background image

ABSORPCYJNA  SPEKTORFOTOMETRIA  CZĄSTECZKOWA 

(Oznaczanie chromu i kobaltu obok siebie) 

Politechnika Gdańska; opracowała: mgr inż. M. Wasielewska 

1

 

WPROWADZENIE 

 

Metody  spektroskopowe  są  to  metody  opierające  się  na  oddziaływaniu  promieniowania 

elektromagnetycznego 

materią. 

Polegają 

na 

absorpcji 

lub 

emisji 

promieniowania 

elektromagnetycznego przez próbkę badanej substancji.  W metodach spektroskopowych dokonuje 

się pomiaru natężenia promieniowania przechodzącego w funkcji długości fali. Stanowią one zespół 

technik  instrumentalnych, w których do celów analitycznych wykorzystuje się przejścia energetyczne 

zachodzące  w  cząsteczkach  na  skutek  oddziaływania  promieniowania  elektromagnetycznego  w 

zakresie UV – VIS – IR.  

Promieniowanie  elektromagnetyczne  przechodzące  przez  dany  ośrodek  może  ulec    odbiciu,  

rozproszeniu,  przejściu  przez  materię  oraz  absorpcji.    Zarówno  zjawiska  odbicia  jak  i  rozproszenia 

mogą zostać wyeliminowane podczas porównywania próbki badanej z  próbką odniesienia, natomiast 

warunkiem koniecznym wystąpienia zjawiska absorpcji jest konieczność równości energii padającego 

promieniowania i energii odpowiadającej różnicy występującej pomiędzy skwantowanymi poziomami 

energetycznymi danej cząsteczki.  

Spektroskopia  cząsteczkowa  obejmuje  badanie  widm  cząsteczkowych.  W  ujęciu  ogólnym,  na  każde 

widmo  cząsteczkowe  przypadają  trzy  rodzaje  promieniowania  elektromagnetycznego:  widmo 

rotacyjne, widmo oscylacyjno – rotacyjne oraz widmo elektronowo – oscylacyjno –rotacyjne (Rys. 1).  

Stosunek  wartości  energii  elektronowej  do  energii  oscylacyjnej  oraz  do  energii  rotacyjnej  jest  w 

przybliżeniu  równy    1000  :  10  :  1.  Różnice  pomiędzy  poziomami  elektronowymi  wynoszą  kilka 

elektronowoltów,  pomiędzy  poziomami  oscylacyjnymi  dziesiąte  i  setne  części  eV,  a  pomiędzy 

poziomami  rotacyjnymi  tysięczne  części  eV.  Znaczne  różnice  wartości  poszczególnych  rodzajów 

energii powodują, że odpowiednie widma pojawiają się w różnych zakresach spektralnych.  

 

background image

 Pochłoniecie  kwantów  promieniowania  z  zakresu  dalekiej  podczerwieni  (30  –  1000  μm)  jako 

najmniej  energetycznego  może  powodować  jedynie  zmiany  energii  rotacyjnej.  Zaabsorbowana 

energia nie wystarcza do zmiany energii oscylacyjnej ani energii elektronowej, w związku z czym na 

skutek  absorpcji  promieniowania  z  zakresu  dalekiej  podczerwieni  może  powstać  jedynie  widmo 

rotacyjne. Promieniowanie z zakresu bliskiej podczerwieni (0,78 – 5 μm) powoduje przejścia między 

poziomami  oscylacyjnymi.  Ponieważ  zmianom  energii  oscylacyjnej  towarzyszą  zmiany  energii 

rotacyjnej,  powstają  widma  oscylacyjno  –  rotacyjne.  Zmiany  energii  elektronowej  może  wywołać 

jedynie zaabsorbowanie promieniowania z zakresu widzialnego (380 – 780 nm) i nadfioletu (UV, 200 

– 380 nm), czego efektem jest widmo elektronowo – oscylacyjno – rotacyjne.   

2

 

PODZIAŁ METOD SPEKTROFOTOMETRYCZNYCH 

 

Za podstawę podziału metod spektroskopowych przyjmuje się następujące trzy kryteria: 

a.

 

formę wymiany energii miedzy promieniowaniem i materią, 

 

zwiększenie  energii  układu  w  wyniku  pochłaniania  promieniowania  -  spektroskopia 

absorpcyjna; 

 

oddanie  części  energii  przez  układ  drogą  emisji  promieniowania  -  spektroskopia 

emisyjna; 

b.

 

istoty badanych przemian zachodzących w składnikach materii, 

 

spektroskopia jądrowa, 

 

spektroskopia atomowa, 

 

spektroskopia cząsteczkowa, 

c.

 

zakres  promieniowania  odpowiadający  wielkości  fotonu,  który  jest  pochłaniany  lub 

emitowany, a tym samym obszar w którym jest zawarte badane widmo: 

 

spektroskopia rentgenowska, 

 

spektroskopia optyczna, 

 

radiospektroskopia: mikro, krótko i długofalowa.  

3

 

SPEKTROFOTOMETRIA UV-VIS 

 

Metodą  spektrofotometrii  UV-VIS  można  oznaczyć  substancje  organiczne  (np.  związki  posiadające 

wiązanie  π  lub  elektrony  n,  w  tym  węglowodory  aromatyczne,  aldehydy,    ketony,  kwasy,  aminy)  i 

nieorganiczne (np. pierwiastki ziem rzadkich - rodzina 17 pierwiastków chemicznych, w skład której 

wchodzą  lantan,  14  lantanowców:  cer,  prazeodym,  neodym,  promet,  samar,  europ,  gadolin,  terb, 

dysproz,  holm,  erb,  tul,  iterb  i  lutet  ponadto  skand  i  itr,  które  współwystępują  w  minerałach 

zawierających  lantanowce  i  mają  podobne  właściwości  chemiczne  oraz  ozon  i  tlenki  siarki) 

wykazujące absorpcję w nadfiolecie, związki absorbujące promieniowanie w zakresie widzialnym (w 

tym barwne związki organiczne i barwniki) i barwne sole metali (np. KMnO

4

, CuSO

4

) oraz substancje, 

których  formy  absorbujące  promieniowanie  uzyskuje  się  na  drodze  reakcji  chemicznych.  Do  celów 

tych  najczęściej  wykorzystuje  się  reakcje  kompleksowania,  jak  w  przypadku  oznaczania  kationów 

metali w formie barwnych związków kompleksowych z ligandami organicznymi.   

background image

4

 

PODSTAWOWE PRAWA ABSORPCJI  

 

Stosunek natężenia promieniowania przechodzącego przez próbkę 

(I

t

)

 do natężenia promieniowania 

padającego  na  próbkę 

(I

0

)

  (równego  natężeniu  promieniowania  przechodzącego  przez  odnośnik), 

nazywa się transmitancją lub przepuszczalnością i oznacza:  

      (1) 

 

Natężenie  promieniowania  zaabsorbowanego  zależy  od  stężenia  roztworu  i  od  grubości  warstwy 

absorbującej.  Matematycznie  zależność  tę  opisuje  prawo  Lamberta-Beera,  które  w  postaci 

logarytmicznej definiuje się jako: 

(2) 

gdzie 

I

0

  to  natężenie  promieniowania  padającego  na  ośrodek  absorbujący  a 

I

  to  natężenie 

promieniowania po przejściu przez ośrodek absorbujący.  

Prawo  Lamberta  –  Beera  odnosi  się  do  pomiaru  absorbancji  na  skutek  absorpcji  promieniowania 

przez  roztwory,  w  których  znajdują  się  anality  zdolne  do  absorpcji  promieniowania  o  określonej 

długości fali. Zgodnie z prawem Lambera – Beera absorbancja opisywana jest zależnością:  

 (3) 

gdzie 

ε

 jest współczynnikiem absorpcji przy długości fali 

λ

l

 jest grubością warstwy absorbującej, a 

stężeniem analitu w badanym roztworze. 

Prawo Lamberta – Beera dotyczy absorpcji promieniowania przez roztwory i można je sformułować 

następująco:  jeżeli  współczynnik  absorpcji  rozpuszczalnika 

ε

  jest  równy  zeru,  to  absorbancja  wiązki 

promieniowania  monochromatycznego 

A

  przechodzącej  przez  jednorodny  roztwór  jest  wprost 

proporcjonalna do stężenia 

c

 roztworu i do grubości warstwy absorbującej 

l

.  

Prawo  Lamberta  –  Beera  odnosi  się  do  przypadku,  gdy  w  roztworze  znajduje  się  jedna  substancja 

absorbująca.  Jeżeli  w  badanym  roztworze  znajduje  się  kilka  składników,  oznaczanie 

spektrofotometryczne  można  wykonać  poprawnie  tylko  wtedy,  gdy  spełnione  jest  prawo 

addytywności  absorbancji,  wg  którego  absorbancja  mieszaniny  jest  równa  sumie  absorbancji 

poszczególnych  składników,  a  absorbancja  pojedynczego  składnika  jest  taka,  jakby  tylko  on  jeden 

znajdował się w badanej próbce. Matematycznie prawo to określają następujące wzory: 

 

background image

(4) 

(5) 

Gdzie 

ε

1

ε

2

 i 

ε

n

 to współczynniki absorpcji odpowiednich substancji obecnych w roztworze, 

c

1

c

2

 i 

c

n

 oznaczają stężenia tych substancji, a 

jest grubością warstwy absorbującej. Powyższa zależność to 

prawo  addytywności  absorbancji,  z  którego  korzysta  się  w  spektrofotometrycznej  analizie  układów 

wieloskładnikowych.  

5

 

ODSTĘPSTWA OD PRAWA LAMBERTA – BEERA 

 

Prawo  Lamberta  –  Beera  stosuje  się  do  roztworów  rozcieńczonych.  Przy  większych  stężeniach 

wartość  współczynnika  absorpcji  zależy  zwykle  od  stężenia  oznaczanej  substancji.  Na  wykresie 

obrazującym zależność absorbancji roztworu od jego stężenia uwidacznia się to w zakrzywieniu linii 

kalibracyjnej  w  zakresie  wyższych  stężeń  w  górę  lub  w  dół,  które  określa  się  odpowiednio  jako 

dodatnie  lub  ujemne  odstępstwa  od  prawa  Lamberta  –  Beera.  Odstępstwa  te  mogą  być  natury 

chemicznej lub instrumentalnej. 

Odstępstwa chemiczne pojawiają się na skutek oddziaływań zachodzących w roztworze: 

-  cząsteczki substancji rozpuszczonej oddziaływują pomiędzy sobą – dysocjacja, asocjacja, 

-  cząsteczki  substancji  rozpuszczonej  oddziaływują  z  cząsteczkami  rozpuszczalnika  lub  ze  sobą  – 

kondensacja, polimeryzacja, hydroliza, kompleksowanie.  

Zasadniczym  czynnikiem  aparaturowym  powodującym  odstępstwa  od  prawa  jest  niedostateczna 

monochromatyzacja promieniowania.  

6

 

ANALIZA ILOŚCIOWA I JAKOŚCIOWA 

 

Analiza  ilościowa  metodą  spektrofotometrii  UV-VIS  oparta  jest  na  pomiarze  absorbancji  badanego 

roztworu przy określonej długości fali i wykorzystaniu prawa Lamberta – Beera.  

Zależność pomiędzy absorbancją a stężeniem analitu, w warunkach gdy badany układ spełnia prawo 

Lamberta  –Beera,  ma  charakter  prostoliniowy  i  można  ją  wykorzystać  do  wyznaczenia  stężenia 

analitu w próbce.  

W  spektrofotometrii    absorpcji  cząsteczkowej  do  wyznaczenia  stężenia  oznaczanej  substancji 

wykorzystuje  się  zwykle  pomiar  absorbancji  roztworu  zawierającego  dany  analit.  W  zależności  od 

środowiska  chemicznego,  w  którym  znajduje  się  analit,  jak  również  ustalonych  warunków 

background image

pomiarowych  wartość  sygnału  mierzonego  dla  danego  stężenia  analitu  może  ulegać  zmianie  i  nie 

może  na  tej  podstawie  jednoznacznie  wnioskować  o  ilości  analitu  w  próbce.  Konieczne  jest,  w 

związku z tym,  przeprowadzenie kalibracji danego oznaczenia. 

Do  najczęściej  stosowanych  metod  kalibracji  należy  metoda  krzywej  wzorcowej.  Krzywą  wzorcową 

nazywa się przedstawioną graficznie zależność absorbancji od stężenia substancji wzorcowej. W celu 

wykreślenia  krzywej  wzorcowej  przygotowuje  się  5  -  6  roztworów  wzorcowych  o  znanych,  ściśle 

ustalonych  stężeniach  analitu,  tak  dobranych,  aby  różniły  się  o  około  30  %  i  obejmowały  swym 

zakresem  stężenia  agalitów  w  oznaczanych  roztworach.    Nie  wystarczy  jednorazowe  sporządzenie 

krzywej wzorcowej. Zmiany warunków pracy i temperatury, partii odczynników oraz charakterystyki 

detektora powodują przesunięcie się krzywej lub zmianę kąta jej nachylenia. W zależności od tego jak 

duże  są  te  odchylenia,  należy  każdorazowo  sporządzać  krzywą  pracy  w  danym  dniu  pomiaru,  albo 

korzystać z jednej krzywej wyznaczonej na podstawie kilku serii pomiarów.  

Krzywa wzorcowa może przechodzić lub nie przechodzić przez początek układu współrzędnych (Rys. 

2). 

 

 

Po wykonaniu  tych  pomiarów, otrzymane wyniki  przedstawia  się  w  układzie współrzędnych:  sygnał 

(w  przypadku  spektrofotometrii  absorpcji  czastecakowej  jest  to  zazwyczaj  absorbancja)  –  stężenie 

analitu,  a  następnie  dopasowuje  się  do  nich  określoną  funkcję  (zazwyczaj  linię  prostą).  Pomiary 

wykonuje  się  zwykle  przy  określonej  długości  fali,  najczęściej  odpowiadającej  maksimum  absorpcji 

oznaczanej  substancji  oraz  względem  roztworu  odniesienia  (tzw.  ślepej  próby),  czyli  roztworu 

przygotowanego analogicznie jak roztwory wzorcowe i roztwór próbki, lecz nie zawierającego analitu. 

Prostoliniowy przebieg zależności A=f(c) świadczy o spełnieniu przez badany układ prawa Lamberta – 

Beera.  Wyznaczenie  współczynnika  kierunkowego  prostej  umożliwia  obliczenie  współczynnika 

absorpcji  oznaczanej  substancji.  W  celu  wyznaczenia  stężenia  analitu  w  próbce  rejestruje  się 

odpowiadający  jej  sygnał  i  odnosi  się  go  do  krzywej  kalibracyjnej.  Roztwór  próbki  powinien  być 

przygotowany  w  taki  sposób,  by  maksymalny  zakres  stężeń  analitu  w  roztworach  wzorcowych 

obejmował przewidywane jego stężenie w próbce.  

 

background image

Analizy  jakościowej  dokonuje  się  na  podstawie  długości  fali,  przy  której  następuje  maksymalna 

absorbancja  dla każdej  substancji  indywidualnie.  Jednak  wybór  analitycznej  długości  fali  nie  zawsze 

dotyczy długości fali, przy której następuje maksymalna absorbancja.  Przy pomiarach prowadzonych 

dla  układów  dwubarwnych,  gdy  obok  badanego  kompleksu  oznaczanego  pierwiastka  dominuje 

odczynnik  barwny,    bądź  gdy  rozpuszczalnik  posiada  zdolność  do  absorpcji  promieniowania  o 

podobnej  długości  fali,  wybiera  się  taką  długość  fali,  przy  której  absorpcja  rozpuszczalnika  lub 

związku  przeszkadzającego  jest  najmniejsza.  Podobnie  postępuje  się  w  przypadku,  gdy  przyrząd 

pomiarowy  cechuje  niska  monochromatyzacja  promieniowania,  wówczas  wybiera  się  taką  długość  

fali, przy której błędy tym spowodowane będą miały jak najmniejszy wpływ na pomiar absorbancji. W 

przypadku oznaczeń śladowych ilości substancji, za analityczną długość fali wybiera się taką długość, 

która zapewni możliwie wysoką wykrywalność. Każdy związek chemiczny posiada zdolność absorpcji 

promieniowania o ściśle określonej długości fali, dzięki czemu możliwa jest jego identyfikacja.  

7

 

APARATURA 

 

Do  badania  absorpcji  promieniowania  elektromagnetycznego  w  nadfiolecie  i  zakresie  widzialnym 

widma  służą  spektrofotometry  jednowiązkowe  UV-VIS.  Schemat  blokowy  spektrofotometru 

przedstawiono na Rysunku 3. 

 

Rys. 3 Schemat blokowy spektrofotometru optycznego 

Pomiary wykonywane będą przy użyciu spektrofotometru Spekol 11 firmy Carl Zeiss Jena. Spekol 11 

wyposażony  jest  w  wolframową  żarówkę  projektorową  stanowiącą  źródło  promieniowania, 

monochromatorem  jest  precyzyjna  siatka  dyfrakcyjna  (650  szczelin/mm),  zaś  do  detekcji 

promieniowania służą dwie fotokomórki: niebieskoczuła (340-620 nm) oraz czerwonoczuła (620-850 

nm). Wartość absorbancji wskazywana jest przez wskaźnik cyfrowy.  

Zasada  działania  spektrofotometru  polega  na  rejestrowaniu  monochromatycznego  promieniowania 

emitowanego  przez  źródło  promieniowania.  Źródłem  promieniowania  w  zakresie  widzialnym  jest 

lampa  z  elektrycznie  żarzonym  włóknem  wolframowym,  która  dostarcza  wiązkę  światła  białego  o 

widmie  ciągłym  i  odpowiednim  natężeniu.  Natężenie  wiązki  reguluje  się  za  pomocą  przesłony 

irysowej lub regulowanej szczeliny.  

Za  wydzielenie  ze  światła  złożonego  promieniowania  o  określonej  długości  fali  odpowiada 

monochromator    zbudowany  z  dwóch  szczelin,  wejściowej  (regulującej  natężenie  wiązki 

promieniowania  pochodzącego  ze  źródła  promieniowania)  i  wyjściowej  (umożliwiającej 

wyodrębnienie  z  widma  wiązki  promieniowania  o  wybranej  długości  fali  i  określonej  szerokości 

background image

spektralnej).    Ponadto,  monochromator  posiada  jako  element  dyspersyjny  precyzyjną  siatkę 

dyfrakcyjną.  Siatka  dyfrakcyjna  to  wypolerowana  płytka  szklana  lub  metalowa  z  dużą  ilością 

równoległych rys położonych bardzo blisko siebie. Siatki mogą być odbiciowe – o wygrawerowanych 

liniach na powierzchni lustrzanej, profilowe – o określonym kącie błysku, replikowe i holograficzne.  

Siatka  dyfrakcyjna  umożliwia  otrzymanie  światła  praktycznie  monochromatycznego  (0,1-2  nm)  na 

skutek ugięcia promieniowania na wąskich szczelinach. Światło ugięte na siatce dyfrakcyjnej trafia na 

szczelinę wyjściową o szerokości 11 nm. Obrót siatki dyfrakcyjnej powoduje skierowanie do szczeliny 

wyjściowej światła o dowolnej długości fali z zakresu od 330 nm do 850 nm.  

Monochromatyczna wiązka światła dociera do kuwety z próbką. W zależności od zakresu stosowania, 

kuwety  wykonane  mogą  być  z  kwarcu  (UV)  lub  ze  szkła  (VIS).  Na  skutek  załamania  na  ściankach 

naczynia  wychodząca  wiązka  promieniowania  różni  się  od  wiązki  wchodzącej.    Kuwety  powinny 

zapewniać  dokładnie  znaną  grubość  warstwy  absorbującej,  wykazywać  odporność  na  działanie 

analizowanych  substancji  chemicznych  oraz  zapewniać  w  maksymalnym  stopniu  transmitancję 

promieniowania. 

niektórych 

przyrządach 

(tzw. 

spektrofotometrach 

dwuwiązkowych) 

promieniowanie  wychodzące  z  monochromatora  jest  dzielone  na  dwie  wiązki  o  jednakowym 

natężeniu, z których jedna przechodzi przez kuwetę z badaną próbką  a druga przez kuwetę z próbką 

odniesienia. 

 

Obiektywną  ocenę  intensywności  zabarwienia  i  bezpośredni  pomiar  natężenia  promieniowania 

umożliwia  detektor.  Detektor  przetwarza  energię  promieniowania  elektrycznego  na  energię 

elektryczną.  Właściwie  dobrany  detektor  powinien  charakteryzować  się  szerokim  zakresem 

liniowości wskazań, czyli proporcjonalnością przetwarzania sygnałów oraz dobrą czułością, czyli min. 

niskim poziomem szumów własnych. Wymagania te spełnia min. komórka fotoelektryczna składająca 

się z dwóch elektrod metalowych, zatopionych w bańce szklanej pozbawionej powietrza. Katodą jest 

metalowa  blaszka  ze  srebra,  antymonu  lub  bizmutu,  pokryta  warstewką  substancji  zdolnej  do 

emitowania  elektronów  pod  wpływem  promieniowania.  Warstewkę  tą  stanowić  mogą  metale 

alkaliczne,  ich  tlenki  lub  zasady,  np.:  cez,  sód,  potas.  Promieniowanie  padające  na  fotokomórkę 

doprowadza  do  wyemitowania  elektronów,  które  przyciągane  są  przez  anodę.  Natężenie 

przepływającego prądu fotoelektrycznego rejestrowane jest przez galwanometr.  

8

 

WADY, ZALETY, WYKORZYSTANIE - MOŻLIWOŚCI I OGRANICZENIA                                                 

 

Bardzo małe stężenia substancji barwnej w roztworze są oznaczane z dużym błędem, gdyż 

przepuszczalność roztworu badanego jest podobna do przepuszczalności roztworu odniesienia i 

najczęściej  bliska  100  %.    W  przypadku  intensywnie  zabarwionych  roztworów  tylko  mała  część 

promieniowania  przechodzi  przez  roztwór,  co  powoduje  zwiększenie  błędów  wyników  pomiaru.  W 

celu  wyboru  najkorzystniejszego  stężenia  warstwy  absorbującej  należy  znaleźć  takie  wartości  A  (T), 

aby przy danym błędzie ΔA (ΔT) błąd względny wyznaczenia stężenia Δc/c był najmniejszy. 

 

Czułość metody definiuje się jako najmniejsze oznaczalne stężenie substancji lub najmniejszą różnicę 

w  stężeniach  substancji,  które  można  oznaczyć  za  pomocą  danej  metody.  Dla  metod 

spektrofotometrycznych  obiektywnym,  liczbowym  wyrażeniem  czułości  jest  molowy  współczynnik 

background image

absorpcji  (ε).  Molowy  współczynnik  absorpcji  nie  może  przekroczyć  wartości  1,5  x  10

5

  (ta  wartość 

wynika  z  teorii).  Najmniejsze  stężenie  substancji  (mol/l)  oznaczalne  spektrofotometrycznie  można 

obliczyć ze wzoru Lamberta-Beera. Przy założeniu, że A = 0,02 (minimalna absorbancja, którą można 

zmierzyć), l = 2 cm (grubość kuwety), a ε = 10

4

 (molowy współczynnik absorpcji średnio czułej metody 

spektrofotometrycznej), stężenie można wyliczyć ze Wzoru !. 

(6) 

 

Jeśli  przyjąć  masę  molową  substancji  jako  przykładowo  równą  200  g/mol  to  minimalne  oznaczalne 
stężenie tej substancji (dla średnio czułej metody, ε = 10

4

, i klasycznego spektrofotometru) wyniesie: 

 

 

 
Metoda  może  być  stosowana  do  oznaczania  zawartości  śladowych  oraz  do  oznaczania  czystości 
głównego składnika (rejestracja zmian stężenia w czasie). 
 
Metody  spektroskopowe  znajdują  zastosowanie  w  oznaczaniu  bardzo  szerokiej  gamy  związków. 
Umożliwiają jednoczesne oznaczanie kilku analitów obok siebie. Anality, których nie można oznaczać 
spektrofotometrycznej to, przede wszystkim, gazy szlachetne.  
 
Technika  pomiarów  w  zakresie  UV/VIS  jest  prosta,  a  aparatura  łatwo  dostępna.  Większość 
stosowanych rozpuszczalników jest tania i łatwa do oczyszczenia (typowe z nich to heksan, metanol i 
woda). 
 
Zasadniczą wadą tej metody jest duży błąd względny, który przeciętnie wynosi 5 – 10 %, a podczas 
oznaczania  zawartości  śladowych  (do  10-15  %),  dla  metod  ze  wstępnym  zagęszczaniem  wielkość 
błędu może wynosić do 30 %.  

 
OBOWIĄZUJĄCY ZAKRES MATERIAŁU:  
 

Metody spektroskopowe  
Rodzaje promieniowania elektromagnetycznego  
Jakie związki można oznaczać metodą spektrofotometrii UV – VIS  
Na czym opiera się spektroskopowa analiza ilościowa i jakościowa  
Prawo addytywności i odstępstwa od niego  
Spekrofotometr: podział, schemat blokowy, zasada działania  
Zalety i wady metod spektrofotometrycznych  
Wykorzystanie metod spektrofotometrycznych w analityce  
Metody oznaczania żelaza w wodzie (głównie metoda rodankowa)  

 

Literatura:  

 
„Chemia analityczna III” J. Minczewski, Z. Marczenko  
www.pg.gda.pl/Dydaktyka/Analityczna  
„Metody spektroskopowe w chemii analitycznej” A. Cygański 
„Spektrofotometryczne oznaczanie pierwiastków” Z. Marczenko 

background image

Absorpcyjna Spektometria Cząsteczkowa 

- sprawozdanie z oznaczania chromu i kobaltu obok siebie-  

 

 

METODY OZNACZANIA ŻELAZA W WODZIE – wymienić i w kilku zdaniach opisać 

 

OZNACZANIE  ŻELAZA  METODĄ  RODANKOWĄ  –  opisać  dokładnie,  wymienić 

substancje przeszkadzające w oznaczaniu żelaza  

 

ŻELAZO,  KOBALT,  CHROM  –  w  jaki  sposób  ich  obecność  w  wodach  wpływa  na 

środowisko, dlaczego istotne jest ich oznaczanie  

 

 

 
 
 

1. Cel ćwiczenia  

 

Oznaczanie  zawartości  chromu  i  kobaltu  (jednocześnie)  w  próbce  wodnej,  metodą  absorpcyjnej 
spektrometrii cząsteczkowej, przy użyciu spektrofotometru SPEKOL 11  
 
Szkło laboratoryjne:  
- 10 kolbek pojemności 50 ml,  
- 2 kolbki pojemności 25 ml,  
- zlewka,  
- cylinder,  
- 2 pipety.  

 

2. Przebieg ćwiczenia  

 

Roztwory podstawowe:  
-Co(NO

3

)

2

 ·6H

2

O, c = 65 [g/dm

3

]  

-Cr(NO

3

)

3

 ·9H

2

O, c = 120 [g/dm

3

]  

 
1.Przygotowanie roboczych roztworów wzorcowych 
 

 
Do wyznaczenia zależności kalibracyjnej należy przygotować 5 kolbek pomiarowych pojemności 50,00 
mL. Do każdej z nich odpipetowć odpowiednie objętości roztworów podstawowych i uzupełnić wodą 
destylowaną  do  kreski.  Roztwory  dokładnie  wymieszać,  następnie  kolejno  przelać  do  kuwety  aby 
wyznaczyć analityczne długości fali w celu sporządzenia krzywych kalibracyjnych.  
Zakres badanych długości fal: 460 < λ < 590  
-dla chromu maksymalna długość fali wynosiła …  
-dla kobaltu maksymalna długość fali wynosiła …  
Krzywe kalibracyjne dla Co i Cr wykonane przy wybranej długości fali 

(Załącznik nr 1)

  

Przykładowe obliczenie stężeń oczekiwanych Co i Cr 

(Załącznik nr 2)

 

 

 

 

 

background image

Lp. 

Co 

2+

 

Lp. 

Cr 

3+

 

[ml] 

[mol/dm

3

[ml] 

[mol/dm

3

λ

Co2+

=____  λ

Cr3+

=____ 

λ

Co2+

=____  λ

Cr3+

=____ 

0,5 

 

 

 

 

 

 

1,5 

 

 

 

10 

 

 

 

2,5 

 

 

 

15 

 

 

 

3,5 

 

 

 

20 

 

 

 

4,5 

 

 

 

25 

 

 

 

 

Lp. 

Co 

2+

 

Lp. 

Cr 

3+

 

[ml] 

[mol/dm

3

[ml] 

[mol/dm

3

λ

Co2+

=____  λ

Cr3+

=____ 

λ

Co2+

=____  λ

Cr3+

=____ 

0,5 

 

 

 

 

 

 

1,5 

 

 

 

10 

 

 

 

2,5 

 

 

 

15 

 

 

 

3,5 

 

 

 

20 

 

 

 

4,5 

 

 

 

25 

 

 

 

 

Lp. 

Co 

2+

 

Lp. 

Cr 

3+

 

[ml] 

[mol/dm

3

[ml] 

[mol/dm

3

λ

Co2+

=____  λ

Cr3+

=____ 

λ

Co2+

=____  λ

Cr3+

=____ 

0,5 

 

 

 

 

 

 

1,5 

 

 

 

10 

 

 

 

2,5 

 

 

 

15 

 

 

 

3,5 

 

 

 

20 

 

 

 

4,5 

 

 

 

25 

 

 

 

 

background image

 

2. Sporządzenie roztworów A i B w kolbach pojemności 25 cm

3

 za pomocą danych 

zawartych w tabeli:   

 

Roztwory podstawowe 

Roztwór A 

Roztwór B 

V [cm

3

V [cm

3

Co(NO

3

)

2

 · 6H

2

65 [g/dm

3

0,5 

Cr(NO

3

)

3

 · 12H

2

120 [g/dm

3

2,5 

10 

 

3. Sprawdzenie działania prawa addytywności dla roztworów A i B – przy długościach fal, 
dla których następuje maksymalna absorbancja dla Co 

2+ 

i Cr 

3+

 

 

Roztwory 

podstawowe 

Roztwór A 

Roztwory 

podstawowe 

Roztwór B 

[ml] 

[mol/dm

3

V [ml] 

[ml] 

[mol/dm

3

λ

Co2+

λ

Cr3+

λ

Co2+

λ

Cr3+

Co 

2+

 

 

 

 

 

Co 

2+

 

 

 

 

 

Cr 

3+

 

 

 

 

 

Cr 

3+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

background image

3. Obliczenia  

 
1.Obliczenie na podstawie prawa addytywności i krzywych wzorcowych, stężeń jonów  

Co 

2+ 

Cr 

3+  

w próbkach A i B 

(Załącznik nr 3) 

 

 

2.Porównanie otrzymanych wyników z wartością oczekiwaną 

 

 

 

3.Wyznaczenie stężenia jonów 

Co 

2+ 

i Cr 

3+   

w nieznanej próbce X

(Załącznik nr 4) 

 

 

4.Podsumowanie i wnioski