Б. Фотометрическое определение железа в виде
роданидного комплекса
Ион железа (III) с ионами роданида образует ряд комплексных ионов кроваво – красного цвета, имеющих различную интенсивность окраски в зависимости от концентрации роданид – ионов.
Fe3+ + nCNS– D Fe(CNS)n(3–n)
где n – число ионов роданида, связанных в железороданидный комплекс
(n может изменяться от 1 до 6).
Для фотометрирования необходимы строго определенные соотношения в растворе между концентрацией различных комплексных ионов. Это достигается добавлением реактива в количестве, дающем возможность создавать постоянный избыток ионов роданида. В настоящей работе этот избыток составляет 0,13 моль/л. Такому избытку роданида соответствует преимущественное образование комплексного иона [Fe(CNS)4]–. Раствор постепенно бледнеет вследствие восстановления ионов железа ионами роданида, особенно в присутствии некоторых катализаторов, поэтому фотометрировать раствор необходимо сразу же после приготовления. Область максимального поглощения света окрашенным раствором – 400-450 нм.
Чувствительность метода составляет 2,5 мкг железа в 50 мл конечного объема при толщине фотометрируемого слоя 5 см.
Оборудование и реактивы
Фотоколориметр.
Стеклянные кюветы 5 см, 3 шт.
Мерные колбы на 100 мл, 5 шт.
Азотная кислота, разбавленная 1:1.
Роданид калия, 10%-ный раствор.
Стандартный раствор соли железа (III), содержащий 0,1 мг железа в 1 мл.
Описание определения
Водную фазу после экстракционного отделения меди переносят в мерную колбу емкостью 100 мл, подкисляют 4 мл азотной кислоты (1:1), прибавляют из бюретки 20 мл роданида калия, добавляют воды до нужного объема и перемешивают. Измеряют интенсивность окраски и по предварительно построенному калибровочному графику находят содержание железа.
Построение калибровочного графика. В мерные колбы на 100 мл вливают последовательно 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1 мл стандартного раствора железа (III), подкисляют 4 мл азотной кислоты, прибавляют по 20 мл роданида калия, добавляют воды до метки, перемешивают и измеряют оптическую плотность каждого раствора при 400-450 нм и толщине слоя 5 см на ФЭК относительно нулевого раствора – дистиллированной воды.
По полученным данным строят калибровочный график a = f (C), на оси ординат наносят значения оптической плотности, а на оси абсцисс – соответствующие им концентрации раствора в г/мл.
Определив оптическую плотность исследуемого раствора железа, находят его концентрацию.
Лабораторная работа № 19
Экстракционно – фотометрическое определение германия в
полупроводниковых халькогенидных стеклах системы Te–As-Si-Ge
Метод основан на способности германия (IV) образовывать с фенилфлуороном в умеренно кислом растворе окрашенные комплексные соединения
Максимум поглощения окрашенных растворов фенилфлуората германия находится при 500 нм, однако, при измерениях лучше пользоваться светофильтром с максимумом светопропускания 530 нм. Молярный коэффициент поглощения e комплекса равен 38500 ± 800.
С фенилфлуороном реагируют также титан, цирконий, гафний, олово (IV), ниобий, тантал, сурьма (III), теллур, молибден, вольфрам. Окислители: ванадий (V), хром (VI), марганец (VII) и церий (IV) - окисляют реагент. Ионы галлия и мышьяка в кислых растворах не реагируют с фенилфлуoроном. Не мешают определению фториды (<1 мг в 10 мл) и железо (III) (100 мкг в 10 мл).
Для устранения мешающих элементов наиболее часто используют экстракцию тетрахлорида германия органическими растворителями, преимущественно четыреххлористым углеродом солянокислого раствора. Германий в сильнокислотной среде (9 н HCl) переходит в GeCl4 соединение с ковалентным типом связи (sp3 - гибридизация).
Неполярное соединение GeCl4 прекрасно растворяется в органических неполярных растворителях. Все остальные примеси, мешающие определению германия, остаются в виде ионов в водной фазе.
При понижении кислотности анализируемого раствора германий переходит в катионное состояние, что позволяет перевести его в водную фазу. Из органической фазы германий реэкстрагируется водой и определяется по калибровочному графику с фенилфлуороном.
Оборудование и реактивы
Фотоколориметр.
Стеклянные кюветы 5 см, 3 шт.
Мерные колбы на 25 мл, 7 шт, 250 мл, 10 шт.
Делительные воронки, 2 шт.
Вода бидистиллированная.
Гидроксиламина хлорид, 2%-ный раствор в 9 н соляной кислоте.
Желатин, 1%-ный раствор.
Соляная кислота, 6 н, 9 н.
Стандартный раствор Ge (IV), содержащий 5 мкг/мл.
Фенилфлуорон (0,5%-ный раствор в этиловом спирте).
Тетрахлорид углерода.
Описание определения
Навеску тонкорастертого материала 0,02 н, взятую с точностью до
0,0001 г, разлагают в стакане емкостью 100 мл в 2 мл азотной кислоты и 10 мл серной кислоты при нагревании. После разложения навески азотную кислоту удаляют выпариванием раствора до появления паров серной кислоты. Раствор 2-3 раза обрабатывают водой, каждый раз кипятят до получения паров серной кислоты, затем переносят в мерную колбу на 250 мл и добавляют воды до метки. После перемешивания раствору дают отстояться.
Для определения германия отбирают в делительную воронку 5 мл прозрачного раствора, прибавляют 25 мл 9 н раствора соляной кислоты, 5 мл тетрахлорида углерода и взбалтывают в течение 2 мин. После окончания экстракции воронку закрепляют в штативе, пробку поворачивают до совпадения отверстий и экстракт сливают во вторую делительную воронку.
В первой воронке, содержащей водяную фазу, проводят повторную экстракцию 5 мл четыреххлористого углерода в течение 2 мин. Полученный экстракт присоединяют к первому, сливая его во вторую воронку.
При возможном присутствии окислителей экстракт промывают 2 раза 2%-ным раствором хлорида гидроксиламина.
Затем проводят дважды реэкстракцию германия. Для этого каждый раз в делительную воронку с экстрактом прибавляют 5 мл дистиллированной воды и взбалтывают в течение 1 мин.
Водяные вытяжки переносят в мерную колбу емкостью 25 мл и далее поступают так же, как при построении калибровочного графика, который описывается ниже.
Построение калибровочного графика. В шесть мерных колб емкостью
25 мл вводят последовательно 0,0; 05; 1; 1,5; 2; 2,5 мл стандартного раствора, содержащего 5 мкг/мл Ge(IV). Седьмая колба – анализируемый раствор.
Во все семь колб вносят по 4 мл 6 н раствора HCl, воды до 20 мл, 1 мл
1%-ного желатина и перемешивают. Затем вводят по 1,5 мл 0,05 %-ного раствора фенилфлуорона, перемешивают и добавляют воды до метки. Опять перемешивают. Все семь колб оставляют стоять на 30 мин. После этого измеряют оптическую плотность растворов на фотоколориметре при 560 нм (используя пятисантиметровые кюветы) относительно дистиллированной воды. По полученным данным строят калибровочный график A = f (C). На оси ординат наносят значения оптической плотности, а на оси абсцисс – соответствующие им концентрации раствора в мкг/мл, приняв за начальную точку значение плотности раствора, не содержащего германия (так называемый «холостой» раствор – первая колба).
Лабораторная работа № 20