МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ
КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ
Документ СМК 3
уровня
УМКД Учебнометодические
материалы по
дисциплине
«Физикохимические методы
анализа»
УМКД
УМКД 042-18-10.1.66/032014
Редакция №2 от
«18» 09. 2014 г.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ
«Физико-химические методы анализа»
Для специальностей 5В072000 - «Химическая технология неорганических
веществ» и 5В072100 - «Химическая технология органических веществ»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Семей
2014
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 2 из 29
Содержание
1
2
3
5
Лекции
Практические занятия
Лабораторные занятия
Задания и тесты для самостоятельной
работы обучающихся
3
17
18
29
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 3 из 29
1. Лекции.
Тема: «Общая характеристика электрохимических методов анализа».
Общие вопросы:
1. Классификация электрохимических методов анализа.
2. Электрохимические ячейки.
3. Неравновесные электрохимические системы.
Краткий конспект.
Классификация электрохимических методов анализа.(ЭХМА)
ЭХМА и исследования основаны на изучении и использовании процессов,
протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве.
По природе измеряемого параметра электрохимической ячейки различают
следующие методы: потенциометрия, вольтамперометрия, кулонометрия,
кондуктометрия,
электрогравиметрия.
В
методе
потенциометрии
измеряемым параметром является потенциал электрода. В основе метода
лежит зависимость электродного потенциала от концентрации определяемого
иона. В вольтамперометрии измеряемым параметром является ток. Этот
метод основан на изучении вольтамперных кривых, полученных в
электролитической ячейке с поляризующимся индикаторным электродом и
неполяризующимся электродом сравнения. Измеряемым параметром в
кулонометрии является количество электричества. В основе кулонометрии
лежат законы Фарадея. Кондуктометрия основана на измерении удельной
электропроводности анализируемого раствора. Электрогравиметрия основана
на измерении массы вещества, выделившегося при электролизе. Различают
прямые и косвенные методы ЭХМА. В прямых методах используют
зависимость измеряемых параметров от концентрации анализируемого
раствора. В косвенных методах используют зависимость измеряемого
параметра от объёма титранта. Независимо от метода ЭХМА используется
электрохимическая ячейка или электрохимическая цепь.
Электрохимические ячейки.
Электрохимическая система, состоящая, по крайней мере, из двух фаз, одна
из которых является проводником первого рода, а другая – второго рода,
причем в ней может протекать электрический ток, называется полуэлементом
(электродом). Электродный процесс – это реакция между компонентами двух
фаз, в результате которой электрический заряд переходит из одной фазы в
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 4 из 29
другую. Если 2 электрода имеют общий электролит или если их электролиты
(разные) находятся в контакте друг с другом, то образуется
электрохимическая ячейка. Электрохимические ячейки, в которых в
результате самопроизвольной химической реакции возникает электрический
ток, называют гальваническими элементами. ЭДС электрохимического
элемента является суммой разности потенциалов в элементе, а именно
разность потенциала на границе электрод-электролит, разность потенциала
на границе раздела жидкостей. Критерием обратимости равновесных
электрохимических систем служит подчинение уравнению Нернста.
Неравновесные электрохимические системы.
В состоянии равновесия ток по внешней цепи не протекает. Система выходит
из состояния равновесия, как только во внешней цепи начинает протекать
ток. Потенциал электрода будет отличаться от равновесного значения. ЭДС
элемента: Е = Ек – Еа –IR, т.е. измеренный потенциал ниже действительного.
Из данного уравнения следует, что зависимость между током и потенциалом
должна быть линейной. Реально это выполняется при малых токах, а затем
отклоняется от линейной зависимости. Прохождение тока вызывает
изменение потенциала одного или обоих электродов, то есть поляризацию.
Вопросы для самоконтроля.
1. Что является аналитическим сигналом в методах электрогравиметрии,
кондуктометрии?
2. Что лежит в основе электрохимических методов анализа?
3. Что такое поляризация электродов?
Тема: «Прямая потенциометрия».
Общие вопросы:
1. Потенциал электрода.
2. Классификация электродов.
3. Методы прямой потенциометрии.
Краткий конспект.
Потенциал электрода.
В основе метода потенциометрии лежит зависимость равновесного
потенциала электрода от концентрации определяемого иона. Стандартный
потенциал электрода в состоянии равновесия равен: E0 = RT·lnKp / nF.
Экспериментально невозможно определить абсолютное значение потенциала
любого индивидуального электрода. Измеряют э.д.с. элемента, один из
электродов - исследуемый, а другой – электрод сравнения. В качестве
международного стандарта принят потенциал стандартного водородного
электрода (СВЭ). Потенциал полуреакции: 2H+ +2e ↔ H2 при активности
ионов водорода равной единице, давлении водорода р=1атм равен при любой
температуре нулю. Электродным потенциалом называют э.д.с. элемента,
составленного из данного электрода и СВЭ. Зависимость электродного
потенциала
от
концентрации
электролита,
участвующего
в
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 5 из 29
электрохимической реакции описывается уравнением Нернста: E = E0 + (RT /
nF)·lnaMe. Для разбавленных растворов вместо активностей ионов можно
использовать концентрации. При t0 = 250C, перейдя к десятичному
логарифму можно записать уравнение Нернста в следующем виде:
E = E0 + (0,059 / n)·lgC. Водородный электрод является первичным
стандартом, относительно которого обычно определяется потенциал других
электродов. Ценным вторичным водородным электродом является
хингидронный электрод. В лабораторной практике более удобны электроды
сравнения: каломельный и хлорсеребряный.
Классификация электродов.
Электрод, на котором устанавливается равновесие между двумя
противоположными электродными реакциями, скорости которых достаточно
велики, называется обратимым. Обратимые электроды делят на электроды I–
го и II-го рода. К электродам I–го рода относятся катионные электроды
(металлические, амальгамные, водородный), на которых имеет место между
электронейтральными частицами
и соответствующими катионами.
Потенциал электрода I–го рода задан уравнением Нернста в следующей
форме:
E = E0 + (RT / nF)·lna+. Электроды II-го рода представляют собой металл,
покрытый слоем малораствоимой соли этого металла, погруженный в
раствор, содержащий анионы этой соли, т.е. какую-то растворимую соль с
тем же анионом. Потенциал такого электрода:
E = E0 - (RT / nF)·lna- К ним относится каломельный и хлорсеребряный.
Электроды I–го рода, как правило, используют в качестве индикаторных
электродов. Электрод, который по величине приобретаемого им потенциала
указывает, какое из веществ, способных отдавать или присоединять
электроны присутствуют в растворе и в каком количестве называют
индикаторным электродом. Индикаторные электроды могут быть
металлические и мембранные. В зависимости от материала, используемого
для изготовления мембраны, различают твердые, стеклянные и жидкостные
электроды. Возникновение потенциала мембранного электрода обусловлено
ионообменными процессами на границе раздела: электрод-раствор.
Методы прямой потенциометрии.
В прямых методах определяемый ион является потенциалопределяющим.
Прямая потенциометрия используется для определения активностей ионов,
значений рН, констант диссоциации. Методы прямой потенциометрии
основаны на прямом использовании уравнения Нернста для нахождения
активности или концентрации иона по измеренному потенциалу. Раздел
прямой потенциометрии с применением ионселективных электродов в
качестве индикаторных называют ионометрией. Существуют 3 практических
способа
прямой
потенциометрии:
концентрационного
элемента,
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 6 из 29
градуировочного графика и стандартных добавок. Метод концентрационного
элемента заключается в том, что составляют коцентрационный элемент с
двумя одинаковыми индикаторными (ионселективными) электродами и
помещают один из них в раствор с известной концентрацией, определяемого
иона, а другой - в анализируемый раствор. E = E0 - (RT / nF)·ln(Сст / Сх).
Метод градуировочного графика основан на измерении потенциала серии
стандартных растворов и построении градуировочного графика, который, как
правило, представляет собой прямую линию. Измерив, потенциал
индикаторного электрода в растворе с неизвестной концентрацией,
определяют по калибровочному графику его концентрацию. При анализе
растворов сложного состава используют метод добавок.
Вопросы для самоконтроля.
1. Дайте определение электродам 1-го и 2-го рода. Приведите примеры.
2. Что собой представляет стандартный водородный электрод?
3. Что собой представляет хингидронный электрод?
4. В чем сущность метода добавок?
5. Что такое ионселективные электроды?
Тема: «Потенциометрическое титрование».
Общие вопросы:
1. Сущность метода потенциометрического титрования.
2. Методы потенциометрического титрования.
Краткий конспект.
Сущность метода потенциометрического титрования.
Равновесный потенциал индикаторного электрода зависит от состава
раствора. Зависимость описывается уравнением Нернста. Потенциал
индикаторного электрода измеряют после добавления каждой порции
титранта к анализируемому раствору. Вблизи точки эквивалентности
происходит резкое изменение (скачок) потенциала индикаторного электрода.
Расчет результатов анализа в методах потенциометрического титрования
сводится к нахождению значения эквивалентного объема, т.е. к определению
объема титранта, который содержит такое количество стандартного
вещества, которое эквивалентно количеству определяемого вещества в
анализируемом растворе. Для определения точки эквивалентности можно
использовать графические и расчётные методы.
Методы потенциометрического титрования.
В зависимости от реакций, используемых при потенциометрическом
титровании,
различают
следующие
методы:
осадительное,
комплексометрическое, кислотно-основное, окислительно-восстановительное
титрование. При титровании по методу осаждения скачок потенциала в точке
эквивалентности тем больше, чем меньше растворимость осадка. Потенциал
в эквивалентной точке определяется концентрацией насыщенного раствора,
находящегося над осадком. Индикаторные электроды могут быть
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 7 из 29
изготовлены из металла, катион которого входит в состав осадка. Часто
используют мембранные электроды, чувствительные к определенному иону.
Комплексометрия основана на реакции образования комплексов. Скачок
потенциала в эквивалентной точке тем больше, чем меньше константа
нестойкости комплекса. В качестве индикаторного электрода используют
платину, серебро, ртуть. Кислотно-основное титрование используют, когда
визуальное обнаружение конечной точки титрования затруднено
присутствием окрашенных частиц или мутностью растворов. Обычно
измеряют рН раствора в зависимости от объёма прибавленного титранта. В
основе окислительно-восстановительного титрования лежит изменение
потенциала окислительно-восстановительной системы при изменении
соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм в процессе
титрования. Титрант может быть как окислителем, так и восстановителем.
Кривые титрования являются билогарифмическими, поскольку изменение
потенциала определяется отношением концентраций сопряженных форм.
Скачок потенциала в эквивалентной точке тем больше, чем больше разность
потенциалов протекающих окислительно-восстановительных процессов и
чем больше первоначальное количество вещества.
Вопросы для самоконтроля.
1. Почему в косвенной потенциометрии нет необходимости знать потенциал
электрода сравнения?
2. Какие методы используются для определения точки эквивалентности?
3. Что собой представляет метод Грана?
4. Приведите пример осадительного титрования.
5. Какие электроды используются при потенциометрическом титровании?
Тема: «Кулонометрия, кулонометрическое титрование».
Общие вопросы:
1. Теоретические основы кулонометрии.
2. Прямая кулонометрия.
3. Кулонометрическое титрование.
Краткий конспект.
Теоретические основы кулонометрии.
Кулонометрия объединяет методы анализа, основанные на измерении
количества электричества, израсходованного в ходе электродной реакции. В
основе кулонометрических методов анализа лежат законы Фарадея. Суть
законов Фарадея заключается в том, что для выделения 1 моля любого
вещества в процессе электролиза необходимо затратить одно и то же
количество электричества, называемое Фарадеем. Необходимое условие
использования той или иной электрохимической реакции состоит в том,
чтобы практически всё расходуемое количество электричества затрачивалось
на превращение лишь одного определённого вещества. Показателем
выполнения этого условия является выход по току. Кулонометрический
анализ
можно
проводить
при
контролируемом
потенциале
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 8 из 29
(потенциостатическая кулонометрия) или при постоянной силе тока
(гальваностатическая кулонометрия).
Прямая кулонометрия.
В методе прямой кулонометрии определяемое вещество электролитически
осаждается на электроде (снимается с него) или же окисляется
(восстанавливается) непосредственно на электроде, а затем удаляется с него в
массу анализируемого раствора. Метод пригоден для определения только
электроактивных веществ. Прямая кулонометрия возможна при постоянной
силе тока либо постоянном потенциале рабочего электрода. Прямая
кулонометрия – это безэталонный метод. Отличается высокой
чувствительностью и точностью.
Кулонометрическое титрование.
Кулонометрическое титрование основано на электрогенерации титранта,
который реагирует количественно с определяемым веществом при
постоянной силе тока. Титрант образуется в результате электрохимической
реакции на электроде. Такой титрант называется электрогенерированным.
Реагент, из которого этот титрант получают, называют генерируемым
титрантом. Электрод, на котором получают (генерируют) титрант, называют
генераторным электродом. Умножая силу тока на время, необходимое для
электрогенерации титранта в количестве эквивалентном определяемому
веществу, вычисляют количество электричества, затраченного на генерацию
титраната. Затем по закону Фарадея находят количество анализируемого
вещества. Кулонометрическое титрование применяют для определения как
электроактивных, так и электронеактивных веществ. Для определения
конечной точки титрования можно использовать любые методы,
применяемые в обычной титриметрии. Но в основном используются
инструментальные методы (рН-метрия, амперометрия, спектрофотометрия).
Вопросы для самоконтроля:
1. Сформулируйте законы Фарадея.
2. Что такое выход по току и, какой должна быть его величина?
3. В чем суть прямой кулонометрии при постоянной силе тока? В каких
случаях она применяется?
4. Почему чаще применяют прямую кулонометрию при постоянном
потенциале рабочего электрода?
5. В чем преимуществ кулонометрического титрования?
Тема: «Кондуктометрия, кондуктометрическое титрование».
Общие вопросы:
1. Электропроводность электролитов.
2. Прямая и косвенная кондуктометрия.
Краткий конспект.
Электропроводность электролитов.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 9 из 29
Электропроводность растворов зависит от подвижности ионов, их
концентрации и температуры. Электропроводность – величина обратная
электрическому сопротивлению:
λ = 1/R = (1/ ρ)·(S/l) = χ·S/l, где χ – удельная электропроводность, l – длина, S
– поперечное сечение проводника. Удельная электропроводность – это
электропроводность 1см3 раствора, заключенного между электродами с
поверхностью 1см2 и, находящегося на расстоянии 1см. Молярная
электропроводность: Λ = (χ·1000) / С. Чаще используется эквивалентная
электропроводность: λv = (χ·1000) / СN. Эквивалентная электропроводность λv
- это электропроводность такого объёма раствора, в котором содержится 1
моль-эквивалент растворенного вещества между электродами на расстоянии
1см. С разбавлением раствора электропроводность растёт и при большом
разведении стремится к некоторому пределу – к электропроводности при
бесконечном разбавлении λ∞. В 1879г Кольрауш установил закон
независимого перемещения ионов. «При бесконечном разведении все ионы
переносят электрический ток независимо друг от друга, общая
электропроводность раствора равна сумме электропроводностей отдельных
сортов ионов». λ∞ = lk + la. Это уравнение справедливо и для сильных, и для
слабых электролитов, поскольку при предельных разбавлениях степень
диссоциации равна единице. В разбавленных растворах сильных
электролитов электропроводность изменяется по уравнению Кольрауша: λv =
λ∞ - A√C, где А - эмпирическая константа. В растворах слабых электролитов,
где межионные взаимодействия менее заметны согласно теории Аррениуса: α
= λv / λ∞; λv = α (lk + la).
Прямая и косвенная кондуктометрия.
Метод кондуктометрии основан на измерении удельной электропроводности
раствора. Применение прямой кондуктометрии ограничено из-за малой
селективности. Дело в том, что численные значения подвижностей ионов
относительно близки, а электропроводность определяется присутствием всех
ионов в растворе. Прямая кондуктометрия используется, когда необходимо
определить
суммарное
содержание
ионов.
Чаще
применяют
кондуктометрическое титрование. Точку эквивалентности фиксируют по
резкому изменению электропроводности исследуемого раствора. Могут быть
использованы любые типы реакций, сопровождающиеся заметным
изменением электропроводности. Точку эквивалентности обычно находят
графическим методом.
Вопросы для самоконтроля.
1. Каких 2 основных типа проводников различают?
2. Что означает единица измерения сименс (См)?
3. Что означают подвижности катионов и анионов?
4. Приведите примеры использования на практике прямой кондуктометрии.
5. В каких случаях применяют кондуктометрическое титрование?
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Тема:
«Общая
Полярография».
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
характеристика
Стр. 10 из 29
вольтамперометрических
методов.
Общие вопросы:
1. Сущность метода вольтамперометрии, полярографии.
2. Поляризация ртутного капельного электрода и процессы деполяризации.
3. Характеристика полярограмм.
Краткий конспект.
Сущность метода вольтамперометрии, полярографии.
Вольтамперометрические методы анализа основаны на поляризации
микроэлектрода. В аналитических целях расшифровывают поляризационные
кривые (вольтамперограммы), которые отражают зависимость силы тока от
приложенного
напряжения.
Получают
их
с
использованием
поляризующегося индикаторного электрода с малой поверхностью и
неполяризующегося электрода сравнения. Если индикаторный электрод
имеет постоянно обновляющуюся поверхность, то метод называется
полярографией. Метод был предложен Я.Гейровским в 1922г. В содержание
понятия «полярография» Я.Гейровский включал исследования физикохимических процессов и явлений, наблюдаемых на ртутных капиллярных
электродах при их поляризации заданным напряжением или заданной силе
тока. Вольтамперограммы, полученные в электролитической ячейке с
капающим ртутным электродом, называют полярограммами. Положение
полярограммы по оси потенциалов может указывать, какое вещество
подвергается электролизу. Предельный диффузионный ток на полярограмме
зависит от концентрации электроактивного вещества. Основной
особенностью электролитической ячейки является большое различие
поверхностей электродов. Индикаторный (ртутный капающий) электрод
имеет очень маленькую поверхность, поэтому плотность тока на нем в
десятки тысяч раз больше, чем на электроде сравнения. В качестве
электродов сравнения применяют насыщенный каломельный или
хлорсеребряный электроды. Часто используют также слой ртути на дне
ячейки, который обычно называют ртутным анодом.
Поляризация ртутного капельного электрода и процессы деполяризации.
При электролизе возникает концентрационная поляризация. Это приводит к
уменьшению приложенного э.д.с. и силы тока. Концентрационная
поляризация возрастает по мере увеличения плотности тока. На
микроэлектродах она значительна из-за большой плотности тока.
Приложенное извне напряжение при прохождении постоянного тока
характеризуется соотношением E = Ea – Ek + IR, где Ea – потенциал анода, Ek
– потенциал катода, I – ток в ячейке, R – сопротивление электролитической
ячейки P = Ea – Ek, где P – поляризация. Так как потенциал неполяризуемого
электрода остаётся постоянным, то Р зависит толь от потенциала
микроэлектрода. Микроэлектрод можно считать идеально поляризуемым
электродом. P = E – IR, где IR – падение напряжения в ячейке. Вводя
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 11 из 29
индифферентные электролиты в большой концентрации в анализируемый
раствор, уменьшают сопротивление раствора (порядка 100ом). Так как ток не
превышает 10-5А, то величина IR ≈ 1mB, ею можно пренебречь и считать P≈
E. Потенциал микроэлектрода (ртутного) Eк = -E – Eа, здесь потенциал анода
– постоянная величина. Если относить кривые зависимости тока от
потенциала к одному и тому же электроду сравнения, то постоянную
величину Еа можно условно считать равной нулю, и тогда имеет место
соотношение Ек = -Е. Это означает, что при идеальной поляризуемости
ртутного капельного электрода его потенциал равен по абсолютной величине
и противоположен по знаку приложенному извне напряжению. Если
индикаторный электрод является анодом, то Еа = Е. Всякий процесс,
протекающий на микроэлектроде, связанный с передачей электронов,
уменьшает
поляризацию.
Поэтому
такие
процессы
называют
деполяризацией, а вещества, которые их вызывают, называются
деполяризаторами.
Характеристика полярограмм.
Графическая зависимость тока от потенциала ртутного капельного электрода
называется полярограммой, а круто восходящий участок кривой называется
полярографической волной. Полярограмма описывается уравнением
Гейровского-Ильковича. Потенциал середины полярографической волны, не
зависящий от концентрации иона, а только от природы, называется
потенциалом полуволны. На определении потенциалов полуволн основан
качественный полярографический анализ. Зависимость диффузионного
(предельного) тока Iд от концентрации и условий работы капилляра
выражается уравнением Ильковича:
Iд = 605nD1/2m2/3τ1/6C, где n – число электронов, принимаемых ионом
восстановителя; D – коэффициент диффузии иона, m – масса ртути,
вытекающей из капилляра в 1сек; τ - период капания (время жизни одной
капли), C – концентрация определяемого иона. Для количественных
применяют методы калибровочных кривых, метод стандарта.
Вопросы для самоконтроля.
1. Что определило значение полярографии, как аналитического метода?
2. Какие микроэлектроды, кроме ртутного, используются в полярографии,
как индикаторные?
3. Для чего в ячейку вводят индифферентные электролиты.
4. Что такое предельный ток и, чем он обусловлен?
5. Для чего необходим фон?
6. Что такое характеристика капилляра?
Тема: «Амперометрическое титрование»
Общие вопросы:
1. Сущность метода.
2. Виды кривых титрования.
3. Индикаторные электроды.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 12 из 29
Краткий конспект.
Сущность метода.
Амперометрическое титрование – это метод анализа, в котором для
индикации конечной точки титрования используется явление диффузионного
тока, наблюдаемого на индикаторном электроде. Амперометрическое
титрование – это косвенная вольтамперометрия. В ходе амперометрического
титрования протекают: химическая реакция титрования, индикаторная
электрохимическая
реакция
у
электродов.
Для
осуществления
амперометрического титрования на индикаторном электроде устанавливают
потенциал, отвечающий области диффузионного тока того вещества, которое
участвует в электродном процессе и концентрация которого изменяется в
процессе титрования. Применяют реакции осаждения, ОВР и
комплексообразования. Амперометрическое титрование – чувствительный
метод. Можно определять вещества с концентрацией порядка 10-5 – 10-6М.
Виды кривых титрования.
В полярографии сам определяемый ион должен давать электродную
реакцию. Для амперометрического титрования это совершенно не
обязательно. Достаточно, чтобы на электроде мог восстанавливаться или
окисляться хотя бы одни из двух участвующих в титровании реагентов или
продукт этой реакции. Амперометрическое титрование можно проводить
даже в том случае, когда ни одно из реагирующих веществ и продукта
реакции не дают электродной реакции. В этом случае титрование возможно
индикаторным методом, предложенным Рингбомом и Вилькманом. К
исследуемому раствору добавляют небольшое количество вещества, которое
было бы способно давать электродную реакцию и, кроме того,
взаимодействовало бы с тем же реактивом, но лишь после того, как
закончится реакция с определяемым ионом. При любом варианте
амперометрического титрования конечная точка определяется по изменению
силы тока, протекающего через индикаторный электрод.
Индикаторные электроды.
При амперометрическом титровании можно пользоваться индикаторными
электродами из различных металлов. Выбор материала электрода
определяется электродной реакцией. Ртутный капельный электрод
применяется в тех случаях, когда нужно восстановить ион
электроотрицательного металла или восстановить органические соединения.
Платиновые электроды индифферентны по отношению к большинству
окислителей. При использовании платины в качестве анода она практически
не растворяется. На платиновом электроде можно устанавливать любой
положительный потенциал вплоть до значений, соответствующих выделению
кислорода, неизбежно присутствующего в водном растворе. В последнее
время используются графитовые индикаторные электроды. Титрование
проводят при таком потенциале индикаторного электрода, который
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 13 из 29
соответствовал бы области диффузионного тока иона, дающего электродную
реакцию. Амперометрическое титрование можно проводить на любом
визуальном полярографе.
Вопросы для самоконтроля.
1. Укажите отличительные особенности амперометрического титрования
перед полярографией.
2. В каких координатах строят кривые амперометрического титрования?
3. Какие формы имеют кривые амперометрического титрования?
4. Чем руководствуются при выборе индикаторного электрода?
Тема: «Общая
классификация»
характеристика
спектральных
методов
анализа,
их
Общие вопросы:
1. Некоторые характеристики электромагнитной волны.
2. Электромагнитный спектр.
3. Классификация спектроскопических методов.
Краткий конспект.
Некоторые характеристики электромагнитной волны.
К спектроскопическим методам относят методы, основанные на
взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Некоторые
характеристики, вытекающие из волновой природы света: длина волны,
частота, волновое число. Длина волны λ – расстояние, проходимое волной за
время одного полного колебания. Частота ν – число раз в секунду, когда
электрическое (или магнитное) поле достигает своего максимального
положительного значения. Длина волны электромагнитного излучения
связана с его частотой соотношением λ = с/ ν, где с – скорость света в данной
среде. Волновое число – число длин волн, укладывающихся в единицу
длины. Связь между волновой и корпускулярной природой света
описывается уравнением Планка: ∆E = hν = hc/λ. Чем выше энергия
излучения, тем меньше его длина волны, больше частота.
Электромагнитный спектр.
Спектр – это графическая зависимость некоторого измеряемого свойства
излучения, как функция частоты излучения. По виду спектра часто можно
качественно идентифицировать химические частицы. По значению
измеряемого параметра при
выбранных частотах можно определить
количество вещества. Известны различные виды излучения: видимый свет,
радиоволны, ИФ-свет, рентгеновское излучение, γ-излучение. Излучение
одной длины волны называют момнохроматическим. В спектроскопии
приходится иметь дело с излучением, характеризующимся некоторым
интервалом частот, охватывающим определенный участок спектра. Чтобы
описать ширину интервала частот, используют термин ширина полосы. Этот
термин используют также и для обозначения интервала длин волн.
Классификация спектроскопических методов.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 14 из 29
Спектроскопические методы подразделяют на атомные и молекулярные. Для
возбуждения электрона, перехода от основного до возбужденного состояния,
в большинстве случаев, необходима энергия в интервале от 60 до 150
ккал/моль. Для такого возбуждения требуется видимый или УФ свет.
Атомные спектры часто изучают в виде эмиссионных спектров. В
молекулярной спектроскопии обычно измеряют поглощение энергии. Здесь
различают 3 вида молекулярных переходов, вызванных поглощением
электромагнитного излучения: электронные, колебательные и вращательные.
Методы
атомной
спектроскопии:
атомно-эмиссионный,
атомноабсорбционный. Методы молекулярной спектроскопии в УФ, видимой и ИК области спектра: спектрофотометрия, люминесцентный метод.
Вопросы для самоконтроля.
1. Укажите единицы измерения частоты, волнового числа, длины волны.
2. Укажите численные значения констант: постоянной Планка, скорости
света.
3. Как изменяется энергия излучения в ряду: УФ, видимый свет, ИК,
микроволновое излучение.
4. К каким методам относится фотоколориметрия?
Тема: «Спектры атомов. Характеристики спектральных линий».
Общие вопросы:
1. Методы атомной спектроскопии.
2. Атомные спектры и обозначение термов.
3. Терм основного состояния. Правила отбора.
Краткий конспект.
Методы атомной спектроскопии.
Методы атомной спектроскопии основаны на переходах валентных или
внутренних электронов из одного энергетического состояния в другое. В
зависимости от используемого диапазона длин волн электромагнитного
излучения и природы электронных переходов различают методы атомной
спектроскопии: оптические и рентгеновские. Переходы валентных
электронов с участием внешних вакантных орбиталей проявляются в УФ- и
видимой областях оптического диапазона. Взаимодействие вещества с
излучением оптического диапазона, как правило, не сопровождается
ионизацией атомов. Для оптического диапазона характерны только методы
спектроскопии электромагнитного излучения. К ним относятся атомноэмиссионный,
атомно-абсорбционный,
атомно-флуоресцентный
спектроскопии. В методах рентгеновской спектроскопии используют
изменение энергии внутренних электронов, связанных с переходом
электронов с внутренних оболочек на незаполненые внешние. При
взаимодействии
вещества
с
рентгеновским
излучением
всегда
сопровождается ионизацией атомов. В этом случае возможна регистрация
как электромагнитных, так и электронных спектров. К рентгеновским
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 15 из 29
методам
спектроскопии
электромагнитного
излучения
относятся
рентгеноэмиссионный
анализ,
рентгенофлуоресцентный
и
рентгеноабсорбционный анализ. К методам электронной спектроскопии
относятся рентгеновская фотоэлектронная и оже-электронная спектроскопия.
Атомные спектры и обозначение термов.
Линии в спектре возникают в том случае, когда атом поглощает или излучает
энергию. Магнитный момент, обусловленный электронным спином,
взаимодействует с магнитным полем, обусловленным его орбитальным
движением: это спин-орбитальное взаимодействие. Спин-орбитальное
взаимодействие приводит к дополнительному расщеплению в спектре. Этим
обусловлена тонкая структура атомных спектров. Более обычной является
связь Рассел-Саундерса, в которой предполагается, что взаимодействие
между
индивидуальными
орбитальными
моментами
и
между
индивидуальными спиновыми моментами больше, чем спин-орбитальное
взаимодействие. Группа энергетических состояний, характеризуемая одними
и теми же величинами квантового числа общего орбитального углового
момента L и квантового числа полного спинового углового момента S,
имеют близкую энергию и образуют один терм. Число близких по энергии
состояний, которые образуют данный терм, называют мультиплетностью
состояний. Мультиплетность равна числу возможных значений квантового
числа полного углового момента. При записи терма прежде всего указывают
квантовое число полного орбитального углового момента атома. Слева в виде
верхнего индекса записывается его мультиплетность. Правый нижний индекс
в обозначении терма указывает на величину квантового числа полного
углового момента, а также на относительную ориентацию спинового и
орбитального моментов.
Терм основного состояния. Правила отбора.
Терм основного состояния определяют, пользуясь правилом Хунда. 1. Из
состояний данной электронной конфигурации основное, то есть низшее
энергетическое состояние (наиболее устойчивое) будет иметь наибольшее
значение суммарного спина (мультиплетность). 2. Из групп термов с данной
величиной S наименьшей энергии будет соответствовать тот, для которого
величина L наибольшая. 3. Низшим компонентом мультиплета (наиболее
устойчивое состояние) будет J = L-S, если уровень заполнен меньше, чем
наполовину, и J = L+S, если он заполнен больше, чем наполовину.
Мультиплетность в первом случае называют нормальной, а во втором –
обращенной. Правила отбора: 1. Разрешены переходы, при которых терм
меняется на единицу. 2. Квантовое число полного углового момента J может
меняться ΔJ = +-1 или совсем не меняться J = 0. Запрещены переходы, при
которых ΔJ = +-2. 3. Разрешены переходы без изменения мультиплетности.
Вопросы для самоконтроля.
1. Какой метод сопровождается ионизацией атомов?
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 16 из 29
2. Какой диапазон длин волн используется в атомно-эмиссионной и атомноабсорбционной спектроскопии?
3. Какое состояние называют синглетным?
4. Напишите терм атома фтора.
5. Чем руководствуются в первом приближении при оценке вероятности
перехода электрона с одного энергетического уровня на другой?
Тема: «Спектры молекул, их особенности».
Общие вопросы:
1. Представление
полной энергии молекул как суммы электронной,
колебательной и вращательной.
2. Особенности молекулярных спектров.
3. Основные законы поглощения электромагнитного излучения.
Краткий конспект.
Представление полной энергии молекул как суммы электронной,
колебательной и вращательной.
Изменение в электронном состоянии молекулы происходит при возбуждении
связывающего или несвязывающего электрона от основного состояния до
вакантной молекулярной орбитали более высокой энергии. Колебательные
энергетические состояния характеризуются направлениями, частотами и
амплитудами движений атомов в молекуле. При валентных колебаниях
меняется длина связи. При деформационных колебаниях сохраняется
положение центра масс молекулы, и это исключает их поступательное
движение. Длина связи здесь, по существу, не меняется. Вращательные
состояния соответствуют квантованным молекулярным вращениям вокруг
оси без заметного изменения длин связей или валентных углов. При
обработке молекулярных спектров пользуются приближением БорнаОппенгеймера. Смысл его состоит в том, что полная энергия системы
рассматривается как сумма трех независимых энергий: электронной,
колебательной и вращательной.
Особенности молекулярных спектров.
Вращательные энергетические состояния расположены на более близком
расстоянии друг от друга, чем колебательные состояния, энергии которых в
свою очередь отличаются значительно меньше, чем энергии электронных
состояний. Для возбуждения молекул до возбужденных электронных
состояний обычно необходимо видимое или УФ - излучение.
Низкоэнергетическое ИК – излучение возбуждает колебательные переходы,
тогда как чисто вращательные переходы наблюдаются в ещё менее
энергетических микроволновых и радиочастотных диапазонах. Электронные
переходы обычно сопровождаются изменениями энергий колебаний и
вращений. В колебательном спектре происходят также переходы до
различных вращательных уровней. В результате при электронных переходах
обнаруживается тонкая колебательная структура.
Основные законы поглощения электромагнитного излучения
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 17 из 29
Первый закон поглощения Бугера-Ламберта: I = I0·e-αl. «Относительное
количество поглощенного пропускающей средой излучения не зависит от
интенсивности падающего излучения. Каждый слой равной толщины
поглощает равную долю монохроматического потока излучения». Второй
закон поглощения установлен Бером: «Величина поглощения потока
излучения прямо пропорциональна числу частиц поглощающего вещества».
Объединенный закон Бугера-Ламберта-Бера: lgI0 / I = εcl. «Количество
электромагнитного излучения, поглощенного раствором, пропорционально
концентрации поглощающих частиц и толщине слоя раствора». Оптическая
плотность раствора D = εcl. Этот закон универсален. Оптическая плотность и
пропускание раствора связаны соотношением: D = 2 – lgT. Закон
аддитивности: «Если в растворе присутствуют несколько поглощающих
излучение веществ, то оптическая плотность раствора равна сумме вкладов
каждого из компонентов».
Вопросы для самоконтроля.
1. Как меняются длины связей в молекуле при вращательных движениях?
2. Какой вид излучения характерен для колебательных переходов?
3. Чем объясняется сложная картина молекулярных спектров?
4. Что определяет молярный коэффициент поглощения?
5. В каких случаях наблюдаются отклонения от закона Бугера-ЛамбертаБера?
Тема: «Методы оптической спектроскопии: атомно-эмиссионный, атомноабсорбционный».
Общие вопросы:
1. Основы метода атомно-эмиссионной спектроскопии.
2. Источники возбуждения спектров.
3. Основы метода атомно-абсорбционной спектроскопии.
Краткий конспект.
Основы метода атомно-эмиссионной спектроскопии
В методах АЭС под действием высокой температуры свободные атомы или
одноатомные ионы переводят в возбужденное состояние, а затем
регистрируют оптический спектр испускания возбужденных атомов или
ионов. Интенсивность излучения или спектральной линии при переходе
атомов из одного энергетического состояния в другое определяется числом
излучающих атомов. Переходы атомов из одного энергетического состояния
в другое определяется квантовомеханическими правилами отбора.
Возбужденные и невозбужденные атомы находятся в термодинамическом
равновесии, так как возбуждение атомов имеет термическую природу. Это
равновесие определяется законом распределения Больцмана. Между
интенсивностью испускания и концентрацией определяемого элемента в
пробе существует прямая пропорциональная зависимость.
Источники возбуждения спектров.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 18 из 29
К основным источника атомизации и возбуждения в АЭС являются: пламя,
электрическая
дуга,
конденсированная
искра,
различные
виды
высокочастотных разрядов. Пламя самый низкотемпературный источник
атомизации и возбуждения. В зависимости от состава горуючей смеси
температура пламени может составлять от 15000 до 30000С. АЭС с
атомизацией
в
пламени
называется
эмиссионной
фотометрией.
Электрическая дуга более высокотемпературный источник, чем пламя.
Температура дугового разряда 30000 – 70000С.Для дугового и искрового
разрядов используют одно и то же устройство. Искровой разряд стабильнее
дугового и воспроизводимость результатов выше. Температура искрового
разряда 100000 – 120000С. Индуктивно связанная плазма (ИСП) - это один из
новых источников атомизации. Для получения ИСП используют ВЧ –
генераторы. Плазма образуется в результате индукционного нагрева аргона.
Температура аргоновой плазмы по высоте горелки составляет 60000 –
100000С.
Основы метода атомно-абсорбционной спектроскопии
Атомно-абсорбционная спектроскопия (ААС) основана на поглощении
излучения оптического диапазона невозбужденными свободными атомами. В
методе ААС, как и в АЭС, необходима предварительная атомизация пробы.
Но в ААС аналитический сигнал формируют невозбужденные атомы.
Атомные спектры поглощения содержат гораздо меньше линий, чем спектры
эмиссии. Поэтому для ААС характерна гораздо меньшая вероятность
совпадения спектральных линий разных элементов и соответственно более
высокая селективность определений. Основными источниками атомизации в
ААС являются пламя и электротермические атомизаторы. Особенностью
метода ААС является наличие в приборе источника внешнего излучения. В
качестве такого источника используются разрядные лампы.
Вопросы для самоконтроля.
1. Преимущества применения ИСП.
2. Какие горючие смеси используются при получении пламени?
3. Какие атомы формируют аналитический сигнал в ААС и в АЭС?
4. Укажите помехи в методах ААС и АЭС.
5. Сравните недостатки и преимущества методов ААС и АЭС.
Тема: «Молекулярная абсорбционная спектроскопия: фотоколориметрия,
нефелометрия, турбидиметрия, спектрофотометрия».
Общие вопросы:
1. Сущность методов спектрофотометрии и фотоколориметрии.
2.Сущность методов нефелометрии и турбидиметрии.
3. Метрологические характеристики фотометрического анализа.
Краткий конспект.
Сущность методов спектрофотометрии и фотоколориметрии.
Метод молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ и видимой
областях спектра
называют спектрофотометрией. Этот метод анализа
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 19 из 29
основан на поглощении монохроматического излучения. По способу
(степени) монохроматизации света различают спектрофотометрию и
фотоколориметрию. В фотоколориметрии для выделения из всей видимой
области спектра лучей определенных длин волн используют светофильтры.
Светофильтры – обычно окрашенные стёкла, которые пропускают лучи в
определённом интервале длин волн. Светофильтры выбирают таким образом,
чтобы максимум поглощения раствора соответствовал максимуму
пропускания светофильтра. В спектрофотометрии вместо светофильтров
используют монохроматоры С помощью монохроматора спектральную
ширину полосы пропускания можно уменьшить до 0,01нм. В
спектрофотометрах
используются
призменные
монохроматоры
и
дифракционные решетки. Эффективность монохроматора с дифракционной
решеткой выше.
Сущность методов нефелометрии и турбидиметрии.
При анализе веществ, которые можно выделить в осадок в форме достаточно
устойчивой
суспензии,
используются
методы
нефелометрии
и
турбидиметрии. В основе метода нефелометрии лежит явление рассеяния
света частицами, находящимися в растворе во взвешенном состоянии.
Интенсивность рассеянного частицами светового потока определяется
уравнением Рейлея. Турбидиметрия – это метод определения содержания
вещества по ослаблению светового потока суспензией. Интенсивность
светового потока. Прошедшего через раствор, подчиняется уравнению
Бугера-Ламберта-Бера. В методах нефелометрии и турбидиметрии
необходимо соблюдение ряда условий. Образующиеся взвеси должны быть
малорастворимыми. Взвеси должны быть бесцветны. Важно, чтобы
стандартные и анализируемые
растворы имели частицы одинакового
размера. Взвеси должны быть стойкими во времени. При нефелометрических
и турбидиметрических методах анализа изменяется интенсивность светового
потока, но спектральная характеристика светового потока остаётся
практически постоянной.
Метрологические характеристики фотометрического анализа.
При выборе метода нередко решающим критерием
является его
чувствительность.
Характеристиками
чувствительности
являются:
минимальная
молярная
концентрация
элемента,
поддающаяся
фотометрическому определению; определяемый минимум. Условная
чувствительность по Сенделу определяется числом микрограммов
определяемого элемента, превращенного в светопоглощающее соединение,
которое в слое раствора с поперечным сечением 1см2 показывает оптическую
плотность равную 0,001. Точность метода анализа определяется
воспроизводимостью результатов. Воспроизводимость фотометрических
определений обуславливается двумя типами случайных погрешностей:
аналитическими (методическими и химическими) и инструментальными.
Спектрофотометрические методы являются спектрально неселективными. В
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 20 из 29
спектрофотометрии селективность определяется выбором реагента и
условиями анализа.
Вопросы для самоконтроля.
1. Как подбирают светофильтр в фотоколориметрах?
2. Какая аппаратура используется в фотоколориметрии?
3. Какая аппаратура используется в спектрофотометрии?
4. Что влияет на воспроизводимость результатов в фотометрии?
5. Укажите область практического применения нефелометрического и
турбидиметрического методов анализа. Что ограничивает применение этих
методов в аналитической практике?
Тема: «Молекулярная люминесцентная спектроскопия».
Общие вопросы:
1. Классификация видов люминесценции.
2. Природа люминесцентного излучения.
3. Законы люминесценции.
Краткий конспект.
Излучение поглощенной энергии химической частицей называют
люминесценцией. Это излучение длительностью не менее, чем 10 -10сек, что
превышает период световых колебаний. Люминесценция практически не
использует тепловую энергию излучающей системы. Люминесцентное
излучение имеет равную вероятность распространения в любом направлении,
поэтому его называют изотропным. Процессы свечения, прекращающиеся
практически одновременно с прекращением возбуждения, называют
флуоресценцией, а продолжающиеся заметное время после прекращения
возбуждения – фосфоресценцией. Механизм этих свечений различный. По
внешнему
источнику
возбуждения
энергии
люминесценцию
классифицируют следующим образом. Фотолюминесценция – явление
свечения вещества в результате поглощения электромагнитного излучения
УФ и видимой области спектра. Катодолюминесценция – явление свечения
вещества, вызванное бомбардировкой электронами. Хемилюминесценция –
явление свечения вещества под влиянием энергии химических реакций. Если
источник возбуждения рентгеновское излучение, то это явление называют
рентгенолюминесценцией.
Природа люминесцентного излучения
Природа люминесцентного излучения становится наглядной при
рассмотрении схемы электронных переходов (схема Яблонского). В
синглетном состоянии все спины электронов в молекуле спарены, поэтому
основное состояние почти всегда является синглетным. Электронное
триплетное состояние имеет два электрона, спины которых не спарены.
Триплетное состояние имеет энергию ниже, чем соответствующее
синглетное состояние. Излучательная потеря энергии при переходе из
синглетного состояния в основное состояние называется флуоресценцией.
Поскольку флуоресценция почти всегда происходит после потери
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 21 из 29
колебательной или электронной энергии, длина волны флуоресцентного
излучения будет больше, чем поглощенного излучения. Время жизни
флуоресценции равна времени жизни возбужденного синглетного состояния
(10-9 – 10-7сек). Излучательная потеря энергии при переходе с триплетного
состояния в основное состояние
называется фосфоресценцией.
Фосфоресценция имеет время жизни триплетного состояния и составляет 10 -6
– 10сек. При комнатной температуре внутренняя конверсия более
эффективна, чем фосфоресценция. Внутренняя конверсия – это переход
молекулы с нижнего колебательного уровня на возбужденный
колебательный уровень более низкого синглетного состояния.
Законы люминесценции.
Спектр люминесценции – это зависимость интенсивности излучения от её
длины волны. Закон Стокса-Ламмеля: «Спектр люминесценции в целом и его
максимум всегда сдвинуты в область больших длин волн (меньших частот)
по сравнению со спектром поглощения и его максимумом». Люминесценция
характеризуется квантовым выходом и энергетическим выходом. Квантовый
выход – это отношение числа излученных квантов к числу поглощенных
квантов. Энергетический выход люминесценции – это отношение
излучаемой энергии к поглощенной энергии. Закон Вавилова: «При переходе
от коротких длин волн к длинным волнам энергетический выход
люминесценции до известного предела растёт пропорционально длине
волны. Начиная с определенной длины волны энергетический выход
достигает своего максимума и остаётся постоянным, а после достижения
некоторой граничной длины волны быстро падает».
Вопросы для самоконтроля.
1. Как различают люминесценцию по характеру свечения?
2. Почему люминесценцию называют холодным светом?
3. Почему при использовании фосфоресценции для аналитических целей
обычно пробу охлаждают до температуры жидкого азота?
4. Какая зависимость существует между интенсивностью люминесцентного
излучения и концентрацией определяемого соединения?
5. Что такое температурное гашение люминесценции?
2.Лабораторные занятия.
№ 1. Тема: «Прямое потенциометрическое определение концентрации ионов
водорода (рН раствора)».
Цель занятия: Ознакомление с работой на рН-метре.
Оборудование и реактивы. рН-метр, стаканы, пипетки, мерные колбы на
100мл, растворы соляной и уксусной кислот, гидроксида натрия, гидроксида
аммония.
Выполнение работы.
І. Приготовление растворов.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 22 из 29
Начальная концентрация растворов кислот и основании 0,1 М. Исследуются
пара электролитов: а) сильная соляная кислота и слабая уксусная кислота
б)сильный гидроксид калия и слабый гидроксид аммония. Для пары
исследуемых электролитов готовят по 3 разведения.
1) Отбирают пипеткой 10 мл 0,1М раствора, переносят в мерную колбу на
100 мл, доводят до метки дистилированной водой тщательно перемешивают
– это первое разведение. Полученнный раствор имеет концентрацию 0,01М.
2) Из 0,01 М раствора аналогично разведением в другой мерной колбе
получают 0,001 М раствор. Это второе разведение. Полученный раствор
имеет концентрацию - 0,001 М.
3) Из 0,001 М раствора пипеткоц отбирают 10 мл и переносят в мерную
колбу на 100 мл, доводят до метки дистилированной водой тщательно
перемешивают – это третье разведение. Полученнный раствор имеет
концентрацию 0,0001М.
Таким оброзом приготовлены 3 мерные колбы с растворами сильнго
электролита и 3 мерные колбы растворами слабого электролита.
ІІ. Измерение аналитического сигнала.
Измерение рН начинают меньшей концентрации. Стаканчик с ратвором
помещают на подвижный столик, так чтобы элктроды не касались дна.
Тумблер измерения должен быть включен на диапазон рН ÷ 1-14. Для более
точных измерений используют другие диапазоны.
Форма записи
Результаты измерения занесите в графу рН (эксп.)
Электролит С,моль/л рНэкспе рНтеор. Абсолют.
ошибка
р
Относительна
ошибка
Степень
диссоциации
Вычисления.
Рассчитайте теоретические значения рН для каждого электролита. Для
растворов сильного электролита концентрация ионов водорода равна
концентрации кислоты, [Н+]= Скислота; для гидроксила-концентрации
основания
[ОН-]
=
Соснование.
Для
слабого
электролита:
-5
-5
Кд(СН3СООН)=1,74*10 ; Кд (NH4OH)=1,76*10 .
Полученные данные
занесите в графу рН (теорет.). Для растворов слабых электролитов
расчитайте степень диссициации: α = √(Кд / С)·100 %.
Сделайте вывод, как влияет разбавление раствора на степень диссоциации
электролита. Учитывая, что относительная погрешность не должна
превышать 1-2%, сделайте вывод о точности проведённого анализа.
Контрольные вопросы:
1. Приведите уравнение Нернста и поясните смысл входящих в него величин.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 23 из 29
2. Дайте определение индикаторным электродам.
3. Какой индикаторный электрод используется в методе прямой
потенциометрии?
4. Назовите электроды сравнения.
№ 2. Тема: «Потенциометрическое кислотно-основное титрование.
Определение концентрации соляной кислоты».
Цель занятия: Ознакомление с методом потенциометрического титрования.
Оборудование и реактивы:
РН- метр милливолльтметр-121.
Индикаторный стеклянный электрод. Электрод сравнения (хлорсеребряный).
Стакан для титрования, емкостью 100мл, бюретка на 25мл, пипетки.
Приблизительно 0,1н раствор соляной кислоты HCl, приготовленный из
фиксанала 0,1н раствор NaOH.
Выполнение работы.
Для определения точной концентрации соляной кислоты отбирают пипеткой
10 мл НС1 и переносят в стакан для титрования и добавляют точно такое
количество воды для того чтобы электроды полностью погрузились в
раствор. Раствор перемешивается магнитной мешалкой. Бюретку заполняют
титрантом. В начале титрования порции раствора щелочи приливается по 0,5
мл, а вблизи скачка приливается по 0,1- 0,2 мл. Получив 3-4 близких
значений рН после резкого скачка, титрование закончить. Результаты
титрования записать в таблицу.
V (титранта),
мл
ΔV
pH
ΔpH
ΔpH/ ΔV
Вычисления.
Рассчитать значения ΔV и ΔpH, путём вычитания из последующей величины
предыдущей, и занести в таблицу. Вычислить ΔpH/ ΔV. Используя данные
таблицы, построить графическую зависимость рН от объёма титранта и
дифференциальную зависимость по первой производной. Максимум на
дифференциальной кривой титрования соответствует точке эквивалентности.
Опустив перпендикуляр на ось абсцисс, определите объём титранта,
пошедший на титрование. Рассчитайте концентрацию кислоты.
NHCl = (VNaOH ·NNaOH) / VHCl.
Контрольные вопросы:
1. Что такое стандартный и реальный электродные потенциалы.
2. Сущность потенциометрического титрования.
3. Интегральные и дифференциальные кривые титрования.
4. Определение точки эквивалентности при потенциометрическом
титровании.
№ 3. Тема: «Определение концентрации многоосновной кислоты методом
потенциометрии»
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 24 из 29
Цель занятия:
Ознакомление с методом определения концентрации
многоосновной кислоты потенциометрическим титрованием.
Оборудование и реактивы:
РН- метр милливолльтметр-121.
Индикаторный стеклянный электрод. Электрод сравнения (хлорсеребряный).
Стакан для титрования, емкостью 100мл, бюретка на 25мл, пипетки.
Приблизительно 0,1н раствор фосфорной кислоты H3РО4, приготовленный
из фиксанала 0,1н раствор NaOH.
Выполнение работы.
Для определения точной концентрации фосфорной кислоты H3РО4отбирают
пипеткой 20 мл и переносят в стакан для титрования.
Раствор
перемешивается магнитной мешалкой. Бюретку заполняют титрантом NaOH . Снимать показания рН и ЭДС. В начале титрования порции раствора
щелочи приливается по 0,5 мл, а вблизи скачка приливается по 0,1- 0,2 мл.
Получив 3-4 близких значений рН и ЭДС после резкого скачка, титрование
закончить. Результаты титрования записать в таблицу.
Объем щелочи,
рН
Е ΔрН ΔЕ
ΔV ΔpH/ΔV ΔE/ΔV
3
см
Вычисления.
Рассчитать значения ΔV, ΔpH, ΔЕ путём вычитания из последующей
величины предыдущей, и занести в таблицу. Вычислить ΔpH/ ΔV, ΔE/ΔV.
Используя данные таблицы, построить графическую зависимость рН (Е) от
объёма титранта и дифференциальную зависимость по первой производной.
Максимум на дифференциальной кривой титрования соответствует точке
эквивалентности (2 максимума). Опустив перпендикуляр на ось абсцисс,
определите объём титранта, пошедший на титрование. Рассчитайте
концентрацию кислоты по двум точкам эквивалентности.
N (H3PO4) = (VNaOH ·NNaOH) / Vк-ты.
Сравните результаты титрования при определении рН и Е.
Контрольные вопросы:
1. Какие реакции применяют при потенциометрическом титровании?
2. Преимущества и недостатки метода потенциометрического титрования.
3. Почему на кривой титрования фосфорной кислоты наблюдаются 2 скачка?
№ 4. Тема: «Кондуктометрия. Кондуктометрическое титрование».
Цель занятия: Ознакомление с методом кондуктометрии и косвенной
кондуктометрии.
Оборудование и реактивы. Кондуктометр. Стакан для титрования,
емкостью 100мл, бюретка на 25мл, пипетки. Раствор соляной кислоты HCl,
приготовленный из фиксанала стандартный 0,1н раствор NaOH.
Выполнение работы.
Небольшое количество исследуемого раствора кислоты переносят в мерную
колбу вместимостью на 50 мл, доводят до метки дистиллированной водой и
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 25 из 29
тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой 10 мл аликвота и переносят в
стакан для титрования, электроды должны полностью погрузится в раствор.
Раствор перемешивается магнитной мешалкой. Заполнить бюретку
титрантом (стандартным раствором щелочи). После каждой порции титранта
измеряют сопротивление раствора и записывают данные в тетрадь. До точки
эквивалентности сопротивляемость раствора растет, а после точки
эквивалентности при добавлении раствора щелочи сопротивляемость
понижается. Вблизи эквивалентной точки стандартный раствор щелочи
прибавляют по 0,1-0,2 мл. Для определения эквивалентной точки строиться
кривая титрования. Титрование проводить не менее 3 раз. Результаты
титрования записывают в таблицу.
V мл, NaOH
R, Ом
Вычисления.
Содержание кислоты в растворе рассчитывают по формуле:
Qкислота = (NNaOH · VNaOH · Э кислота · Vколбы) / (1000 · Va)
Контрольные вопросы:
1. Сущность метода кондуктометрии.
2. Укажите условия поведения кондуктометрического титрования.
3. Какой вид имеют кривые кондуктометрического титрования?
4.
Что
такое
удельная
электропроводность,
эквивалентная
электропроводность?
№ 5. Тема: «Амперометрическое титрование. Определение меди в
растворе»
Цель занятия: Ознакомление с методом амперометрического титрования.
Оборудование и реактивы: Амперметр, милливольтметр постоянного тока.
Реостат. Платиновый электрод. Электрод сравнения (хлорсеребряный).
Магнитная мешалка. Стакан для титрования, емкостью 100мл; бюретка на
25мл, пипетки, цилиндры. 0,05 н. стандартный раствор тиосульфата натрия.
Раствор сульфата меди, 2н серная кислота, иодид калия (сухой),
Выполнение работы.
Амперометрическое определение меди (ІІ) основано на восстановлении ее
иодид-ионом с последующим титрованием образовавшегося йода раствором
тиосульфата натрия.
2Cu2+ + 4I- = Cu2I2 + I2;
I2 + 2S2O32- = 2I-+ S4O62При помощи этого метода можно определить незначительные количества
меди до 10-3 мг. С помощью реостата устанавливают потенциал, равный
0,53В. При этом потенциале йод будет восстанавливаться на платиновом
электроде. Готовят установку. Проверяют правильность соединений
отдельных частей установки. В стаканчик для титрования помещают 10 мл
исследуемого раствора меди (II), добавляют 25 мл раствора серной кислоты
(фон) погружают в него электроды и замыкают цепь. При этом идет
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 26 из 29
восстановление меди на катоде (стрелка гальванометра отклоняется).
Прибавляют 0,3-0,5 г соли иодида калия, включают магнитную мешалку. При
этом на гальванометре наблюдается резкое падение до нуля начального тока диффузионного тока меди. Такое резкое падение силы тока объясняется
практически полным связыванием ионов меди (II) в иодид. После этого
начинается выделение свободного йода, сила тока возрастает и достигает
максимума, отвечающего концентрации свободного йода в растворе.
Выжидают 2-5 минут для полного завершения реакции, до достижения
максимально устойчивого значения тока на гальванометре. Содержимое
стаканчика титруют раствором тиосульфата натрия, добавляя по 1 мл и
фиксируя силу тока, которая по мере титрования уменьшается за счет
протекания реакции (в конце титрования достигает стабильного значения
тока). Результаты измерений заносят в таблицу.
V, мл
I, мА
Построить график зависимости тока от объёма титранта. Определить точку
эквивалентности
по
пересечению
касательных,
проведённых
к
прямолинейным участкам графика, опустить перпендикуляр на ось абсцисс и
найти объём титранта, пошедший на титрование.
Вычисления.
q = V * N * mэCu
mэCu = 63.64 г/ моль
Контрольные вопросы:
1. Амперометрическое титрование как разновидность вольтамперометрии.
2.
Какие
условия
являются
необходимыми
для
проведения
амперометрического титрования?
3. Какую форму имеют кривые амперометрического титрования?
№ 6. Тема: «Фотометрия. Фотоколориметрическое определение меди в
растворе».
Цель занятия: Ознакомление с методом фотоколориметрии.
Оборудование и реактивы.
Фотоколориметр КФК-2. Пипетки, цилиндры, мерные колбы емкостью на 50
мл. Стандартный раствор сульфата меди (ТCu3+ = 1 мг/мл), разбавленный
раствор NH4OH (1:3), дистиллированная вода.
Фотометрическое определение меди основано на реакции образования
комплексного соединения, имеющего синюю окраску, аммиаката меди:
Cu2+ + 4NH4OH ↔ [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O
Выполнение работы.
Приготовить серию стандартных растворов. В шесть мерных вместимостью
по 50 мл отмерить пипеткой соответственно 25, 20, 15, 10, 5 и 3 мл
стандартного раствора соли меди. В каждую из колб прибавить по 10 мл
рабавленного (1:3) раствора NH4OH и довести объемы дистиллированной
водой до метки. В мерную колбу получить у лаборанта раствор с
неизвестным содержанием меди. Добавить, как и для серии стандартных
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 27 из 29
растворов NH4OH и довести объемы дистиллированной водой до метки. При
красном светофильтре 540 нм измерить оптическую плотность всех
растворов. Результаты занести в таблицу.
V р-ра, 3
5
10
15
20
25
X
мл
СCu2+
D
Для каждого стандартного раствора рассчитать молярную концентрацию и
занести в таблицу. Построить калибровочный график (D = f(C)). По графику
определить концентрацию раствора с неизвестным содержанием Cu2+.
Контрольные вопросы:
1. Что такое калибровочный график?
2. Что такое метод стандартных серий?
3. Как осуществляется выбор светофильтра?
4. Какие реакции используются в методе фотоколориметрии?
5. Что такое раствор сравнения, который используется при фотометрических
определениях?
№ 7. Тема: «Фотоколориметрическое определение концентрации
перманганата калия»
Цель занятия: Ознакомление с методом молярного свойства.
Оборудование и реактивы. Фотоколориметр КФК-2. Пипетки, цилиндры,
мерные колбы емкостью на 50 мл. Стандартный раствор перманганата калия
(СМ = 0,0002 моль/л), дистиллированная вода.
Выполнение работы.
Раствор перманганата калия имеет розово-фиолетовую окраску,
интенсивность которой пропорциональна его концентрации. В методе
молярного свойства экспериментально определяют величину молярного
коэффициента поглощения. Молярный коэффициент поглощения зависит от
природы вещества и длины волны. После выбора светофильтра, при котором
поглощение максимально, измеряют оптическую плотность трех
стандартных растворов. После чего, зная толщину слоя, расчитывают среднее
значение молярного коэффициента поглощения. Вэтих же условиях
измеряют оптическую плотность анализируемого раствора и расчитывают
содержание вещества, используя величину константы молярного
коэффициента поглощения.
Приготовление растворов:
Приготовить 4 мерные колбы на 50 мл. В три мерные колбы отобрать
пипеткой соответственно 1,5; 2,0; 2,5 мл стандартного раствора перманганата
калия с концентрацией 0,0002 моль/л. В четвертую колбу получить раствор с
неизвестным содержанием КMnO4 . Все колбы довести до метки
дистиллированной водой и перемешать.
Измерение аналитического сигнала.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 28 из 29
Выбрать из трех стандартных растворов тот, который имеет наиболее
интенсивную окраску и налить его в кювету до метки. В другую кювету
качестве раствора сравнения налить дистилированной воды. Измерить
оптическую плотность при различных светофильтрах. Данные занести в
таблицу:
Светофильтры
Синий
460 нм
Зеленый
540 нм
Красный
600 нм
Оптическая плотность
Выбрать светофильтр с максимальным поглощением. Измерить
оптическую плотность остальных растворов. Данные поместить в талицу.
Объем раствора КMnO4
1,5
2,0
2,5
Х
Концентрация КMnO4
моль/л
Оптическая плотность
Построить графическую зависимость от длины волны и обосновать
выбор светофильтра.
Вычисления.
Рассчитать концентрации стандартных растворов по формуле:
Сст. = (Vаликвот ·Сисх) / Vколбы. Толщину слоя кюветы измерить линейкой.
Для каждого стандартного раствора расчитать молярный коэффициент
поглощения и найти среднее значение. ε1 = D1 / C1 · l и т.д.; ε = (ε1 + ε2 + ε3)
/3
Рассчитать концентрацию раствора с неизвестным содержанием КMnO4: Сх
= Dх / ε ·l
Контрольные вопросы:
1. Что такое молярный коэффициент поглощения?
2. Что такое оптическая плотность раствора?
3. Какая зависимость существует между молярным коэффициентом
поглощения и оптической плотностью?
4. Почему оптическую плотность раствора пермаганата калия измеряют без
использования каких-либо химических реакций?
№ 8. Тема: «Определение содержания калия и натрия методом пламенной
фотометрии».
Цель занятия: Ознакомление с методом эмиссионной пламенной фотометрии.
Оборудование и реактивы: Пламенный фотометр, пипетки, цилиндры,
мерные колбы емкостью на 50 мл. Стандартные растворы хлоридов калия и
натрия (Т = 1 мг/мл), дистиллированная вода.
Выполнение работы.
Готовят серию стандартных растворов хлорида натрия и хлорида калия.
Стандартные растворы подают в распылитель пламенного фотометра в
порядке возрастания концентрации определяемого элемента, а потом ещё
раз в обратном порядке. Записывают средние отсчёты для каждого
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 29 из 29
стандартного раствора. Калибровочный график строят, откладывая на
оси абсцисс концентрацию определяемого элемента в мкг/мл, а на оси
ординат – показания микроамперметра. Содержание калия и натрия в
анализируемых растворах находят по калибровочному графику.
Контрольные вопросы:
1. Сущность метода эмиссионной пламенной фотометрии.
2. Чувствительность метода эмиссионной пламенной фотометрии.
3. Область применения эмиссионной пламенной фотометрии.
4. Принципиальная схема пламенного фотометра.
№ 9. Тема: «Определение железа в
питьевой воде методом
спектрофотометрии».
Цель занятия: Ознакомление с методом спектрофотометрического анализа.
Оборудование и реактивы: Спектрофотометр СФ-46, Пипетки, цилиндры,
мерные колбы емкостью на 50 мл. Стандартный раствор сульфата железа (Т
= 0,1 мг/мл), 10%-ный раствор роданида калия КSCN, азотная кислота (1:1),
дистиллированная вода.
Выполнение работы.
В основе метода лежит образование интенсивно окрашенного в красный
цвет комплекса железа (III) с ионами роданида.
Готовят серию стандартных растворов: в мерные колбы на 50 мл помещают
1, 2, 3, 4, 5 мл стандартного раствора железа. В шестую колбу 2,5 мл
исследуемой воды для анализа. В каждую колбу добавляют по 5 мл 10%-ного
раствора родонида калия КSCN, по 1 мл азотной кислоты концентрацией
(1:1). Объем растворов доводят до метки водой и перемешивают. Измеряют
оптическую плотность при 400-500 нм.
Результаты занести в таблицу:
V р-ра, мл
1
2
3
4
5
X
2+
СCu
D
Для каждого стандартного раствора рассчитать молярную концентрацию и
занести в таблицу. Построить калибровочный график (D = f(C)). По графику
определить концентрацию ионов железа в анализируемой воде.
Контрольные вопросы:
1. Сущность метода спектрофотометрии.
2. В чем основное различие спектрофотометрии и фотоколориметрии?
3. Какой закон лежит в основе спектрофотометрического анализа?
Задания для СРО:
СРО №1 Электрохимические методы анализа
Вариант 1. Электродные потенциалы: стандартный, формальный, измерение
электродного потенциала
Вариант 2. Хронокондуктометрия. Высокочастотное кондуктометрическое
титрование.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 30 из 29
Вариант 3. Электрогравиметрия, сущность, преимущества и недостатки
Вариант 4. Современные полярографические методы
СРО №2 Спектроскопические методы анализа
Вариант 1. Методы приема и регистрации в спектроскопии
Вариант 2. Рентгеновская спектроскопия, сущность, методы, применимость.
Вариант 3. Колебательная спектроскопия, сущность, методы, применимость.
Вариант 4. Рефрактометрия, сущность и применимость в анализе.
СРО №3 Хроматографические методы анализа
Вариант 1. Различные классификации методов хроматографии
Вариант 2. Бумажная хроматография, применение в качественном и
количественном анализа.
Вариант 3. Ионная хоматография, сущность и особенности.
Вариант 4. Газовая роматография, сущность, методы и преимущества.
СРО №4 Эссе
Вариант 1. Сравнительная характеристика электрохимических методов
анализа
Вариант 2. Сравнительная характеристика спектроскопических методов
анализа
Вариант 3. Сравнительная характеристика хроматографических методов
анализа
Вариант 4. Сравнительная характеристика физико-химических методов
анализа
3.Тесты для контроля самостоятельной работы студентов.
Модуль 1: «Электрохимические методы анализа».
1. Электрод, на котором протекает электрохимическая реакция, называется:
А. Индикаторный
В. Вспомогательный
С. Генераторный
D. Сравнения
Е. Стеклянный
2. Величина, рассчитываемая по формуле Фарадея:
А. Время анализа
В. Сила тока
С. Количество электричества
D. Масса вещества, выделяемая в результате электролиза
Е. Электрохимический эквивалент.
3. Какие факторы не влияют на удельную электропроводность?
А. Температура
В. Концентрация
С. Температура, концентрация
D. Цвет раствора
Е. Правильно С и Д
4. На чем основан метод кондуктометрии?
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 31 из 29
А. Изменение потенциала
В. Измерение силы тока
С. Измерение количества электричества
D. Измерение электропроводности
Е. Взвешивание выделившегося осадка.
5. Укажите ток, применяемый в кондуктометрии:
А. Постоянный
В. Переменный
С. Переменный ток, с частотой 50Гц
D. Переменный ток, с частотой 1000Гц
Е. И постоянный, и переменный ток
6. Ионы, обладающие самой высокой подвижностью:
А. Н+, Na+
B. Na+, K+
C. Cl-, H+
D. H+, OHE. OH-, Na+
7. Что характеризует достижение точки эквивалентности при
потенциометрическом титровании:
А. Конец скачка титрования
В. Начало скачка титрования
С. Перегиб на интегральной кривой
D. Точка, соответствующая 50% титрованию раствора
Е. Точка, соответствующая, 100% титрованию раствора
8. Укажите ошибку, допущенную при определении концентрации K 2Cr2O7
методом потенциометрического титрования:
А. Определение проведено при постоянной силе тока
В. В качестве вспомогательного реагента используется FeSO4 в присутствии
H2SO4
С. Использован генераторный электрод - платиновый
D. Использован вспомогательный электрод - стальной
Е. ТЭ устанавливается с помощью потенциометра
9. В уравнении Ильковича характеристикой капилляра называется:
А. Jd
B. 605n
C. D1/2.m2/3
D. m2/3.τ1/6
E. D1/2
10. Электроактивное вещество в полярографии называют:
А. Поляризатором
В. Фоновым электролитом
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 32 из 29
С. Деполяризатором
D. Индикатором
Е. Буфером
11. Недостатки ртутно-капельного электрода:
А. Токсичность ртути
В. Постоянное обновление поверхности капли
С. Частое засорение капилляра
D. Правильные ответы А и С
Е. Правильные ответы А,В,С
12. От чего зависит потенциал полуволны (при полярографии)?
А. Концентрации
В. Температуры
С. Природы восстанавливаемого иона
D. Силы тока
E. Напряжения
13. Окислительно-восстановительное равновесие C6H4(OH)2=C6H4O2+2H++2e
устанавливается в электроде:
А. каломельном
B. водородном
C. хингидронном
D. индикаторном
E.1-го рода.
14. Какой электрод используется для измерения рН?
А. каломельный
B. стандартный водородный
C. хингидронный
D. индикаторный
E. Электрод І-го рода
15. Вычислить удельную электропроводимость 0,05н раствора нитрата
серебра если его эквивалентная электропроводимость равна 99,5 .
А. 0,00498
B. 0,00673
C. 0,00546
D. 0,00643
E. 0,00274.
16. При потенциометрическом титровании соляной кислоты едким натром в
качестве индикаторного электрода используется:
А. стеклянный
B. ртутный
C. платиновый
D. хлорсерябряный
E. хингидронный
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 33 из 29
17. Вычислить удельную электропроводность 0,05н раствора нитрата серебра
если его эквивалентная электропроводимость равна 99,5 .
А. 0,00498
B. 0,00673
C. 0,00546
D. 0,00643
E. 0,00274.
18. При потенциометрическом титровании соляной кислоты едким натром в
качестве индикаторного электрода используется:
А. стеклянный
B. ртутный
C. платиновый
D. хлорсерябряный
E. хингидронный
19. Вычислите подвижность ионов Fe3+, если известно, что при 18 оС
(FeC0=144.4; (NaCll=126.5, lNa+=50,1.
А. 68
B. 26
C. 106
D. 50,8
E. 76,4
20. Вычислить потенциал серебряного электрода в раствора 0,1 М нитрата
серебра, если E0Ag/Ag+=+0.8в.
А. +0,572
B. +0,201
C. –0,679
D. +0,741
E. –0,246.
Модуль№2. Спектроскопические методы анализа.
1. Как называется электромагнитное излучение, длины волн которого
располагаются в области спектра от 400 нм до 760нм?
А. Рентгеновское
В. Радиоволны
С. УФ-излучение
D. ИК-излучение
Е. Видимый свет
2. Процессы свечения, прекращающиеся практически одновременно с
прекращением возбуждения, обычно называют:
А. Фосфоресценция
В. Кандолюминесценция
С. Фотолюминесценция
D. Рентгенолюминесценция
Е. Флуоресценция.
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 34 из 29
3. Взаимодействовать с ИК-излучением могут только те колебания молекул,
которые:
А. Не изменяют дипольный момент
В. Поглощают энергию
С. Испускают фотоны
D. Имеют малую энергию;
Е. Изменяют дипольный момент
4. Метод молекулярной абсорбционной спектроскопии в УФ- и видимой
областях спектра называют:
А. Раман-спектроскопия
В. Спектроскопия комбинационного рассеяния
С. Флуоресцентный анализ
D. Спектрофотометрия
Е. Рефрактометрия
5. Волновое число определяется соотношением:
А. h
B. C/
C. C/
D. 1/
E. E2-E1
6. Стандартный раствор нитрата серебра содержал 5,5 мг серебра в 25мл
раствора, оптическая плотность его составила 0,16. В тех же условиях
оптическая плотность анализируемого раствора равна 0,31. Определить
содержание серебра в растворе в мг/мл.
А. 0,426
В. 0,375
С. 0,278
D. 0,149
Е. 0,537
7. Что означает параметр D в уравнении D= ε.C.l?
А. Пропускание
В. Оптическая плотность
С. Молярная концентрация
D. Коэффициент преломления
Е. Степень монохроматизации излучения.
8. Вычислить молярный коэффициент поглощения раствора сернокислой
меди, если оптическая плотность этого раствора, содержащего 0,32 мг Сu в
200мл при толщине кюветы 1см равна 0,18
А. 217
В. 7200
С. 3470
D. 3600
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 35 из 29
Е. 180
9. Метод абсорбционной спектроскопии, в основе которого лежит явление
рассеяния света частицами, находящимися в растворе во взвешенном
состоянии, называется:
А. Колориметрия
В. Турбидиметрия
С. Нефелометрия
D. Рефрактометрия
Е. Фотоколориметрия
10. Основным критерием соблюдения закона Бугера-Ламберта-Бера является:
А. Постоянство молярного коэффициента поглощения при данной длине
волны
В. Постоянство толщины слоя
С. Постоянство температуры
D. Постоянство длины волны
Е. Постоянство коэффициента преломления
11. Стандартный раствор сульфата меди, содержащий 0,08г меди в 1мл имеет
оптическую плотность 0,24. Исследуемый раствор в тех же условиях имел
оптическую плотность 0,16. Определите концентрацию раствора меди
(моль/литр).
А. 0,45
В. 0,86
С. 0,83
D. 1,20
Е. 1,01
12. Стандартный раствор сульфата меди, содержащий 0,08г меди в 1мл имеет
оптическую плотность 0,24. Исследуемый раствор в тех же условиях имел
оптическую плотность 0,16. Определите концентрацию раствора меди
(моль/литр).
А. 0,45
В. 0,86
С. 0,83
D. 1,20
Е. 1,01
13. Роданидный комплекс железа имеет оптическую плотность 0,39.
Оптическая плотность соли никеля в тех же условиях равна 0,10. Вычислите
оптическую плотность раствора, полученного смешением вышеуказанных
растворов:
А. 0,18
В. 1,2
С. 0,98
D. 0,29
Е. 0,49
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 36 из 29
14. Пропускание раствора хлорида кобальта равно 10%, какой оптической
плотности это соответствует?
А. 10
В. 1
С. 0,1
D. 0,01
Е. 0,2
15. При массовых анализах наиболее удобным методом измерения
оптической плотности растворов является:
А. метод сравнения
В. метод градуировочного графика
С. метод добавок
D. визуальный метод
Е. методы титрования
16. Определите высоту кюветы стандартного раствора хлорида калия в
нефелометре, если он имел концентрацию 0,02 М, а высота кюветы
анализируемого раствора, содержащего 0,15 г KCl в 50 мл раствора,
составила 6 см.
А. 12
В. 10
С. 8
D. 3
Е. 2,5
17. Оптическая плотность 0,001М раствора сульфата меди составила 0,25. К
этому раствору было добавлено некоторые количество сульфата никеля.
Оптическая плотность полученного раствора в той же кювете оказалась
равной 0,35. Рассчитайте концентрацию сульфата никеля.
А. 0,0004
В. 0,4
С. 0,1
D. 0,35
Е. 0,60
18. Пропускание раствора дитизоната цинка, измеренного при =420 нм,
составила 40%. Вычислите оптическую плотность.
А. 0,254
В. 0,376
С. 0,398
D. 0,147
Е. 0,654
19. Стандартный раствор хлорида калия содержит 1,49 г КСL в 1 л.
Определить концентрацию хлорид- ионов в анализируемом растворе, если
УМКД 042-18-10.1.66/03-2014
Редакция №2 от «18» 09. 2014 г.
Стр. 37 из 29
при анализе нефелометрическом методом уравнения установлены высоты
кювет: стандартного-5 см, анализируемого-2,5 см.
А. 0,001
В. 0,25
С. 0,02
D. 0,08
Е. 0,04
20. Что формируют аналитический сигнал в атомно-абсорбционной
спектроскопии?
А. Возбужденные молекулы
В. Невозбужденные молекулы
С. Невозбужденные атомы
D. Возбужденные атомы
Е. Правильно В и С