Laboratoriya ishi 41 Fotometrik analiz metodlari. Eritmadagi temir yoki nikel (III) ionlari miqdorini aniqlash. Metodning moxiyati

Laboratoriya ishi 41
Fotometrik analiz metodlari. Eritmadagi temir yoki nikel (III) ionlari miqdorini aniqlash.
Metodning moxiyati. Fotometrik metod eritmaning aniqlanadigan komponentini dastlab rangli birikmaga aylantirib so‘ngra shu ma’lum qalinlikga ega bo‘lagan rangli eritma qavatining optik zichligi (nur yutilishi) ni o‘lchashga asoslangan. Kimyoviy bosqich, asosan metodning analitik imkoniyatlarini, aniqlikni, sezgirlikni, tanlab ta’sir etishini va analizni bajarish uchun sarflanadigan vaqtni aniqlaydi. Agar optik zichlikni o‘lchashda ma’lum to‘lqin uzunlikga ega nurdan foydalanilsa, u holda bu metodni spektrofometrik metod deyiladi. Agar optik zichlikni o‘lchashda ma’lum to‘lqin uzunliklarga ega bo‘lgan (taxminan monoxromatik) nurdan foydalanilsa bu metodni fotokolorimetrik metod deyiladi. Spektrofotometrik metod fotokolorimetrik metodga qaraganda aniqroq va selektivroq hisoblanadi, lekin murakkab va qimmatbaho asboblarni talab qiladi. Fotokolorimetrik metod hamma analitik parametrlar bo‘yicha spektrofotometrik metoddan orqada turadi, lekin u asboblarning juda oddiyligi va arzonligi bilan afzaldir. Hamma fotometrik metodlar asosida Lamberg-Buger-Berning nurning yutilishi qonuni yotadi. Bu qonunning matematik ifodasi quyidagicha:
A = E · С · l
Bu erda С-rangli eritma konsensentratsiyasi, mol/l larda; l - eritmaning nurni yutadigan qatlami qalinligi.santimetrlarda (sm), E - nur yutilishining molyar so‘ndirish koefitsienti va A - optik zichlik, optik zichlik -o‘lchovsiz kattalik bo‘lib, u eritma qatlamiga tushayotgan nur intensivligining eritma qatlamidan o‘tgan nur intensivligiga nisbatanining o‘nli logarifmiga teng
A = l g (J₀/J_t)
Nur yutilishining asosiy qonuni quyidagi sharoitlardagina etarlicha va qat’iy amal qiladi: 1) eritmaga tushayotgan nur qat’iy monoxromatik; 2) rangli eritma etarlicha kuchli suyultirilgan; 3) eritmaning aniqlanadigan komponenti to‘la barqaror tarkibli rangli birikmaga aylantirilgan; 4) eritmaning barcha begona komponentlari konsentratsiyasi va tabiati hamma hollarda deyarli o‘zgarmaydi.
Molyar so‘ndirish koefitsienti eritma qatlamining qalinligi 1 sm va undagi rangli birikmaning konsentratsiyasi 1 mol/l bo‘lgandagi optik zichlikni xarakterlovchi katgalikdir. Bu koefitsient shu rangli mahsulotning ma’lum to‘lqin uzunlikga ega bo‘lgan nurni yutish qobiliyatini ko‘rsatuvchi asosiy tavsifidir. Uning kattaligi foydalanilayotgan monoxromatik nurning to‘lqin uzunligiga bog‘liq. Bunday bog‘lanishning grafik ko‘rinishi ushbu rangli birikmaning yutilish spektri deyiladi. E qanchalik katga bo‘lsa, rangli birik-mani qo‘llashga asoslangan fotometrik metodning sezgirligi ham shunchalik katta bo‘ladi. Eng yuqori aniklash sezgirligini ta’minlash uchun foydalaniladigan monoxromatik nurning shunday to‘lqin uzunlikga ega bo‘lgani tanlanadiki, bunda koefitsient E maksimal bo‘lib eritmaning qolgan barcha komponentlari va aniklanadigan komponentni rangli birikmaga aylantiradigan reagentning ortiqcha miqdori bunday to‘lqin uzunlikga ega bo‘lgan nurni yutmasligi kerak. CHegaralangan miqdorda yorug‘lik filьtrlari bo‘lganda yoki ular o‘tkazadigan yorug‘lik nurining to‘lqin uzunliklari intervali noma’lum bo‘lganda, va shu bilan birga aniqlanayotgan rangli eritma eng ko‘p yutadigan nurning to‘lqin uzunligi noma’lum bo‘lganda, albatta yorug‘lik filьtrlari tajriba yo‘li bilan tanlanadi. Buning uchun har bir yorug‘lik filьtri bilan rangli eritmaning optik zichligi o‘lchanadi, so‘ngra eng katta optik zichlik qayd qilingan yorug‘lik filьtri optimal sifatida tanlanadi.
Optik zichlikning o‘lchangan qiymati bilan aniqlanadigan komponent konsentratsiyasini aniqlash uchun quyidagi usullar qo‘llaniladi.
1) bir yoki ikki standart bilan solishtirish usuli; 2)darajalangan grafik usuli; 3) qo‘shimcha qo‘shish usuli.
Bir yoki ikkita standart eritma bilan solishtirish usulining mohiyati quyidagicha: bir vaqtning o‘zida aniqlanadigan moddaning alikvot qismidan rangli eritma tayyorlash bilan bir qatorda, xuddi shunday sharoitda standart eritma alikvot qismidan rangli eritma shunday hisob bilan tayyorlanadiki, bunda ikkala eritmada ham aniqlanadigan komponent miqdori bir-biriga yaqin bo‘ladi. Har bir eritmaning optik zichligi o‘lchanadi, so‘ngra anliz qilinadigan eritmaning alikvot qismidan tayyorlangan rangli eritmadagi aniqlanadigan komponentni noma’lum S_x konsentratsiyasi quyidagi proporsiyadan topiladi:
С_st : С_x = A_st : A_x
Bunda С_st - standart eritmadagi aniqlanadigan komponentning ma’lum konsentratsiyasi, A_x va A_st - analiz qilinadigan va standart eritmalardan tayyorlangan eritmalar optik zichliklari. Agar A_x A_st dan keskin farq qilsa, u holda yangi rangli standart eritmani shunday tayyorlash kerakki, bunda uning optik zichligi deyarli A_x bilan bir xil bo‘lsin. Bir standart bilan tenglashtirish usulini bitta komponent mikdorini aniqlash uchun chegaralangan sondagi analzlarni ba-jarishda qo‘llash qulaydir.
Darajalangan grafik usulini har bir komponentning turli namunalardagi miqdorini aniqlash uchun ko‘p sonli analiz-larni bajarishda qo‘llash maqsadga muvofiqdir. Uning mohiyati quyidagicha; aniqlanadigan komponentning ortib boruvchi konsentratsiyalari asosida 5-10 ta rangli standart eritmalar tayyorlanadi va ularning optik zichliklari o‘lchanadi. Olingan natijalar asosida grafik chiziladi, abssissa o‘qiga aniqlanadigan komponent konsentratsiyasi, or-dinata o‘qiga esa, tegishli optik zichliklar qiymati tushiri-ladi. Hamma tayyorlangan konsentratsiyalar oralig‘ida Lambert-Buger-Ber qonunidan chetlanish bo‘lmasa, u holda grafikga tushirilgan nuqtalar bir to‘g‘ri chiziqda va koordinata boshidan o‘tadi. Aks holdi yuqori konsentratsiyali eritmalarda koordi-nata boshidan o‘tkazilgan to‘g‘ri chiziqdan, chetlanish bo‘ladi. SHu tariqa darajalangan grafik tuzish nur yutilishi asosiy qonunning bajarilishini tekshirish usuli hamdir. Tajriba topilgan hamma nuqtalarning koordinata boshidan o‘tadigan bir to‘g‘ri chiziqda yotishiga ishonch hosil qilingach bu to‘g‘ri chiziqning tenglamasi eng kichik kvadratlar usuli bilan hisoblanadi:
A = k • С_st
Bu tenglama bilan standart rangli eritmalar tayyorlangan sharoitda analiz qilinadigan eritma qismidan tayyorlangan rangli eritmadagi aniqlanadigan komponentning konsentratsiyasi hisoblanadi. “K” ning qiymatini eng kichik kvadratusuli bilan quyidagi formula yordamida hisoblanadi:


unda A_i va С_i tegishli i-nchi standart eritma optik zichligi (nur yutilishi) va konsentratsiyasi, mg/ml larda, n-standart eritmalar soni.
Standart qo‘shimcha usuli quyidagicha bajariladi. Ikkita bir xil o‘lchov kolbalariga pietka yordamida analiz qilinadigan eritmadan bir xil hajmda olinadi. So‘ngra ikkinchi kolbaga pipetka yordamida ma’lum hajmdagi aniqlanadigan komponentning standart eritmasi qo‘shiladi. So‘ngra har bir kol-baga aniqlanadigan komponentni rangli birikmaga aylantiradigan bir xil miqdordagi hamma zarur reagentlar va chizig‘igacha distillangan suv qo‘shiladi. Ikkala eritma ham aralashtiriladi va ularning optik zichliklari o‘lchanadi. Analiz qilinadigan eritmadagi aniqlanadigan noma’lum konsentratsiyasi olingan natijalar asosida quyidagi formula yordamida hisoblanadi:

bu erda V-rangli eritma tayyorlash uchun olingan analiz qilinadigan eritma hajmi:
V_cm-ikkinchi kolbaga qo‘shilgan aniqlanadigan komponent standart eritmasining hajmi;
С_sm-aniqlanadigan komponentning standart eritmadagi konsentratsiyasi;
A₁birinchi rangli eritma optik zichligi;
A₂-ikkinchi rangli eritma optik zichligi.