Солей никеля роданидным методом
Цель работы:
Прямое спектрофотометрическое определение концентрации ионов Fe3+ в растворе в присутствии мешающих ионов Ni2+ 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 Fe3+ в присутствии интерферирующих ионов Ni2+., 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 (λопт), 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 λопт.
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 ТFe = 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 ТNi = 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+, DFe | Оптическая плотность р-ра Ni2+, DNi | ∆D = DFe -DNi | ||
По максимальному значению ΔD выявляют оптимальную длину волны светопоглощения (λопт), при которой ионы Ni2+ не влияют на точность результатов фотометрического определения железа (ΙΙΙ).