Natalia Mokrzyńska Sylwia Pasławska Anna Piątek Joanna Pietruch	ANALIZA INSTRUMENTALNA	9.01.2015r.
II CC-DI L6	Oznaczanie zawartości żelaza (III) metodą spektrofotometryczną za pomocą kwasu sulfosalicylowego.	Ocena:

1. Podstawy teoretyczne.

W spektrofotometrii absorpcyjnej wykorzystuje się zjawisko absorpcji światła przechodzącego przez badaną substancje. Promieniowanie elektromagnetyczne przechodzące przez substancje ulega pochłonięciu – absorpcji.

Do badania absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie nadfioletu i części widzialnej widma używane są spektrofotometry. Składają się one z elementów takich jak:

- źródło promieniowania (światło dzienne, żarówka, lampa wodorowa),

-regulacja natężenia,

-zmiana długości fali (filtr barwny, monochromator),

-pomieszczenie dla kiuwet,

-detektor (oko, fotoogniwo, fotokomórka),

-wskaźnik lub rejestrator.

Podstawowe prawa absorpcji:

1. Pierwsze prawo absorpcji Bouguera i Lamberta

Wartość absorbancji jest proporcjonalna do grubości warstwy absorbującej, jeśli wiązka promieniowania przechodzi przez jednorodny ośrodek absorbujący według równania:

A=log$\frac{I_{0}}{I} = a \bullet l$

A-wartość absorbancji,

I₀- natężenie wiązki promieniowania monochromatycznego przed wejściem do jednorodnego ośrodka absorbującego,

I-natężenie wiązki promieniowania monochromatycznego przed wejściem do jednorodnego ośrodka absorbującego o grubości l,

a-współczynnik absorpcji równy liczbowo wartości absorbancji związanej z przejściem wiązki monochromatycznej przez warstwę absorbującą o grubości jednostkowej.

1. Drugie prawo Boguera-Lamberta-Beera

Prawo to dotyczy roztworów jednoskładnikowych, czyli takich gdzie znajdują się tylko cząsteczki substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika. Mówi ono, że kiedy współczynnik absorbancji A wiązki monochromatycznej przechodzącej przez roztwór jednoskładnikowy jest wprost proporcjonalna do stężenia roztworu c i do grubości warstwy absorbującej l:

A = a • l • c

a-wartość charakterystyczna dla danej substancji i rozpuszczalnika przy określonej długości fali.

1. Trzecie prawo absorpcji

Dotyczy układów wieloskładnikowych. Wartość absorbancji układu wieloskładnikowego jest równa sumie wartości absorbancji poszczególnych składników:

A = A₁ + A₂ + … + A_n = ε₁ • l • c₁ + ε₂ • l • c₂ + … + ε_n • l • c_n

Prawa absorbancji są spełnione tylko wtedy gdy w roztworach nie zachodzą żadne reakcje między substancją absorbującą a rozpuszczalnikiem oraz między cząsteczkami substancji absorbującej.

Jeżeli układ spełnia prawo Beera, zależność między absorbancją i stężeniem c przedstawia linia prosta (krzywa x):

Odstępstwa od prawa Beera mogą być spowodowane zmianami chemicznymi roztworu zachodzącymi w miarę zmian stężenia albo warunkami pomiarowymi wykonanymi za pomocą mało precyzyjnego przyrządu.

1. Wykonanie pomiaru

Schemat aparatury pomiarowej

1.Źródło promieniowania

2.Monochromator (przed nim znajduje się regulator natężenia)

3.Kiuweta

4.Detektor

5.Wskaźnik/rejestrator

Przepis oznaczenia:

a. Podstawowy roztwór żelaza (III) (1mg/cm³ roztworu)
Rozpuścić 0,8630g Fe(NH₄)(SO₄)₂⋅12H₂O w wodzie destylowanej z dodatkiem 0,5 cm³ stężonego kwasu siarkowego i rozcieńczyć roztwór wodą w kolbie miarowej o pojemności 100 cm³.

b. Roboczy roztwór żelaza (III) (5⋅10^-2 mg Fe/cm³ roztworu)
5 cm³ roztworu podstawowego przenieść ilościowo do kolby miarowej o pojemności 100 cm³ i uzupełnić 0,01 n roztworem H₂SO₄ do kreski.

c. Wzorcowe roztwory żelaza (III)
Do kolbek miarowych o pojemności 50 cm³pobrać ilościowo odpowiednio: 5, 7, 9, 11, 15, 20 cm³ roztworu roboczego. Do każdej kolbki dodać po 10 cm³ wody destylowanej, 1 cm³ roztworu HNO₃ (1:1), 1 cm³ 2n H₂SO₄ oraz 10 cm³ 5% roztworu kwasu sulfosalicylowego, a następnie uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Roztwory dokładnie wymieszać. Przygotować również roztwór ślepej próby.

d. Ustalenie diagnostycznej długości fali promieniowania.

∗ Na spektrofotometrze SPECORD UV-Vis zarejestrować w obszarze widzialnym widmo roztworu wzorcowego o największym stężeniu. Jako odnośnik zastosować roztwór ślepej próby.

∗ Na spektrometrze SPECOL ustalić długość fali odpowiadającą maksymalnej absorpcji promieniowania dla roztworu o największym stężeniu. Jako odnośnik zastosować roztwór ślepej próby.

e. Pomiary absorbancji roztworów wzorcowych.
Dokonać pomiarów absorpcji promieniowania dla roztworów wzorcowych żelaza (III). Dla każdego stężenia wykonać trzy powtórzenia. λ=510 nm.

Wykonanie ćwiczenia:
Roztwór otrzymany w kolbie miarowej dopełnić wodą destylowaną do objętości 100 cm³ i wymieszać. Pobrać 20 cm³ do kolbki o pojemności 50 cm³ następnie dodać 10 cm³ wody destylowanej, po 1 cm³ roztworu HNO₃ (1:1) i roztworu H₂SO₄ 2n oraz 10 cm³ 5% kwasu sulfosalicylowego. Uzupełnić wodą destylowaną i dobrze wymieszać. Zmierzyć absorbancję tego roztworu stosując jako odnośnik ślepą próbę.

3.Tablice wyników pomiarowych:

Krzywa wzorcowa
Stężenie		ABSORBANCJA
mg/ml	I POMIAR	II POMIAR	III POMIAR	ŚREDNIA
0,01	0,108	0,107	0,107	0,107
0,01	0,156	0,156	0,151	0,154
0,01	0,190	0,192	0,191	0,191
0,01	0,234	0,234	0,235	0,234
0,02	0,315	0,315	0,315	0,315
0,02	0,414	0,414	0,413	0,414
				brak danych
				brak danych
				brak danych
				brak danych
Matematyczna postać krzywej wzorcowej:			Korelacja danych:	1,000
Analiza próbki:		ABSORBANCJA
	I POMIAR	II POMIAR	III POMIAR	ŚREDNIA
	0,341	0,344	0,343	0,343
Wynik:	Stężenie substancji w próbce =	0,016422	+	0,00010958720	mg/ml

Wykres prostej wzorcowej:

Roztwór podstawowy miał stężenie jonów Fe(III) 1mg/cm³, roztwór roboczy 0,05mg/cm³. Na tej podstawie obliczono wartości stężeń wzorcowych roztworów.

$$c_{1} = 0,05\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}} \times \frac{5\ ml}{50\ ml} = 0,005\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}}$$

$$c_{2} = 0,05\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}} \times \frac{7\ ml}{50\ ml} = 0,007\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}}$$

$$c_{3} = 0,009\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}}$$

$$c_{4} = 0,011\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}}$$

$$c_{5} = 0,015\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}}$$

$$c_{6} = 0,020\ \frac{\text{mg}}{\text{ml}}$$

Sporządzono wykres prostej wzorcowej.

Wyznaczono parametry krzywej wzorcowej.

Ogólna postać równania krzywej wzorcowej A=K*c_Fe + C, gdzie wartości współczynników K i C obliczono jako a i b dla równania y=ax+b za pomocą arkusza kalkulacyjnego. Gdzie x to wartość obliczonego stężenia c_Fe [mg/cm³], a y to średnia wartość absorbancji dla poszczególnych stężeń.

A=20,30789c_Fe + 0,0092

Wyznaczono współczynniki:

a= 20,30789

b= 0,0092

Stężenie substancji w próbce:

0,016422	+	0,00010958720	mg/ml

Stężenie w kolbie 50cm3:

C= 0,016422 × 50 = 0,8211 mg/cm3

Stężenie otrzymanej próbki dla średniej wartości absorbancji:

A= 0,343

C_Fe= (0,343 – 0,0092)/20,30789 = 0,01644mg/cm³

Obliczono zawartość Fe(III) w badanym roztworze uwzględniając współmierność kolby z pipetą w=5

c_Fe =0,01644 mg/cm³

m=0,01644*5= 0,0822mg

Dzięki analizie spektrofotometrycznej oraz technice krzywej wzorcowej jesteśmy w stanie wyznaczyć stężenie nieznanej, otrzymanej do analizy próbki żelaza (III). Następnie dzięki stężeniu ilość tegoż żelaza (III).

Otrzymane przez nas wyniki przedstawiają się następująco:

• Stężenie 0, 01644mg/ml

• Masa F_e (III) 0,0822 mg

Otrzymane przez nas wyniki świadczą o poprawnym wykonaniu doświadczenia. Niedokładne wartości wyników mogą być spowodowane błędną interpretacją lub niedokładnością urządzeń pomiarowych.