Ćwiczenie nr S-4

Badanie widma fenolu i fenolanu sodowego w obszarze UV

Celem ćwiczenia jest porównanie widm fenolu i anionu fenolanowego.

Opis wykonywanych czynności:

1. otrzymywanie roztworu wodnego fenolu o stężeniu 0,0001 mol/dm³

Pobieramy 1 cm³ roztworu fenolu o stężeniu 0,01 mol/dm³ i rozcieńczamy do 100 cm³ wodą destylowaną w kolbie miarowej.

b) otrzymywanie alkaicznego roztworu fenolu o stężeniu 0,0001 mol/dm³

Pobieramy 1 cm³ fenolu o stężeniu 0,01 mol/dm³ i rozcieńczamy do 100 cm³ roztworem buforowym w kolbie miarowej.

Tak przygotowane roztwory poddajemy pomiarom za pomocą spektrofotometru SPECORD UV-VIS. Spektrofotometr wykreślił krzywe absorbcji (załącznik nr1).

OPRACOWANIA WYNIKÓW

Na podstawie prawa absorbcji obliczam współczynnik molowy absorbcji (ε).

A = ε*c*l

ε = [dm³ *mol^-1 *cm^-1]

Gdzie:

ε - współczynnik molowy absorbcji [dm³ *mol^-1 *cm^-1]

A - absorbancja

c - stężenie substancji absorbującej [mol *dm^-3 ]

l - grubość warstwy ośrodka absorbującego [cm]

l = 1,001 cm

c = 0,0001 mol *dm^-3

A_max(Ia) =0,86 A_max(Ib) =0,28

A_max(IIa) =0,77 A_max(IIb) =0,26

ε_max(Ia) =
= 8591,41 [dm³ *mol^-1 *cm^-1]

Z załącznika nr1 odczytujemy długość fali λ_max(Ia) :

λ_max(Ia) = 237 nm

ε_max(Ia) =8591,41 dm³ *mol^-1 *cm^-1

ε_max(Ib)=
= 2797,20 [dm³ *mol^-1 *cm^-1]

Z załącznika nr1 odczytujemy długość fali λ_max(Ib) :

λ_max(Ib) = 285 nm

ε_max(Ib) =2797,20 dm³ *mol^-1 *cm^-1

ε_max(IIa) =
= 7692,31 [dm³ *mol^-1 *cm^-1]

Z załącznika nr1 odczytujemy długość fali λ_max(IIa) :

λ_max(IIa) = 213 nm

ε_max(IIa) =7692,31 dm³ *mol^-1 *cm^-1

ε_max(IIb) =
= 2597,40 [dm³ *mol^-1 *cm^-1]

Z załącznika nr1 odczytujemy długość fali λ_max(IIb) :

λ_max(IIb) = 275 nm

ε_max(IIb) =2597,40 dm³ *mol^-1 *cm^-1

(I)- wartości dla fenolanu sodu

(II)- wartości dla fenolu

a,b- maksima

Różnice w wartościach λ_max i ε_max na krzywej (II) względem krzywej (I):

	λmax(I)	λmax(II)	Różnica	εmax(I)	εmax(II)	Różnica
a	237	213	24	8591,41	7692,31	899,1
b	285	275	10	2797,20	2597,40	199,8

Wartości ε mają miano [dm³ *mol^-1 *cm^-1]

Zaobserwowałem przesunięcia pasma absorpcyjnego ze standardowej pozycji w kierunku fal krótszych widoczne na krzywej (II) względem krzywej (I) -(załącznik nr1).Te zjawisko nazywa się przesunięciem hipsochromowym.

Ćwiczenie nr S-7

Oznaczanie substancji humusowych

Celem ćwiczenia jest pomiar absorbancji oraz obliczenie stężenia kwasu huminowego (KH) i kwasu ligninosulfonowego (KL).

Opis wykonywanych czynności:

Roztwór po reekstrakcji rozcieńczamy. Następnie za pomocą spektrofotometru DR/4000U wykonujemy pomiary absorbancji przy długościach fali 280 nm i 400 nm (załącznik nr 2).

OPRACOWANIA WYNIKÓW

Obliczanie stężenia kwasu huminowego (KH) i kwasu ligninosulfonowego (KL) na podstawie wzorów:

C_KH = [ mg/ dm³]

C_KL = [ mg/ dm³]

Gdzie:

A- absorbancja przy określonej długości fali,

e- współczynnik absorbcji (wyznaczony eksperymentalnie),

e_280,KH =25,0 e_400,KH=8,5

e_280,KL=10,1 e_400,KL=1,04

Spektrofotometru DR/4000U pomierzył wartości absorbancji:

A₂₈₀ =0,733 A₄₀₀ =0,144

Stężenia kwasu huminowego (KH) i kwasu ligninosulfonowego (KL) odpowiednio wynoszą:

C_KH =
= 0,578 [ mg/ dm³]

C_KL =
= 2,198 [ mg/ dm³]

Stężenia kwasu huminowego (KH) i kwasu ligninosulfonowego (KL) odpowiednio wynoszą:

C_KH =0,578 [ mg/ dm³]

C_KL =2,198 [ mg/ dm³]

Ćwiczenie nr S-8

Oznaczanie Fe²⁺ w postaci kompleksu z O-fenantroliną (1,10-fenantroliną)

Celem ćwiczenia jest wykreślenie krzywej absorbcji A = f(λ) , krzywej analitycznej w układzie A = f(c) i określenie zawartości Fe²⁺ oraz żelaza ogólnego w badanej wodzie.

Opis wykonywanych czynności:

a) przygotowanie roztworów wzorcowych

Do ośmiu kolb miarowych o pojemności 50 cm³ odmierzamy pipetą miarową odpowiednie objętości podstawowego roztworu żelaza o zawartości 0,1mg/cm³ Fe³⁺ . Do wszystkich dodajemy 10% roztwór chlorowodorku hydroksyaminy ,10% roztwór cytrynianu sodu i 0,25% roztwór o-fenantroliny , a następnie uzupełniamy wodą do kreski. Otrzymaliśmy substancje wzorcowe.

b) sporządzanie wykresu zależności A= f(λ)

Dokonujemy pomiaru absorbancji dowolnego roztworu wzorcowego w zakresie 440-600 nm, zmieniając długość fali co 10 nm , po 10 minutach od dodania wszystkich odczynników. Odnośnikiem jest ślepa próba. Jako analityczną długość fali przyjmuje się maksimum krzywej absorbcji.

c) mierzenie absorbancji roztworów wzorcowych

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

d) oznaczanie stężenia jonów Fe²⁺ w wodzie

Z otrzymanej próbki pobieramy sześć równych prób i przenosimy do kolby miarowej. Do wszystkich dodajemy 10% roztwór chlorowodorku hydrosyaminy ,10% roztwór cytrynianu sodu i 0,25% roztwór o-fenantroliny , a następnie uzupełniamy wodą do kreski. Mierzymy absorbancję badanych roztworów w tych samych warunkach jak dla roztworów wzorcowych.

e) oznaczanie żelaza ogólnego metodą fenontralinową

Z otrzymanej próbki pobieramy do zlewek trzy równe objętości. Do każdej dodajemy wodę destylowaną i 10% roztwór chlorowodorku hydroksyaminy. Ogrzewamy zlewki przez 10 minut w celu redukcji jonów żelaza Fe³⁺ do Fe²⁺. Po ostygnięciu przenosimy roztwory do kolbek i dodajemy 10% roztwór chlorowodorku hydroksyaminy ,10% roztwór cytrynianu sodu i 0,25% roztwór o-fenantroliny , a następnie uzupełniamy wodą do kreski. Mierzymy absorbancję badanych roztworów w tych samych warunkach jak dla roztworów wzorcowych.

ORACOWANIA WYNIKÓW

Wykreślenie krzywej analitycznej w układzie A = f(λ)

Położenie maksimum absorpcji wynosi 1,2 , a odpowiadająca jej długość fali λ = 510 nm

Wykreślenie krzywej analitycznej w układzie A = f(c)

Zawartość żelaza Fe^3+ [μg/ cm^3]	0,0	0,4	0,8	1,2	1,6	2,0	3,0	4,0
Absorbancja	0	0,085	0,150	0,215	0,280	0,350	0,495	0,690

Ad.d) Oznaczanie stężenia jonów Fe²⁺ w wodzie

Próbka	1	2	3	4	5	6
Absorbancja	0,315	0,265	0,260	0,265	0,260	0,270
Stężenie	1,75	1,5	1,49	1,5	1,49	1,55

Stężenia odczytywane są z wykresu.

Stężenia mają miano[μg/ cm³]

Oznaczanie stężenia żelaza ogólnego w badanej próbie

Próbka	1	2	3
Absorbancja	0,43	0,39	0,45
Stężenia	2,40	2,20	2,45

Stężenia odczytywane są z wykresu.

Stężenia mają miano[μg/ cm³]

Dyskusja wyników:

x = x ± t∗s_x [ ]

Gdzie:

x =

x - średnia arytmetyczna

x_i - poszczególny wynik pomiaru

n - liczba wyników

t - wartość odczytana z tablicy rozkładu t-Studenta

α - przedział ufności

n - liczba prób

k - liczba stopni swobody

s_x =

gdzie:

więc:

Obliczam stężenie jonów Fe²⁺ w wodzie na podstawie równań:

x = 1,54 [μg/ cm³]

s = 1,108 [μg/ cm³]

s_x = = 0,044 [μg/ cm³]

x = x ± t∗s_x [ ]

k = n-1= 6-1= 5

α = 0,05

t = 2,571

x = 1,54± 2,571*0,0027 = 1,54±0,0069 [μg/ cm³]

Stężenie jonów Fe²⁺ w wodzie wynosi x = 1,54±0,0069 [μg/ cm³]

Obliczam stężenia żelaza ogólnego w badanej próbie na podstawie równań:

X= 2,35[μg/ cm³]

s = 0,132[μg/ cm³]

s_x = = 0,054 [μg/ cm³]

x = x ± t∗s_x [ ]

k = n-1= 3-1= 2

α = 0,05

t = 4,303

x = 2,35 ± 4,303*0,035 = 2,35 ± 0,151[μg/ cm³]

Stężenia żelaza ogólnego w badanej próbie wynosi x = 2,35 ± 0,151 [μg/ cm³]

WNIOSKI

Widoczne na wykresie adsorbancji od stężenia niewielkie odchylenia punktów pomiarowych od przebiegu krzywej spowodowane są pewną niedokładnością zarówno przy odczytaniu jak i przy przygotowaniu roztworów wzorcowych. Zwykle błędy precyzji związane z pomiarem absorbancji są znacznie mniejsze niż błędy precyzji popełnione podczas przeprowadzenia operacji chemicznych aż do otrzymania barwnego roztworu.

[μg/ cm³]

s =√

s_x =√

---