ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №3 Тема: Спектроскопические и другие методы анализа Общая цель: Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия и научиться применять учебный материал в своей будущей профессии. Сделайте записи в рабочей тетради по плану: дата; номер занятия; тема занятия; цель занятия; основные вопросы темы. Учебные вопросы занятия: 1. Классификация спектроскопических методов. 2. Фотометрический и спектрофотометрический методы анализа, их сравнительная характеристика. 3. Нефелометрия и турбидиметрия. Теоретические основы методов. 4. Лабораторная работа. Ваши действия при подготовке к занятию и отработке программы занятия При подготовке к данному занятию Повторите тему «Спектроскопические и другие методы анализа» рабочей учебной программы дисциплины «Физико-химические методы анализа в биотехнологии». Это очень важно, так как этот материал является базовой основой для получения новых знаний и на нем строится программа занятия. Обратите внимание на: 1. Молекулярная спектроскопия. Спектры поглощения, их происхождение и особенности. Характеристики полос поглощения. Качественный и количественный анализ по спектрам поглощения. 2. Абсорбционная спектроскопия в УФ- и видимой областях. ИК-спектроскопия. Оптимальные условия и основные приемы фотометрического определения. 3. Нефелометрия и турбидиметрия. Теоретические основы методов. Процессы взаимодействия света со взвешенными частицами. При отработке 1-го учебного вопроса обратите внимание на: Законы светопоглощения: закон Бугера – Ламберта – Бера, закон аддитивности. Причины отклонений от основного закона светопоглощения. Основные узлы приборов абсорбционной спектроскопии. При отработке 2-го учебного вопроса обратите внимание на: Определение светопоглощающих веществ в смеси. Аналитические возможности и практическое применение методов. При отработке 3-го учебного вопроса обратите внимание на: Условия проведения нефелометрических и турбидиметрических определений. Аналитические возможности методов, причины их ограниченного применения. Приборы. При отработке 4-го учебного вопроса обратите внимание на: методику выполнения лабораторной работы. Лабораторная работа ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ ИНДИКАТОРА Цель и содержание. Освоение экспериментального метода определения константы диссоциации индикатора фотоколориметрическим методом, определение константы диссоциации индикатора и области изменения окраски индикатора. Аппаратура и материалы. Фотометр КФК-5М индикатор метилоранж, растворы: лимонной кислоты, 0,1М, гидрофосфата натрия, Na2HPO4 0,2М; пробирки химические, V=10мл (10 шт.); воронка; химические стаканы, V=50мл (2 шт); штатив для пробирок; фильтровальная бумага; набор кювет (в комплекте с прибором); стакан химический V=100мл. Указания по технике безопасности При проведении работы необходимо выполнять все правила по ТБ при работе: а) с электроприборами; б) с органическими веществами; в) с кислотами и щелочами. При выполнении работы запрещается включать лабораторные установки в отсутствие преподавателя. Все приборы, входящие в состав лабораторной установки должны быть заземлены, все электрические соединения надежно изолированы. Работу с концентрированными кислотами и щелочами, а также с органическими веществами проводить в вытяжном шкафу. Соблюдать меры предосторожности при работе со стеклом. Методика и порядок выполнения работы Опыт состоит из нескольких этапов: 1. Приготовление заданных растворов. 2. Изучение влияния рН среды на изменение оптической плотности раствора индикатора. 3. Вычисление степени диссоциации индикатора. 4. Расчет кажущейся константы диссоциации индикатора и определение интервала изменения окраски индикатора. 5. Обработка результатов измерений. Приготовить 10 буферных растворов по 10 мл в каждой пробирке. Состав растворов взять из таблицы 1. В каждую пробирку с буферным раствором приливают одинаковое количество индикатора 0,2 – 0,5 мл или по 2 капли, смешивают и дают постоять для установления равновесия 10–15 мин. Изменение интенсивности сигнала, прошедшего через раствор производят на фотометре КФК-5М. Каждое определение повторяют 2 раза и результаты записывают в таблицу 2. 1) Включить прибор в сеть электропитания (нажать СЕТЬ). 2) Поставить кювету с чистой дистиллированной водой (нулевой раствор). 3) Использовать светофильтр с длиной волны 590нм. 4) После того, как на цифровом табло исчезнет запись «ПРОГРЕВ», выбрать РЕЖИМ А нажатием кнопки РЕЖИМ. 5) Затем нажать кнопку ВВОД и записать значение интенсивности сигнала U0. 6) Провести измерения интенсивности (Ui) для всех приготовленных растворов (по два измерения) и по среднему значению рассчитать оптическую плотность. 7) Кюветы протирать фильтровальной бумагой! Таблица 1 – Данные для приготовления рабочих растворов № Значение рН 0,1 М р-р лимонной 0,2 М р-р кислоты, мл мл Na2HPO4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2,2 2,6 3,0 3,4 3,8 4,2 4,6 5,0 5,2 5,8 9,8 8,9 7,9 7,1 6,4 5,9 5,3 4,8 4,5. 3,6 Таблица 2 – Результаты эксперимента Интенсивность сигнала U, В рН (в режиме А) № буферп/ ной п U0 U1 U2 Uср смеси 0,2 1,1 2,1 2,9 3,6 4,1 4,7 5,2 5,5 6,4 Оптическая плотность U0/Uср Di Di max рК Kинд U Di ln 0 U ср 1 Затем на основании результатов эксперимента строят зависимость Dicp = f (pH). Из графика определяют примерные границы области перехода окраски индикатора. При этом из графика можно определить, какие из 10 точек относятся к области «индикатор–кислота», «индикатор– основание» и переходной области. Полученные данные сравнивают с табличными значениями, взятыми из справочника и рассчитывают абсолютную и относительную погрешность в определении рН (табличное значение перехода окраски метилового оранжевого рН=3,8 ÷ 4,1). Контрольные вопросы и защита лабораторной работы 1. Напишите математическое выражение объединенного закона светопоглощения БугераЛамберта-Бера. 2. Что называется оптической плотностью раствора? 3. Какие из перечисленных факторов влияют на величину коэффициента поглощения света раствором: концентрация, толщина поглощающего слоя, температура, природа поглощающей среды, длина волны падающего света, время? 4. Что такое кислотный показатель рК? 5. Что представляют собой кислотно-основные индикаторы? Приведите примеры. 6. Как и почему связаны величины “D” и “рН”? 7. Выведите формулу: 1- pK pH lg 8. Опишите принцип работы фотоколориметра. Рекомендуемая литература: Список основной литературы: 1. Попков В.А. Общая химия: уч-к.– М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 976с. 2. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. Учебник для медицинских вузов. (Ю.А.Ершов, В.А.Попков, А.С.Берлянд и др. Ред.Ю.А.Ершов), 8 изд., 560 с.- М,: Высш.шк., 2010 г. 3. Общая химия: учебник/А.В. Жолнин; под ред. В.А. Попкова, А.В. Жолина.- М.:ГЭОТАРМедиа, 2012.-400с. Дополнительная литература: 1. Руанет В.В. Теория и техника лабораторных работ. Специальные методы исследования./ Под ред. А.К.Хетагуровой. Москва, 2007. – 176 с. 2. Цитович И. К.. Курс аналитической химии. М.: Высш. шк., 2007 – 495с.. 3. Васильев В. П.. Аналитическая химия. Т. 1, 2. М.: Дрофа., 2002. 4. Коренман Я. И., Лисицкая Р. П.. Практикум по аналитической химии. Анализ пищевых продуктов. Воронеж, 2002 – 408 с. 5. Васильев В. П., Морозова Р. П., Кочергин Л. А. а. Практикум по аналитической химии. – М.: Химия, 2000 – 328 с. 6. Аналитическая химия. Проблемы и подходы. Т. 1, 2. /под редакцией Р. Кельнера, Ж. – М. Мерме, М. Отто, М. Видмера. – М.: Мир; «АСТ»., 2004. – (Лучший зарубежный учебник). Т.1 – 608с., Т.2. – 728 с.