v
В практику химических лабораторий прочно вошли колориметрические методы определения очень большого числа элементов. В последнее время в связи с задачами, стоящими перед работниками аналитических и ряда других химических лабораторий, широкое применение находит спектрофотомет-рический метод, преимущества которого по сравнению с колориметрическим мы старались показать в предлагаемом руководстве.
Ограниченное число практических руководств в учебных лабораториях вузов и трудности, возникающие в связи с этим при проведении практических занятий со студентами, специализирующимися в области аналитической химии, побудили нас составить настоящее руководство.
Книга состоит из пяти разделов. В I — теоретическом разделе — рассмотрен основной закон светопоглощения и кратко перечислены задачи, которые можно решить в практике аналитических лабораторий, применяя спектрофотомет-рический метод. При изложении этого материала обращено внимание на преимущество в работе с растворами, которые подчиняются основному закону светопоглощения, показаны способы графического изображения процесса светопоглощения в растворе.
Во II разделе изложены методы измерения интенсивности окраски растворов и методы расчета концентраций, принятые при выполнении работы на визуальных и фото-электроколориметрических приборах, позволяющих измерять оптические плотности или коэффициенты пропускания растворов.
В III разделе даны отдельные примеры применения спектрофотометрического метода, чтобы показать его преимущество по сравнению с колориметрическим. В качестве примеров взяты методы спектрофотометрического титрования и дифференциальный спектрофотометрический, позволяющие расширить возможности определения как очень малых, так
и больших концентраций веществ, значительно повысить точность определения, в частности, при работе с «окрашенными» реагентами по дифференциальному спектрофотометрическому методу. Даны также спектрофотометрические методы определения констант кислотной диссоциации органических реагентов, проявляющих слабую кислотную функцию. Все эти примеры ярко показывают преимущество спектрофотометров — приборов, имеющих высокую степень монохроматизации.
В IV разделе описана аппаратура, даны дополнительные сведения по практическому использованию приборов. Основное внимание уделено обсуждению возможностей каждого прибора и целесообразности их применения в тех или других случаях. Описание конструкции приборов дается нами кратко, в расчете на то, что студент использует для ознакомления заводское описание, прилагаемое к прибору.
В V разделе дано описание практических работ. В их число входят определение константы диссоциации двух органических реактивов, примеры, в которых показано преимущество призменных спектрофотометров перед фильтровыми, методы определения отдельных элементов как в растворах их чистых солей, так и в различных объектах, включая чистые металлы.
Быстрое развитие методов фотометрического анализа потребовало изложения некоторых вопросов теории и практики на новом современном уровне, а также и некоторого перераспределения материала по отдельным вопросам. Поэтому во втором издании пособия значительно переработаны и дополнены отдельные разделы.
Так, в I раздел внесено обсуждение точности фотометрических методов и переработаны параграфы: причины отклонения от законов светопоглощения, возможности и преимущества спектрофотометрического метода и исследование фотометрической реакции. Существенные изменения внесены в III раздел: расширен материал по теоретическим основам дифференциального метода и метода СФ-титрования, приведены методы расчета истинных значений молярных коэффициентов погашения и дано изложение некоторых фотометрических методов определения состава и констант устойчивости комплексных соединений. В V раздел включены практические работы по применению дифференциального метода для определения ряда элементов: железа, марганца, меди. Дополнены методы определения ультрамалых количеств примесей.
Авторы приносят благодарность чл.-корр. АН СССР проф. И. П. Алимарину, акад. АН УССР А. К. Бабко, проф. А. И. Бусеву и проф. Л. И. Адамовичу за ряд ценных советов при переиздании книги.
ВВЕДЕНИЕ
Абсорбционный анализ основан на избирательном поглощении потока лучистой энергии различными однородными средами. В зависимости от условий изучения светопоглощения, т. е. от аппаратуры применяемой для этой цели, различают два метода данного анализа: спектрофотометрический и колориметрический'. Они основаны на общем принципе — существовании пропорциональной зависимости между светопо-глощением какого-либо вещества, его концентрацией и толщиной поглощающего слоя. Другими словами, в основу этих методов положен общий объединенный закон светопоглощения: закон Бугера — Ламберта — Бера. Но названные методы существенно отличаются по тем задачам, которые могут быть решены с их помощью.
В колориметрическом методе в качестве источника освещения используется немонохроматизированный поток лучистой энергии видимого участка спектра. Поэтому этот метод применяется только в концентрационном анализе, т. е. при определении концентрации вещества в растворе.
Задачи концентрационного анализа решаются также и с помощью спектрофотометрического метода, но в отличие от колориметрического метода в нем используется всегда монохроматический поток лучистой энергии различных участков спектра (видимого, ультрафиолетового, инфракрасного). Это значительно расширяет возможности спектрофотометрического метода по сравнению с колориметрическим (стр. 18).
На взаимодействии потока лучистой энергии с веществом, через которое он проходит, основан еще ряд методов анализа: нефелометрический, турбидиметрический, люминесцентный. Нефелометрический, турбидиметрический и абсорбционный методы часто объединяют в группу фотометрических ме-
1 В настоящее время термин колориметрия обычно заменяют термином фотометрия, так как первый, строго говоря, применим к оценке цветности, а не относительной интенсивности потока лучистой энергии.
ОГЛАВЛЕНИЕ
п
Предисловие................ °
Введение................. "
I. Теоретические основы фотометрических методов анализа . . 9
1. Основные законы светопоглощения........ 9
2. Причины отклонения от основного закона светопоглощения 15
3. Возможности и преимущества спектрофотометрического
метода............... 18
4. Исследование фотометрической реакции...... "1
5. Точность спектрофотометрического метода..... 28
II. Методы определения и расчета концентрации веществ в растворах ................ 33
III. Примеры использования спектрофотометрического метода . . 40
1. Вычисление истинных значений молярных коэффициентов погашения растворов комплексных соединений .... 40
2. Вычисление констант диссоциации органических реагентов . 45
3. Определение состава комплексного соединения .... 51
4. Расчет констант устойчивости при ступенчатом комплексе-образовании .............. 53
5. Метод спектрофотометрического титрования..... 57
6. Дифференциальный спектрофотометрический метод ... 66
7. Экстракционно-фотометрический метод........ 71
IV. Аппаратура............... 74
Концентрационный колориметр КОЛ-1М....... 74
Микроколориметр КОЛ-52........... 76
Универсальный фотометр ФМ.......... 81
Фотоэлектрический колориметр ФЭК-М....... 85
Фотоэлектроколориметр-нефелометр ФЭК-Н-52, ФЭК-Н-54,
ФЭК-Н-57............... 90
Фотоэлектроколориметр-нефелометр ФЭК-56...... 90
Спектрофотометры СФ-4, СФ-4А и СФ-5....... 96
Регистрирующие спектрофотометры СФ-2М, СФ-10 .... 109
Светофильтры.............. 114
Фотоэлементы.............. 117
Кюветы......,......... 121
V. Практические работы............ 125
1. Определение констант кислотной диссоциации органических
реагентов............... 125
а. Определение константы диссоциации диметилглиоксима . 125
б. Определение константы кислотной диссоциации нитро-so-R-соли.............. 127
в. Определение константы кислотной диссоциации тимолсуль-
фофталеина (тимолового синего)....... 12&
2. Определение состава комплексных соединений кобальта (II)
с нитрозонафтолами методом изомолярных серий . . . . 13О
3. Примеры, показывающие преимущества более высокой моно-хроматизации потока лучистой энергии ...... 131
а. Сравнительное изучение возможностей фотометрических приборов различного типа ......... 131
б. Возможность изучения процессов комплексообразования
в растворах солей редкоземельных элементов . . . . 133-
в. Повышение чувствительности метода при работе в области _ максимального поглощения соединения...... 133
4. Методы определения отдельных элементов..... 133-
Определение железа............ 133
Определение марганца........... 147
Определение никеля ............ 156
Определение кобальта........... 168-
Определение молибдена ........... 178
Определение алюминия........... 183-
Определение кремния и фосфора........ 190
Определение цинка............ 201
Определение рения ............ 204
Определение циркония........... 210*
Определение редкоземельных элементов...... 21&
Определение меди............ 224
Задачи............... 225
Приложение.............. 229
Спектры поглощения растворов солей редкоземельных элементов ............... 229>
Цена: 150руб.
