КОЛОРИМЕТРИЯ (лат. color цвет + греч. metreo мерить, измерять) - физико-химический метод определения интенсивности окраски раствора анализируемого вещества, основанный на визуальных или фотоэлектрических измерениях. Метод широко применяется в клин., биохим, и хим. исследованиях для определения концентраций различных веществ в р-рах.

Большинство унифицированных клин, лабораторных биохим, методов исследования имеют фотоколориметрическое завершение (о-толуидиновый метод определения сахаров, глюкозооксидазный метод определения глюкозы в крови и др.). Колориметрические методы точны и мало трудоемки. Все автоматизированные клин, биохим, методы являются колориметрическими или спектрофотометрическими. Фотоколориметрия широко применяется при контроле производства лекарственных препаратов в фарм, промышленности, в контрольно-аналитических лабораториях, в. сан-гиг. лабораториях. К. используют также при определении величины pH р-ров двухцветными индикаторами в присутствии буферного р-ра (или без него); в фотоколориметрии применяют одноцветные индикаторы без буферного р-ра. Определение различных веществ в р-ре с помощью цветных реакций применялось очень давно; впервые делать это стали врачи. В России анализы минеральных вод колориметрическими методами стали производиться с начала 18 в. Их проводили гл. обр. врачи и аптекари, используя в качестве реактивов соки растений.

В. М. Севергин разработал ряд колориметрических методов анализа минеральных вод и расширил число элементов, определяемых методом К.

При помощи К. определяют или собственную окраску анализируемого вещества, или окраску продукта реакции. Колориметрически можно определить от 10 -3 до 10 -8 моль/л. Фотоэлемент «видит» часть УФ-спектра и применяется в «ультрафиолетовой колориметрии». Глаз человека очень чувствителен к оттенкам цветов, но воспринимает лишь небольшой участок спектра; кроме того, у людей имеются индивидуальные различия в такой чувствительности. Применение фотоэлемента устраняет эти недостатки глаза. Поглощение (абсорбция) света окрашенным р-ром в ряде случаев подчиняется закону Бугера - Ламберта - Беера, по к-рому количество поглощенного света зависит от толщины слоя (длины оптического пути) и концентрации окрашенного р-ра (т. е. концентрации поглощающего вещества). Оптическая плотность р-ра D = lg(I 0 /I), где I 0 - интенсивность входящего в р-р светового потока, I - интенсивность ослабленного светопоглощением в р-ре выходящего светового потока. Если толщина слоя р-ра b, то lg(I 0 /I) = k*b, где k - постоянная величина. При постоянной толщине слоя р-ра D = k 1 *C, где C - концентрация, k 1 - постоянная величина, равная (k/2,303). Объединяя два уравнения, получаем

D = lg(I 0 /I) = k 1 *b*C.

Если b = 1 см, C = 1 моль/л, то D = k 1 . Постоянную k 1 называют молярным коэффициентом экстинкции и обозначают греч, буквой ε. Молярный коэффициент экстинкции зависит от хим. состава, строения и состояния вещества и от длины волны проходящего через р-р света. Закон Бугера - Ламберта - Беера справедлив только для монохроматического света, т. е. потока света, длина волн к-рого (λ) одинакова. Величина ε для различных соединений меняется от 10 1 до 10 5 . Чем больше величина ε, тем чувствительнее метод.

Отношение интенсивности монохроматического потока излучения, прошедшего через исследуемый р-р, к интенсивности первоначального потока счета называют прозрачностью или пропусканием р-ра и обозначают буквой T. Величину T выражают обычно в процентах: T = 100*I 0 /I (%).

Поглощение р-ра, обозначаемое буквой А, выражают также в процентах: А = 100(I 0 -I)/I(%).

В К. надлежит пользоваться монохроматическим светом. Монохроматизация достигается применением светофильтров, представляющих собой окрашенные среды, пропускающие световой поток только с определенной длиной волны, однако часто применяют светофильтры, выделяющие узкие области спектра. Светофильтр пропускает свет, дополнительный к цвету р-ра, т. е. соответствующий той области спектра, к-рая поглощается анализируемым р-ром. Светофильтры изготовляют из цветных стекол. Ранее применявшиеся колориметры - колориметр Дюбоска и клиновой колориметр Аутенрита - не имели светофильтров, что снижало точность измерений. Поглощение света р-рами многих окрашенных веществ не подчиняется закону Бугера - Ламберта - Беера; в этих случаях строят эмпирические калибровочные кривые (калибровочные графики).

Различают визуальную и фотоэлектрическую К. При визуальном методе стандартных серий (метод шкалы) используют набор пробирок одинакового бесцветного стекла и диаметра. В пробирки наливают возрастающие в геометрической прогрессии количества стандартного р-ра определяемого вещества и доводят его до одного и того же объема водой или другой подходящей жидкостью (напр., этанолом). Получается шкала окрасок от самой яркой до самой слабой. Можно приготовить серии долговечных стандартных разведений. Анализируемый р-р неизвестной концентрации сравнивают со шкалой стандартов по интенсивности окраски и находят ближайший к нему оттенок. Концентрацию вещества таким образом можно определить с точностью до ±5%.

При методе разбавления окраску анализируемого р-ра доводят до окраски стандартного р-ра, разбавляя более интенсивно окрашенный исследуемый р-р до совпадения с окраской менее интенсивно окрашенного стандартного р-ра, концентрация исследуемого вещества в к-ром известна. Окраску р-ров сравнивают визуально в компараторе Вальполя.

Компаратор Вальполя представляет собой ящик, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, с шестью гнездами для пробирок (рис.). В передней и задней стенках имеются круглые отверстия. Отверстия задней стенки прикрыты матовым стеклом для получения однородного фона. В среднее гнездо второго ряда ставят пробирку с исследуемым р-ром, в два крайних - пробирки с соответствующими стандартными р-рами; меняя среднюю пробирку, находят стандартный р-р, по окраске совпадающий (или наиболее близкий) с исследуемым р-ром. Иногда испытуемый р-р, окрашенный более интенсивно, разбавляют водой или другим растворителем до тех пор, пока его окраска не сравнится с окраской эталонного образца. Для измерения объема удобно употреблять пробирки с делениями одинакового диаметра. Концентрацию рассчитывают по формуле

С исп = С ст *V исп /V ст

где С исп - концентрация испытуемого р-ра, С ст - концентрация стандартного р-ра, V ИСП - объем испытуемого р-ра, V CT - объем стандартного р-ра. Метод более точен, чем предыдущий.

Метод уравнивания заключается в уравнивании высоты столбов стандартного и испытуемого р-ров. Высоты этих р-ров уравниваются перемещением погружателей в специальные кюветы концентрационного колориметра КОЛ-1М, который снабжен набором светофильтров и лампой-осветителем. Концентрацию испытуемого р-ра рассчитывают, как при методе разбавления.

При фотоэлектрической К. используют фотоколориметры ФЭК-М, ФЭК-Н-57, ФЭК-56, ФЭК-60. Измерение основано на уравнивании световых потоков, проходящих через контрольный и исследуемый р-ры и падающих на фотоэлементы. Фотоколориметры высокочувствительны, точны и объективны (см. Фотометрия).

Условия фотоэлектрического анализа позволяют применить также экстракционно-фотометрический метод, когда органическим растворителем извлекают только продукт реакции, а окрашенный реактив остается в водной фазе, не мешая определению.

Для повышения точности анализа, для определения больших концентраций (в фарм, анализе), устранения мешающих компонентов и влияния светопоглощения реактива применяют дифференциальный метод. В этом случае оптические плотности анализируемого и стандартного р-ров измеряют не по отношению к чистому растворителю с нулевым поглощением, а по отношению к окрашенному же р-ру анализируемого вещества с концентрацией С0, близкой к концентрации Сисп. Фотоколориметрическое титрование проводят на приборе ФЭТ-УНИЗ. Кюветой служит стакан с магнитной мешалкой и бюреткой над ним. Поток света пронизывает содержимое стакана горизонтально и попадает на фотоэлемент. Фототок регистрируется гальванометром.

Библиография: Бабко А. К. и Пилипенно А. Т. Фотометрический анализ, М., 1974; Булатов М. И. и Калин-кин И. П. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа, Л., 1972; Коренман И. М. Фотометрический анализ, Методы определения органических соединений, М., 1975.

Ф. М. Шемякин.

Колориметрические методы анализа, практические примеры .

Колориметрия - это метод количественного определения содержания веществ в растворах, либо визуально, либо с помощью приборов, таких как колориметры.

Колориметрия может быть использована для количественного определения всех тех веществ, которые дают окрашенные растворы, или могут быть, с помощью химической реакции, дать окрашенное растворимое соединение. Колориметрические методы основываются на сравнении интенсивности окраски исследуемого раствора, изучаемого в пропущенном свете, с окраской эталонного раствора, содержащего строго определенное количество этого же окрашенного вещества, или же с дистиллированной водой.

Любопытна история возникновения колориметрии и фотометрии. Ю. А. Золотов упоминает, что Роберт Бойль (так же, как и некоторые ученые до него) использовал экстракт дубильных орешков, чтобы различить железо и медь в растворе. Однако, по-видимому, именно Бойль впервые заметил, что чем больше железа содержится в растворе, тем более интенсивна окраска последнего. Это был первый шаг к колориметрии. А первым инструментом колориметрии стали колориметры типа колориметра Дюбоска (1870), которые использовались вплоть до недавнего времени.

Более совершенные приборы - спектрофотометры - отличаются возможностью исследования оптической плотности в широком диапазоне длин волн видимого спектра, а также в ИК и УФ-диапазонах, с меньшей дискретностью длины волны (с использованием монохроматора).

Фотоколориметры и спектрофотометры измеряют величину пропускания света при определенной длине волны света. Контроль (обычно дистиллированная вода или исходный материал без добавления реагентов) используется для калибровки устройства.

Колориметрия широко применяется в аналитической химии, в том числе для гидрохимического анализа, в частности - для количественного анализа содержания биогенных веществ в природных водах, для измерения pH, в медицине, а также в промышленности при контроле качества.

Фотоколориметрия - количественное определение концентрации вещества по поглощению света в видимой и ближней ультрафиолетовой области спектра. Поглощение света измеряют на фотоколориметрах или спектрофотометрах.

Потенциометрия, практическое применение.

Потенциометрия (от лат. potentia-сила, мощность и греч. metreo- измеряю), электрохимический метод исследования и анализа веществ, основанный на зависимости равновесного электродного потенциала Е от термодинамической активности а компонентов электрохимической реакции: aА + bВ + ... + nеmМ + рP + Эта зависимость описывается Нернста уравнением

где Е0 стандартный потенциал, R-газовая постоянная, Т - абсолютная температура, F-постоянная Фарадея, n-число электронов. участвующих в реакции, a, b, ..., т, р...-стехиометрические коэффициенты при компонентах реакции А, В, ..., М, Р (которыми м.б. ионы и молекулы в жидкой, твердой или газовой фазе). Активности твердых и газообразных компонентов и растворителей принимают за единицу.

При потенциометрич. измерениях составляют гальванич. элемент с индикаторным электродом и электродом сравнения и измеряют эдс этого элемента. Различают прямую П. и потенциометрич. титрование. Прямая П. основана на определении активности (концентрации) веществ по измеренным значениям эдс или эп. В зависимости от объекта исследования выбирают соответствующий индикаторный электрод. В качестве индикаторных электродов используют в П. серебряные, платиновые, стеклянные, а также ионоселективные электроды. Электроды сравнения имеют постоянный потенциал; чаще всего используют каломельный и хлорсеребряный электрод. Прямая П. широко применяется в технохимических контроле виноделия для определения содержания в вине кальция, калия, растворенного кислорода, рН вина и виноматериалов и др.

Потенциометрическое титрование основано на измерении эдс или эп индикаторного электрода в процессе титрования для нахождения точки эквивалентности в реакциях нейтрализации, окисления-восстановления, осаждения и комплексообразования. Существенным является резкое изменение потенциала индикаторного электрода вблизи точки эквивалентности. Потенциометрич. титрование можно проводить при непрерывном измерении эдс компенсационным методом, а также с помощью различных упрощенных схем, позволяющих определить только скачок эдс в момент конца титрования. Потенциометрич. титрование находит применение при определении содержания кислот в соках и виноматериалах. Достоинства потенциометрич. титрования - низкие границы определяемых концентраций, объективность и точность установления конечной точки титрования, возможность титрования в окрашенных и мутных средах, последовательное титрование нескольких компонентов, простота автоматизации и др.

Потенциометрический метод – это метод качественного и количественного анализа, основанный на измерении потенциалов, возникающих между испытуемым раствором и погруженным в него электродом. Данный метод рекомендуется для установления доброкачественности и количественного анализа некоторых фармакопейных препаратов. Использую потенциометрическое титрование, можно более объективно устанавливать точку эквивалентности, поэтому метод находит широкое практическое применение. Одним из направления потенциометрического метода является хронопотенциометрия. Сущность этого метода заключается в том, что потенциал одного их электродов записывают как функцию времени. Помимо аналитических целей метод может быть использован для изучения кинетики химических процессов. Потенциометрический метод также может быть использован при исследовании процессов разрушения лекарственных веществ при хранении.

Интенсивность окраски растворов можно измерять различными методами. Различают субъективные (или визуальные) методы колориметрии и объективные (или фото колориметрические).

Визуальными называются такие методы, при которых оценку интенсивности окраски испытуемого раствора делают невооруженным глазом.

При объективных методах колориметрического определения для измерения интенсивности окраски испытуемого раствора вместо непосредственного наблюдения пользуются фотоэлементами. Определение в этом случае проводят в специальных приборах - фотоколориметрах, откуда и метод получил название фотоколориметрического.

Визуальные методы. К визуальным методам относятся:

1) метод стандартных серий;

2) метод дублирования (колориметрическое титрование);

3) метод уравнивания.

Метод стандартных серий. При выполнении анализа методом стандартных серий интенсивность окраски анализируемого окрашенного раствора сравнивают с окрасками серии специально приготовленных стандартных растворов (при одинаковой толщине слоя).

Колориметрическое титрование (метод дублирования). Этот метод основан на сравнении окраски анализируемого раствора с окраской другого раствора - контрольного. Для приготовления контрольного раствора готовят раствор, содержащий все компоненты исследуемого раствора, за исключением определяемого вещества, и все употреблявшиеся при подготовке пробы реактивы, и к нему добавляют из бюретки стандартный раствор определяемого вещества. Когда этого раствора будет добавлено столько, что интенсивности окраски контрольного и анализируемого раствора уравняются, считают, что в анализируемом растворе содержится столько же определяемого вещества, сколько его было введено в контрольный раствор.

Метод уравнивания. Этот метод основан на уравнивании окрасок анализируемого раствора и раствора с известной концентрацией определяемого вещества - стандартного раствора.

Существуют два варианта выполнения колориметрического определения этим методом.

По первому варианту уравнивание окрасок двух растворов с разной концентрацией окрашенного вещества проводят путем изменения толщины слоев этих растворов при одинаковой силе проходящего через растворы светового потока. При этом, несмотря на различие концентраций анализируемого и стандартного растворов, интенсивность светового потока, проходящего через оба слоя этих растворов, будет одинакова.

Соотношение между толщинами слоев и концентрациями окрашенного вещества в растворах в момент уравнивания окрасок будет выражаться уравнением:

где - толщина слоя раствора с концентрацией окрашенного вещества ; - толщина слоя раствора с концентрацией окрашенного вещества .

В момент равенства окрасок отношение толщин слоев двух сравниваемых растворов обратно пропорционально отношению их концентраций.

На основании приведенного уравнения, измерив толщину слоев двух одинаково окрашенных растворов и зная концентрацию одного из этих растворов, легко можно рассчитать неизвестную концентрацию окрашенного вещества в другом растворе.

Для измерения толщины слоя, через который проходит световой поток, можно применять стеклянные цилиндры или пробирки, а при более точных определениях специальные приборы - колориметры.

По второму варианту, для уравнивания окрасок двух растворов с различной концентрацией окрашенного вещества, через слои растворов одинаковой толщины пропускают световые потоки различной интенсивности.

В этом случае оба раствора имеют одинаковую окраску, когда отношение логарифмов интенсивностей падающих световых потоков равно отношению концентраций.

В момент достижения одинаковой окраски двух сравниваемых растворов, при равной толщине их слоев, концентрации растворов прямо пропорциональны логарифмам интенсивностей падающего на них света.

По второму варианту определение может быть выполнено только с помощью колориметра.

Фотоколориметрические методы. Все фотоколориметрические методы определения основаны на одном общем принципе. Световой поток проходит через кювету или пробирку, наполненную испытуемым окрашенным раствором. Прошедший через раствор световой поток воспринимается фотоэлементом, в котором световая энергия превращается в электрическую. Возникающий при этом электрический ток измеряют при помощи чувствительного гальванометра. Как показал А. Г. Столетов, сила электрического тока, возникающего при действии световой энергии на фотоэлементу прямо пропорциональна интенсивности освещения.

Для определения этим методом концентрации исследуемого вещества измеряют оптическую плотность испытуемого раствора и эталонного раствора, концентрация которого известна . Расчет проводят по формуле:

Основными преимуществами фотоколориметрических методов измерения интенсивности окраски являются быстрота и легкость определений при высокой их точности.

Нашей промышленностью выпускаются фотоколориметры марки ФЭК-М, в которых интенсивности световых потоков измеряются с помощью селеновых фотоэлементов. Действие прибора основано на принципе уравнивания интенсивности двух световых потоков при помощи щелевой диафрагмы. Подробное изложение конструкции прибора и порядок работы на нем даются в прилагаемых к прибору паспорте и инструкции.

Построение калибровочной кривой. При массовых фотоколориметрических анализах, определяя концентрацию испытуемого раствора, не сравнивают каждый раз его светопоглощение со светопоглощением эталонного раствора, а предварительно строят так называемую калибровочную кривую. Для этого пользуются серией эталонных растворов различной концентрации. Имея такую кривую, при определении концентрации испытуемого раствора достаточно измерить его светопоглощение и по калибровочной кривой найти величину концентрации, соответствующую найденному светопоглощению.

Для построения калибровочной кривой нужно приготовить серию эталонных растворов, содержащих разные количества определяемого вещества. Сначала приготовляют стандартный раствор, содержащий строго определенное количество исследуемого вещества. С помощью бюретки отбирают в мерные колбы емкостью различные, точно измеренные объемы этого стандартного раствора и соответствующих реактивов, вызывающих окраску анализируемого раствора. Затем содержимое каждой мерной колбы разбавляют дистиллированной водой, доводя объем раствора до метки.

С помощью фотоколориметра измеряют оптические плотности приготовленных эталонных растворов и результаты измерений записывают в виде таблицы.

Пример такой записи приведен ниже:

На основании полученных результатов строят кривую зависимости оптической плотности раствора от его концентрации. Это и есть калибровочная кривая (рис. 91).

Рис. 91. Зависимость оптической плогности раствора от концентрации (калибровочная кривая).

Для ее построения на миллиметровой бумаге откладывают по оси абсцисс значения концентраций эталонных растворов, а по оси ординат - величины их оптических плотностей. Затем из точек, найденных на осях, восстанавливают перпендикуляры, и точки их пересечения соединяют одной линией.

Колориметрия - один из наиболее простых методов абсорбционного анализа. Он основан на изменении оттенков цвета исследуемого раствора в зависимости от концентрации. Колориметрические методы можно разделить на визуальную колориметрию и фотоколориметрию.

Визуальная колориметрия

Она осуществляется за счет стандартных серий. Для этого исследуемый раствор сравнивают с набором стандартных растворов, которые должны быть свежеприготовленными и отличаться друг от друга не менее чем на 10-15 %.

Например, колориметрическое определение pH по Алямовскому основано на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от концентрации ионов водорода, присутствующих в растворе.

Шкала прибора Алямовского представляет собой ряд запаянных пробирок, заполненных окрашенным раствором. Этот устойчивый к действию света раствор имитирует окраску универсального индикатора при определенном значении pH. Испытуемый раствор сравнивают со шкалой и находят в ней пробирку, наиболее совпадающую с ним по цвету. Если окраска жидкости не соответствует цвету растворов шкалы, то берут среднее значение между двумя приближающимися по цвету пробирками. Иногда может встретиться набор Алямовского, в котором стандартная цветная шкала представлена не ампулами с растворами, а стеклянными пластинками с цветными пленками.

Для удобства сравнения к прибору прилагается компаратор, но техника сравнения растворов со шкалой в этом случае другая. Пробирку с окрашенным испытуемым раствором нужно поместить в левое гнездо компаратора. В пробирку из правого гнезда компаратора наливают 5 мл дистиллированной воды. В пазы компаратора вставляют стандартную цветную шкалу, при этом ее окрашенная часть должна находиться против пробирки с дистиллированной водой, а бесцветная - против испытуемого раствора. Компаратор берут левой рукой и поднимают до уровня глаз, держа шкалой от себя и повернув ее к свету. Передвигая стандартную шкалу вверх и вниз, находят ту ее часть, которая по окраске совпадает с испытуемым раствором. Повернув компаратор шкалой к себе, отсчитывают значение pH и записывают результат анализа.

Фотоколориметрия

Фотоколориметрические методы - одна из широко используемых разновидностей абсорбционного оптического анализа. Для более точного определения анализируемого элемента применяют специальные приборы - фотоэлектроколориметры (ФЭК).

При работе на ФЭК чаше всего используют метод градуировочной кривой, основанный на построении калибровочного графика в осях «оптическая плотность - концентрация» для стандартных растворов известной концентрации. Измерив оптическую плотность анализируемого раствора, по графику находят его концентрацию. Для лучшего усвоения фотоколориметрического метода студентам предлагается провести лабораторный анализ определения ионов меди и никеля в растворе этим методом на КФК-3-01.

Лабораторная работа 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТВОРЕ ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель работы: научится работать на фотоколориметре КФК-3-01. Определить содержание ионов тяжелых металлов на КФК-3-01.

Порядок работы на фотометре КФК-3-01.

Закрыть крышку кюветного отделения. Включить тумблер «Сеть». По истечении 30 мин приступить к работе. Установить необходимую длину волны.

  • 1. Установку длин волн необходимо выполнять подводкой со стороны коротких длин волн к более длинным. Если при установке значение длины волны превысило требуемое, необходимо вновь вернуться на 20-30 Нм к более коротким волнам и повторно подвести к требуемому значению.
  • 2. Взять две кюветы. В одну налить дистиллированную воду, а в другую - исследуемый раствор. Кюветы заполняются до метки с боковой стороны. На наружной поверхности кюветы не должно быть капель.
  • 3. Установить кюветы в кюветное отделение. Кювету с «холостой пробой» установить в дальнее гнездо кюветодержателя. Ручку перемещения кювет установить в крайнее левое положение. Закрыть крышку кюветного отделения.
  • 4. Клавишей «Д» или «С» выбрать режим измерения. Нажать клавишу «#». На нижнем индикаторе, на верхней строке будет надписано «Градуировка» через 3-5 с. Надпись исчезнет и появится «Изменение», а на нижней строке - результат измерения. Ручку перемещения кювет установить вправо. На нижней строке появится результат измерения (оптическая плотность исследуемого раствора).

Задание 1. Определения содержания Си++ в растворе фотоколори-метрическим методом.

Оборудование и реактивы: фотометр КФК-3-01, кювета 3 см, колбы мерные емкостью 50 мл, пипетки 5,10 мл, стандартный раствор Си ++ - 0,5 мг/мл, раствор аммиака 1:1.

Методика эксперимента

1. Выбор длины волны.

В мерную колбу емкостью 50 мл внести 14 мл стандартного раствора Си +2 , добавить 15 мл аммиака и довести водой до метки. Перемешать и замерить оптическую плотность раствора /) от длины волны X. Заполнить табл. 1. В качестве оптимальной принимается та длина волны Х 0 , при которой величина оптической плотности максимальна для данного раствора (рис. 1).

Рис. 1. Зависимость оптической плотности Э от длины волны X

2.

В мерных колбах емкостью 50 мл приготовить 5-6 растворов Си - ^ с различным содержанием от 1 до 7 мг/мл. Объем каждого раствора 15 мл. В каждую колбу добавить 15 мл аммиака и довести водой до метки. Перемешать и замерить оптическую плотность И при выбранной длине волны Х 0 . Заполнить табл. 2 и построить график зависимости оптической плотности?) от концентрации раствора С (рис. 2).

3. Определение содержания Си +2 в контрольном растворе.

В колбу с контрольным раствором добавить 10 мл воды, 15 мл аммиака. Водой довести до метки и перемешать. Замерить оптическую плотность раствора. По калибровочному графику (рис. 2) определить С 0 - содержание Си +2 в растворе.

4. Сделать выводы по работе.

Задание 2. Определение содержания №+2 в растворе фотоколори-метрическим методом.

Оборудование и реактивы: фотометр КФК-3-01, кювета 3 см, колбы мерные емкостью 50 мл, пипетки 5,10 мл, стандартный раствор 1Ч1 ++ - 0,01 мг/ мл, 1%-ный спиртовой раствор диметилглиоксима, йодная вода, раствор аммиака 1:1.

Методика эксперимента

1. Выбор длины волны.

В мерную колбу емкостью 50 мл внести 10 мл стандартного раствора № , добавить 5 мл йодной воды, 6 мл аммиака и 2 мл диметилглиоксима. Довести водой до метки, перемешать. Через 5-7 мин замерить оптическую плотность раствора при различных длинах волн. Заполнить табл. 1. Построить график зависимости оптической плотности раствора?> от длины волны X. В качестве оптимальной принимается та длина волны 7. 0 , при которой величина оптической плотности максимальна для данного раствора (см. рис. 1).

2. Построение калибровочного графика.

В мерных колбах емкостью 50 мл приготовить 5-6 растворов № +2 с различным содержанием от 0,01 до 0,1 мг/мл. Объем каждого раствора 10 мл. Затем в каждую колбу добавить реактивы, как указано в п. 1. Довести водой до метки, перемешать. Через 5-7 мин замерить оптическую плотность раствора при выбранной длине волны. Заполнить табл. 2 и построить график зависимости оптической плотности О от концентрации раствора С (см. рис. 2).

3. Определение содержания № +2 в контрольном растворе.

В колбу с контрольным раствором добавить 10 мл воды, а затем добавить реактивы, как указано в п. 1. Замерить /) 0 - оптическую плотность раствора. По калибровочному графику (рис. 3) С () определить С 0 - содержание № +2 в растворе.

4. Сделать выводы по работе.

Таблица 1

(Филин В.А. Видеоэкология. Что для глаза хорошо, а что - плохо. М.: Видеоэкология, 1997).

Лабораторная работа №1

Тема: ОСОБЕННОСТИ МЕТОДОВ АНАЛИЗА И ВЫПОЛНЯЕМЫХ ОПЕРАЦИЙ. ОТБОР И ХРАНЕНИЕ ПРОБ

Цель: Изучить методы анализа проб воды на судне, отбор и хранение проб.

Особенности методов анализа и выполняемых операций

При использовании судовой экспресс-лаборатории СЛКВ пробы воды анализируются различными методами (см. табл. 1). При аналитическом химическом контроле пробы воды анализи­руются визуальным, визуально-колориметрическим, фотоколориметрическим, титриметрическим методами.

Таблица 1.1

Правила консервации и хранения проб

Наименование показателя Материал, из которого изготовлена ёмкость для отбора и хранения проб Метод консервации Макси­мальный срок хранения пробы с момента отбора Примечание
Водород­ный показа­нии. (pH) -- 6 час Определение предпочтительнее проводить на месте отбора проб
Железо общее Полимерный материал или боросиликатное стекло Подкисление соляной кислотой до pH <2 1 мес. Рекоменду­ется опреде­лять сразу после опре­деления неустойчивых показателей
Жёсткость общая Полимерный материал или стекло 24 час Допускается хранение в течение 48 час
Масло и нефтепродукты Стекло Экстракция ЧХУ на месте отбора пробы Добавление 2-4 мл ЧХУ на 1 л пробы. Объем добав­ленного ЧХУ учитывается при проведе­нии экстрак­ции. 24 час Емкость перед отбором проб должна быть промыта ЧХУ.
Фосфаты (полифосфаты) Полимерный материал или стекло Добавление 2-4 мл хлороформа на 1 л пробы 24 ч Охлаждение до 2-5 °С
Хлор остаточный Полимерный материал или стекло Определение следует проводить как можно скорее
Хлорид- анионы Полимерный материал или стекло 1 мес. Охлаждение до 2-5°С Хранение в тёмном месте.
Щёлочность Полимерный материал или стекло Охлаждение до 2-5°С 24 ч
Запах Стекло Охлаждение до 2-5°С 6 час
Цветность Полимерный материал или стекло Охлаждение до 2-5°С и хранение в темном месте 24 час Допускается определение на месте отбора проб
Мутность Полимерный материал или стекло 24 час Предпочти­тельнее проводить определение на месте отбора проб
Привкус Стекло 2ч Определение проводят при отсутствии подозрений на бактери­альное загрязнение и отсутствии вредных веществ в опасных концентрациях
Удельная электропроводность Полимерный материал или стекло Охлаждение до 2-5°С 24 ч Предпочти­тельнее проводить определение на месте отбора проб

Таблица 1.2

Поправочные множители для условий отбора проб без использования охладителей

Давление в котле, кг/см 2 Поправочный множитель «К» Давление в котле, кг/см 2 Поправочный множитель «К»
0,92 0,69
0,88 0,67
0,85 0,66
0,83 0,65
0,81 0,64
0,79 0,63
0,77 0,62
0,75 0,61
0,74 0,60
0,72 0,59
0,71 0,58
0,70 0,57

С ОФ = С колор х К = 50 х 0,79 = 39,5 мг/л

Вопросы для самоконтроля:

1. Методы анализа проб воды на судне.

Анализ визуальным методом

Визуальный метод анализа (оценки) - метод, основанный на получении информации невооруженным глазом либо с ис­пользованием оптических приборов (микроскопа, лупы). Визу­альные методы относятся к органолептическим методам анализа.

Визуальный анализ воды (мутность, прозрачность) прово­дится при помощи градуированной стеклянной трубки и образца шрифта или юстировочной метки (рис.4) и основан на визуаль­ном зрительном наблюдении объек4та (шрифта или метки) сквозь водяной столб при направленном достаточном освещении. Таким образом, определяют прозрачность воды в см - высота водяного столба, сквозь которую различим объект (шрифт или метка). За­тем по градуировочному графику, который представляет собой кривую зависимости мутности и прозрачности воды, определяют мутность воды в единицах мутности ЕМ/л (ЕМФ) (по фармазину) или мг/л (по каолину).

Анализ колориметрическими методами

Колориметрический метод анализа основан на изменении поглощения света веществом, определении концентрации веще­ства по интенсивности окраски растворов.

Определяемый компонент при помощи химико-аналитической реакции переводят в окрашенное соединение, после чего измеряют интенсивность окраски полученного раствора либо сравнивают интенсивность окраски исследуемого раствора с окраской стандартного раствора и им плёночной контрольной шкалы. Интенсивность окраски является мерой концентрации анализируемого вещества. Если окраска пробы оценивается визуально, такой метод называется визуально-колориметрическим. При измерении интенсивности окраски проб с помощью прибора - фотоколориметра - метод называется фотоколориметрическим.

При выполнении анализа визуально-колориметрическим методом (pH, железо общее, жёсткость общая, фосфаты, цветность) определение проводится в колориметрических пробирках или склянках.

Колориметрические пробирки представляют собой обыч­ные, широко используемые в лабораториях пробирки из бесцветного стекла диаметром 11-15 мм. Колориметрические про­бирки и склянки могут иметь метки («5 мл», «10 мл»), показывающих объём в миллилитрах и, следовательно, уровень, до которого следует наполнить пробирку или склянку пробой, чтобы обеспечить необходимые условия визуального колориметрирования. Колориметрические пробирки и склянки для колориметрирования имеют одинаковую форму и диаметр, т.к. от этих параметров зависит высота слоя окрашенного раствора и, следовательно, интенсивность окраски.

Наиболее точные результаты при анализе визуально-колориметрическим методом достигаются, если сравнивать и риску пробы с окраской модельных растворов.


Визуальное колориметрирование пробы проводят, распола­гая колориметрическую склянку или пробирку на белом поле контрольной шкалы и, освещая склянку рассеянным белым све­том достаточной интенсивности, наблюдают окраску раствора сверху (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Проведение визуально-колориметрического определения по контрольной плёночной шкале с применением колориметрической пробирки (а) и колориметрической склянки (б), по шкале растворов-имитаторов (в).

За результат анализа при визуальном колориметрировании принимают значение концентрации эталонного раствора или образца окраски контрольной шкалы, наиболее близкого к окраске пробы анализируемой воды.