ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМ
Приборы и оборудование: Спектрофотометр СФ-26, набор кювет, растворы исходных молекулярных компонентов.
1. Измерить на спектрофотометре СФ-26 электронные спектры поглощения индивидуальных соединений, входящих в состав 2-компонентной системы.
2. Анализируя спектры индивидуальных соединений, выбрать две аналитических длины волны.
3.
Для обеих
аналитических длин волн 
определить значения
коэффициентов экстинкции i
– тых индивидуальных соединений 
и
значения оптической плотности 2-компонентного раствора 
.
4. Располагая необходимыми значениями
и ,
определить концентрации Сi индивидуальных
веществ, входящих в состав двухкомпонентного раствора.
5. Изучить вопросы:
· Принцип аддитивности Фирордта.
· Открытие и закрытые многокомпонентные системы.
· Методы анализа двухкомпонентных систем с известными коэффициентами экстинкции компонентов:
o метод Фирордта,
o метод отношения оптических плотностей,
o номографический метод.
Количественный анализ многокомпонентной системы можно проводить несколькими методами. В частности при анализе двухкомпонентных систем наиболее распространенными являются следующие методы:
Метод основан на непосредственном использовании принципа аддитивности Фирордта:
D(l) = e1(l)×c1×l + e2(l)×c2×l + … = l×Sei(l)×ci , (1)
где ei(l) – коэффициент экстинкции i-того компонента на длине волны l, ci – его концентрация.
Для двухкомпонентной системы оптическая плотность на длинах волн l1 и l2 в соответствии с (1) запишется:
D(l1) = e1(l1)×c1×l + e2(l1)×c2×l ü
ý (2)
D(l2) = e1(l2)×c1×l + e2(l2)×c2×l þ
Методика проведения анализа состоит в следующем:
1. Снимают полный спектр поглощения пробы и выбирают в качестве аналитических длин волн l1 и l2. С целью увеличения чувствительности анализа l1 и l2 выбирают в максимумах оптической плотности пробы.
2. Определяют значения оптических плотностей D(l1) и D(l2).
3. Решая систему уравнений (2), получают:
(3)
(4)
В. Метод отношения плотностей.
Введем относительные концентрации первого (x1) и второго (x2) компонентов в смеси:
x1=c1/(c1+c2); x2=c2/(c1+c2). (5)
Разделив одно из уравнений системы уравнений (2) на другое и подставив x1 и x2 в соответствии с выражениями (5) и с учетом того, что x1 +x2 =1, получим
(6)
Уравнение (6) является уравнением аналитической кривой, вид которой представлен на рисунке 1.
В точке А величина 
равна отношению e2(l1)×/ e2(l2), в точке В -
отношению×e1(l1)×/ e1(l2).
Анализируемая кривая
строится по измерениям оптической плотности на аналитических длинах волн l1 и l2 для стандартных образцов.
Определив для анализируемой смеси величину 
, по
аналитической кривой определяют относительное содержание одного из компонентов
смеси x1, а по уравнению x2=1-x1
– относительное содержание второго компонента.
Достоинствами методов, использующих отношение оптических плотностей, являются не только сравнительная простота и быстрота анализа, но и значительно меньшая погрешность анализа.
С. Номографический метод
При проведении большого числа анализов смесей одних и тех же компонентов систему уравнений (2) удобно решать с помощью номограмм. Преимущество номографического метода состоит в простоте его использования даже при отклонениях от закона Бугера или принципа аддитивности. Одна из возможных номограмм изображена на рисунке 2.
К горизонтальной оси на произвольном расстоянии друг от друга строят два перпендикуляра, на которых в произвольном масштабе наносят оптические плотности на аналитических длинах волн D(l1) и D(l2). На этих перпендикулярах откладывают оптические плотности растворов обоих компонентов с известной их концентрацией (точки 1 и 1* - для первого компонента, точки 2 и 2* - для второго). Точки 1 и 1* соединяют прямой. Которую продолжают до пересечения с горизонтальной осью (точка О*). Из точки О* возводят перпендикуляр О*В, являющийся осью концентраций второго компонента. Аналогично, через точки 2 и 2*, соответствующие оптическим плотностям второго компонента, проводят прямую до пересечения с горизонтальной осью и получают ось концентраций первого компонента ОА. Масштабы на осях ОА и О*В определяют исходя из того, что отрезки ОА и О*В соответствуют концентрациям использованных для построения номограмм растворов .
 |
Анализ неизвестной двухкомпонентной смеси проводят следующим образом. На осях D(l1) и D(l2) наносят точки, соответствующие оптическим плотностям анализируемого раствора D1 и D2 и соединяют их прямой, отсекающей на осях концентраций отрезки, равные содержанию первого (c1) и второго (c2) компонентов в анализируемом растворе.
При соблюдении закона Бугера и принципа аддитивности оси концентраций и оптических плотностей на номограмме имеют равномерный масштаб. Отклонения от законов линейности можно скомпенсировать переменным масштабом на осях.
Порядок выполнения работы
1. Изучить устройство, оптическую схему и порядок выполнения работы спектрофотометра СФ-26.
2. Зарегистрировать спектры поглощения растворов первого и второго компонентов в указанной преподавателем спектральной области и определить аналитические длины волн l1 и l2 .
3. Измерив оптическую плотность раствора первого компонента D1(l1) и D1(l2) и зная его концентрацию с10и толщину кюветы l, определить коэффициенты экстинкции первого компонента e1(l1) и e1(l2), используя закон Бугера. Аналогичным образом определить коэффициенты экстинкции второго компонента e2(l1) и e2(l2).
4. Измерить оптическую плотность анализируемой двухкомпонентной системы на аналитических длинах волн D(l1) и D(l2). Определить концентрации каждого из компонент с1 и с2 :
a. методом Фирордта,
b. методом отношение оптических плотностей,
c. номографическим методом.
5. Сравнить полученные результаты и сделать выводы.
1. М.Я. Бернштейн, Ю.Л. Каминский. Спектрофотометрический анализ в органической химии. Л. 1986.
2. А.А. Мальцев. Молекулярная спектроскопия. М., 1980.
3. К. Бенуэлл. Основы молекулярной спектроскопии. М., 1985.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.