1
ÚLOHA 9:
Spektrofotometrické fenanthrolinem
studium
komplexu
Fe(II)
s
1,10-
Příprava 1.
2.
3. 4. 5.
6.
Zopakujte si základní pojmy z optiky - elektromagnetické záření a jeho šíření absorbujícím prostředím, vlnová délka, kmitočet, zářivý tok, transmitance, propustnost, absorpce, absorptance, absorbance, Beerův zákon, Zopakujte si hlavní části optických přístrojů pro měření ve viditelné oblasti spektra, jejich vlastnosti a použití - zdroje záření a jejich spektrální charakteristiky; monochromátory, jejich hlavní díly a funkce; kyvety (materiál pro oblast UV a VIS); Prostudujte princip činnosti jednopaprskových a dvoupaprskových spektrofotometrů Seznamte se s konstrukcí spektrofotometru Spekol 11 a se způsobem měření absorbance a transmitance na tomto přístroji. Nastudujte chemickou podstatu měření. Připravte si výpočty pro přípravu používaných činidel a vysvětlení postupu práce při jejich přípravě.
Pomůcky:
Chemikálie:
Spektrofotometr Spekol 11
Síran železnato-amonný, (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O
Nástavec EK5
Zásobní roztok
c (Fe) = 0,1 mol.dm-3 (V=250 ml)
Sada kyvet
2 ks
1,10-fenanthrolin, C12H8N2 cw = 1 g.dm-3
Odměrná baňka 100 ml
3 ks
Octanový pufr: 13,6 g CH3COONa.3H2O
6 ml CH3COOH
Nálevky do odměrných baněk Pipeta dělená 5 ml Byreta se zásobníkem (10 ml) Kádinka 100 ml Odměrná baňka 25 ml
2 ks
2 g [NH3OH]Cl v 1 dm3
3 ks 3 ks 11 ks
Standardní roztok Fe c (Fe2+) = 5.10-4 mol.dm-3 Střička s deionizovanou vodou
Nálevky do odměrných baněk Kapátko
Postup práce a) Příprava roztoků octanový pufr: 13,6 g CH3COONa.3H2O se rozpustí v 500 ml destilované vody, přidá se 6 ml CH3COOH a 2 g [NH3OH]Cl a doplní destilovanou vodou do objemu 1dm3. Pro úlohu je již připraven. standardní roztok Fe: připravuje se ze zásobního roztoku v den provádění úlohy !!!!! výpočty pro přípravu tohoto roztoku mějte připravené před nástupem do cvičení. Uvažujte přípravu 100 ml tohoto roztoku b) Absorpční spektrum komplexu Fe(II) s 1,10-fenanthrolinem 1.
Do odměrné baňky na 25 cm3 odpipetujte 2 cm3 standardního roztoku Fe(II), 5 cm3 octanového pufru a 2 cm3 roztoku činidla, doplňte po značku vodou a promíchejte.
2
Po 10 minutách roztok nalijte do kyvety a proměřte absorpční spektrum komplexu, tj. závislost absorbance na vlnové délce v rozsahu vlnových délek 420 - 540 nm. V intervalu 480 - 520 nm měňte vlnovou délku po 2 nm, v rozsazích 420 - 480 nm a 520 - 540 nm po 5 - 10 nm. Při každé vlnové délce nastavte nulovou hodnotu absorbance destilované vody. Výsledky zaznamenejte do tabulky 1. 3. Bod 1 a 2 opakujte ještě jednou. 4. Určete vlnovou délku, při které budete provádět všechna další měření. Hodnotu vlnové délky zaznamenejte pod tab. 1. 2.
c) Vybarvování komplexu 1. 2.
3. 4. 5. 6.
Na spektrofotometru nastavte vlnovou délku, kterou jste určili v měření b) (vlnová délka, při které je absorbance roztoku maximální) Do kádinky na 50 cm3 odpipetujte 2 cm3 stand. roztoku Fe(II), 5 cm3 octanového pufru, 16 cm3 deionizované vody, 2 cm3 roztoku činidla a promíchejte. Od tohoto okamžiku měřte čas. Roztok nalijte do kyvety a v intervalu 10 - 15 s měřte okamžité hodnoty absorbance proti vodě, dokud se po sobě následující čtyři hodnoty absorbancí liší. Úkol c) zopakujte ještě jednou. Výsledky zapište do tabulky 2. Z výsledků určete minimální dobu vybarvování komplexu. Tento časový interval dodržujte při přípravě roztoků ve všech dalších úkolech.
d) Ověření Beerova zákona
Při vlnové délce maximální absorbance, zjištěné v úloze b), proměřte níže uvedené závislosti. Závislost absorbance na koncentraci měřené složky 1. Do 7 odměrných baněk na 25 cm 3 odpipetujte po 5 cm3 octanového pufru. Do jednotlivých baněk postupně odpipetujte 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 a 3 cm3 standardního roztoku Fe(II). 2. Do všech baněk přidejte po 1 cm 3 roztoku činidla, obsah baněk doplňte vodou po značku a promíchejte. 3. Po 10 minutách změřte absorbance v kyvetě délky 1 cm. Do srovnávací kyvety nalijte nulový roztok připravené kalibrační řady. Měření každého kalibračního roztoku proveďte 5 x. Naměřené výsledky zapište do tabulky 3 a zpracujte za použití statistického aparátu. Jestliže pracujete podle postupu uvedeného ve skriptech Rejnek, J., Kolský, V., Loučka, T., Sobotka, J.: Cvičení z instrumentální analýzy. PF UJEP, Ústí n. L. 1993., bude hodnota absorbance nulového roztoku vždy rovna nule.
e) Stanovení celkové koncentrace železa v dodaném vzorku sloučeniny Fe(II,III) 1. K dodanému roztoku vzorku v odměrné baňce na 25 cm 3, přidejte cca 100 mg chloridu hydroxylamonného, 5 cm3 octanového pufru a 2 cm3 roztoku činidla, destilovanou vodou doplňte na požadovaný objem. 2. Po 10 min změřte absorbance v kyvetě délky 1 cm proti nulovému roztoku kalibrační křivky. Měření proveďte 10 x. 3. Pipetáž vzorku upravte podle potřeby tak, aby naměřená hodnota absorbance ležela přibližně ve středu kalibrační závislosti a celý postup stanovení zopakujte. Naměřené hodnoty zaznamenávejte do tab. 4.
Výsledky a závěry Hodnoty absorbancí při různých vlnových délkách, naměřené v úloze b) zapište do tabulky 1. 2. Závislost A = f( ), naměřenou v úloze b), znázorněte graficky. 1.
3
Z grafického záznamu závislosti A = f(), naměřené v úloze b) určete vlnovou délku maximální absorbance. Při ní provádějte všechna ostatní měření. Vlnová délka pro maximální hodnotu absorbance, max = nm.
3.
4. Hodnoty absorbancí naměřené v úloze c) zapište do tabulky 2. 5. Závislost A = f( ) znázorněte graficky. 6. Z grafu závislosti A = f( ) určete minimální dobu vybarvování komplexu za daných podmínek (pH, teplota). Minimální doba vybarvování komplexu, min = min. Závislost A = f(c), naměřenou v úloze d), zapište do tabulky 3. Závislost A = f(c), naměřenou v úloze d), znázorněte graficky a porovnejte s teoretickým vztahem 43 (str. 103 skript). Graf použijte jako kalibrační křivku při stanovení Fe(II) ve vzorku o neznámém složení. 9. Průměrné hodnoty absorbancí z tabulky 3 použijte pro výpočet molárního absorpčního koeficientu. Výsledky napište do tabulky 5. 10. Koncentraci celkového FeII v měřeném roztoku (mol.dm -3) vyhodnoťte z kalibrační závislosti naměřené v úloze d) - graficky, výsledky uveďte do tab. 6. - výpočtem s použitím rovnice kalibrační závislosti, výsledky uveďte do tab. 6. 11. Koncentraci celkového železa v původním vzorku vypočítejte s ohledem na použitou pipetáž. 12. Na základě statistického zhodnocení výsledků formulujte závěry. 7. 8.
4
Obsluha spektrofotometru SPEKOL 11
5
6
