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. Absorbancja tych ugrupowań i ich oddziaływanie z grupą hydroksylową składają się na ostateczny kształt widma UV kwasu pikrynowego.

Odczynniki i aparatura

1. Roztwór podstawowy kwasu pikrynowego o stężeniu 0,1 mg/cm³: 0,0100g kwasu pikrynowego rozpuścić w 50 cm³ etanolu i uzupełnić wodą w kolbie miarowej do objętości 100cm³.

2. Roztwory wzorcowe. Do kolbek o pojemności 50 cm³ przenieść kolejno następujące ilości roztworu podstawowego: 0,1; 1 ; 5; 10; 12; 15cm³, uzupełnić wodą do 50 cm³i wymieszać. Tak przygotowane roztwory zawierają 0,01; 0,1; 0,5; 1,0; 1,2; 1,5 mg kwasu pikrynowego w 50 cm³.

Wykonanie ćwiczenia

1. Zmierzyć absorbancję roztworu wzorcowego zawierającego 1,0 mg kwasu w 50 cm³ w zakresie 330 - 380 nm co 5 nm (wyznaczanie λ_max)

2. Zmierzyć absorbancję roztworów wzorcowych przy λ_max stosując jako odnośnik wodę.

3. Zmierzyć analogicznie absorbancję otrzymanej do analizy próbki.

Opracowanie wyników:

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

Długość fali λ[nm]	Absorbancja A
330	0,583
335	0,779
340	0,902
345	0,977
350	1,014
355	1,041
360	1,033
365	1,007
370	0,964
375	0,920
380	0,870

Z powyższych pomiarów wynika, że największa absorbancja występuje przy długości fali 355nm, dlatego przy takim λ dokonano pozostałych pomiarów.

Wyniki pomiarów absorbancji roztworów wzorcowych przy długości fali 355nm:

Zawartość kwasu w 50 cm^3 roztworu C[mg/cm^3]	Absorbancja A
0,01	0,042
0,1	0,144
0,5	0,547
1,2	1,233
1,5	1,515

Wynik pomiaru absorbancji analizowanej próby wynosi 0,506

Zakres stężeń, dla których spełnione są prawa adsorpcji zawiera się w przedziale 0,1-1,5mg/cm³, ponieważ odcinek ten charakteryzuje się prostoliniowym przebiegiem.

Stężenie kwasu pikrynowego w analizowanej próbie wyznaczone z wykresu wynosi 0,46mg/50cm³

Wnioski:

Przeprowadzone doświadczenie pozwoliło na wyznaczenie stężenia kwasu pikrynowego odczytanego z krzywej wzorcowej. Stężenie to wyniosło 0,46mg kwasu pikrynowego w 50 cm³analizowanej próby. Niewielkie odchylenia punktu od przebiegu krzywej mogły być spowodowane niedokładnym przygotowaniem roztworów wzorcowych, jak również niedokładnym odczytem absorbancji ze spektrofotometru.

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.

Odczynniki i aparatura:

• roztwór podstawowy 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

Wykonanie ćwiczenia:

1. Roztwory wzorcowe przygotowuje się w następujący sposób. Do ośmiu kolb miarowych o pojemności 50 cm³ odmierzyć pipetą miarową 0,00 (ślepa próba - roztwór odniesienia) 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,2; 1,6; 2,0; 3,0; 4,0; cm³ podstawowego roztworu żelaza o zawartości 0,1 mg/cm³ Fe³⁺. Do wszystkich kolb dodać po 2 cm³ 10% roztworu chlorowodorku hydroksyloaminy (w celu redukcji Fe³⁺ → Fe²⁺), po 5 cm³ 10% roztworu cytrynianu sodu (w celu zbuforowania środowiska roztworu) i po 5 cm³ 0,25% roztworu o-fenantroniny (w celu kompleksowania), 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

2. Ustalenie analitycznej długości fali należy wykonać spożądzając wykres zależności A = f(λ). W tym celu dokonuje się pomiaru absorbancji dowolnego roztworu wzorcowego w zakresie 440 - 600 nm, zmieniając długość fali co 10 nm. 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 absorbcji.

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

4. Oznaczanie stężenia Fe²⁺ w wodzie. Z otrzymanej do analizy próbki wody pobrać 6 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 w punkcie 1. Zmierzyć absorbancję roztworów badanych, w tych samych warunkach jak roztworów wzorcowych.

Korzystając z wydruku komputerowego odczytuje stężenia jonów Fe²⁺ zmierzonych dla każdej próbki:

[μg/cm³]

x₁ = 1,62

x₂ = 0,86

x₃ = 1,35

x₄ = 1,19

x₅ = 1,38

x₆ = 1,55

Dyskusja błędów:

Średnia arytmetyczna zbiorowości próbnej:

x = 1,62+0,86+1,35+1,19+1,38+1,55 / 6 = 1,325

Wariacja zbiorowości próbnej

; n-1= k - liczba stopni swobody

V=(1,62-1,325)²+(0,86-1,325)²+(1,35 -1,325)²+(1,19-1,325)² +(1,38-1,325)² + +(1,55-1,325) / 5 = 0,375

Odchylenie standardowe pojedynczego wyniku

s = (0,375) ^˝ = 0,612

Odchylenie standardowe średniej arytmetycznej

Względne odchylenie standardowe, charakteryzuje wielkość rozrzutu wyników

s_r = 0,612 / 1,325 = 0,461

Przedział ufności:

95% dla k = 5 t_studenta = 2,571

[ ]

x = 1,325 ± 2,571×0,249 = 1,325± 0,64c Fe²⁺ = 1,325 ± 0,64 [μg/cm³]

Wnioski:

Zawartość Fe²⁺ w badanej próbie wynosi 1,325 ± 0,64 μg/cm³. Błędy pomiarowe wynikają z niedokładnego odmierzenia próbek przeznaczonych do badania z czym wiąże się krzywa analityczna w układzie A=f(c) jest krzywoliniowa, w celu dokładnego określenia powinna ona być linią prostą. Jak również z niedokładnego odczytu stężenia z krzywej analitycznej.

Przeprowadzone doświadczenie pozwoliło na określenie zawartości jonów Fe²⁺ w badanej wodzie.

---