Коэффициент молярного поглощения

Молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщине светопоглощающего слоя 1см

Аналитическая химия № 2

а) Математическое выражение основного закона светопоглощения; характеристика величин, входящих в него, их размерность.

Основной закон светопоглощения записывается в следующем виде:

I = I0*10-εlc,

где ε – молярный коэффициент светопоглощения, л * моль-1 * см-1;

l – толщина светопоглощающего слоя, см;

с – концентрация раствора, моль/л;

I и I0 – интенсивность светового потока на выходе и входе в кювету с раствором соответственно, Вт/м2.

б) Дать определение молярного и удельного коэффициентов поглощения. Указать факторы, влияющие на их значение, размерность.

А = -lg I/I0

тогда молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора при толщине светопоглощающего слоя 1см.

Молярный коэффициент поглощения имеет размерность

л * моль-1 * см-1. Он зависит от природы вещества, а также от длины волны проходящего света.

Удельный коэффициент поглощения получается тогда, когда концентрация раствора выражена в массовых процентах, а не моль/л. В этом случае удельный коэффициент поглощения равен оптической плотности чистого вещества при толщине слоя 1 см. Зависит от тех же параметров, что и молярный коэффициент поглощения. Размерность — л*%(мас.)-1*см-1

а) Сущность потенциометрического титрования. Графические способы установления точки эквивалентности.

Сущность данного метода заключается в определении разности потенциалов между индикаторным электродом, потенциал которого меняется вместе с концентрацией титруемого раствора, и электродом сравнения, имеющего неизменный потенциал. Точка эквивалентности при титровании определяется по значительному скачку разности потенциалов.

Графический способ установления точки эквивалентности заключается в визуальном исследовании кривой титрования. На ней имеется максимальный наклон, который можно принять за точку эквивалентности.

б) Принцип и область применения прямой потенциометрии. Определение концентрации веществ (метод градуировочного графика).

Особенность принципа прямой потенциометрии заключается в том, что при ней непосредственно определяется концентрация ионов по значению потенциала соответствующего индикаторного электрода. В основном, прямая потенциометрия применяется для рН-метрии и ионометрии, а также редоксиметрии.

Сущность метода градуировочного графика. Измеряют интенсивность аналитического сигнала у нескольких стандартных образцов или стандартных р-ров и строят градуировочный график в координатах I = f(с) или I = f(lgc), где с — концентрация компонента в стандартном р-ре или стандартном образце. В тех же условиях измеряют интенсивность сигнала у анализируемой пробы и по градуировочному графику находят концентрацию.

а) Основы ионообменной хроматографии. Типы ионитов.

Ионообменная хроматография основана на разделении компонентов смеси за счет обратимого взаимодействия ионизирующихся веществ с ионообменными группами. Ионы введенного вещества, взаимодействуя с фиксированным зарядом сорбента, обмениваются с противоионами. За счет разного сродства к фиксированным зарядам, одни ионы задерживаются на сорбенте, другие – проходят через колонку не задерживаясь – происходит разделение.

У ионитов есть много классификаций. В зависимости от ионогенной группы они делятся на катиониты, аниониты и амфотерные иониты. В зависимости от природы матрицы – на алюмосиликаты, сульфированные угли и синтетические ионообменные полимеры. По числу функциональных групп – на монофункциональные и полифункциональные.

б) Подвижная и неподвижная фазы в жидкостной хроматографии, требования к ним. Краткая характеристика метода жидкостной хроматографии.

Подвижная фаза в ЖХ играет двоякую роль: с одной стороны, она служит для транспорта десорбированных молекул по колонке; с другой стороны, она играет активную, химическую по существу роль. К ней предъявляются следующие требования:

  • чистота,

  • химическая инертность,

  • совместимость с детектором,

  • достаточная растворяющая способность по отношению к анализируемым веществам,

  • низкая вязкость,

  • безопасность,

  • доступность.

Неподвижная фаза в ЖХ выполняет роль своеобразного сорбента, в зависимости от типа хроматографии, она может задерживать определенный тип ионов по разным причинам –основываясь на адсорбирующей способности; за счет разных растворимостей; или за счет ионного обмена.

В основном, к неподвижной фазе предъявляются такие требования, как высокая химическая и механическая устойчивость, а так же удерживающая способность.

Задача. 0,9545 г сульфата натрия растворили в мерной колбе вместимостью 100,00 см3. 10,00 см3 полученного раствора пропустили через катионит в Н-форме. Вычислить объём 0,1050 моль/дм3 раствора гидроксида калия израсходованный на титрование элюента, полученного после хроматографирования. М (Na2SO4*10H2O)=322 г/моль. Написать уравнение реакции.

Находим концентрацию первоначального раствора:

ср-ра = (mNa2SO4*10H3O / MNa2SO4*10H3O)/ Vр-ра = (0,9545/322)/0,1 = 0,0296 моль/л

Следовательно, в 10 мл этого раствора находится 0,000296 моль Na2SO4. При прохождении через ионообменную колонку происходит следующий процесс:

Na2SO4 + H-катионит → Н2SO4 + Na-катионит

а) Вычислить потенциал кадмиевого электрода в 0,050 моль/дм3 растворе нитрата кадмия относительно стандартного водородного электрода при 250С.

Потенциал в данном случае расчитывается по уравнению Нернста:

ЕCd = E0 + 0,058/n * lgCCd

ECd = -0,403 + 0,058/2 * lg0,05 = -0,403-0,038 = -0,441

б) Вычислить реальный окислительно-восстановительный потенциал электрода, опущенного в раствор, в котором концентрации MnO4- Mn2+ одинаковы, а рН=1,

В данном случае в растворе не присутствует лишних комплексообразователей, соответственно, можно рассчитать потенциал по обычному уравнению Нернста:

MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O

Ex = E0 + 0,059/n * lg( * 8 / )

Ex = 1,531 + 0,059/5 * lg(1 * 10-8) = 1,437

а) Рассчитать титр бромида калия в водном растворе, если показатель преломления раствора 1,3411, а рефрактометрический фактор 0,00116.

Для начала рассчитаем массовую концентрацию бромида калия:

С = n-n0/F = 1,3411 – 1,3333/0,00116 = 6,724%,

где n – показатель преломления раствора;

n0 – показатель преломления растворителя;

F – рефрактометрический фактор.

Поправка на плотность при таком содержании бромида незначительна, поэтому ей можно пренебречь. Тогда в 100мл раствора бромида содержится 6,724г, а в 1 мл — 0,06724г соответственно.

Следовательно, ТKBr = 0,06724 г/мл.

б) вычислить объём 0,5000 моль/дм3 раствора гидроксида калия, пошедший на титрование 5,00 см3 уксусной кислоты, если показатель преломления раствора 1,3350, рефрактометрический фактор уксусной кислоты 0,00143.

Находим массовую долю кислоты в растворе:

С = n-n0/F = 1,3350 – 1,3333/0,00143 = 1,189%

Поправка на плотность при таком содержании кислоты незначительна, поэтому ей можно пренебречь. Тогда в 5мл этого раствора содержится 0,00005945 г уксусной кислоты, что соответствует 0,99*10-6 моль. Из этого следует, что на титрование данного раствора потратится:

VKOH = 0,99*10-6/0,5 = 1,98*10-6 л = 1,98*10-3мл

6. Описать и объяснить возможность использования инструментальных методов анализа (оптических, электрохимических, хроматографических) для качественного и количественного определения :

А) нитрита натрия

1)NaNO2

2)нитрит натрия

3) Очищенный нитрит натрия представляет собой белый или слегка желтоватый кристаллический порошок без запаха. Кристаллы ромбические,структура тригональная.

Плотность: 2,17 (20°C, г/см3)

Температура плавления: 271°C

Температура кипения(с разложением): >320°C

Динамическая вязкость жидкостей и газов (в мПа·с): 3,04 (297°C)

2,31 (337°C)

Показатель преломления: 1.65

Подлинность подтверждается реакцией с антипирином в кислой среде. Образуется изумрудно-окрашенный нитрозоантипирин. Также проводится реакция на натрий: он окрашивает пламя в желтый цвет.

4)Количественно нитрит натрия определяют фотометрией. Сущность метода определения нитрита натрия основана на реакции Грисса и заключается в том, что на первой стадии нитрит-ион взаимодействует с сульфаниловой кислотой в кислой среде с образованием диазониевой соли.

На второй стадии происходит азосочетание образовавшейся соли с 1-нафтиламином (реакция Грисса). Интенсивность окраски образующегося соединения зависит от концентрации ионов нитрита и измеряется при длине волны 538 нм.

Б) хлорида кобальта.

1)CoCl2

2)хлорид кобальта

3) Парамагнитные гигроскопичные блестящие голубые гексагональные кристаллы, при обезвоживании цвет становится синим. Не имеют запаха.

Плотность: 3,356 г/см3;

Гексагидрат: 1,92 г/см³

Температура плавления: 735 °C

Температура кипения(с разложением): 1049 °C

Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25 °C равна 260,7 Cм·см²/моль.

Относительная плотность (вода = 1): 3.356

Давление паров при 770 °C: 5.33 кПа

Хорошо растворим в воде, метиловом и этиловом спиртах, ацетоне.

Не растворяется в пиридине и метилацетате.

Важнейшей реакцией определения солей кобальта является реакция, в которой исследуемая среда помещается в раствор, представляющий собой смесь KNO2 , хлорида калия и уксусной кислоты ( уксусной эссенции). При нагревании данной системы в случае наличия хлорида кобальта в исследуемой среде произойдет выпадение желтого осадка комплексного соединения гексанитрокобальтата – (III) калия K3

Также используется следующая реакция:

CoCl2 + 4NH4SCN = 2NH4Cl + (NH4)2 (образуется темно-синий раствор)

4) Для инструментального количественного определения хлорида кобальта (II) используется потенциометрическое окислительно-восстановительное титрования.

Оксидиметрическое определение кобальта основано на реакциях окисления комплексных ионов Co (II) гексацианоферратом (III) калия в аммиачной среде:

2+ + 3– → 3+ + 2–

Аммиачный комплекс кобальта (III) имеет ярко-вишневую окраску, интенсивность которой возрастает по мере приближения к точке эквивалентности, поэтому использовать индикаторные методы нецелесообразно. Для определения точки эквивалентности используют потенциометрию, индикаторный электрод – инертный Pt-электрод, потенциал которого до точки эквивалентности связан с соотношением концентраций компонентов редокс-пары 2+ / 3+ :

А после точки эквивалентности – редокс-пары 3– / 2– :

Величина скачка определяется разностью стандартных потенциалов соответствующих редокс-пар.

В инструментальных методах анализа (ИМА) любые качественные и количественные аналитические определения основаны на функциональной зависимости аналитических свойств веществ от их структуры и состава.

Различают:

  1. Прямые ИМА, основанные на измерении физических параметров, связанных с природой вещества или его концентрацией;

  2. Косвенные физико-химические методы, в основе которых лежит определение точки эквивалентности по изменению определенного физического параметра, например, в процессе титрования.

Для каждого метода необходимо знать классификацию, дать обоснование метода, раскрыть сущность, теоретические основы, условия, способы расчета концентрации, возможности, практическое применение, достоинства и недостатки.

Контрольная работа состоит из 6 вопросов, включающих теоретические основы ИМА, расчетные задачи. Особое внимание следует уделить шестому вопросу, в котором необходимо показать умение применять и обобщать знания, полученные при изучении аналитической химии. Для этого необходимо описать и объяснить использование физических и физико-химических методов анализа для качественного и количественного определения индивидуального химического вещества. Ответ по данному вопросу должен быть изложен по следующему плану:

  1. Формула,

  2. Химическое название,

  3. Качественный анализ:

— внешний вид(агрегатное состояние, окраска, запах, форма кристаллов)

-физические константы- температура плавления или кипения, плотность, вязкость, показатель преломления, показатель удельного вращения, молярный или удельный показатель светопоглощения.

При описании реакции подлинности следует привести уравнение реакции, указать условия ее проведения, способ выполнения и аналитический сигнал.

  1. Количественный анализ с помощью инструментальных методов. Назвать метод, дать обоснование, написать уравнение реакции, привести возможные способы количественного определения анализируемого вещества.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *