Курсовая работа: Визначення сполук купруму в довкіллі
Закон Бугера – Ламберта – Бера виражає залежність між зменшенням інтенсивності, що пройшла через шар світлопоглинаючої речовини, концентрацією речовини та товщиною шару. І має таку загальну формулу (1):
А = ЕlС, (1)
де А - оптична густина;
С - концентрація частинок, що поглинають;
l - товщина шару розчину, який містить частинки, що поглинають.
Згідно закону адитивності, оптична густина суміші речовин, які підпорядковуються закону Бугера - Ламберта - Бера та не взаємодіють між собою, дорівнює сумі оптичних густин, які відповідають поглинанню кожної речовини, основою є формула (2):
А = Е1 lc1 + Е2 lc2 + ... (2)
В фотометрії для реєстрації спектроскопічних сигналів використовують такі основні вузли: джерело світла, монохроматизатор світла, кювети, пристрій для визначення інтенсивності світла.
Для вимірювання в видимій частині спектру використовують кювети із скла. А для вимірювання в ультрафіолетовій частині спектру використовують кювети із кварцу. [8]
Фотометричний метод відноситься до середньо чутливих методів; нижня межа визначуваної концентрації min = 10-7 М; верхня межа визначуваної концентрації max = 10-2 М; відносна похибка 3 - 5%; селективність невисока.
3.4 Визначення Купруму люмінесцентним та полярографічним методами
Люмінесцентний аналіз грунтується на здатності речовин випромінювати світло під дією різних збудників, наприклад, енергії хімічної реакції (хемілюмінесценсія). Люмінесцентним методом аналізують природні і стічні води, грунт (Купрум визначають в межі 0,05 мг/л ). Похибка методу 5..7%. [6]
Полярографічний метод аналізу дає можливість визначити мідь при концентрації її в розчині 1,0-1,0-4 г/л, а при використанні особливих прийомів роботи чутливість його може бути підвищена до 1,0•10-5 - 5,0•10-9 г/л.
Найбільш часто для визначення Купруму використовують краплинний ртутний електрод, на якому іони міді (ІІ) відновлюються. Мідь утворює з ртуттю ряд сполук від Cu7 Hg до СuHg4 , що використовується в методі зі стаціонарною краплею ртуті для визначення 10-7 - 10-8 М міді. Характер процесу відновлення в значній степені визначається складом електроліту. В розчинах нейтральних електролітів, які не утворюють комплексів з іонами двохвалентної міді (наприклад, в сульфатних і нітратних), процес відновлення іонів Cu (II) до Cu(0) протікає в одну стадію і виходить тільки одна хвиля, з потенціалом півхвилі Е1/2 =0,02 В.
При наявності в розчині речовин, здатних утворювати комплекси з іонами Cu (ІІ) (аміакати, амінати, піридинати, комплексонати, тартрати, ацетати, хлоридні, роданідні та інші комплекси міді), процес відновлення іонів Cu (ІІ) протікає в дві стадії. При цьому на полярограмі виходить дві хвилі. Перша хвиля відповідає процесу відновлення Cu (ІІ)до Cu (І), а друга - відновленню Cu (І) до металу.
В якості фону найчастіше застосовують амонійно-аміачний розчин. В цьому випадку на полярограмі виходить дві хвилі, потенціали півхвиль яких залежать від концентрації аміаку і хлориду в розчині та природи утворюючих комплексів.
Метод визначення Купруму в сталях, чавунах та інших матеріалах, що містять залізо, забезпечується полярографуванням на аміачному фоні без попереднього відділення заліза. Для запобігання адсорбції міді осадом гідроксиду заліза (ІІІ) концентрація аміаку в розчині повинна бути не менше 3 М, а концентрація хлориду амонію 0,7 - 1,0 М. Метод визначення Купруму в металічному магнії та його сплавах пов’язаний з попереднім виділенням її з лужного розчину в вигляді дитизонату або диетилдитіокарбамату і наступним полярографуванням на фоні виннокислого, лимоннокислого або аміачного розчину хлориду амонію. [4]
3.5 Визначення Купруму методами спектроскопії
Емісійний спектральний аналіз є одним з найбільш широко застосованих для визначення Купруму фізичних методів. Визначення Купруму може бути проведено різними варіантами цього методу, що відрізняються способом збудження і реєстрації характеристичного випромінювання: емісійним, полум’яно-фотометричним, флуоресцентним, активаційним, рентгеноспектральним та ін.
В аналітичній емісійній спектрометрії найбільш часто використовуються в якості джерел випромінювання гарячі полум’я, електричні дугові або іскрові розряди, рентгенівські промені високої енергії, а також спеціальні джерела: плазмові струмені, розряди в лампі з полим катодом, електроди високих енергій та ін. Для випаровування та збудження атомів твердих тіл ефективними є дугові та іскрові електричні розряди. В ряді випадків зручно застосовувати такі способи збудження, як газові розряди і плазмові факели.
Широко використовується емісійно-спектральний метод для визначення Купруму в чистому алюмінію, алюмінієвих латунях, бронзах, катодному нікелі, нікелевих і цинкових сплавах, ніобії, гафнії, сурьмі і вісмуті. [4]
Чутливість методу залежить від способу атомізації і природи визначуваного елементу. Метод є більш селективний, ніж фотометричний. Діапазон лінійної залежності І від С буде рівним 4 - 5 порядків концентрації.
Для визначення Купруму в твердих і рідких пробах звичайно використовують лінію 324,7 нм. Метод використовується для визначення міді в сплавах, залізомарганцевих конкреціях, сталі, бронзі, морській воді, грунтовій витяжці.
До флуоресцентних відносять метод рентгенівської флуоресценції (збудження характеристичного випромінювання зразка під дією високоенергетичного випромінювання) і метод атомно-флуоресцентної спектрометрії (збудження під дією випромінювання ізольованих атомів металу). Головною перевагою флуоресцентних методів аналізу є їх висока чутливість, яка досягається за рахунок того, що зовнішнє джерело розміщується звичайно під прямим кутом до оптичної осі монохроматору. Крім того, за допомогою атомно-флуоресцентної спектрометрії можна одночасно визначити багато елементів із збудженням їх атомів джерелом суцільного спектру. Спектри флуоресценції достатньо прості.
Рентгенівську спектроскопію застосовують для визначення як низьких (10-11 - 10-12 г), так і високих концентрацій Купруму. Рентгеноспектральний аналіз є емісійним методом. В цьому випадку в аналізованому зразку збуджують первинний характеристичний спектр визначуваного елемента швидкими електронами, за інтенсивністю його аналітичних ліній визначають концентрацію міді та інших елементів.
Метод рентгенівської флуоресценції повного відображення (в варіанті рентгенофлуоресцентного методу з дисперсією за енергією) дозволяє визначити 30 - 240 нг/л міді в дощовій воді.
Визначення міді в пробах, які мають однорідний вміст, проводять за способом “стандарт - фону”. Аналіз проб різного вмісту проводять з використанням в якості внутрішнього стандарту нікелю або цинку.
Рентгеноспектральний метод аналізу використовується в металургійному виробництві, для визначення міді в нержавіючій сталі, латуні, шлаках, гальванічних ваннах.
Пряме спектральне визначення Купруму не завжди відповідає практичним вимогам, тому підвищення чутливості досягається концентруванням сумішей. Найбільш часто використовують попередню екстракцію деякими органічними сполуками (найчастіше використовують ДДТК-Na).