Metode de analiza spectrala, spectrofotometria de absorbtie - dozarea spectrofotometrica a unui amestec de compusi

METODE DE ANALIZA SPECTRALA

SPECTROFOTOMETRIA DE ABSORBTIE

DOZAREA SPECTROFOTOMETRICA A UNUI AMESTEC DE COMPUSI

Determinarea continutului de K₂Cr₂O₇ si KMnO₄ dintr-un amestec

Dozarea simultana a doi compusi colorati dintr-un amestec este posibila prin determinarea extinctiei amestecului la doua lungimi de unda diferite corespunzatoare maximelor de absorbtie a celor doua substante. Acest lucru este posibil daca sunt indeplinite urmatoarele conditii:

spectrele de absorbtie a celor doua substante sa nu se suprapuna;

citirile extinctiei probei sa se faca la lungimile de unda corespunzatoare maximului de absorbtie pentru fiecare substanta ( _{1max 2max}

fiecare substanta in parte sa se supuna legii Lambert-Beer (sa existe o dependenta liniara a extinctiei in functie de concentratie, la _max

cele doua substante colorate din amestec sa nu interfere chimic intre ele.

Daca aceste conditii sunt indeplinite, concentratia fiecarei substante colorate din amestec se poate calcula din extinctiile masurate la cele doua lungimi de unda, tinandu-se seama de legea aditivitatii densitatilor optice, conform ecuatiilor:

unde:

E - extinctia probei citite la (lungimea de unda corespunzatoare maximului de absorbtie al K₂Cr₂O₇)

E - extinctia probei citite la (lungimea de unda corespunzatoare maximului de absorbtie al KMnO₄)

- coeficientul molar de extinctie al solutiei de K₂Cr₂O₇ la _max K₂Cr₂O₇)

- coeficientul molar de extinctie al solutiei de K₂Cr₂O₇ la _max KMnO₄)

- coeficientul molar de extinctie al solutiei de KMnO₄ la _max K₂Cr₂O₇)

- coeficientul molar de extinctie al solutiei de KMnO₄ la _max KMnO₄)

l - grosimea stratului de absorbant (lungime cuvei In cm)

c₁ - concentratia in K₂Cr₂O₇ a amestecului exprimata in mol/l

c₂ - concentratia in KMnO₄ a amestecului exprimata in mol/l

Rezolvand matematic cele doua ecuatii se calculeaza c, si c₂ respectiv concentratiile molare ale celor doua componente din amestec.

Solutia probei de analizat se introduce in cuva de 1 cm si se inregistreaza spectrul de absorbtie al acestuia. Se determina din grafic valorile extinctiei E_λ1 si E_λ2, scazand din ele daca este necesar absorbanta solutiei martor (apa distilata). Rezultatele se inscriu in tabel:

PARTEA EXPERIMENTALA

Determinarea spectrelor de absorbtie in vizibil a solutiilor de K₂Cr₂O₇ si KMnO₄ si calcularea coeficientilor molari de extinctie

Determinrea continutului de K₂Cr₂O₇ si KMnO₄ dintr-un amestec

Determinarea spectrelor de absorbtie in vizibil a solutiilor de  K₂Cr₂O₇ si KMnO₄ si calcularea coeficientilor molari de extinctie

Mod de lucru Pentru determinarea spectrului de absorbtie in vizibil ( = 27000 - 15000 cm^-1) se utilizeaza o solutie de K₂Cr₂O₇ concentratie 5·I0^-4 M (M = 294,2). Se prepara initial o solutie de concentratie 2·10^-3 M prin cantarire exacta la balon cotat de 100 ml iar din solutia obtinuta se calculeaza volumul care trebuie masurat cu biureta intr-un balon cotat de 25 ml, pentru a obtine o solutie cu concentratia 5·10^-4 M.

Se determina spectrul de absorbtie al solutiei de K₂Cr₂O₇ 5·10^-4 M cu un spectrofotometru SPECORD UV VIS. Se foloseste cuva de 1 cm, iar citirile se fac fata de apa distilata ca martor.

Solutia de KMnO₄ se prepara de concentratie 4·10^-4 M (M = 158) dintr-o solutie 10^-1N cu titrul cunoscut, masurand cu biureta volumul calculat de solutie 10^-1N intrun balon cotat de 100 ml. Se determina spectrul de absorbtie al solutiei de KMnO₄ in acelasi mod ca la solutia de K₂Cr₂O₇. Ambele spectre de absorbtie se reprezinta pe acelasi grafic, alaturi de spectrul de absorbtie al amestecului.

Se calculeaza coeficientul molar de extinctie pentru lungimea de unda la care valoarea extinctiei este maxima ( _max) utilizand notatia:

Instructiuni de utilizare a spectrofotometrului SPECORD UV VIS

Aparatul SPECORD UV VIS (Karl Zeiss Jena) permite inregistrarea spectrelor de absorbanta sau transmitanta in domeniul spectrelor ultraviolet si vizibil, intre 50000-12500 cm^-1 (respectiv 200-800 nm).

Pe fata frontala a aparatului se gasesc principalele comenzi (fig.1) si anume:

intrerupatorul general (pozitiile O-inchis; I-deschis)

butonul de aprindere a sursei de radiatii UV (pozitiile O-inchis; Ф-preincalzire; I-deschis)

butonul de aprindere al sursei de radiatii in domeniul vizibil

comutatorul de manevrare al carului de inregistrare (◄ inainte; O-oprit; ► inapoi)

inscriptor jos (coborare penita)

inscriptor sus (ridicare penita)

comutator de alegere a modului de lucru (pozitiile -0,1-1,4-Absorbanta; 0-100-Transmitanta; 0-20 valori mici; 80-100 valori mari; 75-125-Fluorescenta)

compensator (butonul de corectie al liniei de baza)

Pe partea superioara  aparatului se gasesc sursele de radiatii UV (lampa de mercur) si vizibil (filament de wolfram) protejate de un cos cu silicagel care asigura controlul umiditatii, o fereastra prevazuta cu o scala gradata mobila ce indica numarul de unda corespunzator radiatiei incidente si carul de inregistrare, prevazut cu sistem de prindere si fixare a hartiei pe care se inregistreaza spectrele.

Carul inregistrator culiseaza inainte si inapoi cu diferite viteze, pe diferite distante si in anumite moduri selectate, fie cu ajutorul comutatorului 7, fie prin montarea rotilor dintate de pe fata laterala in diferite moduri indicate de cartea tehnica. Carul inscriptor este de asemenea prevazut cu un dispozitiv culisant, perpendicular pe directia de deplasare a carului in care se fixeaza prin infiletare inregistratorul (penita, creion, varf inscriptor).

Tot pe fata superioara a aparatului se afla si locasul de fixare a cuvelor de cuart, protejat de un capac etans care se deschide prin simpla ridicare.

Figura.1 Partea frontala a spectrofotometrului SPECORD UV VIS

Masuratorile spectrofotometrice

Se porneste spectrofotometrul SPECORD UV VIS cu 15 minute inainte de efectuarea masuratorilor de la intrerupatorul 1 (vezi figura 1) pe pozitia I. De asemenea se pozitioneaza comutatorul 3 (lampa de wolfram) pe pozitia I.

ATENTIE! Comutatorul 2 se lasa in pozitia O. (Nu se lucreaza in domeniul UV)

In cele doua cuve de sticla se introduce apa distilata pana la 2/3 din capacitate si peretii cuvei se sterg de orice urma de lichid. Se verifica de asemenea LIPSA bulelor de aer lipite pe peretele intern al cuvei.

Cuvele cu apa distilata vor fi introduse in cele doua suporturi din camera de probe si se inchide capacul.

Pe carul de inregistrare se pozitioneaza hartia de inregistrare astfel incat prin coborarea penitei de inregistrare (butonul 5), aceasta sa indice 27000 cm^-1 corespunzator indicatiilor scalei gradate de pe partea superioara a aparatului.

Se pozitioneaza comutatorul 7 pe pozitia "Absorbanta - (-0,1-1,4)". Se coboara penita prin apasarea butonului 5, apoi se porneste carul de inregistrare prin rotirea comutatorului 4 la stanga. Cand inregistrarea spectrului se apropie de sfarsit se ridica penita prin apasarea butonului 6, se opreste carul prin rotirea comutatorului 7 pe pozitia O, apoi o pozitie la dreapta, care va determina intoarcerea carului la pozitia initiala. In cazul in care linia de baza nu se suprapune pe linia de absorbanta zero a hartiei, compensarea se face cu ajutorul butonului 8.

Dupa inregistrarea liniei de baza (absorbanta 0), se inregistreaza succesiv spectrele celor celor doua solutii etalon preparate anterior (solutie K₂Cr₂O₇ 5·10^-4M si KMnO₄ 4·10^-4M) pe domeniul 27000-15000 cm^-1.

Dupa terminarea citirilor se readuce carul de inregistrare in pozitia initiala, se stinge lampa de wolfram prin aducerea comutatorului 3 in pozitia O si se opreste aparatul de la intrerupatorul general 1.

Cuvele de sticla se scot CU GRIJA din lacasele de citire, se golesc, se spala cu apa distilata si se aseaza in cutia de pastrare.