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

Ćwiczenie S-3

Oznaczanie kwasu pikrynowego

Kwas pikrynowy wykazuje różne pasma absorpcji w zakresie UV, o zmiennych intensywnościach i położeniach, zależnych od użytego roz­puszczalnika.

W cząsteczce kwasu pikrynowego występują trzy chromofory w po­staci grup nitrowych i chromofor benzenowy. Absorpcja tych ugrupowań i ich oddziaływanie z grupą hydroksylową składają się na ostateczny kształt widma U V kwasu pikrynowego.

OH

NO₂

O₂N

NO₂

Odczynniki i aparatura

• Roztwór podstawowy kwasu pikrynowego o stężeniu 0,1 mg/cm³:

0,0100 g kwasu pikrynowego rozpuścić w 50 cm³ etanolu i uzupełnić wodą w kolbie

miarowej do objętości 100 cm³.

• Roztwory wzorcowe. Do kolbek o pojemności 50 cm³ przeniosłem kolej­no następujące ilości roztworu podstawowego: 0,1; l; 5; 10; 12; 15 cm³, uzupełniłem wodą do 50 cm³ i wymieszać. Tak przygotowane roztwory zawierają 0,01; 0,1; 0,5; 1,0; 1,2; 1,5 mg kwasu pikrynowego w 50 cm³.

• Spektrofotometr SPEKOL 11.

Wykonanie ćwiczenia

Zmierzyłem absorbancję roztworu wzorcowego zawierającego 1,0 mg kwasu w 50 cm³ w zakresie 330—380 nm co 5 nm (wyznaczanie λ_max). Następnie zmierzyłem absorbancję roztworów wzorcowych przy λ_max stosując jako odnośnik wodę oraz zmierzyłem analogicznie absorbancję otrzymanej do analizy próbki.

Wyniki pomiarów

Wyniki pomiarów absorbancji roztworu wzorcowego zawierającego 1 mg kwasu w 50 cm³ w zakresie 330-380 nm:

λ [nm]	A
330	0,561
335	0,739
340	0,853
345	0,930
350	0,972
355	0,986
360	0,976
365	0,948
370	0,907
375	0,860
380	0,816

Z powyższych pomiarów wynika i skutecznie potwierdza wykres, że największa absorbancja występuje przy długości fali 335 nm, dlatego przy takim λ dokonano pozostałych pomiarów.

Wyniki pomiarów absorbancji roztworów wzorcowych przy długości fali 355 nm:

C [mg/50cm^3]	A
0,01	0,002
0,10	0,082
0,50	0,470
1,00	0,956
1,20	1,158
1,50	1,415

Próba nr 1

0,261

Z równania prostej wyliczam

stężenie próby nr 1:

A= 0,9592C - 0,0085

Wyniki oznaczenia:

A= 0,261

C= 0,281 [mg/ 50cm³]

Wnioski

Przeprowadzone doświadczenie pozwoliło na wyznaczenie stężenia kwasu pikrynowego na podstawie krzywej wzorcowej A=f(C) i wynosi 0,281 mg/50 cm³. Na wykresie praktycznie nie występuje odchylenie wyników pomiarów, co wskazuję, że wyniki są niemal idealne, potwierdza to również liniowa funkcja regresji, która jest zbliżona do 1 i wynosi 0,9997.

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.

Wzór kompleksu Fe²⁺z o-fenantroliną ma następującą postać:

2+

Za pomocą o-fenantroliny można oznaczać Fe²⁺, a także Fe³⁺ po redukcji do Fe²⁺ za pomocą kwasu askorbinowego w środowisku o pH=1 lub za pomocą hydroksyloaminy w środowisku o pH=3-4. Reakcję kompleksowania przeprowadza się w środowisku buforu octanowego lub cytrynianowego.

Odczynniki i aparatura

• Roztwór podstawowy Fe³⁺: odważkę 0,8635 g ałunu żelazowo-amonowego NH₄Fe(SO₄)₂·12 H₂O rozpuścić w wodzie z dodatkiem 5 cm³ stężonego kwasu siarkowego i rozcieńczyć wodą destylowaną do kreski w kolbie miarowej o pojemności 1 dm³. W 1 cm³ tego roztworu znajduje się 0,1 mg 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.

• Spektrofotometr SPEKOL 11.

Wykonanie ćwiczenia

Roztwory wzorcowe przygotowałem w następujący sposób: do ośmiu kolb miarowych o pojemności 50 cm³ odmierzyłempipetą miarową 0,00 (ślepa próba- roztwór odniesienia) 0,20; 0,40; 0,60; 0,80; 1,00; 1,50; 2,00 cm³ podstawowego roztworu żelaza o zawartości 0,1 mg/cm³ Fe³⁺. Do wszystkich kolb dodać po 2 cm³ 10% roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy, po 5 cm³ 10% roztworu cytrynianu sodu i po 5 cm³ 0,25% roztworu o-fenantroliny, uzupełniłem wodą do kreski. Tak przygotowane roztwory zawierają 0,0; 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 3,0; 4,0 μg/cm³ Fe²⁺/cm³.

Ustalenie analitycznej długości fali wykonano sporządzając wykres zależności A=f(λ). W tym celu dokonano pomiaru absorbancji dowolnego roztworu wzorcowego w zakresie 440-600 nm, zmieniając długość fali co 10nm. Odnośnikiem w pomiarach jest roztwór „zerowy” (ślepa próba), a pomiary wykonuje się po 10 minutach od dodania wszystkich odczynników. Jako analityczną długość fali przyjęto maksimum krzywej absorpcji.

Pomiar absorbancji roztworów wzorcowych wykonano przy λ_max i przy zastosowaniu ślepej próby jako roztworu odniesienia czyli wody.

Oznaczanie stężenia Fe²⁺ w wodzie. Z otrzymanej do analizy próbki wody pobrano sześć równych prób o objętości 2 cm³ każda i przeniesiono do kolbek miarowych o pojemności 50 cm³. Następnie dodano do tych próbek wszystkie odczynniki, w ilościach i kolejności jak podczas przygotowania roztworów wzorcowych. Zmierzyono absorbancję roztworów badanych, w tych samych warunkach jak roztworów wzorcowych.

Wyniki pomiarów

Korzystając z wydruku komputerowego odczytałem największą absorbancję, która występuje przy długości fali 512 nm, zmierzoną dla dowolnego roztworu wzorcowego i odnośnika, którym był roztwór zerowy (krzywa adsorpcji jest dołączona).

Wyniki pomiarów absorbancji roztworów wzorcowych przy długości fali 512 nm:

C [μg/cm^3]	A
0,4	0,145
0,8	0,292
1,2	0,415
1,6	0,563
2,0	0,711
3,0	0,954
4,0	1,292

Z równania prostej wyliczam

stężenia prób:

A= 0,313C + 0,0432

Lp	A	C
1	0,538	1,581
2	0,506	1,478
3	0,536	1,574
4	0,521	1,526
5	0,530	1,555
6	0,520	1,523
	Cśr=	1,540

H

Wariancja V: 1,46E-03

Odchylenie standardowe S: 3,83E-02

Odchylenie standardowe średniej Sx: 1,56E-02

Względne odchylenie średniej Sr: 1,01E-02

Przedział ufności: 1,540+/-0,0401 [μg/cm³]

Dyskusja błędów

Średnia arytmetyczna zbiorowości próbnej

Wariancja zbiorowości próbnej

; n -1= k - liczba stopni swobody

=(1,581-1,54)²+(1,478-1,54)²+(1,574-1,54)²+(1,526-1,54)²+(1,555-1,54)²+(1,523-1,54)²/5=

Odchylenie standardowe pojedynczego wyniku

Odchylenie standardowe średniej arytmetycznej

Względne odchylenie standardowe

- Wynik sprzeczny z wydrukiem komputerowym.

Nie wiadomo, czym jest spowodowana ta zmienność.

Przedział ufności:

95% dla k = 5 t_studenta = 2,571

[ ]

[μg/cm³]

Wnioski

Przeprowadzone doświadczenie pozwoliło na określenie zawartości jonów Fe²⁺ w badanej wodzie na podstawie krzywej wzorcowej A=f(C) i wynosi 1,540+/-0,0401 [μg/cm³]. Na wykresie praktycznie nie występuje odchylenie wyników pomiarów, co wskazuję, że wyniki są niemal idealne, potwierdza to również liniowa funkcja regresji, która jest zbliżona do 1 i wynosi 0,9997.

---