ПОЯСНЕНИЯ К КОНТРОЛЬНЫМ ЗАДАНИЯМ
Контрольная работа включает в себя Х теоретических и Y практических заданий, включающих в себя следующие темы курса «ФХМИ»:
· Оптические методы анализа
· Электрохимические методы анализа
· Хроматографические методы анализа
Задания варианта выбираются согласно таблицы 1.
Таблица 1.
| № варианта | № задания | ||||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | |
| 1 | 1.01 | 1.15 | 1.29 | 1.45 | 1.71 | 1.87 | 1.103 | 1.116 | 1.133 | 1.149 | 2.01 | 2.13 | 2.29 | 2.40 | 2.57 | 2.76 | 2,90 |
| 2 | 1.02 | 1.16 | 1.30 | 1.46 | 1.72 | 1.88 | 1.104 | 1.117 | 1.134 | 1.150 | 2.02 | 2.14 | 2.30 | 2.41 | 2.58 | 2.77 | 2,91 |
| 3 | 1.03 | 1.17 | 1.31 | 1.47 | 1.73 | 1.89 | 1.105 | 1.118 | 1.135 | 1.151 | 2.03 | 2.15 | 2.31 | 2.42 | 2.59 | 2.78 | 2,92 |
| 4 | 1.04 | 1.18 | 1.32 | 1.48 | 1.74 | 1.90 | 1.106 | 1.119 | 1.136 | 1.152 | 2.04 | 2.16 | 2.32 | 2.43 | 2.60 | 2.79 | 2,93 |
| 5 | 1.05 | 1.19 | 1.33 | 1.49 | 1.75 | 1.91 | 1.107 | 1.120 | 1.137 | 1.153 | 2.05 | 2.17 | 2.33 | 2.44 | 2.61 | 2.50 | 2,94 |
| 6 | 1.06 | 1.20 | 1.34 | 1.50 | 1.76 | 1.92 | 1.108 | 1.121 | 1.138 | 1.154 | 2.06 | 2.18 | 2.34 | 2.45 | 2.62 | 2.81 | 2,95 |
| 7 | 1.07 | 1.21 | 1.35 | 1.51 | 1.77 | 1.93 | 1.109 | 1.122 | 1.139 | 1.155 | 2.07 | 2.19 | 2.35 | 2.46 | 2.63 | 2.82 | 2,96 |
| 8 | 1.08 | 1.22 | 1.36 | 1.52 | 1.78 | 1.94 | 1.110 | 1.123 | 1.140 | 1.156 | 2.08 | 2.20 | 2.36 | 2.47 | 2.64 | 2.83 | 2,97 |
| 9 | 1.09 | 1.23 | 1.37 | 1.53 | 1.79 | 1.89 | 1.111 | 1.124 | 1.141 | 1.157 | 2.09 | 2.21 | 2.37 | 2.48 | 2.65 | 2.84 | 2,98 |
| 10 | 1.10 | 1.24 | 1.38 | 1.54 | 1.80 | 1.96 | 1.112 | 1.125 | 1.142 | 1.158 | 2.10 | 2.22 | 2.38 | 2.49 | 2.66 | 2.85 | 2,99 |
| 11 | 1.11 | 1.25 | 1.39 | 1.55 | 1.81 | 1.97 | 1.113 | 1.126 | 1.143 | 1.159 | 2.1 | 2.23 | 2.39 | 2.50 | 2.67 | 2.86 | 2,90 |
| 12 | 1.12 | 1.26 | 1.40 | 1.56 | 1.82 | 1.98 | 1.114 | 1.127 | 1.144 | 1.160 | 2.12 | 2.24 | 2.39 | 2.51 | 2.68 | 2.87 | 2,91 |
| 13 | 1.13 | 1.27 | 1.41 | 1.57 | 1.83 | 1.99 | 1.115 | 1.128 | 1.145 | 1.161 | 2.12 | 2.25 | 2.38 | 2.52 | 2.69 | 2.88 | 2,92 |
| 14 | 1.14 | 1.28 | 1.42 | 1.58 | 1.84 | 1.100 | 1.115 | 1.129 | 1.146 | 1.162 | 2.11 | 2.26 | 2.37 | 2.40 | 2.70 | 2.89 | 2,93 |
| 15 | 1.01 | 1.27 | 1.43 | 1.59 | 1.85 | 1.101 | 1.114 | 1.130 | 1.147 | 1.163 | 2.10 | 2.27 | 2.36 | 2.54 | 2.71 | 2.76 | 2,94 |
| 16 | 1.02 | 1.26 | 1.44 | 1.60 | 1.86 | 1.102 | 1.113 | 1.131 | 1.148 | 1.164 | 2.09 | 2.28 | 2.35 | 2.55 | 2.72 | 2.77 | 2,95 |
| 17 | 1.03 | 1.25 | 1.29 | 1.61 | 1.71 | 1.102 | 1.112 | 1.132 | 1.148 | 1.150 | 2.08 | 2.13 | 2.34 | 2.56 | 2.73 | 2.78 | 2,96 |
| 18 | 1.04 | 1.24 | 1.30 | 1.62 | 1.72 | 1.101 | 1.111 | 1.116 | 1.147 | 1.151 | 2.08 | 2.14 | 2.33 | 2.41 | 2.74 | 2.79 | 2,97 |
| 19 | 1.05 | 1.23 | 1.31 | 1.62 | 1.73 | 1.100 | 1.110 | 1.117 | 1.146 | 1.152 | 2.07 | 2.15 | 2.32 | 2.42 | 2.75 | 2.80 | 2,98 |
| 20 | 1.06 | 1.22 | 1.32 | 1.61 | 1.74 | 1.99 | 1.109 | 1.118 | 1.145 | 1.153 | 2.06 | 2.16 | 2.31 | 2.43 | 2.75 | 2.781 | 2,99 |
| 21 | 1.07 | 1.21 | 1.33 | 1.60 | 1.75 | 1.98 | 1.108 | 1.119 | 1.144 | 1.154 | 2.05 | 2.17 | 2.30 | 2.44 | 2.74 | 2.82 | 2,90 |
| 22 | 1.08 | 1.20 | 1.34 | 1.59 | 1.76 | 1.97 | 1.107 | 1.120 | 1.143 | 1.155 | 2.04 | 2.18 | 2.29 | 2.45 | 2.73 | 2.83 | 2,91 |
| 23 | 1.09 | 1.19 | 1.35 | 1.58 | 1.77 | 1.96 | 1.106 | 1.121 | 1.142 | 1.156 | 2.03 | 2.19 | 2.37 | 2.46 | 2.72 | 2.84 | 2,92 |
| 24 | 1.10 | 1.18 | 1.36 | 1.57 | 1.78 | 1.95 | 1.105 | 1.122 | 1.141 | 1.157 | 2.02 | 2.20 | 2.35 | 2.47 | 2.71 | 2.85 | 2,93 |
| 25 | 1.11 | 1.17 | 1.37 | 1.56 | 1.79 | 1.94 | 1.104 | 1.123 | 1.140 | 1.158 | 2.01 | 2.21 | 2.33 | 2.48 | 2.70 | 2.86 | 2,94 |
Выполненные задания оцениваются:
теоретические – 3 балла за полный исчерпывающий ответ соответствует теме вопроса.
– 1 балл за неполный ответ соответствует теме вопроса.
– 0 баллов отсутствие или не соответствие теме
практические – maxбалл за правильное решение.
– 0 баллов за неполное или неправильное решение.
Начисляемые баллы за задания контрольной работы приведены в таблице 2 (помимо контрольной 20 баллов творческая работа).
Таблица 2.
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
| м ax | 3 | 3 | 3 | 3 | 10 | 9 | 3 | 7 | 3 | 3 | 3 | 7 | 3 | 7 | 3 | 3 | 7 |
| 1 | 1 | 1 | 1 | - | - | 1 | - | 1 | 1 | 1 | - | 1 | - | 1 | 1 | - | |
| min | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Фотометрический метод анализа
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.
1.01. В чем сущность колориметрического, фотометрического и спектрофотометрического методов анализа?
1.02. Привести уравнение, связывающие коэффициент пропускания Т и оптическую плотность А.
1.03. Какие факторы влияют на молярный коэффициент поглощения.
1.04. В каких координатах можно представить спектр поглощения?
1.05. Какова сущность закона Бугера-Ламберта-Бера?
1.06. Как проводится выбор оптимальных условий фотометрических определений: а) длина волны; б) толщина светопоглощающего слоя (кюветы); в) концентрации.
1.07. Объясните сущность методов определения концентрации анализируемого вещества: 1) градуировочного графика; 2) метода добавок.
1.08. В каком случае в фотометрическом анализе используется свойство аддитивности оптической плотности?
1.09. Назовите особенности спектрофотометрии в ультрафиолетовой области спектра и приведите примеры количественных определений.
1.10. На чем основан качественный анализ по поглощению в инфракрасной области спектра?
1.11. Назовите основные узлы приборов для анализов по светопоглощению. Каково назначение каждого из этих узлов?
1.12. Назовите фотометрические приборы, предназначенные для работы в: а) видимом; б) ультрафиолетовом; в) инфракрасном участке спектра.
1.13. В каком спектральном интервале в качестве источника света используют лампу накаливания, водородную лампу, штифт Нернста, ртутную лампу?
1.14. Для каких областей спектра предназначены приборы, оптические детали которых выполнены из: а) стекла; б) кварца; в) поваренной соли?
1.15. Какова природа и происхождение атомных эмиссионных спектров?
1.16. Почему атомные спектры имеют линейчатый характер?
1.17. От чего зависит интенсивность спектральных линий?
1.18. Назовите основные узлы спектральных приборов и укажите их назначение.
1.19. На чем основан качественный спектральный анализ? Какие приборы используются для проведения качественного анализа?
1.20. От каких факторов зависит интенсивность спектральных линий?
1.21. В чем сущность методов количественного спектрального анализа?
1.22. Какое свойства атомов и ионов лежит в основе метода пламенной фотометрии?
1.23. Какой принцип положен в основу работы пламенного фотометра?
1.24. Почему метод пламенной эмиссионной спектроскопии особенно популярен при определении щелочных и щелочно-земельных металлов?
1.25. Какими способами рассчитывают количественное содержание вещества в методе пламенной фотометрии растворов?
1.26. Приведите общую характеристику методов эмиссионного спектрального анализа.
1.27. Приведите общую характеристику метода фотометрии пламени.
1.28. Какие основные приемы работы используются в методе фотометрии пламени? Какие достоинства и недостатки имеет этот метод?
1.29. На чем основан атомно-абсорбционный анализ: а) на регистрации поглощения света атомами вещества; б) на регистрации света, поглощенного молекулами вещества; в) на регистрации света, испускаемого возбужденными молекулами?
1.30. Какие способыатомизациииспользуются в атомно-абсорбционном анализе?
1.31. Какие горючие смеси используются для получения пламени в атомно-абсорбционной анализе?
1.32. Из каких основных узлов состоит атомно-абсорбционный спектрофотометр?
1.33. Какие источники излучения используют в атомно-абсорбционном спектрофотометре? Каким требованиям должен удовлетворять источник излучения?
1.34. Какие методы определения концентрации веществ в растворе используют в атомно-абсорбционном анализе?
1.35. Назовите области применения атомно-абсорбционного анализа.
1.36. Почему метод атомно-абсорбционной спектроскопии практически не используют для определения щелочных металлов?
1.37. Можно ли методом атомно-абсорбционной спектроскопии определить одновременно 2-3 элемента в их смеси? Что для этого необходимо?
1.38. Приведите принципиальную схему атомно-абсорбционного спектрофотометра.
1.39. «Нефело» в переводе с греческого означает «облако». Почему так называют этот метод анализа?
1.40. Почему термины «оптическая плотность» и «пропускание» в нефелометрии употребляются с определением «кажущиеся»?
1.41. На чем основаны методы нефелометрии и турбидиметрии?
1.42. В каких координатах в методе нефелометрии градуировочный график имеет нелинейный характер?
1.43. Является ли это препятствием для нахождения концентрации с его помощью? В каких координатах можно получить линейную зависимость «свойство-концентрация»?
1.44. От каких экспериментальных условий зависит точность измерения оптической плотности мутных растворов?
1.45. Почему нефелометрические измерения проводят в монохроматическом свете?
1.46. Назвовите примеры нефелометрических и турбидиметрических определений и укажите условия проведения анализа.
1.47. Как связаны интенсивность света, прошедшего через суспензию, с концентрацией анализируемого вещества в методе турбидиметрии?
1.48. Какое расчетное соотношение лежит в основе нефелометрического метода анализа?
1.49. Какие условия нужно соблюдать для обеспечения необходимой точности турбидиметрических и нефелометрических определений?
1.50. Что называют люминесцентным излучением и какова его природа?
1.51. Сформулируйте основные закономерности люминесценции.
1.52. Какие виды люминесценции различают в зависимости от способа возбуждения?
1.53. Что такое флуоресценция?
1.54. Что такое квантовый выход в люминесценции и как он влияет на чувствительность анализа?
1.55. Приведите принципиальную схему прибора для измерения интенсивности флуоресценции. С чем связана необходимость использования двух светофильтров и где их место в схеме?
1.56. Почему для измерения флуоресценции используют только разбавленные растворы концентрацией 10-3...10-4 моль/л и менее?
1.57. Как связана интенсивность флуоресценции с концентрацией?
1.58. Какие приемы флуоресцентного анализа основаны на использовании этой зависимости?
1.59. Назовите факторы, влияющие на интенсивность люминесценции.
1.60. Приведите примеры качественных определений методом люминесценции в технике, сельском хозяйстве, медицине и т.д.
1.61. Назовите основные узлы приборов для люминесцентного анализа. Приведите принципиальную схему.
1.62. Укажите достоинства и недостатки люминесцентного анализа.
ЗАДАЧИ
В задачах 1.71– 1.83 рассчитайте молярный коэффициент поглощения.
1.71. Светопоглощение раствора KMnO4 с концентрацией 5 мкг/cм3, измеренное в кювете с l = 2 см при λ = 520 нм, равно 0,400.
1.72. Оптическая плотность аммиачного комплекса меди, содержаще- го 0,40 мг Cu2+ -ионов в 250 cм3 при l = 1 см, равна 0,150.
1.73. Светопоглощение окрашенного раствора соли алюминия, со- держащего 3,20 мг Al3+ -ионов в 100 cм3 при 480 нм в кювете с l = 2 см, равно 34,6%.
1.74. Оптическая плотность раствора KMnO4, содержащего 0,12 мг Mn2+ -ионов в 100 см3 раствора, измеренная в кювете с l = 3 см при λ = 525 нм, равна 0,152.
1.75. Оптическая плотность раствора трисульфосалицилата железа(III), измеренная при λ = 433 нм в кювете с l = 2 см, равна 0,149. Для анализа было взято 4,00 см3 0,0005820 М раствора соли железа и разбавлено до 50 см3.
1.76. Оптическая плотность раствора диметилглиоксимата никеля(II), содержащего 0,025 мг никеля в 50 см3, измеренная при λ = 470 нм в кювете с l = 2 см, равна 0,324.
1.77. Оптическая плотность раствора моносульфосалицилата железа, содержащего 0,23 мг железа в 50 см3, оказалась равной 0,264 при толщине слоя 2 см.
1.78. Оптическая плотность окрашенного раствора, содержащего 0,07 мг Mn в 50 см3, изменённая при λ = 455 нм в кювете с l = 1 см, равна 0,280.
1.79. Оптическая плотность 2⋅10–5 М раствора окрашенного соединения меди с 2,2-дихинолином при λ = 546 нм в кювете с 1 = 5 см равна 0,252.
1.80. Титан (IV) образует с пероксидом водорода в кислой среде комплексный ион [TiO(H2O2)]2+ жёлтого цвета (λ = 410 нм). Оптическая плотность раствора, содержащего 1,00 мг Ti(IV) в 50 см3, оказалась равной 0,270 при l = 2 см.
1.81. После трёх последовательных разведений получен раствор, содержащий 3,06·10–4 г циклопентадиена в 9,3721 г гексана (ρ = 0,6603 г/ см3); оптическая плотность раствора в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см при λ = 240 нм составляет 1,100.
1.82. Оптическая плотность раствора, содержащего 0,24 мг меди в 250 см3, при l = 2 см равна 0,140.
1.83. Оптическая плотность окрашенного раствора соли железа в кювете с толщиной слоя 5 см равна 0,750. Концентрация железа составляет 0,05 мг в 50 см3.
1.84. Определите молярный коэффициент поглощения K2CrO4, если относительная оптическая плотность 2,65⋅10–3 М раствора, измеренная при λ = 372 нм в кювете с l = 2,3 мм, по отношению к раствору сравнения, содержащему 10–3 моль/дм3 K2CrO4, оказалась равной 1,380.
1.85. Молярный коэффициент поглощения раствора [Fe(SCN)]2+ при λ = 580 нм равен 6⋅103. Рассчитайте оптическую плотность 3⋅10–5 М раствора, если измерения проводят в кювете с l = 2 см.
Ответ: 0,360.
1.86. Молярный коэффициент поглощения дитизонового комплекса Pb(II) при λ = 485 нм равен 6,8⋅104. Чему равна оптическая плотность раствора, содержащего 3 мкг PbO2 в 5,00 см3, если измерения проводили в кювете с l = 1 см.
Ответ: 0,171.
1.87. Молярный коэффициент поглощения комплексного соединения алюминия с ализарином равен 1,6⋅104 при λ = 485. Какую кювету следует выбрать для фотометрирования, чтобы оптическая плотность раствора была не менее 0,300 при содержании алюминия 10–5 моль/дм3 в фотометрируемом растворе?
1.88. Какую кювету следует взять для ослабления падающего потока света в 10 раз? Коэффициент поглощения раствора равен 0,0457.
1.89. Найдите оптимальную толщину поглощающего слоя l для фотометрирования окрашенного раствора соли железа с молярным коэффициентом поглощения равны 4⋅103 при концентрации 0,05 мг железа в 50 см3. Оптимальное значение оптической плотности равно 0,430.
1.90. В УФ-спектре раствора циклопентадиена в гептане оптическая плотность составляет 0,830 при l = 1 см. Определите концентрацию рас- твора, если молярный коэффициент поглощения равен 3400 дм3 /(моль см).
1.91. Рассчитайте минимально определяемую массу (мг) железа(III) по реакции с сульфосалициловой кислотой в аммиачной среде при использовании кюветы с толщиной слоя l = 5 см. Объём окрашенного раствора равен 5 см3; ελ = 4000, а минимальная оптическая плотность, измеряемая прибором, составляет 0,010.
1.92. Молярный коэффициент поглощения окрашенного комплекса никеля с α-бензоилдиоксимом равен 12 500. Какую минимальную концентрацию никеля (мг/см3) можно определить фотометрически в кювете с l = 0,5 см, если минимальная оптическая плотность регистрируемая прибором, равна примерно 0,020?
1.93. Молярный коэффициент поглощения α-фурилдиоксимата никеля в хлороформе составляет 1,9⋅104. Какое минимальное содержание никеля (ω, %) в чистом алюминии может быть определено этим реагентом, если навеска не должна превышать 1,0000 г, максимальный объём хлороформного экстракта составляет 10 см. Минимальная оптическая плотность раствора, измеренная при l = 5 см, при которой ошибка измерения не превышает 10%, равна 0,020.
1.94. Рассчитайте определяемый минимум фотоколориметрического определения железа(III) с сульфосалициловой кислотой в аммиачной среде, если l = 5 см, а минимальный объём окрашенного раствора в кювете составляет 15 см3. Среднее значение молярного коэффициента поглощения комплекса равно 4000. Минимальная оптическая плотность, измеряемая прибором, Аmin = 0,010.
1.95. Молярный коэффициент поглощения комплекса бериллия с ацетилацетоном в хлороформе равен 31 600. Какое минимальное содержание бериллия (ω, %) можно определить в навеске массой 1,0000 г, растворённой в 50 см3, в кювете с толщиной слоя 5 см, если минимальный отсчёт по шкале оптической плотности фотоколориметра равен 0,025.
1.96. Рассчитайте минимально определяемое содержание (мкг) железа (III) по реакции с сульфосалициновой кислотой в аммиачной среде при l = 5 см и минимальном объёме окрашенного раствора 15 см3. Молярный коэффициент поглощения комплекса равен 4000. Минимальная оптическая плотность, измеряемая фотоколориметром, составляет 0,010.
1.97. Молярный коэффициент поглощения окрашенного комплекса никеля с α-бензоилдиоксимом равен 12 000. Определите минимальную концентрацию никеля (мг/ см3), которая может быть определена фотометрически в кювете с l = 5 см, если минимальная оптическая плотность, регистрируемая прибором, равна 0,020.
1.98. Значение молярного коэффициента поглощения раствора моносульфосалицилата железа равно 1,6⋅103. Рассчитайте, каково должно быть содержание железа (мг) в стандартных растворах, приготовленных в мерных колбах вместимостью 100 см3, чтобы оптические плотности при измерении в кюветах с толщиной слоя 1 см укладывались в интервал значений от 0,100 до 1,000.
1.99. При фотометрировании раствора сульфосалицилатного комплекса железа получили оптическую плотность, равную 0,200. Раствор сравнения содержал 0,05 мг Fe в 50 см3. Определите концентрацию железа в растворе (моль/дм3) если измерения проводили при l = 5 см, а ελ= 2500.
1.100. При фотометрировании раствора сульфосалицилатного комплекса железа получили относительную оптическую плотность 0,290. Раствор сравнения содержал 0,0576 мг Fe в 50,0 см3 при l = 5 см. Определите концентрацию железа в растворе, если известно, что молярный коэффициент поглощения комплекса в этих условиях составлял 3000.
1.101. Молярный коэффициент поглощения комплекса индия с пирокатехиновым фиолетовым равен 35 900 при 630 нм. Определите содержание индия в растворе (г/дм3), если относительная оптическая плотность исследуемого раствора, измеренная в кювете с l = 1 см, по отношению к раствору сравнения, содержащему 6⋅10–5 моль/ дм3In, оказалась 0,450.
1.102. Молярный коэффициент поглощения дитизоната меди(III) в CCl4 равен 4,52⋅104. Какую массовую долю меди можно определить с дитизоном, если из навески образца сплава массой 1,0000 г получили 25,00 см3 раствора дитизоната в CCl4? Оптическая плотность, измеренная при l = 5,0 см, составила 0,020.
