацией. 4. Аккуратно, не допуская разбрызгивания жидкости, установить заполненную кювету в кюветное отделение, во вторую позицию кюветодержателя. Закрыть крышку кюветного отделения. Снятие и обработка спектра. 1. Снять спектр исследуемой пробы – кликнуть кнопку «Пуск» в окне «Режим сканирования». 2. После завершения снятия спектра сохранить данные – кликнуть кнопку «Файл» главного меню, далее кликнуть «Сохранить как…», выбрать в диалоговом окне директорию и ввести имя файла для сохранения данных, кликнуть кнопку «Сохранить». 3. В окне «Режим сканирования» кликнуть кнопку «Обработка», кликнуть кнопку «Автомасштаб», установить флажок «Включить маркер». 4. Определить положения максимума спектра поглощения и его оптической плотности – установить маркер на точке, соответствующей максимуму спектра поглощения. В окне «Маркер Х» снять значение (в нм) длины волны, соответствующей максимуму спектра. В окне «Маркер Y» снять значение оптической плотности соответствующей максимуму спектра (безразмерная величина). Выключение прибора. 1. Аккуратно извлечь кюветы из кюветного отделения. Закрыть крышку кюветного отделения. 2. Закрыть программу управления прибором обычной процедурой, как для любого приложения Windows. 29

3. Выключить прибор тумблером «Сеть» на передней панели блока питания прибора. 2. Измерения для растворов перманганата калия и бихромата калия

Выписываются значения оптической плотности в диапазоне 270–600 нм c шагом 10 нм в лабораторный журнал (в области пиков значения оптической плотности выписываются с шагом в 2 нм). Определяются максимумы длин волн для марганца и хрома, и строятся на одном графике две зависимости D = f(λ). Из полученного графика видно, что марганец имеет два пика поглощения и один из них перекрывается с пиком хрома. Содержание марганца определяют на длине волны, где поглощение хрома равно нулю, а поглощение марганца максимально. Определению содержания хрома мешает марганец, поэтому поглощение раствора смеси марганца и хрома равно сумме поглощений марганца и хрома. Содержание хрома можно определить на максимуме хрома как разность общего поглощения (смеси) и поглощения марганца, измеренного также на максимуме хрома. Поэтому строят три калибровочных графика: 1) для марганца; 2) для хрома на максимуме поглощения хрома; 3) для марганца на максимуме поглощения хрома. Построение градуировочных графиков. Стандартные растворы спектрофотометрируют на перечисленных максимумах длин волн. Для этого прибор перевести в «Поточечный режим». Для растворов марганца задать число точек, равное 2. Задать длины волн: 1) на максимуме марганца, где поглощение хрома равно нулю; 2) для марганца на максимуме поглощения хрома. Ширина щели – 6 нм. Измеряемая величина – оптическая плотность. Включены лампы – обе постоянно. Установка образца 1. Время измерения – 0.03 с. Число повторов – 3. 30

Провести измерения для всех стандартных растворов марганца и хрома. Для хрома измерения проводить на одной длине волны – на максимуме поглощения хрома. Полученные данные занести в табл. 2.1 Градуировочные графики строят в координатах «оптическая плотность – концентрация стандартных растворов». Таблица 2.1 № пробы

Объем эталона в растворе, мл

Концентрация иона в растворе, мкг/мл

D, λ1

D, λ2

3. Определение содержания марганца и хрома в анализируемой пробе

Получают у преподавателя колбу с исследуемой пробой. Добавляют в нее 5 мл серной кислоты (1:1) и доводят водой до метки. Снимают показания прибора на длинах волн: 1) на максимуме поглощения марганца, где поглощение хрома равно нулю; 2) на максимуме поглощения хрома. По первому градуировочному графику определяют содержание марганца в мкг/мл, пересчитывают на объем колбы. Зная содержание марганца в исследуемом растворе, по третьему графику определяют оптическую плотность раствора при максимальном поглощении хрома. Затем находят разность между общей оптической плотностью смеси и оптической плотностью марганца при максимальном поглощении хрома. По второму градуировочному графику определяют содержание хрома в растворе в мкг/мл и пересчитывают на объем колбы. Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Описана последовательность 31

приготовления серии стандартных растворов. Приведены данные и построены спектры поглощения хрома и марганца в диапазоне от 300 до 600 нм. Результаты измерений должны быть представлены в виде градуировочных графиков. Содержание марганца и хрома определяют графически с помощью метода наименьших квадратов. В заключении делается вывод о выполнении данной работы. Контрольные вопросы

1. Принцип подбора кюветы при спектрофотометрических измерениях. 2. Как экспериментально определяют коэффициент экстинкции? 3. Чему равно максимальное значение коэффициента экстинкции для молекул в растворах? 4. Чему равно минимальное значение оптической плотности, которое можно измерить с необходимой точностью? 5. Почему измерение поглощения стандартных растворов и исследуемой пробы необходимо проводить на одном приборе?

32

3. ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Законы люминесценции Закон Стокса–Ломмеля. При поглощении света молекула переходит в возбужденное состояние. Часть энергии перераспределяется по колебательным уровням молекулы, причем часть энергии возбуждения превращается в тепловую, а часть – выделяется в виде света. Таким образом, энергия квантов света, выделяющаяся при люминесценции, будет меньше, чем энергия квантов возбуждающего света. Это утверждение известно как правило Стокса: спектр люминесценции всегда смещен в сторону длинных волн по сравнению со спектром поглощения. Ломмель придал закону Стокса более гибкую формулировку, утверждающую, что максимум спектра излучения всегда сдвинут в более длинноволновую область по сравнению с максимумом поглощения. Такая формулировка получила название правила Стокса–Ломмеля. Правило Левшина или правило зеркальной симметрии. Нормированные спектры поглощения и флюоресценции зеркально симметричны относительно прямой, перпендикулярной оси частот и проходящей через точку пересечения спектров ν0 , причем для ν0 можно записать: 2ν 0 = ν л + ν п , (3.1)

где ν л и νп – симметричные волновые числа (частоты) люминесценции и поглощения. Частота ν0 может быть интерпретирована как частота электронного перехода Е0 ↔ Е1. Поэтому выражение (3.1) можно переписать в виде: ν л – νп = 2( νп – ν0 ) или Δ ν = 2 νп – 2 ν0 . (3.2) Из этого выражения следует, что при выполнении зеркальной симметрии наблюдается линейная зависимость между Δ ν и νп . Если на графике отложить по оси ординат величину Δ ν , а по оси 33

абсцисс νп , то при строгом выполнении закона зеркальной симметрии должна получиться прямая линия с тангенсом угла наклона, равным 2. Закон Вавилова. Важной закономерностью люминесценции является связь между интенсивностью возбуждения света и интенсивностью люминесценции. Отношение числа излученных при люминесценции квантов Nл к числу поглощенных квантов Nп называется квантовым выходом: Q = Nл / Nп. Вавилов установил закономерность, согласно которой в определенных пределах спектра квантовый выход не зависит от длины волны. Спектр люминесценции не зависит от того, каким участком спектра возбуждается люминесценция данного вещества, т.е. спектр люминесценции зависит от набора энергетических уровней молекулы и не зависит от того, какие именно кванты света были израсходованы на переход молекулы в возбужденное состояние. Тушение люминесценции. При увеличении концентрации разбавленных растворов вещества люминесценция возрастает сначала пропорционально концентрации, а затем начинает «отставать» от концентрации. Причины тушения различны. Обычно различают два рода тушения. Тушением первого рода называют явления, которые обусловлены быстрым возвращением возбужденной молекулы в нормальное состояние. Это происходит, например, при возбуждении люминесценции длинноволновым светом, перекрывающим спектр люминесценции. Тушение второго рода обусловлено взаимодействием между возбужденными молекулами и молекулами посторонних веществ или другими молекулами самого люминесцирующего вещества. Чаще всего это обусловлено столкновением возбужденных молекул с другими и потерей энергии возбуждения. Сюда относится, прежде всего, температурное тушение. При повышении температуры вероятность столкновений увеличивается, что ослабляет свечение. При охлаждении люминесценция усиливается. Для химических методов люминесцентного анализа наиболее важно концентрационное тушение. Оно наблюдается даже в отсутствие посторонних веществ, непосредственно при изменении кон34

центрации самого растворенного вещества. Иногда это тушение связано с изменением состояния вещества, например, с образованием димеров, которые могут играть светофильтров, поглощающих часть возбужденного света. ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

В лабораторной работе используется спектрофлюориметр (анализатор) марки «Флюорат–02–Панорама». Анализатор имеет два основных режима измерений: флюориметрический и фотометрический. Источник света анализатора – ксеноновая лампа высокого давления. Рабочий диапазон анализатора от 200 до 600 нм. Принципиальная схема спектрофлюориметра представлена на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Схема спектрофлюориметра: 1 – источник света; 2 – монохроматор возбуждения; 3 – кювета с раствором; 4 – монохроматор регистрации (люминесценции); 5 – фотодетектор; 6 – регистрирующий прибор

Для подготовки прибора к работе на рабочем столе компьютера выбираем метку «Панорама». Открываем меню. Выбираем метку «Прибор» и «Виртуальная панель». На виртуальной панели задаем параметры. Занесение в память любых параметров осуществляется нажатием клавиш «#»: С=100#, А=1#, F=91# и «И» (измерение). 35

После нажатия клавиши «И» ждем 5 минут, пока прибор прогреется. Остановка прогрева производится клавишей «0» без #.

Лабораторная работа № 5 ПРОВЕРКА ПРАВИЛ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

Цель работы: Проверка правил Стокса–Ломмеля и зеркальной симметрии и определение содержания фенола методом градуировочного графика. Приборы и реактивы: - раствор фенола с концентрацией 12,6 мг/л; - колбы мерные: 50 мл – 5 шт., 100 мл – 1 шт.; - спектрофлюориметр «Панорама 02М»; - спектрофотометр СФ-56. Порядок выполнения работы 1. Проверка правила Стокса–Ломмеля и правила зеркальной симметрии Приготовление стандартных растворов. В мерной колбе готовят эталонный раствор фенола с концентрацией 126 мг/л. Путем разбавления из эталонного раствора готовят раствор с концентрацией 12,6 мг/л в колбе на 100 мл. Снимают спектр поглощения раствора (12,6 мг/л) на спектрофотометре СФ-56 в диапазоне длин волн 240–800 нм. Спектр снимают с шагом 10 нм, в области пика – с шагом в 1 нм. Снимают спектр люминесценции на флюориметре. Порядок работы на флюориметре. Включить анализатор тумблером «Сеть» на передней панели прибора. При этом должен загореться светодиодный индикатор. Контроллер анализатора начнет инициализацию – проверку связи между всеми электронными устройствами прибора и установку исходных режимов и парамет36

ров работы. Во время инициализации по индикаторам клавиатуры пробегает «световая дорожка». По окончании инициализации (около 2 с) на табло монохроматоров установятся значения их текущих настроек, а на табло результатов – номер версии программы управления прибором – буква «Н.» и три цифры, например «Н.32.1». После этого прибор готов к использованию. Примечание. Если после инициализации вместо номера версии программы на табло результатов появится сообщение об ошибке в виде буквы «Е» и двузначного числа, то следует выключить и после 3-секундной паузы повторно включить прибор сетевым выключателем. Прогрев прибора. 1. После выполнения включения введите в память анализатора ненулевые значения параметров «С» и «А» (например, «С»=100 и «А»=1). Занесение в память значений любых параметров осуществляется нажатием на клавишу «#». 2. Проследите за тем, чтобы в кюветном отделении не было кюветы, а монохроматоры были настроены на разные длины волн (установите значение настройки монохроматора регистрации на длину волны, отличающуюся от длины волны монохроматора возбуждения не менее чем на 10 нм (например: 272 нм и 282 нм)). 3. Переведите анализатор в режим циклических измерений с паузой 1 с (F9 = 1), нажимая последовательно клавиши «F», «9», «1», «#», «И». 4. Через 10 мин выключите режим прогрева, нажав на клавишу «0». Подготовка программы к выполнению спектральных измерений. 1. Запустить программу «Панорама», управляющую работой прибора, кликнув на рабочем столе компьютера иконку с обозначением SPF. 2. Кликнуть в главном меню кнопку «Измерения» и далее «Спектральные». 3. В окне «Спектральные» установить следующие значения: − «Сканирование» – «по регистрации», − «Чувствительность» – «минимальная», 37

− «Регистрация»: ƒ «От» – «210»; ƒ «До» – «450»; ƒ «Шаг» – «1»; ƒ «Усреднение» – «25»; − «Монохроматор возбуждения» установить – «272» «Установить»; − «Монохроматор регистрации» установить – «450» «Перечитать»; − «Возбуждение длина волны» установить – «272»; − «Каналы» установить флажок – «Флюориметрия»; − «Задержка строба» установить – «0;05» мкс; − «Длительность строба» установить – «3» мкс; − «Название спектра» ввести название пробы, дату. Работа с кюветами. При работе с кюветами необходимо соблюдать чистоту. Запрещается касаться пальцами граней кювет ниже уровня 2/3 высоты. Наличие загрязнения или капель раствора на внешней поверхности кювет ведет к получению недостоверных значений. При случайном попадании растворов внутрь кюветного отделения необходимо немедленно удалить жидкость и затем насухо протереть залитые места. 1. Заполнить чистую кювету до 2/3 её высоты исследуемым раствором или холостой пробой, проведенной через все стадии пробоподготовки. 2. Аккуратно, не допуская разбрызгивания жидкости, установить заполненную кювету в кюветное отделение. Закрыть крышку кюветного отделения. Снятие и обработка спектра. 1. Снять спектр исследуемой пробы – кликнуть кнопку «Старт» в окне «Спектральные измерения». 2. После завершения снятия спектра сохранить данные – кликнуть кнопку «Файл» главного меню, далее кликнуть «Сохранить как…», выбрать в диалоговом окне директорию и ввести имя файла для сохранения данных, кликнуть кнопку «Сохранить». 38

3. Определить положения максимума спектра люминесценции и его интенсивности – в окне спектра, справа кликнуть кнопку «Установка маркера на максимуме». Слева отобразятся значения: «X» – значение длины волны максимума люминесценции, нм; «Y» флюор(x) – значение интенсивности люминесценции. Выключение прибора. 1. Аккуратно извлечь кювету из кюветного отделения. Закрыть крышку кюветного отделения. 2. Закрыть программу управления прибором обычной процедурой, как для любого приложения Windows. 3. Выключить прибор тумблером «Сеть» на передней панели прибора. Построение графиков. Сняв показания, строят график зависимости D = f( ν ) и I = f( ν ), где ν = 1/λ (см-1) (рис. 3.2). Нормируют полученный график по ширине и высоте. Проверяют выполнение правила Стокса–Ломмеля и правило зеркальной симметрии, построив график зависимости Δ ν = νп − ν л , где νп – частота поглощения, ν л – частота люминесценции. Правило зеркальной симметрии соблюдается, если на графике tgα ≈ 2.

Рис. 3.2. Зависимость оптической плотности от частоты: 1 – спектр люминесценции; 2 – спектр поглощения 39

Проверяют выполнение правила зеркальной симметрии, построив график зависимости Δ ν = νп − ν л от νп . Правило зеркальной симметрии соблюдается, если на графике tg α ≈ 2: Δ ν = νп − ν л = 2( νп − ν0 ) = 2νп − 2ν0 . 2. Определение содержания фенола методом градуировочного графика

Из эталонного раствора разбавлением готовят стандартные растворы с концентрацией – 5, 10, 15 мг/л. Измерения фона. Кювету заполняют водой. В «рабочем столе» компьютера находят метку «Панорама» – открывают «меню». Выбирают метку «прибор» и «виртуальная панель прибора». На экране появляется панель прибора, на которой задают следующие параметры (все параметры для спектрофлюориметра задаются вместе с инженером или преподавателем!): а) устанавливают для монохроматора возбуждения максимум (max) поглощения, снятый на спектрофотометре; для монохроматора регистрации устанавливают max люминесценции; в) флюориметрический режим – «F» «2» «0» «#»; г) чувствительности измерений – «F» «1» «0» « #»; д) число импульсов – «N» «25» «#». е) на виртуальной панели нажимают «Ф» «И». Прибор показывает значение фона. Измерение интенсивности излучения стандартных растворов. На виртуальной панели вводится количество измеряемых точек – «Г», «3», «#». Снимают показание прибора первой точки. Для этого кювету заполняют первым раствором (5 мг/л) и помещают в кюветное отделение. На виртуальной панели нажимают кнопки: «С», «5», «#»; далее «Г», «И». Прибор показывает значение интенсивности I1, которое заносят в журнал в таблицу результатов. Снимают показание второй точки. На виртуальной панели нажимают кнопки: «Г», «Г», «С», «10», «#», далее «Г», «И». Прибор показывает значение интенсивности I2. 40

Снимают показание третьей точки. На виртуальной панели нажимают кнопки: «Г», «Г», «Г», «С», «15», «#», далее «Г», «И». Прибор показывает значение интенсивности I3. Получают у преподавателя колбу с исследуемой пробой. Полученный раствор в мерной колбе доливают до метки, заполняют им кювету и помещают в кюветное отделение прибора. Нажимают клавишу «И» и снимают показание прибора. По полученным данным строят график зависимости I = f(C) и определяют значение концентрации исследуемой пробы. Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Описано приготовление раствора фенола с концентрацией 12,6 мг/л. Построены нормированные спектры поглощения и люминесценции этого раствора в диапазоне длин волн 240–800 нм. Приведены доказательства выполнения правила Левшина. Определена концентрация фенола в контрольной задаче методом градуировочного графика. Проводится статистическая обработка полученных результатов. Определяется среднее значение, проверяется возможность исключения выпадающих значений, если такие имеются (Q-критерий), определяется стандартное отклонение, доверительный интервал. В заключении делается вывод о выполнении данной работы. Контрольные вопросы

1. Что такое длина волны, частота и волновое число? Единицы измерения. 2. В чем отличие флюоресценции от фосфоресценции? 3. Почему люминесценция измеряется под углом 90°? 4. Чем кюветы, предназначенные для регистрации спектров поглощения, отличаются от кювет, используемых для регистрации спектров флуоресценции? 5. Поясните, почему спектр возбуждения люминесценции молекулы подобен ее спектру поглощения. 41

Лабораторная работа № 6 ПРОВЕРКА ЗАКОНА ВАВИЛОВА. ТУШЕНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНЦИИ

Цель: экспериментальное доказательство справедливости закона Вавилова и концентрационного тушения люминесценции Приборы и реактивы: − колбы мерные на 50 мл – 10 шт.; − раствор фенола с концентрацией 126 мг/л; − спектрофлюориметр «Панорама 02М» Порядок выполнения работы 1. Проверка закона Вавилова Приготовление рабочего раствора. В мерной колбе объемом 50 мл приготовить раствор фенола с концентрацией 20 мг/л. Порядок работы со спектрофлюориметром. См. лабораторную работу № 5 (пункты: Порядок работы на флюориметре; Прогрев прибора; Подготовка программы к выполнению спектральных измерений; Работа с кюветами; Снятие и обработка спектра; Выключение прибора). Снять на флюориметре спектры люминесценции раствора фенола при разных длинах волн возбуждающего света: 250, 260, 270, 280 нм. Для этого по п. 3 «Подготовки программы к выполнению спектральных измерений» лабораторной работы № 5 установить заданные значения длины волны возбуждающего света: - режим сканирования – по регистрации; - чувствительность – минимальная; - регистрация от 210 до 360 нм; - шаг 2 нм; - усреднение 25; - монохроматор возбуждения 250, 260, ... нм; - монохроматор регистрации 360 нм; 42

- возбуждение длина волны 250, 260, ... нм; - каналы: флюориметрия. Построение графиков. Сняв показания прибора, построить график зависимости I = f( ν ), где ν = 1/λ см-1. 2. Эффект концентрационного тушения Приготовление рабочего раствора. В мерных колбах объемом 50 мл приготовить растворы фенола с концентрациями 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 мг/л из исходного раствора. Снять спектры люминесценции данных растворов в пределах длин волн 250–680 нм с шагом 10 нм. Для этого в пункте 3 «Подготовки программы к выполнению спектральных измерений» лабораторной работы № 5 установить следующие параметры: - режим сканирования – по регистрации; - чувствительность – сверхнизкая; - регистрация от 240 до 680 нм; - шаг 10 нм; - усреднение 25; - монохроматор возбуждения 272 нм; - монохроматор регистрации 680 нм; - возбуждение длина волны 272 нм; - каналы: флюориметрия. Выписываем в лабораторный журнал значения интенсивности в максимумах люминесценции. По полученным значениям построить график зависимости Imax = f (C). Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Описано приготовление рабочих растворов. Построены нормированные спектры люминесценции раствора фенола при разных длинах волн возбуждающего света с целью доказательства закона Вавилова. Построены нормированные спектры люминесценции этого раствора при разных концентрациях 43

в пределах длин волн 250–680 нм. Сделан вывод о влиянии концентрации раствора на величину люминесценции. Контрольные вопросы

1. Чем объяснить, что спектр флуоресценции не зависит от длины волны возбуждающего света? 2. Дайте определение следующих терминов: флуоресценция, фосфоресценция, внутренняя конверсия, интеркомбинационная конверсия; синглетное и триплетное состояние, квантовый и энергетический выход. 3. Чем вызвано тушение люминесценции. Какие виды тушения вам известны?

44

4. РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Рефракция – это явление преломления света на границе раздела двух сред, различных по оптической плотности. Рефрактометрия – это измерение преломления света. Количественно рефракцию оценивают по углу или показателю преломления света, поэтому рефрактометрический метод анализа – это метод, основанный на зависимости угла или показателя преломления света от состава системы (так как каждая система отличается определенной оптической плотностью). Чаще всего для количественной оценки преломления света используют показатели преломления. Основные формулы рефрактометрии: (4.1) n2 / n1 = 1/sinβмакс, n1 = n2sinβмакс, (4.2) где n1 – показатель преломления исследуемого образца; n2 – показатель преломления призмы рефрактометра; βмакс – максимальный угол преломления света. Показатель преломления зависит от природы вещества, температуры, длины волны падающего света, концентрации (для растворов) и давления (для газов). Каждое вещество в твердом или растворенном состоянии состоит из определенных частиц (молекул, ионов), которые в различной степени препятствуют прохождению света, поэтому при прочих равных условиях показатель преломления характерен для каждого вещества. С увеличением температуры показатель преломления уменьшается, поэтому для определения показателя преломления при постоянной температуре рефрактометры снабжены устройствами для термостатирования. Зависимость показателя преломления от длины волны падающего света называют дисперсией. Обычно табличные значения показателя преломления приводят относительно желтой линии (линия D) в спектре натрия и обозначаются nD λ = 589,3 нм, где λ – длина 45

волны падающего света Разность показателей преломления, измеренная на двух различных длинах волн, называют частной дисперсией (n2 – n1). Эта величина может быть использована для идентификации веществ. На практике обычно измеряют показатель преломления на длинах волн, соответствующих граничным линиям средней части спектра С и F. Линия С – красная линия в спектре водорода (λС = 656,3 нм). Линия F – синяя линия в спектре водорода (λF = 486,1 нм). Разность (λF – λС) называют средней дисперсией. Зависимость показателя преломления от концентрации растворов используют для количественных определений. Поляризация и рефракция. Свет при прохождении через любую среду проявляет свойства электромагнитной волны. При прохождении электромагнитной волны через вещество происходит смещение положительных и отрицательных зарядов в молекуле относительно центра тяжести. При этом образуется диполь с наведенным моментом μ: μ = el, (4.3) где е – заряд частицы; l – расстояние между частицами. Это явление называют поляризацией. При поляризации молекулы ориентируются вдоль электромагнитного поля – происходит поляризация ориентации (Ро), при этом расстояние между зарядами увеличивается – проявляется поляризация деформации (Рд). Поляризация деформации складывается из смещений электронов – электронная поляризация Ре и смещения атомов и атомных групп – атомная поляризация Ра: (4.4) Рд = Ре + Ра. Полная поляризация равна (4.5) Р = Р0 + Рд = Ро + Ре + Ра. Если молекула неполярна, то полная поляризация равна поляризации деформации. Поляризация деформации в расчете на моль вещества равна 4 Pд = απN 0 , (4.6) 3 где N0 – число Авогадро; α – коэффициент пропорциональности, называемый поляризуемостью молекулы. Чем больше α, тем легче поляризуется молекула. 46

Поляризуемость молекулы α связана с ее диэлектрической проницаемостью ε уравнением 4 απN 0 = ⎡⎣( ε − 1) / ( ε + 2 ) ⎦⎤ ( M / ρ ) , (4.7) 3 где М – молярная масса; ρ – плотность. Следовательно, молярная (мольная) поляризация деформации вещества (4.8) Рд = [(ε – 1) / (ε+ 2) ](М / ρ). По теории Максвелла скорость распространения электромагV нитных волн в среде Vср = возд , отсюда ε Vвозд = ε. (4.9) Vср В то же время

Vвозд = ε , следовательно, ε = n2. С учетом этого Vср

молярную поляризацию деформации можно заменить на молярную (мольную) рефракцию вещества Rn: ⎛ n2 − 1 ⎞ M Rn = ⎜ 2 (4.10) ⎟ . ⎝n +2⎠ ρ Последнее выражение известно как формула Лоренц–Лоренца. Для неполярных молекул молярная рефракция равна молярной поляризации: Rn = Рд. Для полярных молекул молярная поляризация превышает молярную рефракцию на величину поляризации ориентации Ро. Молярная рефракция R определяется только поляризуемостью молекул и поэтому зависит только от природы вещества. Следовательно, по молярной рефракции можно проводить идентификацию вещества. Рефракция – это мера поляризуемости молекул, которая складывается из поляризуемости атомов, составляющих молекулы. Следовательно, рефракция есть величина аддитивная и может быть получена как сумма рефракций атомов с учетом их валентного со47

стояния и особенности расположения, для чего вводят инкременты двойной связи –С = С–, тройной связи –С ≡ С– и др. Рефракции отдельных атомов и инкременты связей приведены в табл. 4.1. Таблица 4.1 Атомные рефракции и инкременты связей (при λD= 5893 нм) Атомы

Инкременты

Атомы

Инкременты

C Н О (карбонил) О〈 (эфиры) О (гидроксил) S (меркаптаны) CN (группа) C (двойная связь)

2.418 1.100 2.211 2.211 1.525 4.690 5.459 1.733

С (тройная связь) N (перв.. амин) N (втор. амин) N (трет. амин) N (в аммиаке) N (перв. аромат.) Cl Br

2.398 2.322 2.502 2.840 2.480 3.016 5.967 8.865

ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

Для проведения лабораторных работ используется рефрактометр марки ИФР-454 типа прибора Аббе. Диапазон измерения показателя преломления 1,3–1,7, что позволяет измерить показатель преломления практически любой жидкости. Общий вид рефрактометра ИРФ-454

Основные узлы прибора смонтированы на металлическом корпусе. На корпусе прибора установлены направляющие типа «ласточкин хвост» 1, 13 для установки рефрактометрического блока 2 (рис. 4.1), маховики 16, 18 и заглушка 17. В верхней части корпуса размещен окуляр. Корпус закрыт крышкой, на которой смонтированы светофильтр и зеркало 11 . 48

Рис. 4.1. Рефрактометр ИРФ-454 Б2М: 1 – направляющая; 2 – блок рефрактометрический; 3 – штуцер; 4 – крючок; 5 – шкала; 6 – нониус; 7, 9, 12 – штуцеры; 8 – рукоятка; 10 – шарнир; 11 – зеркало; 13 – направляющая; 14 – заслонка; 15 – зеркало; 16 – маховик; 17 – заглушка; 18 – маховик; 19 – термометр

Основной деталью рефрактометра является рефрактометрический (призменный) блок (рис. 4.2), состоящий из верхней 1 и нижней 3 призм. Нижняя неподвижная призма является измерительной, а верхняя призма – осветительной.

Рис. 4.1. Принципиальная схема рефрактометра Аббе: 1 – осветительная призма; 2 – слой жидкости; 3 – измерительная призма; 4 – предельный луч; 5 – призма Амичи; 6 – зрительная труба; 7 – видимое поле

49

Выходная грань АВ осветительной призмы делается шероховатой. Белый свет, проходя через осветительную призму, рассеивается шероховатой поверхностью. Поэтому лучи света проходят слой жидкости 2 в разных направлениях. Часть лучей идет почти параллельно плоскости соприкосновения призм. При переходе из жидкости в измерительную призму лучи преломляются под разными углами. Предельный луч 4 делит видимое поле 7 на свет и темноту. Так как показатель преломления исследуемого вещества (особенно жидкости) в значительной мере зависит от температуры, то для контроля температуры измерительной призмы помещен термометр 19, а при необходимости для поддержания постоянной температуры в оправах призм предусмотрены камеры, через которые пропускают термостатированную воду. Подается и отводится вода через резиновые шланги, надеваемые на штуцера 3, 7, 9, 12. Поиск границы раздела светотени и совмещение ее с перекрестием сетки проводить разворотом зеркала и шкалы, вращая маховик 16. Величина показателя преломления исследуемого вещества со шкалы проецируется в фокальную плоскость окуляра. Вследствие разложения (дисперсии) белого света первоначально граница света и темноты оказывается нечеткой, окрашенной во все цвета радуги. Для получения четкой границы на пути лучей, входящих в зрительную трубу, установлен компенсатор дисперсии (рис. 4.3).

Рис. 4.3. Компенсатор дисперсии: 1, 2 – шестерня призм; 3 – коническая шестерня; 4 – маховичок 50

Суммарная угловая дисперсия компенсатора при таком вращении призм Амичи будет изменяться, складываясь из дисперсий призм по правилу сложения векторов и пробегая все значения от +2π до –2π. Это значит, что компенсация дисперсии будет достигаться при двух положениях компенсатора: один раз при угле γ, а другой раз – при 360° – γ. Сама призма Амичи склеена из трех призм – двух крайних, которые называются кронами и средней – флинта (рис. 4.4). Крон – это стекло с добавкой свинцовой соли хромовой кислоты, флинт – стекло, содержащее свинец. Все три призмы подобраны с таким расчетом, чтобы желтые лучи D проходили через всю систему призм, не изменяя своего первоначального направления. При этом красные лучи отклоняются на некоторый угол в сторону от направления желтых лучей, а зеленые, синие, фиолетовые – в противоположную сторону на различные углы в зависимости от длины волны.

Рис. 4.4. Призма Амичи

Принцип действия призмы Амичи сводится к следующему. Из призменного блока лучи разного света выходят под разными углами, зависящими от соотношения показателей преломления анализируемой жидкости и измерительной призмы. Если на пути этих лучей установить призму Амичи так, чтобы ее угловая дисперсия была равна по величине и противоположна по знаку угловой дисперсии лучей, идущих из измерительного блока, то суммарная дисперсия системы будет равна нулю. При этом пучок лучей различных длин волн соберется в луч белого света, направление которого совпадет с направлением желтого луча D. В этом случае получает51

ся четкая граница света и темноты, которая соответствует лучу D, хотя для освещения применяют белый свет. Призмы Амичи (см. рис. 4.1) маховиком 18 поворачиваются одновременно в разные стороны, изменяя при этом угловую дисперсию компенсатора и устраняя цветную кайму границы раздела света и тени. Вместе с маховиком 18 вращается шкала 5, с которой следует снимать отсчет. Шкала разделена на 120 делений. Поворот маховика на одно деление шкалы соответствует повороту призм Амичи на 3°. Десятые доли деления шкалы 5 следует определять по нониусу 6. Одно деление нониуса соответствует повороту призм Амичи на 0,3°. Среднюю дисперсию вещества определяют пересчетом показаний шкалы и нониуса по табл. 4.2, 4.3, используя при этом значение nD этого вещества. Зеркало 11 служит для подсветки шкалы и имеет разворот в двух плоскостях. Окуляр может быть установлен на резкость в пределах ±5 диоптрий. Под заглушкой 17 находится юстировочный винт. Подготовка прибора к работе

При работе с жидкостями рефрактометрический блок соединить резиновыми трубками с термостатом и ввернуть один из термометров. Проверка юстировки. Перед началом работы проверить юстировку рефрактометра. Контроль юстировки можно осуществить по дистиллированной воде. Контроль юстировки рефрактометра лучше производить при температуре 20 °С, осуществляя термостатирование с точностью ±0,2 °С. Если средняя величина пятикратных отсчетов отличается более чем на ±5·10-5 от значения nD = 1,3330 для дистиллированной воды при 20° С, то рефрактометр следует подъюстировать. Для этого необходимо отвернуть заглушку 17 (см. рис. 4.1) и юстировочным ключом подвинтить головку винта, совместив значение шкалы, со52

ответствующее 1,3330, с отсчетным индексом. Граничная линия светотени при этом должна проходить точно через центр перекрестия. Установка окуляра. Вывинтить окуляр до упора. Затем повернуть его по часовой стрелке до тех пор, пока перекрестие в верхней части освещенного поля зрения не будет видно резко. Одновременно фокусируется и изображение шкалы в нижней части поля зрения. Установка освещения. Источником света может служить электролампа или дневной свет. Рекомендуется использовать матовую электролампу мощностью 25–40 Вт, устанавливаемую на некотором расстоянии от рефрактометра. Рефрактометр и источник света установить так, чтобы свет падал на входное окно осветительной призмы или на зеркало, которым направить свет во входное окно измерительной призмы. Порядок проведения измерений Меры предосторожности при работе с прибором. При эксплуатации рефрактометра необходимо соблюдать следующие меры предосторожности. При измерении показателя преломления твердых тел или жидкостей поверхности призм и образцов (твердые тела) необходимо тщательно очистить от пыли и грязи, промыть эфиром или спиртом и протереть чистой мягкой салфеткой. Оставшиеся на поверхности мелкие пылинки смахнуть мягкой кисточкой. После измерений не следует оставлять образец на призме, так как от продолжительного действия иммерсионной жидкости поверхность призмы портится. Перед тем, как снять образец, на поверхность измерительной призмы надо нанести каплю эфира, чтобы нарушить контакт между образцом и призмой. Большинство иммерсионных жидкостей ядовиты, поэтому обращаться с ними надо осторожно. Окончив работу, необходимо тщательно вымыть руки. Хранить жидкость в затемненном прохладном месте. 53

При повторной укладке рефрактометра в упаковку для сохранения наглазника окуляра необходимо последний ввернуть до упора и вставить рефрактометр в соответствующее гнездо упаковки. Работа с жидкостями требует обязательного термостатирования с точностью ±0,2 °С с помощью циркуляционного термостата. Нанесение жидкого образца. На чистую полированную поверхность измерительной призмы стеклянной палочкой или пипеткой осторожно, не касаясь призмы, нанести две–три капли жидкости. Опустить осветительную призму и прижать ее крючком 4 (см. рис. 4.1). Измерения прозрачных жидкостей проводить в проходящем свете, когда он проходит через открытое окно осветительной призмы, при этом окно измерительной призмы закрыто зеркалом. Измерения окрашенных и мутных проб проводить в отраженном свете. Для этого закрыть заслонку 14 (см. рис. 4.1) и откинуть зеркало 15, с помощью которого направить свет в измерительную призму, при этом темное и светлое поля меняются местами. В остальном измерения следует проводить так же, как и для прозрачных жидкостей. Измерение показателя преломления. После установки исследуемого образца на измерительной призме установить окуляр на отчетливую видимость перекрестия. Поворотом зеркала 11 (см. рис. 4.1) добиться наилучшей освещенности шкалы. Вращением маховика 16 границу светотени ввести в поле зрения окуляра. Вращать маховик 18 до исчезновения окраски граничной линии. Наблюдая в окуляр, маховиком 16 навести границу светотени точно на перекрестие и по шкале показателей преломления снять отсчет. Индексом для отсчета служит неподвижный вертикальный штрих призмы. Цена деления шкалы 5⋅10–4. Целые, десятые, сотые и тысячные доли отсчитывать по шкале, десятитысячные доли оценивать на глаз. Измерение средней дисперсии. Мерой дисперсии помещенного на призму образца служит поворот одной призмы компенсатора относительно другой, осуществляемый маховиком 18 (см. рис. 4.1), до полного устранения окрашенности границы светотени. 54

Отсчет производить по шкале 5, вращающейся вместе с маховиком. Шкала разделена на 120 частей от 0 до 60 в обе стороны. Десятые доли деления брать по нониусу 6. При повороте маховика на 360° окрашенность границы светотени устраняется дважды. При измерении средней дисперсии nF – nC провести не менее пяти отсчетов с двух сторон шкалы и взять среднее арифметическое значение этих отсчетов Z. В зависимости от полученного значения Z и показателя преломления измеряемого вещества найти величину средней дисперсии nF – nC. По табл. 4.2 для измеренного значения показателя преломления nD найти величины коэффициентов А и В. Так как значения nD в таблице даны через 0,01, то величины А и В для промежуточных значений необходимо определять интерполяцией с помощью пропорциональных величин. По табл. 4.3 для полученного значения Z найти величину σ. Для промежуточных значений Z определить σ интерполяцией. Необходимо учитывать, что для значения Z > 30 величина σ принимает отрицательное значение. По найденным величинам А, В и σ вычислить значение средней дисперсии nF – nC = А + Вσ. Термостатирование. Для термостатирования призм и исследуемых жидкостей при точных измерениях соединить рефрактометрический блок с циркуляционным термостатом. Расположить термостат приблизительно на одинаковой высоте с рефрактометром. Подавать воду к рефрактометрическому блоку через штуцер 7 (см. рис. 4.1). Штуцер 9 соединить короткой резиновой трубкой со штуцером 12. Через штуцер 3 вода стекает к термостату. Термостат установить на необходимую температуру измерения. Температуру контролировать по термометру рефрактометра с погрешностью ±0,2°С. Учитывая потерю тепла в соединительных шлангах между рефрактометрическим блоком и термостатом, установить (если нужно) температуру в термостате несколько выше требуемой рабочей температуры. Термостат всегда соединять с рефрактометрическим блоком при комнатной температуре и только после этого включать обогрев, чтобы не подвергать рефрактометр внезапной смене температуры. 55

56

A

0,0244 0,0244 0,0243 0,0243 0,0242 0,0241 0,0241 0,024 0,024 0,0239 0,0239 0,0238 0,0238

nD

1,2 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,3 1,31 1,32

0,033 0,0329 0,0329 0,0329 0,0328 0,0328 0,0327 0,0326 0,0325 0,0324 0,0322 0,0321 0,0319

B 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,4 1,41 1,42 1,43 1,44 1,45

nD 0,0237 0,0237 0,0236 0,0236 0,0236 0,0235 0,0235 0,0235 0,0234 0,0234 0,0234 0,0233 0,0233

A 0,0317 0,0315 0,0313 0,0311 0,0308 0,0306 0,0303 0,03 0,0297 0,0294 0,029 0,0287 0,0283

B 1,46 1,47 1,48 1,49 1,5 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58

nD 0,02328 0,02326 0,02324 0,02323 0,02321 0,0232 0,0232 0,02319 0,02319 0,0232 0,0232 0,02321 0,02323

A 0,0279 0,02749 0,02706 0,02662 0,02615 0,02566 0,02515 0,02462 0,02407 0,02349 0,02289 0,02225 0,02159

B

A 0,02325 0,02328 0,02331 0,02335 0,02339 0,02345 0,02351 0,02359 0,02368 0,02379 0,02392 0,02408

nD 1,59 1,6 1,61 1,62 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,7

Данные для определения средней дисперсии при измерении nD = 1,2–1,7 на ИРФ-454 Б2М

0,0209 0,0202 0,0194 0,0186 0,0178 0,0169 0,016 0,015 0,0139 0,0128 0,0115 0,0102

B

Таблица 4.2

Таблица 4.3 Таблица для определения  по Z Z



Z



Z



Z



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1 0,999 0,995 0,988 0,978 0,966 0,951 0,934 0,914 0,891 0,866 0,839 0,809 0,777 0,743 0,707

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

0,669 0,629 0,588 0,545 0,5 0,454 0,407 0,358 0,309 0,259 0,208 0,156 0,104 0,052 0 0,052

32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47

0,104 0,156 0,208 0,259 0,309 0,358 0,407 0,454 0,5 0,545 0,588 0,629 0,669 0,707 0,743 0,777

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

0,809 0,839 0,866 0,891 0,914 0,934 0,951 0,966 0,978 0,988 0,995 0,999 1

На холодную измерительную призму не наносить горячие пробы, а на горячую холодные. Нельзя также в промежутках между измерениями горячие призмы чистить холодной жидкостью. Чистка призм. Поверхности призм чистить после каждого измерения. Окончив отсчет, открыть рефрактометрический блок и чистой мягкой салфеткой или листком фильтровальной бумаги удалить основное количество жидкости с рабочих поверхностей призм и оправ. Полированную грань измерительной призмы следует вытирать без нажима, чтобы не повредить полировку. После этого призмы протирать мягкой салфеткой, смоченной спиртом, эфиром или смесью спирта с эфиром, до тех пор, пока поверхность призмы не станет блестящей. Рефрактометрический блок после промывки подержать некоторое время открытым для просушки. 57

Лабораторная работа № 7 РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

Цель: количественное определение вещества в водном растворе методом рефрактометрии. Идентификация растворов по молярной рефракции и твердых веществ по молярной рефракции и средней дисперсии Порядок выполнения работы 1. Количественное определение этиленгликоля в водном растворе методом рефрактометрии Приборы и реактивы: − рефрактометр ИРФ-454; − мерные колбы на 25мл – 5 шт. (с пробками); − градуированные пипетки на 10 и 20 мл; − пипетка медицинская; − стаканы на 50 мл – 5 шт; − этиленгликоль. В мерных колбах готовят стандартные растворы этиленгликоля (ЭГ) в воде с объемными долями: 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6. Проведение измерений и построение графиков. Растворы тщательно перемешивают. Измеряют показатель преломления каждой смеси, а также чистых этиленгликоля и воды. Полученные данные заносят в табл. 4.4. Таблица 4.4 № смеси

Содержание ЭГ, процентный (об.)

58

nD

Строят градуировочный график в координатах: концентрация ЭГ в процентах (об.) – показатель преломления. Измеряют показатель преломления анализируемого раствора и по графику находят состав смеси ЭГ– вода. 2. Идентификация вещества по молярной рефракции Приборы и реактивы: − рефрактометр ИРФ-454 или любой другой прибор, в котором предусмотрено термостатирование; − термостат; − пикнометры на 5 мл – 2 шт.; − идентифицируемое вещество. Проведение измерений. Для идентификации вещества необходимо определить его плотность и показатель преломления. Определение плотности вещества можно провести пикнометрическим методом. Для этого сначала взвешивают пустой, сухой пикнометр, затем наливают в него до метки идентифицирующий раствор и взвешивают пикнометр с раствором. Рассчитывают плотность в г/мл. Для определения показателя преломления вещества прибор термостатируют. После подготовки прибора призмы тщательно промывают спиртом, протирают мягкой салфеткой. На измерительную призму наносят 2–3 капли анализируемой жидкости и измеряют показатель преломления. Измерения проводят три раза, берут среднее арифметическое значение показателя преломления. По полученным данным (плотность, показатель преломления, температура) в «Справочнике химика» ориентировочно находят вещество. Для подтверждения правильности результата рассчитывают опытное значение мольной рефракции Rn по формуле Лоренц– Лорентца и теоретическое значение Rт по сумме атомных рефракций и инкрементов связей (см. табл. 4.1). Данные заносят в табл. 4.5. 59

Таблица 4.5 nD

ρ, г/мл

t, °C

Найденное вещество

Rn

Rт

3. Определение молярной рефракции и средней дисперсии твердого вещества Приборы и реактивы: − рефрактометр ИРФ-454; − весы аналитические; − мерная колба вместимостью 25 мл; − стакан химический; − пипетка градуированная на 10 мл; − пипетка медицинская; − пикнометры 2шт; − груша резиновая; − глюкоза, фруктоза. 1. Определение молярной рефракции твердого вещества. Готовят 20 %-ный раствор глюкозы или фруктозы. Рассчитанную навеску вещества взвешивают на аналитических весах и растворяют в мерной колбе объемом 25 мл дистиллированной водой. Пикнометрическим методом определяют плотность раствора. Взвешивают пустой пикнометр, затем в него наливают до метки приготовленный раствор и взвешивают пикнометр с раствором. Определяют массу раствора mр-ра, после чего рассчитывают плотность раствора по формуле ρр- ра= mр- ра /Vр-ра, (4.12) Поскольку плотность жидкости зависит от температуры, перед взвешиванием раствор и воду термостатируют. Для этого пустой пикнометр, а также пикнометр с раствором и с водой выдерживают в термостате 5–7 мин при 20 °С. 60

После проделанных операций измеряют показатель преломления воды и раствора глюкозы. Зная показатель преломления раствора и воды, а также плотность раствора и воды, рассчитывают удельную рефракцию глюкозы: ⎡ n 2 − 1 ⋅ 100 nD2 H O − 1 ⋅ (100 − a ) ⎤ 1 ( ) Dр-ра 2 ⎢ ⎥⋅ r= − , (4.13) 2 ⎢ ( nD2 р-ра + 2 ) ⋅ ρр-ра nDH O + 2 ⋅ ρH2 O ⎥ a 2 ⎣ ⎦ где а – массовая доля вещества в растворе в процентах. Опытное значение мольной рефракции глюкозы Rn рассчитывают как произведение удельной Rn = r⋅М. (4.14) Для сравнения вычисляют теоретическое значение мольной рефракции Rт глюкозы по сумме атомных рефракций и инкрементов связей (см. табл. 4.1, стр. 28). Полученные данные заносят в табл. 4.6.

(

(

)

)

Таблица 4.6 Вещество

С, %

nH O 2

ρН О 2

nр-ра

ρр-ра

r

М

Rn Rт ΔR

2. Определение средней дисперсии твердого вещества. Для определения средней дисперсии вещества снимают значения показателя преломления по черной и по красной шкалам дисперсии. Измерения проводят не менее 4 раз, вращая барабан в одну и ту же сторону. Рассчитывают средние значения по обоим шкалам и определяют среднее для них. Используя табл. 1.6–1.7, рассчитывают значение средней дисперсии. Пример расчета. nDизм = 1,333. Из табл. 4.2: nD1 = 1,330, A1 = 0,02373, В1 = 0,03171, А2 = 0,02368, В2 = 0,03151; nD2 = 1,334, Δn = nD2 – nD1 = 1·10-2, ΔA = A2 – A1 = –5·10-5, ΔB = B2 – B1 = –2·10-4. 61

Приращение ΔnD′ = nDизм – nD1 = 1,333 – 1,330 = 3·10-3; nD = ΔnD′ /ΔnD = 3·10-3 / 1·10-2 = 0,3 (30 %); приращение А = 0,3 · ΔА = 0,3 · (–5·10-5) = –1,5·10-5; приращение В = 0,3 · ΔВ = 0,3 · (–2·10-4) = –6·10-5. Для n = 1,333:

А = 0,02373 – 1,5·10-5 = 0,023715, В = 0,03171 – 6·10-5 = 0,03165.

Zср = 41.4. Z1 = 41, σ1 = –0,545; Z2 = 42, σ2 = –0,588; Δσ = -4.3 10-2 Приращение Z = Zср – Z1/Z2 – Z1 = 41,4 – 41/42 – 41 = 0,4 (40 %). Приращение σ = 0,4⋅(–4,3⋅10-2) = –1,72⋅10-2; σист = σ1 + σпр = –0,545 – 1,72⋅10-2 = –0,562. На основании полученных результатов рассчитываем значение средней дисперсии и сравниваем с табличным значением: NF – NC = А + Вσ = 0,023715 + 0,03165·(–0,562) = 0,00592. Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Дано краткое описание используемого метода анализа. В первом опыте должно быть описано приготовление стандартных растворов этиленгликоля, результаты измерений показателя преломления его должны быть представлены в виде градуировочного графика. Во втором опыте должна быть дана методика определения плотности вещества и его показателя преломления; указано найденное вещество и проведена проверка полученных результатов с помощью расчета опытного значения мольной рефракции Rn по формуле Лоренц–Лорентца и ее теоретического значения Rт по сумме атомных рефракций и инкрементов связей. В третьем опыте должна быть описана методика определения плотности исследуемого раствора и его показателя преломления. 62

На основании этих данных рассчитывают удельную и мольную рефракцию вещества и сравнивают ее с теоретическим значением мольной рефракции. Полученные данные заносятся в таблицу. Во второй части этого опыта приводят значения показателя преломления, снятые по черной и красной шкалам дисперсии. На основании полученных результатов рассчитывают значение средней дисперсии твердого вещества и сравнивают его с табличным значением. Делают выводы о полученных данных. Контрольные вопросы

1. Поясните, почему показатель преломления обозначается nD20? 2. От чего зависит показатель преломления? 3. В чем отличие рефрактометра Аббе от рефрактометра Пульфриха? 4. Почему в рефрактометре Аббе нужен компенсатор дисперсии? Что является основной деталью компенсатора дисперсии? 5. Из каких составных частей состоит призма Амичи? Для чего она нужна? 6. Чем отличается молярная рефракция вещества от удельной рефракции?

63

5. ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Основы турбидиметрии. Нефелометрический и турбидиметрический методы основаны на способности коллоидных растворов и мутных сред рассеивать свет. В нефелометрии измеряют интенсивность рассеянного света в направлении, перпендикулярном к свету падающему (рис. 5.1). В турбидиметрии измеряют интенсивность выходящего светового потока в том же направлении, что и падающий свет. Связь между выходящим световым потоком и концентрацией частиц взвеси выраРис 16. Прохождение жается уравнением светового потока через S = lg(Io/I) = kbN, (5.1) коллоидный раствор где S – мутность; k – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом мутности; N – число рассеивающих частиц в миллилитре. Полученное уравнение аналогично уравнению основного закона фотометрии, и поэтому для практического определения концентрации мутных растворов турбидиметрическим методом используют любой фотометр. Особенности коллоидных растворов. Коллоидные растворы являются гетерогенными системами и содержат твердую и жидкую фазы. Они отличаются от истинных растворов размерами частиц, которые во много раз превышают размеры отдельных молекул и составляют от 100 до 1 нм. Коллоидные растворы являются термодинамически неустойчивыми системами. Объясняется это тем, что коллоидная система имеет огромную поверхностную энергию W за счет большой поверхности вещества в коллоидном состоянии: W = sσ, (5.2) 64

где s – суммарная поверхность коллоидных частиц, σ – поверхностное натяжение. Согласно второму закону термодинамики любая система стремится к минимуму свободной энергии. Поэтому в коллоидных системах происходит слипание коллоидных частиц в более крупные агрегаты, за счет чего общая поверхность уменьшается и, следовательно, уменьшается свободная поверхностная энергия. Такой самопроизвольный процесс называется коагуляцией. Коллоидные растворы (золи) способны рассеивать свет. С явлением рассеивания света коллоидными частицами связано явление опалесценции. Оно проявляется в некоторой мутноватости и в различии оттенков окраски золя в проходящем и отраженном свете. Особенно опалесценция выражена у бесцветных золей. Применение методов нефелометрии и турбидиметрии Применение методов, основанных на измерении рассеяния света, достаточно ограничено, прежде всего потому, что на измеряемый сигнал сильно влияет размер частиц. Поэтому необходимо строгое соблюдение идентичности условий построения градуировочного графика и анализа исследуемого раствора. Можно сказать, что и нефелометрия, и турбидиметрия могут быть полезными для селективных аналитических реакций, в результате которых образуется твердое соединение. Описаны методики определения аммиака иодидом ртути (реактив Несслера), фосфата в виде малорастворимого соединения с молибденом и стрихнином, сульфата бария с пределами обнаружения десятые-сотые доли микрограмма в миллилитре и др. Более интересно применение методов, основанных на рассеянии света, для определения средней молекулярной массы полимеров в растворах. Еще одно направление практического использования таких методов – это применение лазеров для дистанционного определения частиц, содержащихся в воздушном пространстве. В последнее время все чаще методы нефелометрии и турбидиметрии используются при создании новых материалов. В частности, для анализа самых различных наночастиц, нанопорошков.

65

Лабораторная работа № 8 ФОТОТУРБИДИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАЛЬЦИЯ

Цель: количественное осаждение кальция в виде оксалата и измерение интенсивности света, прошедшего через раствор, содержащий суспензию CaC2O4. Приборы и реактивы: • карбонат кальция CaCO3 (кр), высушенный при 110 С; • оксалат аммония (NH4)2C2O4 – 0,3 М раствор; • соляная кислота HCI – 2М раствор; • мерные колбы на 100 и 50 мл – 5 шт. (с пробками); • градуированные пипетки на 10 мл; • бюретка вместимостью 25 мл; • стакан химический на 50 мл; • фотоэлектроколориметр любого типа или абсобциометрнефелометр ЛМФ-69 (ФЭК-56) Порядок выполнения работы

Определение основано на осаждении кальция в виде оксалата и измерении интенсивности света, прошедшего через раствор, содержащий суспензию CaC2O4. Присутствие этанола повышает чувствительность метода. Определение выполняют методом градуировочного графика. Приготовление стандартного раствора кальция. Рассчитывают навеску CaCO3, необходимую для приготовления 100 мл исходного стандартного раствора с титром по кальцию ТСа = 1·10-3 г/мл (раствор 1). Навеску CaCO3, близкую к рассчитанной, взвешивают на аналитических весах в стакане 50 мл и осторожно растворяют в 10 мл раствора HCl, добавляя кислоту постепенно, малыми порциями. Количественно переносят полученный раствор в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят до метки водой. 66

Разбавленный стандартный раствор кальция с ТСа = 1· 10-4 г/мл (раствор 2) готовят разбавлением исходного раствора водой в 10 раз. Проведение измерений и построение градуировочного графика. В четыре–пять мерных колб вместимостью 50 мл приливают по 10 мл раствора оксалата аммония. Пипеткой добавляют различные (от 0 до 10 мл) объемы разбавленного стандартного раствора соли кальция (раствора 2) и доводят содержимое колб до метки водой. Растворы рекомендуется готовить с интервалом в 5 мин. Для повышения чувствительности определения можно добавить в каждую колбу 5–10 мл этилового спирта. Растворы перемешивают, поочередно наливают в кювету оптического прибора (l = 3 см при работе на ФЭК) и через 5 мин после приготовления измеряют оптическую плотность относительно воды при зеленом светофильтре. По полученным данным строят градуировочный график в координатах «оптическая плотность – концентрация кальция», г/мл. Анализ исследуемого раствора. Исследуемый раствор помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят до метки водой и тщательно перемешивают. В мерную колбу вместимостью 50 мл пипеткой переносят 10 мл полученного раствора, добавляют из бюретки 10 мл раствора оксалата аммония, этиловый спирт (если его добавляли при построении градуировочного графика) и доводят раствор до метки водой. Через 5 мин после приготовления измеряют оптическую плотность и по графику находят концентрацию кальция в исследуемом растворе. Рассчитывают массу кальция в пробе в миллиграммах. Составление отчета

В отчете должна быть сформулирована цель и задача выполнения данной лабораторной работы. Дано краткое описание используемого метода анализа. Должен быть приведен расчет навески вещества и описана методика приготовления стандартного раствора кальция. Проведены измерения. Результаты должны быть представлены в виде градуировочного графика. 67

Контрольные вопросы

1. На чем основаны турбидиметрический и нефелометрический методы анализа? 2. Что такое рассеяние света? 3. От каких факторов зависит интенсивность рассеяния света? 4. Почему в турбидиметрическом методе анализа в качестве прибора можно использовать фотоэлектрокалориметр? 5. Какие требования предъявляются к пробоподготовке в турбидиметрическом и нефелометрическом методах анализа? Литература 1.Основы аналитической химии. Практическое руководство/Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Высшая школа, 2001. 2. Отто М. Современные методы аналитической химии. М.: Техносфера, 2003. 3. Мухина Е.А. Физико-химические методы анализа. М.: Химия, 1995. 4. Васильев В.П., Морозова Р.П., Кочергина Л.А. Практикум по аналитической химии. М.: Химия, 2000. 5. Барковский В.Ф., Городенцева Т.Б., Торопова Н.Б. Основы физико-химических методов анализа. М.: Высшая школа,1983. 6. Васильев В.П. Аналитическая химия. Сборник вопросов, упражнений и задач/ В.П. Васильев, Л.А. Кочергина, Т.Д. Орлова / Под ред. В.П. Васильева. М.: Дрофа, 2003. 7. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2/ Д. Скуг, Д. Уэст / Под ред. Ю.А. Золотова. М.: Мир, 1979. 8. Дорохова Е.Н. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа/ Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова. М.: Высшая школа, 1991. 9. Цитович И.К. Курс аналитической химии/ И.К. Цитович. М.: Высшая школа, 1994. 10. Рощектаев Б.М., Мерков С.М. Инструментальные методы анализа: Учебное пособие. Обнинск: ИАТЭ, 1999. 11. Соколова Ю.Д., Мерков С.М. Спектральные методы анализа: Лабораторный практикум. Обнинск: ИАТЭ, 2004.

68