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.

1. 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.

Pomiar należy wykonać w kuwetach szklanych przy użyciu spektrofotometru typy Spekol.

2. Wykonanie ćwiczenia:

• Roztwory wzorcowe przygotowuje się w następujący sposób: do ośmiu kolb miarowych o pojemności 50 cm³ odmierzyć pipetą miarową 0,00 (ślepa próba- roztwór odniesienia) 0,20; 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, uzupełnić 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 należy wykonać sporządzając wykres zależności A=f(λ). W tym celu dokonuje się 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 przyjmuje się maksimum krzywej absorpcji.

• Pomiar absorbancji roztworów wzorcowych wykonuje się przy λ_max i przy zastosowaniu ślepej próby jako roztworu odniesienia.

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

3. Opracowanie wyników:

Wyniki pomiarów absorbancji wybranego roztworu wzorcowego:

Długość fali λ [nm]	Absorbancja A
440	0,284
450	0,312
460	0,339
470	0,370
480	0,385
490	0,394
500	0,408
510	0,417
520	0,387
530	0,306
540	0,205
550	0,121
560	0,070
570	0,044
580	0,027
590	0,018
600	0,011

Z powyższych pomiarów wynika, że największa absorbancja występuje przy długości fali 510 nm, dlatego przy takim λ dokonano pozostałych pomiarów.

Wyniki pomiarów absorbancji roztworów wzorcowych przy długości fali 510 nm :

Stężenie C [μg/cm^3]	Absorbancja A
0,4	0,143
0,8	0,275
1,2	0,415
1,6	0,544
2,0	0,673
3,0	0,935
4,0	0,973

Wyniki pomiarów absorbancji roztworów badanych:

Nr próby	Absorbancja A
1	0,595
2	0,600
3	0,596
4	0,598
5	0,589
6	0,593

Określenie zawartości Fe²⁺ w badanej wodzie.

Stężenie jonów Fe²⁺ odczytano z wykresu:

Próba	Absorbancja A	Stężenie jonów Fe^2+ C [μg/cm^3]
1	0,595	1,76
2	0,600	1,78
3	0,596	1,77
4	0,598	1,775
5	0,589	1,74
6	0,593	1,75

4. Dyskusja wyników:

• Średnia arytmetyczna zbiorowości próbnej:

• Wariacja zbiorowości próbnej

; n -1= k - liczba stopni swobody

• Odchylenie standardowe pojedynczego wyniku

• Odchylenie standardowe średniej arytmetycznej

• Względne odchylenie standardowe, charakteryzuje wielkość rozrzutu wyników

• Przedział ufności:

95% dla k = 5 t_studenta = 2,571

[ ]

[μg/cm³]

5. Wnioski:

Przeprowadzone doświadczenie pozwoliło określenie zawartości jonów Fe²⁺ w badanej wodzie. Stężenie tych jonów zostało wyznaczone z wykresu A=f(c). Widoczne na tym wykresie odchylenia punktów pomiarowych od przebiegu krzywej mogły być spowodowane niedokładnym przygotowaniem roztworów wzorcowych, jak też niedokładnym odczytem absorbancji ze spektrofotometru. Błędy przy odczycie stężenia mogły być spowodowane niedokładnością wykreślenia krzywej.

Stężenie jonów Fe²⁺ w wodzie wyniosło 1,77
0,41[μg/cm³].

---