Солей никеля роданидным методом

 

Цель работы:

Прямое спектрофотометрическое определение концентрации ионов Fe ³⁺ в растворе в присутствии мешающих ионов Ni ²⁺ методом построения градуировочного графика.

 

Растворы солей никеля и железа в присутствии роданид-ионов имеют различную окраску, что позволяет выделить участок спектра, отвечающий п. 9б. В результате разделяются максимумы поглощения растворами железа и никеля. Создаются оптимальные условия для фотометрического определения железа (III) в присутствии никеля (II) методом построения градуировочного графика в условиях дифференцированного определения.

Определение ионов железа (III) основано на фотометрировании стандартных и исследуемых растворов железа (ΙΙΙ), переведённых в окрашенный роданидный (тиоцианатный) комплекс кроваво-красного цвета. В упрощенном ионном виде реакцию можно записать так:

3SCN⁻ + Fe³⁺ = [Fe(SCN)₃].

Полученное соединение правильнее считать нейтральным октаэдрическим комплексом − [Fe(H₂O)₃(SCN)₃] − тритиоцианотриакважелезо.

Следует заметить, что окончательного мнения о том, сколько ионов SCN^– содержится в комплексном ионе, придающем окраску раствору, нет. Это могут быть разные по составу комплексы, находящиеся в динамическом равновесии: [Fe(SCN) (H₂O)₅]²⁺, [Fe(SCN)₂(H₂O)₄]⁺, [Fe(SCN)₄(H₂O)₂]^-, [Fe(SCN)₅(H₂O)], отличающиеся интенсивностью окраски, что обязывает соблюдать условие: концентрация роданида аммония должна быть избыточной и одинаковой в анализируемом и стандартных растворах.

Определению мешают

− сильные окислители, окисляющие роданид-анион;

− вещества, восстанавливающие железо (III) до железа (II);

− катионы кобальта, хрома, висмута, молибдена, вольфрама, меди, титана и др., связывающие в комплекс ион роданида;

− избыток хлорид- и сульфат- ионов, а также ионы фосфатов, фторидов, тартратов, мешающее влияние которых обусловлено конкурирующими реакциями в процессе комплексообразования.[1]

Наилучшей средой является азотнокислая. 1-2 мл азотной кислоты 1:1 на 25 мл раствора достаточно, чтобы

− стабилизировать роданидный комплекс,

− препятствовать гидролизу соли железа,

− препятствовать восстановлению Fe (III) до Fe (II).

Первый этап работы − выбор оптимальных условий фотометрического определения Fe ³⁺ в присутствии интерферирующих ионов Ni^{2+ .}, для чего снимаются спектры поглощения − зависимость оптической плотности D от длины волны падающего света λ для каждого из растворов железа и никеля в присутствии роданида калия.

Подходящим является тот участок спектра, где поглощение роданидным комплексом железа является максимальным, а поглощение раствором соли никеля незначительно.

Оптическую плотность растворов измеряют на спектрофотометре СФ-26 в диапазоне длин волн 380 – 540 нм с шагом 20 нм. Сопоставляя полученные зависимости D от λ, и учитывая, что для смесей веществ найденная величина оптической плотности раствора всегда является суммой вкладов каждого компонента исследуемой смеси, устанавливают оптимальную длину волны (λ_опт), при которой аддитивный вклад соли никеля очень мал, а вклад роданида железа достаточно велик.

На втором этапе фотометрического определения железа, измеряют оптическую плотность D свежеприготовленных эталонных растворов роданида железа, пропуская через них свет установленной оптимальной длины волны λ_опт.

По результатам фотометрирования строят график зависимости D от содержания железа (III) в стандартных растворах. Указанную зависимость используют в качестве градуировочного графика при определении железа ( ΙΙΙ) в присутствии солей никеля (П), так как он построен в условиях фотометрического дифференцированного определения, где аддитивным вкладом никеля в величину суммарной оптической плотности исследуемого раствора можно пренебречь.

Реактивы

− Эталонный (стандартный)[2] раствор В соли железа (III) c титром по железу 2∙10^–5 г/мл;

− 10%-ный раствор роданида калия;

− Раствор азотной кислоты 1:1;

− Рабочий раствор соли никеля с титром по никелю 10^–3 г/мл (1 мг/мл);

− Дистиллированная вода.

 

Аппаратура и посуда

− Спектрофотометр (СФ-26);

− кюветы на 1см;

− мерные колбы на 1000, 500, 100 и 25 мл;

− бюретки на 25 мл;

− мерные цилиндры на 10 мл;

− стаканы для слива отработанных растворов

 

Выполнение работы

Приготовление растворов

1а. Эталонный (стандартный) раствор железа (III). Рассчитайте, какую навеску железо-аммонийных квасцов NH₄Fe(SO₄)₂∙12H₂O необходимо взять для приготовления 1000 мл эталонного раствора с Т _Fe = 2∙10^–5 г/мл.

Рассчитанное количество квасцов взвесьте с точностью 0,0002 г, растворите в мерной колбе на 1 л в небольшом количестве дистиллированной воды, подкисленной 10 мл азотной кислоты 1:1, и доведите до метки дистиллированной водой.

1б. Рабочий раствор соли никеля (II). Рассчитайте навеску соли NiSO₄∙7H₂O, необходимую для приготовления 250 мл раствора с титром по никелю 10^–3 г/мл (1 мг/мл), растворите её в дистиллированной воде в мерной колбе на 250 мл и доведите водой до метки.

2. Выбор оптимальной длины волны светопоглощения

2а. Для приготовления окрашенного раствора роданида железа в мерную колбу на 25 мл с помощью бюретки помещают 5 мл эталонного раствора соли железа (III). Добавляют 1 мл раствора азотной кислоты 1:1, разбавляют дистиллированной водой, приливают 5 мл 10%- го раствора роданида калия, доводят до метки дистиллированной водой и хорошо перемешивают.

2б. Через 1 минуту свежеприготовленный окрашенный раствор роданида железа помещают в кювету спектрофотометра СФ-26 с толщиной слоя 1 см. Раствор фотометрируют при различных длинах волн, снимая спектры поглощения роданидного комплекса железа в интервале длин волн 380-540 нм с шагом 20 нм (9-10 показаний), используя в качестве раствора сравнения дистиллированную воду.

Результаты измерений оптической плотности заносят в таблицу.

2в. Аналогично предыдущему в мерную колбу на 25 мл помещают 5 мл рабочего раствора соли никеля с Т _Ni = 1мг/мл, добавляют необходимые реактивы (п. 2а) и фотометрируют при тех же условиях.

Результаты измерений также заносят в таблицу.

 

Длина волны, нм	Оптическая плотность р-раFe3+, D Fe	Оптическая плотность р-ра Ni2+, D Ni	∆ D = D Fe - D Ni

 

По максимальному значению Δ D выявляют оптимальную длину волны светопоглощения (λ_опт), при которой ионы Ni ²⁺ не влияют на точность результатов фотометрического определения железа (ΙΙΙ).