SPEKTROFOTOMETRIA ABSORPCYJNA W ŚWIETLE WIDZIALNYM (VIS) I W NADFIOLECIE (UV)

Ćwiczenie  S –1

Oznaczanie Cu2+ w postaci kompleksu amminomiedziowego metodą fotometrii różnicowej

Celem ćwiczenia jest ilościowe oznaczenie Cu2+. Roztwór Cu2+, po dodaniu w nadmiarze amoniaku, zabarwia się na niebiesko na skutek utworzenia kompleksu amminomiedziowego [Cu(NH3)4]2+. Reakcja ta stanowi podstawę kolorymetrycznego oznaczania.

Odczynniki i aparatura:

-         kwas azotowy (1+1)

-         roztwór podstawowy Cu2+, zawierający 10 mg Cu2+ w 1 cm3

-         25% roztwór amoniaku

-         pomiar przeprowadzić w za pomocą spektrofotometru SPEKOL w kuwetach o grubości 1 cm

Wykonanie ćwiczenia:

1.     Przygotować roztwory wzorcowe Cu2+: do 6 kolbek miarowych o pojemności 50 cm3 odmierzyć pipetą 1, 2, 3, 4, 5, 6 cm3 podstawowego roztworu Cu2+, dodać do każdej kolby 5 cm3 25% roztworu amoniaku i dopełnić wodą do kreski. Tak przygotowane roztwory zawierają 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; mg Cu2+/cm3

2.     Zmierzyć absorbancję roztworów wzorcowych przy długości fali 610 nm. Jako odnośnik zastosować roztwór wzorcowy o stężeniu 0,2 mg Cu2+/cm3

3.     Z otrzymanego do analizy roztworu pobrać do kolbek, o pojemności       50 cm3, 6 równych prób o pojemności 1,8 cm3, do każdej dodać 5 cm3 25% amoniaku i uzupełnić wodą do kreski.

4.     Zmierzyć absorbancję próbek roztworu badanego w warunkach podanych dla roztworów wzorcowych.

Tabela pomiarów dla krzywej wzorcowej

Tabela pomiarów roztworu analizowanego

              Z wykresu krzywej wzorcowej odczytuje stężenie Cu2+ w badanej próbie.

x1 = 0,96

x2 = 0,96

x3 = 0,97

x4 = 0,98

x5 = 1,03

x6 = 1,04

Dyskusja błędów:

Średnia arytmetyczna zbiorowości próbnej:

x = 0,96 + 0,96 + 0,97 + 0,98 + 1,03 + 1,04 / 6 = 0,99             

Wariacja zbiorowości próbnej

;  n-1=k – liczba stopni swobody

V=(0,96–0,99)2+(0,96–0,99)2+(0,97 –0,99)2+(0,98–0,99)2 +(1,03-0,99)2 + +(1,04-0,99) / 5 = 0,006 / 5 = 0,03

Odchylenie standardowe pojedynczego wyniku

s = (0,03) ½ = 0,173                                                     

Odchylenie standardowe średniej arytmetycznej

sx = [0,006 / 6*(6-1)]1/2 = 0,014                            

Względne odchylenie standardowe, charakteryzuje wielkość rozrzutu wyników

sr = 0,173 / 0,99 = 0,175

Przedział ufności: 

95% ó dla k = 5   tstudenta = 2,571

[ ]

x = 0,99 ± 2,571*0,014 = 1,015 ± 0,036

c Cu2+ = 0,99 ± 0,036 [mg/cm3]                      

Zawartość Cu2+ w badanej próbie wynosi 0,99 ± 0,036 mg/cm3.

Ćwiczenie S – 8

Oznaczanie Fe2+ w postaci kompleksu z O – fenantroliną                                   (1,10-fenantrolina)

              O – fenantrolina jest zasadą organiczną, która z jonami Fe2+ w szerokim zakresie pH tworzy barwny pomarańczowo-czerwony elektrododatni kompleks, stanowiący podstawę do oznaczania żelaza w roztworze wodnym.

Odczynniki i aparatura:

-         roztwór podstawowy Fe3+

-         0,25% roztwór o-fenantroliny w HCl o stężeniu 0,1 mol/dm3

-         10% roztwór wodny cytrynianu sodowego

-         10% roztwór wodny chlorowodorku hydroksyloaminy, świeżo przygotowany

Wykonanie ćwiczenia:

1.     Roztwory wzorcowe przygotowuje się w następujący sposób. Do ośmiu kolb miarowych o pojemności 50 cm3 odmierzyć pipetą miarową 0,00 (ślepa próba – roztwór odniesienia) 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 3,0; 4,0;  cm3 podstawowego roztworu żelaza o zawartości 0,1 mg/cm3 Fe3+. Do wszystkich kolb dodać po 2 cm3 10% roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy (w celu redukcji Fe3+ ® Fe2+), po 5 cm3 10% roztworu cytrynianu sodu (w celu zbuforowania środowiska roztworu) i po 5 cm3 0,25% roztworu o-fenantroniny (w celu kompleksowania), uzupełnić wodą do kreski. Tak przygotowane roztwory zawierają 0,0; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 3,0; 4,0;  mg/cm3

2.     Ustalenie analitycznej długości fali należy wykonać spożądzając wykres zależności A = f(l). W tym celu dokonuje się pomiaru absorbancji dowolnego roztworu wzorcowego w zakresie                      440 – 600 nm, zmieniając długość fali co 10 nm. Odnośnikiem w pomiarach jest roztwór „zerowy” (ślepa próba), a pomiary wykonuje się po 10 minutach od dodania wszystkich odczynników. Jako analityczną długość fali przyjmuje się maksimum krzywej absorbcji.

3.     Pomiar absorbancji roztworów wzorcowych wykonuje się przy lmax i przy zastosowaniu ślepej próby jako roztworu odniesienia.

4.     Oznaczanie stężenia Fe2+ w wodzie. Z otrzymanej do analizy próbki wody pobrać 6 równych prób o objętości 2 cm3 każda i przenieść do kolbek miarowych o pojemności 50 cm3. Następnie dodać do tych próbek wszystkie odczynniki, w ilościach i kolejności jak w punkcie 1. Zmierzyć absorbancję roztworów badanych, w tych samych warunkach jak roztworów wzorcowych.

Korzystając z wydruku komputerowego odczytuje stężenia jonów Fe2+ zmierzonych dla każdej próbki:

[mg/cm3]

x1 = 2,11

x2 = 2,01

x3 = 1,97

x4 = 2,02

x5 = 1,85

x6 = 2,09

Dyskusja błędów:

Średnia arytmetyczna zbiorowości próbnej:

x = 2,11+2,01+1,97+2,02+1,85+2,09 / 6 = 2,008

Wariacja zbiorowości próbnej

;  n-1= k – liczba stopni swobody

V=(2,11–2,008)2+(2,01-2,008)2+(1,97 –2,008)2+(2,02–2,008)2 +(1,85-2,008)2 + +(2,09-2,008) / 5 = 0,009

Odchylenie standardowe pojedynczego wyniku

s = (0,009) ½ = 0,095                                                     

Odchylenie standardowe średniej arytmetycznej

sx = [0,044 / 6*(6-1)]1/2 = 0,038                            

Względne odchylenie standardowe, charakteryzuje wielkość rozrzutu wyników

sr = 0,095 / 2,008 = 0,0473

Przedział ufności: 

95% ó dla k = 5   tstudenta = 2,571

[ ]

x = 2,008 ± 2,571*0,038 = 1,015 ± 0,031

c Fe2+ = 2,008 ± 0,098 [mg/cm3]                      

Zawartość Fe2+ w badanej próbie wynosi 2,008 ± 0,098 mg/cm3.