Ķīmiskā analīze

Click here to load reader

Post on 11-Dec-2016

232 views

Category:

Documents

6 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Kristne alma-Ancne

    Praktisko darbu materils misk analze

    SATURS

    1. MISKS RPNIECBAS IZEJVIELU KVANTITATV ANALU METODIKA ....... 2 1.1. ANALIZJAMO MATERILU VIDJ PARAUGA NOEMANA, SAGATAVOANA ANALZM .................................................................................................................................................... 2 Analzes rezulttu aprinana gravimetrij. ............................................................................................ 9 Laboratorijas darbs KRISTLHIDRTA FORMULAS GRAVIMETRISK NOTEIKANA ......................................................................................................................................................... 10 Analzes rezultta aprinana titrimetrij. ........................................................................................... 18 Laboratorijas darbs volumetriskaj titrimetrij PROTOLITOMETRIJA JEB SKBJU-BZU TITRANA .............................................................................................................................. 19

    1.2. IZEJMATERILU UN GATAVS PRODUKCIJAS MISKO ANALU EKSPRESMETODIKA (FOTOELEKTROKOLORIMETRIJA, SPEKTROMETRIJA) ..................... 26 Kolokvija jautjumi ............................................................................................................................................... 33 Vielu absorbcijas spektri un to noteikana ................................................................................................ 33

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 2

    1. MISKS RPNIECBAS IZEJVIELU KVANTITATV ANALU METODIKA

    1.1. ANALIZJAMO MATERILU VIDJ PARAUGA NOEMANA, SAGATAVOANA ANALZM

    Kvantitatvs analzes uzdevums noskaidrot vienas, vairku vai pat praktiski visu anali-

    zjamo paraug esoo sastvdau kvantitatvs attiecbas. Ja analiz cieta agregtstvoka

    objektus, analzes rezulttu parasti izsaka k nosakms sastvdaas masas daas (%). Ja

    objekts ir dums (idrums), nosaka sastvdau daudzuma vai masas koncentrcijas,

    piemram, mol/l, ekv-mol/l, g/l, mg/l u.tml.

    Analizjam objekta makrokomponentes un mikrokomponentes. Analizjamie objekti

    vienmr ir daudzkomponentu sistma. Visbiek tie ir dadu vielu mehniski maisjumi vai

    to dumi. Ar ts individuls vielas, kuras parasti uzskatm par miski trm, patiesb

    satur daudzus piemaisjumus, jo absolti tru vielu praktiski nav. Objekta ts sastvdaas,

    kuru masas daa (%) ir vairk par 0,01%, pieemts saukt par makrokomponentm, bet ja

    mazk par 0,01% par mikrokomponentm. Makrokomponentes vl iedala galvenajs

    komponents virs 1%) un blakuskomponents (0,01...1%).

    Makroanalze, pusmikroanalze, mikroanalze un ultramikroanalze. Atkarb no

    analizjam objekta masas, kas nepiecieama analzes veikanai, t.s., iesvara lieluma, izir

    makroanalzi (iesvara masa ap 1 g), pusmikroanalzi (30...50 mg), mikroanalzi (ap 1 mg) un

    ultramikroanalzi (

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 3

    operciju apraksts doti ar preczi nordjumi vidj parauga sagatavoanai. Ja to necenas

    ievrot, pat visrpgkajam analtiskajam darbam nav praktiskas nozmes.

    Ja analizjams ciets, trausls materils, vidj parauga sagatavoan izir trs

    stadijas pirmj, laboratorijas un analtisk parauga nozmes. Ja, piem., rpncai izejviela

    pievesta vagonos, tad vispirms no katra vagona (vai katra otr vai tre vagona, ja vagonu ir

    daudz) vairks viets no dada dziuma em pa 1...2 kg s izejvielas. Lai paemtu paraugu

    analzm, ir nepiecieams samazint t daudzumu. Visu to var veikt dados veidos un

    dads iekrts. Vienkrkais pamiens materila daudzuma samazinanai ir t saucam

    kvartana, kuras btba ir pardta 1. att.

    1. att. Kvartana

    di iegtu pirmjo paraugu, kura kopj masas sasniedz vairkus desmitus kilogramus,

    kaudzes veid nober uz tras pamatnes t, lai izveidotos konuss (1. att. a), pc tam to sa-

    placina un prvs par noeltu piramdu (1. att. b). Kaudzi vertikli sadala 4 das (1. att.c).

    Divas pretjs ceturtdaas (3 un 4) aizmet, bet atlikus ceturtdaas (1 un 2) atkrtoti izmanto

    nkamajai kvartanai samaisa (ja vajadzgs, ar sasmalcina) un no jauna veido kaudzi, kuru

    dala tpat k iepriek. T turpina tik ilgi (kamr paliku materila daudzums atbilst

    paraugam nepiecieamajam daudzumam), ldz atliku parauga masa ir 1...2 kg. To sadala

    divs das, no kurm vienu nosta laboratorijai (laboratorijas paraugs), bet otru atstj

    kontrolei. Laboratorij saemto paraugu papildus sasmalcina un dala tpat k pirmjo parau-

    gu, ldz atliek 50...100 g, ko ievieto tr ciei nosldzam trauk. No , analtisk parauga

    em analzes veikanai nepiecieamos iesvarus. Iesvara masu izmanto analzes rezultta, t. i.,

    komponenta satura izskaitoanai. Paraugam ir jbt pietiekami lielam, lai no t vartu

    paemt vajadzgo iesvaru skaitu. Dareiz vl jbt pri noteiktai parauga daai, kas ir

    juzglab arbitras vajadzbm. Arbitra izir strdus jautjumus par analzes rezulttu

    pareizbu.

    No metlu sakausjumiem (ljumiem) paraugu visbiek iegst urbjot vai frzjot.

    idram sakausjumam sacietjot, novro ljuma likvidciju un ljuma vidusdaas vairk vai

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 4

    mazk atiras no rj apvalka sastva, td urbums jizdara pietiekami dzii. Iegts

    skaidas pc masas lieluma parasti atbilst laboratorijas paraugam.

    Vienkrk ir sagatavot vidjo paraugu, ja objekts ir idr agregtstvokl. Ja ar di

    objekti ir nehomogni (suspensijas, emulsijas, piem., piens), parasti pietiek tos rpgi

    samaist.

    Iesvara izdinana. Nkam kvantitatvs analzes stadija ir iesvara sagatavoana anal-

    tisk signla ieganai. Uz analtiskajiem svariem preczi nosvrto parauga dau, kuru

    izmanto analtisko operciju veikanai, sauc par iesvaru. Atkarb no analizjam materila

    pabm, piesvarus dina den vai kd cit dintj skbju (retk, bzu) dumos

    un pc tam mask vai atdala traucjoos komponentus. Dakrt paraugu pirms dinana

    nepiecieams sakaust ar piemrotu kausni. T, piemram, siliktus iepriek sakaus ar

    ntrija karbontu, bet skb grti stou alumnija, hroma (III) un dzelzs (III) oksdus

    sakaus ar ntrija vai klija disulftu (pirosulftu). Iegtos sakausjumus pc tam viegli var

    izdint skbs vai pat den.

    Analzes metodes izvle. Pdj analzes stadija ir analtisk signla iegana un t

    intensittes mrana. Mranai ir nepiecieams piemrots mraparts. Masu mra ar anal-

    tiskajiem svariem, duma tilpumu ar biretm, emitts gaismas intensitti ar spektro-

    grfiem utt. Analtisko metou asortiments msdiens ir diezgan plas. Atsevis metodes

    cita no citas atiras ar jutbu, precizitti, selektivitti, izpildes trumu un tehnisko

    nodroinjumu. Izvloties konkrtu metodi dot objekta sastva noteikanai, jem vr:

    1) Pieaujamais kdas lielums. Nosakot makrosastvdaas, vispreczks metodes ir

    gravimetrija, elektrogravimetrija, kulonometrija, titrimetrija. Ja nosaka mikrosastv-

    daas, relatvi preczus rezulttus var iegt ar daudzm citm instrumentls analzes

    metodm.

    2) Nosakms sastvdaas saturs paraug. Nosakot galvens sastvdaas, visbiek izmanto

    titrimetriju, dakrt ar gravimetriju. Mikrosastvdau noteikanai vajadzgas jutgkas

    metodes, no tm populrks ir fotometrija (spektrofotometrija), atomabsorbcijas un

    atomemisijas metodes, polarogrfija.

    3) Kvalitatvais sastvs. Daudzkomponentu objektu analzei jizvlas maksimli selektvas

    metodes.

    4) Analzes izpildei nepiecieamais laiks (laikietilpga). is faktors sevii nozmgs ir tad, ja

    rezultts jiegst oti tri, piem., tehnoloisko procesu kontrol. Tad cenas izmantot

    automatizjams metodes, ar kurm rezulttus var iegt pat dau minu laik.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 5

    5) Vienveida analizjamo objektu skaits. Ja analizjamo paraugu ir daudz, mrtiecgi jiz-

    manto trdarbgu aparatru, pat ja t ir drga un ts graduana ir laikietilpga (piem.,

    moderns kvantometrs).

    6) Analtisks aparatras un reaentu pieejamba. Daudzas modernas metodes konkrta

    laboratorija nav spjga izmantot, ja ts finansils iespjas ir ierobeotas.

    Makrokomponentu noteikana. Par objekta mikrosastvdam pieemts uzskatt ts, kuru

    masas daas (%) neprsniedz 0,01%. To noteikanai jievro vairki nosacjumi. Mikro-

    sastvdaas reli var noteikt tikai ar makrometodm, t.i., analizjam objekta iesvara masia ir

    jbt vairkus gramus lielai. Biei vien mikrosastvdaas iepriek vajag koncentrt ar ekstra-

    hanu vai ldzgulsnanu. Noteikanai jizmanto maksimli jutgks metodes. Lielu nozmi

    iegst pareiza reaentu un trauku izvle. Parastos miski tros reaentus, kurus lieto makro-

    sastvdau noteikanai, lietot nevar, jo tie satur piemaisjumus, kuru daudzumi samrojami ar

    tiem daudzumiem, kas atrodas analizjam objekt. Jlieto specili attrti reaenti, kuru cena

    biei vien vairkkrtgi prsniedz makrosastvdau noteikanai lietojamo reaentu cenu.

    Parastie laboratoriju stikla trauki ar nav lietojami, jo tiem, daji stot, dum var priet

    vr emamos daudzumos pai nosakmie elementi, no k iegsts papaaugstintus analzes

    rezulttus. Labk noder kvarca, teflona vai parafna trauki. Jievro, ka notikt var ar pretjs

    process: uz trauka sienm var adsorbties daa no nosakms sastvdaas, un tad analzes

    rezultti bs pazeminti.

    Analzes rezulttu kdu avoti. Analizjamaj objekt nosakot kdas sastvdaas kvantitat-

    vo saturu, piemram, masas daas procentos wt (%), izpilda virkni analtiski operciju un veic

    fiziklus mrjumus (sver, mra tilpumu u.tml.). Viss ajs darbbs neizbgami tiek pieau-

    tas lielkas vai mazkas neprecizittes, tdl iegtais noteikanas rezultts u atiras no patie-

    s rezultta . Starpbu starp iegto vrtbu un patieso vrtbu sauc par noteikanas kdu u:

    u = u -

    u rda rezulttu pareizbu, t.i., cik tas ir tuvs patiesajai vrtbai. Jaunu objektu analizjot,

    nosakms sastvdaas paties vrtba nekad nav uzzinma! Lai analzes rezulttu ticambu

    palielintu, parasti noteikanu atkrtoti izdara vairkas reizes. Atkrtoti iegtie dati sav

    starp vairk vai mazk atiras un tas parda lietots metodes rezulttu precizitti. Parasti

    par analzes galarezulttu pieem atsevis noteikans iegto lielumu vidjo vrtbu, kas

    statiski ir visvarbtgk. Dieml tas ir tikai tad, ja rezulttu atirbas rada nelieli nejaui

    cloi. Analzes rezultta pareizbu stipri var izkropot, ja darb vai aprinos pieautas

    rupjas vai sistemtiskas kdas. Matemtiski izvrtt var tikai nejauas kdas un atpazt

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 6

    rupjs kdas, bet sistemtisks kdas var konstatt tikai eksperimentli, analizjot o pau

    objektu ar vl citu metodi, vai ar analizjot piemrotu standartparaugu, kura sastvs ir

    preczi zinms. To sauc par lietots metodes validanu.

    Mran iegtos datus izmanto analzes rezulttu aprinanai. Zinot analtisk

    signla intensitti un graduanas funkciju, var izskaitot signli izsaukuo elementrobjektu

    daudzumu, k ar iem elementrobjektiem piemtou masu vai to masas dau analizjamaj

    objekt. aj nolk analiz paraugus, kuru sastvs ir ldzgs ptmo materilu sastvam un

    kuros nosakm komponenta saturs ir preczi zinms. dus paraugus sauc par standart-

    paraugiem (references materiliem). Tos izgatavo pc stingri noteiktas metodikas un pc tam

    tajos nosaka atseviu komponentu saturu. Iegtos datus izmanto standartparaugu atesttu

    sastdanai. Ja par standartparaugiem lieto miski tras vielas, tad ts sauc par standart-

    vielm. Par standartvielm noder tikai tdas vielas, kuras var viegli iegt miski tr veid

    (ja analzi veic pc makrometodes, tad piemaisjumu masas daa nedrkst prsniegt 0,05%).

    Nosakm komponenta (elementa, jona) saturu izskaito, izmantojot standartvielas misko

    formulu. Kvanitatvs noteikanas izdara pc vienas no trim pamatmetodm. Ts ir das:

    graduanas funkcijas metode, standartu metode, standartpiedevu metode. Strdjot pc

    graduanas funkcijas metodes, standartvielas vai standartparaugus izmanto, lai iegtu vai-

    rkus tdus paraugus vai dumus, kuros nosakm komponenta saturs ir dads, bet preczi

    zinms. os paraugus (dumus) analiz un iegtos datus izmanto vai jutbas skaitliskai

    atraanai (linera graduanas funkcija), vai ar graduanas grafika zmanai (linera,

    nelinera graduanas funkcija). Pc tam analiz ptmo objektu un izmra analtisk signla

    intensitti. Nosakm komponenta daudzumu izskaitoanai izmanto graduanas funkciju. Ja

    ir uzzmts graduanas grafiks, tad analzes rezulttus atrod, grafik iezmjot ar izmrto

    analtisk signla intensitti. Standartu metode lietojama tad, kad graduanas funkcija ir

    linera. Vispirms komponentu nosaka standartparaug (standartviel), pc tam to nosaka

    analizjam objekt. Standartpievedu metodi var lietot lineras graduanas gadjum, emot

    ptm objekta iesvaru.

    Preczks kvantitatvs analzes metodes gravimetrija un titrimetrija pieder pie

    klasiskajm metodm, kas noder galvenokrt makrokomponentu noteikanai.

    Gravimetrija. Gravimetrij mra masu vielai, kas satur nosakmo komponentu. o vielu

    sauc par gravimetrisko formu. Lai iegtu gravimetrisko formu, visbiek nosakmo kompo-

    nentu izdala no duma, to nogulsnjot mazstoas vielas veid. Nogulsnes atdala no -

    duma, to nogulsnjot mazstoas vielas veid. Nogulsnes atdala no duma vai nu filtrjot,

    vai ar centrifugjot. Pc tam ts mazg, v vai izkars un nosver. Nogulu masu izmanto

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 7

    nosakm komponenta masas vai masas daas aprinanai. Tau gravimetrisko formu var

    iegt ar cit veid. Piem., lai noteiktu pelnu masas dau cietaj kurinm, em kurinm

    iesvaru, to sadedzina un sverot izmra palikuo pelna masu. Lai noteiktu adsorbto deni vai

    kristlu sastv ietilpstoo deni, analizjams vielas iesvaru v temperatr, kur dens

    izgaist, bet ar vielu nekdas miskas prvrtbas nenotiek. Gravimetrisk forma tad ir

    negaistoais prpalikums un dens masa ir masas samazinjums, kas rodas vanas

    proces. Gravimetrisk analze viena no vispreczkajm un tehniski visvienkrkajm ana-

    lzes metodm, noder pamatkomponentu lielu un vidju daudzumu noteikanai. Galvenie

    trkumi darbietilpba, analzes ilgums. Raoanas procesu kontrolei gravimetriju tikpat k

    vairs nelieto, tau t ir noderga zintniskajos ptjumos (rezulttu standartnovirze ir maza ap

    0,1%). Izir trs gravimetrijas variantus izdalanas metodi, atdestilanas (izgaisi-

    nanas) metodi un nogulsnanas metodi.

    Izdalanas metod nosakmo sastvdau no parauga izdala brv veid un preczi

    nosver. Piem., no analizjam duma elektroltiski uz katoda izdala varu. Katoda masas

    pieaugums atbilst dum bijuajam vara jonu daudzumam. Savukrt pelnu satura kurinm

    nosaka, preczu kurinm iesvaru mineralizjot (sadedzinot) un atlikuos pelnus nosverot.

    Izgaisinanas metod nosakmo sastvdau no analizjam objekta izdala gaistoa

    savienojuma veid, kura masu pc tam nosaka tiei vai netiei. Piem., dens saturu kd

    paraug var noteikt, ja piemrot temperatr paraugu izv vai izkars. Izdalt dens masu

    uzzin vai nu pc analizjam parauga masas zuduma (netiea metode), vai ar pc piemrota

    dens sorbenta masas pieauguma.

    Nogulsnanas metod, kuru izmanto visbiek, analizjamo paraugu vispirms

    izdina (ja tas ir ciet agregtstvokl) un no iegt duma nosakmo sastvdau ar pie-

    mrotu reaentu nogulsn mazstoa savienojuma veid. Nogulsnes atdala, izmazg un pc

    termisks apstrdes nosver.

    Nogulsnjam un gravimetrisk forma. Mazstou vielu savienojumu, kura veid no

    duma nosakmo sastvdau izgulsn, sauc par nogulsnjamo formu. Tai jizgulsnjas

    specifiski (t.i., dotajos apstkos tikai vienai), jbt praktiski nestoai, trai un viegli

    atdalmai no duma (atsla). Specifiskumu var pankt, reguljot duma pH un nogulsn-

    jot masktjreaentu kltbtn izmantojot kompleksjoas vielas. oti svargs faktors, kas ir

    pareizi jnovrt, izvloties nogulsnjamo formu, ir s vielas dba. Tai jbt tik mazai, lai

    dum palikus nogulsnjams formas masa neprsniegtu analtisko svaru reprodu-

    cjambas vrtjumu (parasti 110-4 g vai 210-4 g). Lai nogulsnes btu maksimli ttas un

    viegli atdalmas, jizvlas optimli nogulsnanas apstki un jlieto piemroti mazgtj-

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 8

    dumi. Savienojumu, kura veid nosakmo sastvdau sver, sauc par gravimetrisko (sveramo)

    formu. Tai jbt ar preczu noteiktu sastvu. T nevar bt higroskopiska un saistt no gaisa

    CO2. Gravimetrisko formu iegst, nofiltrts un izmazgts nogulsnes (nogulsnjamo formu)

    termiski apstrdjot vjot 105..120C temperatr vai izkarsjot 500...1000C

    temperatr. Pc misk pamatsastva nogulsnjam un sveram forma var bt viena un t

    pati vai ar atirties, piemram:

    Nosakmais elements Nogulsnjam forma Sveram forma

    Fe Fe2O3xH2O Fe2O3

    Ca CaC2O4 xH2O CaC2O4 xH2O, CaC2O4, CaSO4, CaO

    S BaSO4 BaSO4

    Nogulsnanu izdara dum, kura tilpums ir aptuveni 100-200 ml. Nogulsnes pc tam

    mazg ar 200-300 ml mazganas duma. Izdarot nogulsnanu, ir jbt skaidrbai par

    faktoriem, kuri var izraist nogulu dbas palielinanos.

    Amorfu un kristlisku nogulu ieganas optimlie apstki. Cietas fzes raans

    proces izir divas fzes: 1) kristalizcijas centru (kristlu dgu) raanos un 2) kristlu dgu

    auganu. Ja nogulsnjam savienojuma dba ir oti maza un nogulsntju liek klt strauji,

    izveidojas liels duma prstinjums. dos apstkos rodas daudz kristalizcijas centru.

    Rezultt ar iegt ciet fze sastvs no oti daudzm skm daim, kas izveido koloidlu

    sistmu. Tai vlk koaguljot, rodas t.s. amorfs nogulsnes, kas faktiski ir oti, oti sku hao-

    tisku orienttu kristliu agregti. das nogulsnes nedrkst mazgt ar tru deni, jo tad ts

    var atkal priet koloidl stvokl un filtrans proces iziet cauri filtra porm. Lai koloidl

    sistma pilngk koagultu, jnogulsn no karsta duma. oti mazstoi savienojumi

    (sulfdi, hidroksdi) parasti veido tikai amorfas nogulsnes. Ja nogulsnjam savienojuma

    dba nav prk maza, pie tam nogulsntju liek klt lnm, duma prstinjums ir

    neliels. Rodas maz kristalizcijas centru, td ar kristlu ir maz, bet to izmri relatvi lieli.

    Tdas nogulsnes dv par kristliskm. Kristliskas nogulsnes parasti ir trkas un vieglk

    atdalmas nek amorfas nogulsnes.

    Galvenie neorganiskie un neorganiskie nogulsntji. Dadu sastvdau nogulsnanai

    izmanto gan neorganiskus, gan organiskus savienojumus. No neorganiskiem savienojumiem

    var mint sulftjonus (brija, stroncija, svina jonu nogulsnanai), halogendjonus (nogulsn-

    jas AgCl, Hg2Cl2), hromtjonus, fosftjonus. Pie organiskie nogulsntjiem pieskaitmi sa-

    vienojumi, kuri veido mazstous iekji kompleksus savienojumus, piem., 8-hidrokso-

    hinolns jeb toksns, diacetildioksms.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 9

    Nogulu mazgtjdumu izvle. Svarga nozme ir nogulu pareizai mazganai. Iegt

    nogulsnjam forma pirms termisks apstrdes ir jatmazg no sveiem joniem, kas atrodas

    starp ciets fzes daim un uz to virsmas. Ja nogulsnjamai formai ir pietiekami maza

    dba, tad to mazg ar destiltu deni (dakrt pat karstu). Nedrkst nogulsnes mazgt ar

    tru deni tad, ja ts ir amorfas (iespjama peptizans!), k ar tad, ja to dba tr den ir

    nepieaujami liela, t.i., lielka par 10-6 mol/l/. das nogulsnes mazg ar elektroltu du-

    miem, piemram, ar NH4Cl vai NH4NO3 dumu.

    Nogulu filtrana. Filtra izvle. Nogulsnjamo formu no duma (atsla) atdala filtrjot

    (mikroanalz centrifugjot). Filtranai lieto bezpelnu papra filtrus un stikla vai porcelna

    filtrteus. Bezplenu filtrpapru iegst celulozes masu apstrdjot ar HCl un HF skbju

    maisjumu. Papra filtrus izgatavo ar dadu blvumu. Prdoan tie parasti ir iztanctu apu

    veid ar diametru 7...11 cm. Etiet nordts filtra blvums, diametrs un pelnu saturs (tas pa-

    rasti neprsniedz 0,1 mg, t.i., analtisko svaru jutbas robeu). Filtra blvumu izvlas pc no-

    gulu daiu izmriem. Skkristlisku nogulu filtranai jlieto blvkie filtri, bet amorfu

    prslveidgu nogulu filtranai var lietot mazk blvus filtrus. Jem vr, ka filtrana caur

    blviem filtriem noris lnk. Papra filtru var lietot tikai tad, ja analzes gait paredzts

    nogulsnes izkarst kvles temperatrs, lai filtrs mineraliztos. Izkarsanai filtru ar

    izmazgtajm nogulsnm ievieto porcelna tel. Stikla filtrtei ir 4...5 cm garas 2...2,5 cm

    diametr caurultes, kuru vien gal iekausta poraina stikla plksnte. Porain stikla

    plksnte ar mdz bt dada blvuma. Stikla filtrteus ir rtk lietot nek papra filtrus, bet

    tikai td gadjum, ja pietiek nogulsnes tikai izvt.

    Analzes rezulttu aprinana gravimetrij.

    Piemrs.

    Uzdevums:

    Noteikt MgO masas daa (%) dolomt. Analzei emt dolomta iesvara masa ir 0,6278 g un

    iegts sverams formas Mg2P2O7 masa ir 0,2048 g. Magnija oksda un magnija pirofosfta

    (difosfta) masu skaitlisks vrtbas attiecas tpat k o vielu molmasu skaitlisks vrtbas,

    emot vr stehiometriju:

    m[MgO] / m[Mg2P2O7] = 2M[MgO] / M[Mg2P2O7]

    Savukrt masas dau (%) atrod, ja dala atrasto MgO masas skaitlisko vrtbu ar iesvara

    masas skaitlisko vrtbu un pc tam pareizina ar 100:

    W[MgO],% = m[MgO]100 / miesvara

    Abas izteiksmes apvienojot, iegst:

    W[MgO],% = m[Mg2P2O7]2M[MgO]100 / M[Mg2P2O7] miesvara =

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 10

    0,2048240,304100 / 222,5530,6278 = 11,82%

    Molmasu skaitlisko vrtbu attiecbu 2M[MgO] / M[Mg2P2O7], kas ir konstants lielums sauc

    par prrinanas faktoru jeb analtisko reizintju un apzm ar f. Dotaj gadjum f =

    0,3622. Prrinanas faktora lietoana patrina rezulttu ieganu. Tam ir nozme tad, ja

    veic srijveida analzes.

    Laboratorijas darbs KRISTLHIDRTA FORMULAS GRAVIMETRISK

    NOTEIKANA

    Gravimetrisks metodes pamat ir vielas masas noteikana. Analzes gait nosakam viela

    tiek atdalta gaistoa savienojuma veid (atdestilanas metode) vai ar tiek izgulsnta no

    duma (nogulsnanas metode). Gadjum, kad viela, kura veido kristlhidrtu, karsjot

    nesadals, dens saturu kristlhidrt var noteikt, izmantojot atdestilanas metodi.

    Darba uzdevums:

    Pilnveidot izpratni par kristlhidrtiem, nosakot to sastvu ar gravimetrijas metodi.

    Eksperimentli noteikt vara (II) sulfta kristlhidrta formulu.

    Darba piederumi, vielas:

    CuSO4 nH2O, numurta sverglzte, svari ar precizitti 0,1 g, karotte vielu emanai,

    eksikators, vskapis vai termostats, aizsargbrilles.

    Darba gaita:

    1. Nosver ar vciu noslgtu sverglzti. Tabul pieraksta sverglztes masas

    mrjumu ar precizitti ldz vienai desmitdaai.

    2. Sverglzt iesver x g vara (II) sulfta kristlhidrtu (CuSO4nH2O) vai brija hlorda

    kristlhidrtu (BaCl2xH2O) vai MgSO47H2O. Sverot sverglzte ir noslgta ar vciu!

    3. Tabul ieraksta sverglztes un kristlhidrta kopjo masas mrjumu ar precizitti ldz

    vienai desmitdaai.

    4. Vaju sverglzti ar iesvrto kristlhidrtu ievieto vskap (vai termostat) un atstj kar-

    sties 110-150C 40-60 min. Ar sverglztes vciu ievieto vskap (vai termostat)! Izem

    izkarstos paraugus no vskapja (vai termostata), uzliek sverglztm vcius un ievieto

    eksikator.

    5. Aprina iesvrt kristlhidrta masu un ieraksta tabul ar precizitti ldz vienai

    desmitdaai.

    6. Pc 5 min atdzisuu sverglzti ar izkarsto vielu izem no eksikatora un nosver. Sver-

    glztes un izkarsts vielas kopjs masas mrjumu pieraksta tabul ar precizitti ldz vienai

    desmitdaai.

    7. Aprina izkarsts vielas masu un atdalt dens masu.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 11

    8. Aprina bezdens sls un atdalt dens daudzumu.

    9. Aprina kristlhidrta misko formulu.

    Rezulttu analze, izvrtana un secinjumi:

    Eksperimentli noteikt vara (II) sulfta kristlhidrta misk formula ir

    Ptm vara (II) sulfta kristlhidrta paties formula ir CuSO45H2O.

    Jo lielka svaru precizitte, jo mazka svranas kda. Jo lielks parauga iesvars, jo mazka

    svranas kda. Lai kristalizcijas dens atdaltos pilnb, paraugs ir jizkars ldz

    nemaingai masai (pazme krsas maia). K alternatvu karsanai vskap vai termostat

    var izmantot smilu vannu. Taj temperatra ir ~200C. Tad kristlhidrtu kars tel. Ja

    kristlhidrta iesvars ir ~4 g, tad, izkarsjot 20 mintes, iespjams atdalt dau kristalizcijas

    dens, iegstot rezulttu CuSO43H2O. varianta priekrocba darbu var veikt viena

    laboratorijas darba ietvaros un aprinus veikt patstvgi.

    Lai analzes rezultti btu preczki, jievro das rekomendcijas:

    1. Sverglzti pirms analzes v (lai izvairtos no higroskopisk mitruma) un uzglab

    eksikator.

    2. Kristlhidrta vanu jatkrto 2-3 reizes ldz svranas rezulttu (sverot pc karsanas)

    pilnai sakritbai.

    Dotie lielumi un eksperiment noteiktie lielumi:

    1. Sverglztes masa m1, g

    2. Sverglztes masa kop ar kristlhidrtu (m1 + m2), g

    3. Sverglztes masa kop ar bezdens sli (m1 + m3), g

    4. Kristlhidrta masa m[BaCl2xH2O] (m2), g

    5. Bezdens sls masa m[BaCl2] (m3), g

    6. dens masa kristlhidrta paraug m[H2O] = m2 m3, g

    7. Brija hlorda molmasa M[BaCl2 xH2O], g/mol

    8. dens molmasa M[H2O], g/mol

    Aprina piemrs:

    n[BaCl2] : n[H2O] = m[BaCl2] / M[BaCl2] : m[H2O] / M[H2O]

    Titrimetrija. Titrimetrija analzi izdara titrjot. T ir viena no senm preczm un trm

    kvantitatvs analzes metodm, kur par nosakms vielas daudzumu secina pc stehiomet-

    risks attiecbs pielikta reaenta daudzuma. Titrimetrij reaenta dumu sauc par titrantu.

    Titrjamo vielu var saukt par titrandu, reaentu par titratoru. Reaentu parasti pieliek

    preczas koncentrcijas duma, t.s., titranta veid. Tagad visbiek mra pielikt titranta

    tilpumu (volumetrisk titrimetrija), bet var mrt ar titranta masu (gravimetrisk titrimetrija).

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 12

    Ar gravimetrisko titrimetriju var iegt preczkus rezulttus, jo masu var izmrt simts reiu

    preczk nek tilpumu. Reaenta duma (titranta) pakpenisku pievienoanu no specila

    graduta mrtrauka (biretes) analizjamam dumam sauc par titranu. Pc katras titranta

    porcijas ievadanas noris titranas reakcija starp nosakms (titrjams) vielas T un reaen-

    ta R elementrobjektiem. Reakcija noris tik ilgi, kamr iestjas ldzsvars. Nosakms (titrja-

    ms) vielas V ldzsvara koncentrcija titranas gait samazins, bet titranta un reakcijas

    produktu S1, S2 ldzsvara koncentrcijas palielins. Titranu prtrauc stehiometriskaj

    punkt. aj punkt titrjamaj dum ir ievadts nosakms vielas daudzumam stehiomet-

    risks reaenta daudzums. Stehiometrisk punktu sauc ar par ekvivalences punktu. Stvokli,

    kas reaents pielikts nosakmajai vielai stehiometrisk (ekvivalent) daudzum (parasti

    konstat ar dum ievadtu palgvielu indikatoru), kas rada kdu labi novrojamu efektu

    krsas maiu vai nogulu raanos (izzuanu). Stehiometrisks attiecbas rda koeficienti

    reakcijas viendojum. Saska ar stehiometriskaj punkt starp nosakms (titrjams)

    vielas skotnjo daudzumu nT un dum ievadto reaenta daudzumu nR pastv stehio-

    metrisk attiecba:

    R

    T

    R

    T

    nz

    nn

    =

    Noteikanu beidzot, ir zinms izlietotais titranta (reaenta duma) tilpums VR un reaenta

    koncentrcija aj dum cR. Izlietoto titranta daudzumu atrod, abus os lielumus

    sareizinot:

    RRR Vcn =

    Ja titranas gait nemra titranta tilpumu, bet gan masu m, tad reaenta daudzumu atrod

    ldzg veid:

    mcn mRR = ,

    eit reaenta koncentrcija dum cR,m ir izteikta k reaenta daudzums (molos) duma

    masas vienba (kg, g). Svranai ir nepiecieams vairk laika un darba nek tilpuma

    mranai, tpc du titranas veidu lieto reti.

    Kad reaenta daudzums nR ir aprints, atrod stehiometrisku titrjams vielas T daudzumu,

    izmantojot:

    R

    TRT zznn =

    Pareizinot o daudzumu ar nosakms vielas molmasu MT, aprina s vielas masu:

    TR

    TRTTT MzznMnm ==

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 13

    Jaunkajs titrimetrijas metods stehiometrisko punktu konstat, sekojot titrjam duma

    elektrovadtspjas maiai (konduktometrisk titrana), caur dumu plstos strvas

    stipruma maiai (amperometrisk titrana), dum iegremdta elektroda potencila maiai

    (potenciometrisk titrana).

    Titrimetrijas metou klasifikcija. Titrimetrijas metou pamat ir dada tipa reakcijas,

    kuras noris titranas gait. Titrimetrijas metou kopu, kurs noris protoltiskas reakcijas,

    sauc par protoltometriju. Ja noris kompleksveidoans reakcijas sauc par komplekso-

    metriju, ja noris nogulsnanas reakcijas par sedimetriju, ja noris redoksreakcijas par

    redoksimetriju. Katr n m kpm metodes iedala skk, atkarb no t, ar kdas vielas

    dumu noris titrana. Piem., acidometrij titr ar skbju dumiem, argentometrij ar

    ArNO3 dumu, permanganatometrij ar KMnO4 dumu, kompleksometrij ar

    kompleksonu dumiem.

    Titranas lknes. Titranas gait mains ldzsvara koncentrcijas vism titranas reakcij

    iesaisttajm vielm titrjamajai (nosakmajai) vielai, reaentam, reakcijas produktiem. Ja

    s izmaias parda grafiski, tad iegst titranas lknes. Uz ordintu ass atliek titrjams

    vielas T, reaenta R, reakcijas produkta (S1, S2) ldzsvara koncentrciju vai ar tai

    proporcionlu lielumu. Tdejdi iegst lineras titranas lknes. Var atlikt ar o vielu

    ldzsvara koncentrciju logaritmus vai tiem proporcionlus lielumus. Tad iegst

    logaritmisks titranas lknes. Uz abscisu ass atliek titrjamaj dum ievadt titranta

    (reaenta duma) tilpumu vR.

    Lciena atraana. Punktu, kur titrana beidzas, sauc par titranas beigu punktu. Lai beigu

    punkts btu lciena robes, titranas gait, sasniedzot lcienu, ir jsaem kaut kds signls.

    To dod piemrots indikators, kuram lciena robes mains krsa vai luminiscence. Dareiz

    indikators lciena robes veido nogulsnes. Lciena atraanai var izmantot ar tdus fiziklus

    lielumus, kuru vrtba lciena robes krasi mains. Piem., potenciometriskas titranas gait

    mra redokspotencilu, ko nosaka titrjams vielas vai reaenta redokspris. Indikatori vai

    fiziklo lielumu mrjumi dod signlu titranas izbeiganai atbilstoi kaut kdai noteiktai

    titranas lknes ordintas vrtbai. Ja vrtba neatbilst stehiometriskajam punktam, tad

    rodas sistemtiska kda. Lietojot indikatoru, to sauc par indikatora kdu. Sistemtisk kda

    neprsniedz pieaujamo kdu, ja signls titranas beiganai tiek saemts lciena robes.

    Katrai titranai ir aizvlas atbilstos indikators, lai signlu tiem saemtu lciena robes.

    Preczie mrtrauki un to lietoana. Volumetriskaj titrimetrij iegto rezulttu precizitti

    nosaka tas, ar kdu precizitti mra analizjam duma un titranta tilpumu. Tilpuma mr-

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 14

    anai liet mrkolbas, biretes un pipetes. Mrkolbas ir dadas ietilpbas stvkolbas ar samr

    auru un garu kaklu, uz kura iekodinta svtra, ldz kurai mrkolb jiepilda dums, lai t

    tilpums atbilstu uz mrkolbas nordtajam. Ietilpgks mrkolbas lieto titrantu sagatavo-

    anai, bet mazkajs pagatavo analizjamo objektu dumus. Pirms lietoanas mrkolbas

    jizskalo ar destiltu deni. Birete ir 8..10 mm graduta caurule, no kuras titrantu pielej ana-

    lizjamajam dumam, titrjot. Bireti vertikli nostiprina statv. Biretes apakgalam piekau-

    sts stikla aizgrieznis vai ar plastikta caurulti pievienota kapilrcaurulte. Uz plastikta

    caurultes novieto Mora aizspiedni, ar kuru titranas laik regul no biretes izleam titranta

    plsmas trumu. Pirms lietoanas birete jizskalo ar taj iepildmo titrantu. Pipete ir caurulte

    ar cilindrisku, lodveida vai bumbierveida paplainjumu vidusda. Virs paplainjuma ieko-

    dinta svtra, ldz kurai dums pipet iepildms, bet pipetes apakgals ir saaurints, lai

    dums no pipetes iztectu lnm. Pipeti lieto, lai noteiktu preczu duma tilpumu prnestu

    no viena trauka cit, parasti no mrkolbas uz konisko kolbu, kur notiks titrana. Pipeti

    piepilda, prnesamo dumu iescot. Pc tam dumam auj brvi iztect trauk, uz kuru

    dums prnesams. Pirms lietoanas pipete jizskalo ar prnesamo dumu.

    Tilpummranas kdu avoti. Nolasjuma kda var rasties, nolasot titranta tilpumu uz

    biretes skalas. Nolasana ir jizdara ar precizitti 0,01 ml. Vien titran maksiml no-

    lasjuma kda var sasniegt 0,02 ml. duma lmea stvokli nolasa ar biretes aizmugur

    novietota balta papra ekrna paldzbu. Ja uz bireti gaisma krt no augas, nolasan var

    rasties kda. Nolasot rdjumus no biretes skalas, acm jbt vien augstum ar duma

    lmeni. Piliena kda analizjamam dumam titrantu pievieno pa pilienam, tau praks ar

    priekpdjo pilienu stehiometriskais punkts vl nav sasniegts, bet ar nkoo pilienu

    stehiometriskais punkts jau ir prsniegts. Pdj piliena lieko dau sauc par piliena kdu. No

    biretes izliet duma piliena tilpums ir robes 0,03...0,05 ml, td maksimlais kdas

    lielums ir 0,05 ml. Piliena kdu var samazint, ja pdjo pilienu pieliek pa dam, t.i.,

    nepilngi izveidojuos pilienu no biretes kapilra atrauj mehniski, pieskaroties ar kapilru

    kolbas sieniai. Noteces kda jebkur titrants splaina biretes iekjs sienias, td titranta

    kaut kda neliela daa paliek neizlieta. Uz sienim paliku duma sla biezums atkargs

    no titranas truma. Jo trk titr, jo slnis ir biezks. T rodas kda. Jtitr lnm, lai

    titrants no biretes iztectu pa pilienam. Graduanas kda pieaujamais kdas lielums ir

    atkargs no mrtrauka precizittes klases. Temperatras kda mainoties temperatrai,

    izmains k paa mrtrauka ietilpba, t ar trauk eso duma tilpums. duma izple-

    ans koeficients ir lielks par stikla izpleans koeficientu, td duma lmenis, tempera-

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 15

    trai pieaugot, mrkolb paceas augstk. Lai mranas rezultti btu preczi, mrtraukus

    pieemts gradut lietoanai 20C temperatr.

    Titrimetrijas reakcijm izvirzms prasbas. Reakcijai jnoris tri un praktiski ldz galam.

    Ar titrantu drkst reat specifiski tikai nosakm viela un atbilstoi noteiktam stehiometrijas

    viendojumam, k ar jbt iespjai preczi konstatt stehiometrisko punktu. Ja reakcija noris

    atbilstoi vism nordtajm prasbm, ar titrantu nosakmo vielu var titrt tiei. Ja reakcija

    noris lnm, a ties titranas gait iespjami nosakms vielas zudumi vai nav iespjams

    konstatt stehiometrisko punktu, lieto attitranu: titrantu pieliek prkum, nogaida kdu

    laiku un pc tam pirm titranta prpalikumu attitr ar kdu citu piemrotu titrantu. Piem.,

    acidimetriski nosakot CaCO3 saturu krt, den praktiski nestoais kalcija karbonts

    lnm rea ar ar titrantu ataidto HCl dumu, td titrana ieilgtu. Analizjam

    parauga iesvaram pielej skbi prkum, kars, ldz paraugs izst, un skbes prpalikumu

    attitr ar ntrija hidroksda dumu. Piem, lni titrjot sulftjonus ar joda dumu, iegst

    pazemintus rezulttus, jo sulftjoni oksidjas ar ne tikai ar jodu, bet ar ar gaisa skbekli,

    td titranta patri bs mazks par stehiometriski nepiecieamo. Lai novrstu kdu, joda

    dumu pielej prkum un pc dam mintm joda prpalikumu attitr ar ntrija

    tiosulfta dumu. Ja nosakm viela vispr nerea ar titrantu, vai noris nevlamas blakus-

    reakcijas, izvlas t.s. aizvietotju titranu: nosakmai vielai pieliek prkum kdu

    piemrotu palgreaentu, no kura nosakm viela izdala ekvivalent daudzum tdu vielu,

    kuru ar titrantu var preczi notitrt. Daos atsevios gadjumos labk var konstatt stehio-

    metrisko punktu, ja noteiktu titranta tilpumu titr ar analizjamo dumu. du titranu

    dv par reversvo.

    Titranti. dumu koncentrcijas (sastva) izteiksmes formas. Titrants ir reaenta

    dums. Titran izlietot titranta tilpumu mra ar bireti, un reaenta koncentrcijai titrant

    ir jbt zinmai.

    Reaentu koncentrcija:

    Analtikas praks titrantu koncentrciju izsaka vai nu ar daudzumkoncentrciju (molr un

    norml koncentrcija) vai ar masas koncentrciju (titrs un titrs pc nosakms vielas):

    - molr koncentrcija izdints vielas daudzums molos vien litr duma (mol/l);

    - norml koncentrcija izdints vielas daudzums ekvivalentmolos vien litr

    duma (ekv-mol/l);

    - titrs (titrs pc darba vielas) izdints vielas masa gramos vien mililitr duma

    (g/mol);

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 16

    - titrs pc nosakms vielas pardam kda nosakms vielas masa ir ekvivalenta titranta

    vien mililitr esoai vielai cik gramu nosakms vielas var notitrt ar vienu mililitru

    titranta (g/ml).

    Masas koncentrciju atrod, reaenta masu mR dalot ar duma tilpumu V:

    Vmc RR =

    Zinot masas koncentrciju un ar bireti izmrot izlietot titranta tilpumu, atrod izlietot

    reaenta masu:

    Vcm RR = Daudzumkoncentrciju jeb molro koncentrciju atrod, reaenta daudzumu nR = mR/MR dalot

    ar duma tilpumu V:

    VMm

    Vnc

    R

    RRR

    ==

    Ja zinma daudzumkoncentrcija (molr koncentrcija) un ar bireti izmrtais titranta

    tilpums, tad reaenta daudzumu aprina di:

    Vcn RR =

    Daudzumkoncentrcij reaenta elementrobjekti R (molekulas, joni, jonu formulvienbas,

    ekvivalenti) vienmr jparda vai nu k indeksi pie burta cm vai ar k kvadrtiekavs

    (parasti kvadrtiekavas lieto ldzsvara koncentrcijai), piem.:

    lmolSOlmlc SOH /2][,/22442

    ==

    Lieto ar apzmjumu M, kas aizstj vienbu mol/l. To raksts pirms izdus vielas elemen-

    trobjekta formulas, piem., 2M H2SO4, 3M H3PO4. Ja elementrobjekti ir ekvivalenti, tad to

    daudzumkoncentrciju sauc par normlo koncentrciju, kuru apzm ar N, piem., 2N H3PO4.

    Kdas atsevias sastvdaas saturu dum mdz izteikt ar s sastvdaas masas dau w,

    kas ir sastvdaas masas attiecba pret visu dum esoo sastvdau kopjo masu. o attie-

    cbu parasti izsaka procentos (w%). Lai no masas daas prietu uz jebkuru no koncentrcijas

    izteiksmes formm, jzin duma blvums . Piem., hlorderaa masas daa (%)

    koncentrt dum ir 37,27% un duma blvums = 1,185 g/cm3, tad molr

    koncentrcija atrodama:

    )/(11,12(%)10100(%)1000 lmol

    Mw

    Mwc

    HClHClHCl =

    =

    =

    Koncentrciju prrins no vienas formas cit:

    Darba uzdevums:

    Aprint titru, tiru pc joda (I2), molro un normlo koncentrciju dumam, kas iegts,

    izdinot den aun ataidot ldz 400,0 ml miski tru KMnO4, kura masa ir 1,2643 g.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 17

    Darba gaita:

    1. Aprina duma titru:

    )/(003161,00,400

    2643,144

    mlgmlg

    Vm

    T KMnOKMnO ===

    2. Aprina duma molro koncentrciju:

    )/(02000,04000,0/03,158

    2643,1

    4

    4

    4lmol

    lmolgg

    VMm

    cKMnO

    KMnOKMnO =

    =

    =

    3. Aprina duma normlo koncentrciju:

    )/(1000,04000,0/61,31

    2643,1

    4

    4

    4

    515

    1 lmolekvlmolekvgg

    VMm

    cKMnO

    KMnO

    KMnO=

    =

    =

    4. Aprina duma titru pc joda:

    Klija permanganta duma titrs un t titrs pc joda ir proporcionls o vielu

    ekvivalentu molmasm:

    4

    2

    4

    2

    51

    51

    KMnO

    I

    KMnO

    I

    M

    M

    TT

    =

    TI2 =126,90 0,003161

    31,61= 0,01269(g /ml)

    Ekvivalences faktors. Ekvivalences faktors rda, cik reizes vielas ekvivalentmols satur

    mazk vielas nek mols. Redoksreakcijs ekvivalences faktors skaitliski viends ar elektronu

    skaitu, ko vielas viena formulvienba reakcijas gait atrod vai pievieno, piem.:

    MnO4- + 8H3O+ + 5e Mn2+ + 12H2O

    Cr2O72- + 14H3O+ + 6e 2Cr3+ + 21H2O

    2S2O32- - 2e S4O62-

    ajs reakcijs permangantjonu, dihromtjonu un tiosulftjonu ekvivalences faktori ir 5, 6,

    1. Protoltisks reakcijs ekvivalences faktors skaitliski viends ar protonu skaitu , ko vielas

    viena formulvienba reakcijas gait atdod vai pievieno. Nogulsnanas reakcijs ekvivalences

    faktors ir viends ar vienvrtgu jonu skaitu, kas formulvienb tiek aizstts ar citiem joniem.

    Titrantu sagatavoanas iespjas. Titranti ir preczas koncentrcijas dumi, ar kuriem titr

    analizjams vielas dumu. Titrantus var pagatavot no standartvielm, standart-titriem, k

    ar no nestandarta vielm. Standartvielas ir miski tras vielas, kurs piemaisjumi nedrkst

    prsniegt 0,05%. Iepriek aprintu preczu standartvielas iesvaru izdinot den un

    mrkolb ataidot ar deni ldz svtrai, iegst preczas koncentrcijas dumu, kuru mdz

    saukt ar par standartdumu. Populrks standartvielas ir KBrO3, KIO3, K2Cr2O7,

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 18

    Na2C2O4, NaCl, K2B4O74H2O. Ne visas vielas, no kurm pagatavot titrantus, atbilst stan-

    dartvielas prasbm, tomr, titrantus var visai tri pagatavot, izmantojot rpncs izgatavotus

    standart-titrus (fiksanlus), kas ir ampuls iekausti titranta pagatavoanai vajadzgs vielas

    preczi daudzumi (parasti 0,1 ekv-mol). Ampuls var iekaust ne tikai standartvielas, bet ar

    nestandarta vielu (piem., HCl, NaOH, KMnO4, Na2S2O3) attiecgi koritus iesvarus.

    Ampulu saturu tpat k stanartvielu iesvarus prnes mrkolb un ataida ldz noteiktam

    tilpumam. Ja mrkolbas ietilpba ir 1000 ml, iegst preczi 0,1000 normlu dumu. Ja

    titrants jpagatavo no nestandarta vielas, no nestandarta vielas gatavo aptuvenas koncentr-

    cijas dumu standartiztu dumu (analtiskie svari un mrkolba nav vajadzgi), kura

    preczu koncentrciju nosaka, titrjot (standartizjot) ar piemrotu standartdumu.

    Aptuvenas koncentrcijas dumu standartizanai ir divas metodes: atsevio iesvaru

    metode un pipetanas metode. Strdjot ar atsevio iesvaru metodi, ar analtiskajiem

    svariem nosver divus vai trs piemrotas standartvielas iesvarus. Katru no iem piesvariem

    izdina neliel tilpum dens un iegtos dumus citu pc cita titr ar standartizjamo

    dumu. Strdjot pc pipetanas metodes, vispirms pagatavo piemrotu standartdumu.

    Tad ar pipeti paem pilngi noteiktu dau no duma, prnes konisk kolb un titr ar

    standartizjamo dumu.

    Analzes rezultta aprinana titrimetrij.

    Piem., tehnisk nrija karbonta iesvars ar masu 0,4241 g, izdints den un 100,00 ml

    mrkolb dums ataidts ldz atzmei. 20,00 ml iegt duma titranai indikatora

    metilorana kltbtn izlietoti 12,50 ml 0,1000 molras hlorderaskbes duma.

    Aprint Na2CO3 masas dau (%) analiztaj paraug.

    Titranas gait noris reakcija:

    Na2CO3 + 2HCl H2CO3 + 2NaCl.

    Rezultta aprins ir sekojos:

    %10,784241,000,2010002

    1000,1001000,050,1299,105(%) =

    =w

    Izteiksme iegta: patrtais titranta tilpums (12,50 ml) reizints ar t molro koncentrciju

    (0,1000 mol/l), dalts ar 1000, iegst titran izlietoto HCl daudzumu (mol). No reakcijas

    viendojuma redzams, ka Na2CO3 molu ir 2x mazk. Reizinot vl ar nrija karbonta

    molmasas skaitlisko vrtbu (105,99 g/mol), iegst Na2CO3 masu (g), kas atrads titrjam

    dum, t.i., 20,00 ml. Vis mrkolbas sagatavotaj dum bs 100,00/20,00 reizes vairk.

    Dalot visa Na2CO3 masas skaitlisko vrtbu ar iesvara masas skaitlisko vrtbu (0,4241 g),

    atrod paraug eso Na2CO3 masas dau, reizinot ar 100 aprina masas dau (%).

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 19

    Laboratorijas darbs volumetriskaj titrimetrij PROTOLITOMETRIJA JEB

    SKBJU-BZU TITRANA

    s analzes veids balsts uz preczi izmrtiem reajoo vielu dumu tilpumiem. Tilpuma

    analz saldzina nezinms koncentrcijas vielas duma tilpumu ar zinms koncentrcijas

    reaenta duma tilpumu. Reakcijas beigu punkta preczai noteikanai izmanto vielas, kuras

    reakcijas beigs maina krsu. das vielas sauc par indikatoriem. dumus ar zinmu

    koncentrciju sauc par titrantiem. Zinmas koncentrcijas duma pielieanu pie otra

    duma, lai noteiktu pdj koncentrciju, sauc par titranu. Titrimetrijas metodes, kuru

    pamat ir skbju un bzu mijiedarbba, sauc par protolitometriu. Titrjot ar skbju dumiem

    (acidimetrija) vai ar bzu dumiem (alkalimetrija) acidimetriski nosaka bzes un

    alkalimetriski skbes. Titrjot stipru srmu ar stipru skbi, duma pH lmenis mains

    nevienmrgi (skat. 1. att.): skum lni, bet tuvojoties neitrlajam punktam (pH = 7), arvien

    straujk. Ldzga aina novrojama, pielejot skbes prkumu: 0,1% skbes prkum pH

    samazins par 3 vienbm (no 7 ldz 4), bet tlk skbes prkum pH maia arvien

    samazins. Visstraujk H+ koncentrcijas maia ir neitrl punkta tuvum, kad, pielejot

    0,2% srma duma, pH skaitliska vrtba izmains par 6 vienbm (no 10 ldz 4).

    1.att. duma pH skaitliskas vrtbas maia 0,1M NaOH dumu titrjot ar stipru skbi

    Darba uzdevums:

    Noteikt NaOH masu dotaj dum.

    Darba piederumi un vielas:

    Statvs ar taj iestiprintu bireti (2. att.);

    4 konisks kolbas 250 ml;

    Piltuve biretes uzpildanai;

    vrglze 250 ml (izlietotajiem dumiem);

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 20

    Mora pipete 10 ml;

    ierce pipetes uzpildanai;

    0,100M HCl dums;

    NaOH dums;

    Fenolftalena dums.

    Darba gaita:

    Saemt no laboranta mrkolbu ar NaOH dumu. Ar destilto deni aizpildt mrkolbu ldz

    atzmei. Mrkolba ir jaizb ar kori un dums jsamaisa. NaOH duma tilpums ir

    noskaidrots (V, ml).

    Biretes sagatavoana un uzpildana:

    1. Lai bireti sagatavotu darbam, to izskalo ar ~10 ml 0,100M HCl duma. Biretes auggal

    ievieto piltuvi un ielej ~10 ml (c0,100M HCl duma. Zem biretes novieto 250 ml vrglzi

    izlietotajiem dumiem, atver biretes krnu un lnm iztecina visu HCl dumu vrglz.

    2. Kad birete ir izskalota, uzpilda to ar zinmas koncentrcijas (c2, mol/l) 0,100M HCl

    dumu t, lai duma lmenis btu nedaudz virs nulles iedaas.

    3. Izem piltuvi no biretes.

    4. Nedaudz atverot biretes krnu vai aizspiedni, lni izlai dumu izlietotajiem dumiem

    paredztaj 250 ml vrglz t, lai duma lmenis biret btu uz 0,00. duma lmeni

    nolasa pc meniska zemk punkta! Lmeni nosakot, acij jbt horizontl stvokl pret

    lmeni (2. att.)!

    5. Tabul ieraksta HCl molro koncentrciju un tilpuma mrjumu biret, uzskot titranu.

    Pipetes sagatavoana un uzpildana:

    1. 10 ml Mora pipeti izskalo ar ~0,1 M NaOH dumu. Lai to izdartu, ar ierci pipetes

    uzpildanai iemra srma dumu pipet un izlai izlietotajiem dumiem paredztaj 250

    ml vrglz.

    2. Ar ierci pipetes uzpildanai Mora pipet iemra tik daudz NaOH duma, lai t lmenis

    btu virs pipetes atzmes.

    3. Pipeti tur vertikli un noregul duma lmeni ldz atzmei. Pipetes atzmei ir jbt acs

    lmen, lai nerastos nolasjuma kda (2.att.)!

    Analzes titrana:

    1. Pipet iemrto noteiktu NaOH duma tilpumu (V1, ml) ielej koniskaj kolb un auj

    dumam iztect, turot pipetes galu pie konisks kolbas sienas (3. attls). dumu iztecinot,

    pipete nav pilnb jiztuko pipetes saaurinjum var palikt 12 pilieni duma!

    2. Tabul ieraksta NaOH tilpumu.

    3. Pievieno divus pilienus fenolftalena duma.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 21

    4. Pirmo reizi titrjot, dumu no biretes izlai pa vienam mililitram, lai uzzintu titranai

    nepiecieamo aptuveno HCl tilpumu. Pc katra mililitra pievienoanas kolbas saturu

    eneriski maisa.

    5. Kad pc HCl pievienoanas duma, srt krsa izzd, no biretes skalas nolasa izlietots

    HCl tilpumu.

    6. Tabul ieraksta HCl tilpuma mrjumu titranas beigs.

    7. Uzpilda bireti no jauna.

    8. Trs koniskajs kolbs ar Mora pipeti iemra pa 10,0 ml analizjam NaOH duma un

    pievieno 2-3 pilienus fenolftalena duma.

    9. Titr pirmo analzes paraugu. T k aptuvenais HCl tilpums ir zinms, tad skum var

    pievienot slsskbi straujk. Titranas beigu da pievieno HCl uzmangi, pa vienam pilie-

    nam, ikreiz kolbu saskalojot.

    10. Kad duma srt krsa pc krtj HCl piliena pievienoanas izzd un pc kolbas satura

    samaisanas neatjaunojas, no biretes skalas nolasa izlietot HCl duma tilpumu (V2, ml).

    11. Ieraksta tabul HCl tilpuma mrjumu titranas beigs.

    12. Titr atlikuos divus paraugus, pirms katras titranas uzpildot bireti.

    13. Aprina vidjo aritmtisko titranai patrto slsskbes tilpumu no trijiem

    titranas rezulttiem, neskaitot pirmo.

    14. Aprina NaOH molro koncentrciju.

    Titrana ir jveic trs reizes. Titranas rezulttiem ir jsakrt (tie var atirties sav starp ne

    vairk par 0,1 ml). Ja t nav, titranu atkrto, kamr reaenta duma tilpums, kas tiek

    patrts reakcij, paliek nemaings.

    2. att. Analzes titrana

    Visus nolasjumus ieraksta tabul:

    1. NaOH duma tilpums (mrkolbas tilpums) V, ml.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 22

    2. NaOH duma tilpums, kuru titrja (mrpipetes tilpums) V1, ml.

    3. Srskbes koncentrcija c2, mol/l.

    4. Srskbes duma tilpums (1. titranas reiz), ml.

    5. Srskbes duma tilpums (2. titranas reiz), ml.

    6. Srskbes duma tilpums (3. titranas reiz) nepiecieambas gadjum, ml.

    7. Srskbes duma tilpums (ja rezultti atiras par 0,1 ml, vidjais) V2, ml.

    Rezulttu aprinana:

    1. NaOH koncentrcijas aprinana.

    Uzrakstt viendojumu reakcijai starp ntrija hidroksdu un slskbi:

    2. NaOH masas aprinana.

    Zinot NaOH duma koncentrciju (c1) un NaOH skotnjo tilpumu (V, ml) var aprint

    NaOH vielas daudzumu, kas bija mrkolb.

    Lai aprintu NaOH masu, is vielas daudzums (n, mol) ir jsareizina ar NaOH molmasu

    (M, g/mol).

    Optisks un elektromisks kvantitatvs analzes metodes. Ar m metodm ir iesp-

    jams noteikt daudz mazkas koncentrcijas, k ar trk k ar klasiskajm kvantitatvajm

    metodm, tomr noteikanas precizitte ir mazka, jo relatv standartnovirze sasniedz 1% un

    pat vairk. Kvantitatvaj analz plai izmanto vielu un elektromagntisk starojuma mijie-

    darbbu, lai iegtu attiecgu analtisku signlu. Izstarot un absorbt starojumu noteiktos

    apstkos spj k atomi, t ar molekulas. Izir vairkas optisks metodes atomu emisijas

    spektroskopiju (spektrlanalze), atomabsorbcijas analzi, molekulabsorbcijas analzi

    (spektrofotometrija, kolorimetrija) un molekulemisijas spektroskopiju (luminescent analze).

    Analtiskiem mriem visbiek izmanto starojumu, kura viu garums ir robes

    200...1000 nm. Starp starojuma via garumu un fotona eneriju pastv da sakarba:

    hcE =

    kur E fotona enerija, J;

    h Planka konstante, 6,6310-34, Js;

    c starojuma izplatans trums, 310-17 nm/s;

    via garums, nm.

    Redzams, ka starp fotona eneriju un via garumu r apgriezta sakarba. Pc via garuma iz-

    ir septius starojuma diapazonus -starojumu (< 0,1 nm), rentgenstarojumu (10-2...

    10 nm), ultravioleto starojumu (10...400 nm), redzamo gaismu (400...760 nm), infrasarkano

    starojumu (760...106 nm), mikrovius (10-3...1 m) un radiovius (> 1 m). Elektromag-

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 23

    ntiskais starojums rodas vai tiek absorbts elektronu prejas d, vai ar molekulu fragmentu

    svrstbu vai rotcijas izmaiu d. Pie veckaj optisks analzes metodm pieder molekul-

    absorbcijas metode kolorimetrija. Viela ir krsaina, ja starojumu (gaismu) absorb

    redzamaj spektra rajon. Fotona absorbcijas rezultt elektrons no vienas molekulrs

    orbitles priet uz citu orbitli. Absorbties var tikai tie fotoni, kuru enerija preczi atbilst

    enerijas diferencei, elektronam atrdoties uz vienas un otras orbitles. T k molekul atomi

    un atomu grupas gan svrsts, gan ar rot, tad molekulrs orbitles ir nedaudz odzgas,

    td ar elektronu enerijas lmeu starpba ir nedaudz atirga un absorbcijas spektr

    novro joslas. Daudzu gadu ptjumu rezultt noskaidrots (Bugra-Lamberta-Bra gaismas

    absorbcijas pamatlikums), ka starojuma absorbcija A ir proporcionla absorbtspjgo daiu

    koncentrcijai dum c un duma sla biezumam I, caur kuru plst starojums:

    IcPPA == )/lg( 0 ,

    kur proporcionalittes koeficients, t.s., molrs absorbcijas koeficients, kura skaitlisk

    vrtba ir atkarga no absorbtjdaiu dabas un via garuma. un savstarpjs atkarbas

    grafisku attlojumu dv par vielas absorbcijas spektru. P un P0 ir ar fotoelementu attiecgi

    izmrms starojumjaudas, kas no starojuma avota krt uz dumu, un t, kas neabsorbta

    izgjusi caur dumu. Spektrofotometra principilo shmu skatt pie Izejmaterilu un

    gatavs produkcijas misko analu ekspresmetodika (fotoelektrokolorimetrija, spektro-

    metrija). Fotometrisks metodes jutba ir proporcionla skaitliskai vrtbai. Molrs

    absorbcijas koeficienta skaitlisk vrtba var sasniegt 100000. Spektrometrij parasti izmanto

    starojumu ar via garumu robes 185...10000 nm. Ja izmanto aurku starojuma diapazonu

    400...760 nm, ko cilvka acs uztver k gaismu, tad tdu metodi sauc par kolorimetriju.

    Elektroni, kuri starojuma ietekm prgjui cit orbitl, kur tiem lielk enerija,

    d ierosint stvokl atrodas tikai 10-8...10-9 s, bet pc tam atgrieas atomu svrstbu d

    nedaudz izmaint skotnj (bzes) orbitl. Elektrona papildus uzemt enerija tiek

    izstarota garku viu veid. Novro t.s. luminiscenci. Ja novirze ir liela, luminiscentais staro-

    jums nonk infrasarkanaj spektra da un vizuli nav novrojams. Organisko vielu mole-

    kuls funkcionls grupas ir svrstgas, bet ja kompleksveidoans d s grupas ar metlu

    joniem izveido noslgtus ciklus un svrstbas tiek ierobeotas, tad o kompleksu molekulas

    jau spj luminisct. Piem., analtiskais reaents morfns neluminisc, bet t komplekss ar

    alumnija joniem dod skaistu dzeltenzau luminescenci, k raksturgu analtisku signlu.

    Luminescent starojuma mranai fotoelements jnovieto 90 le attiecb pret primr

    starojuma virzienu. Luminescents analzes metodes izceas ar augstu jutbu (zemu

    noteikanas robeu).

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 24

    Atomemisijas apektrlaj analz (ar augstu selektivitti un lielu jutbu un

    precizitti) atomus ierosina termiski. Augsts temperatrs 1500...30000C, kdas iegstamas

    ar elektrisko loku, dzirksteli vai gzes liesmu, visas vielas kst, iztvaiko un sadals atomos,

    radot atomtvaiku. Atomi tiek ierosinti elektroni atomos priet augstk enertisk lmen,

    cit atomorbitl. Ierosint stvokl atoms saglabjas 10-7...10-9 s un pc tam atgrieas

    skotnj neierosint stvokl, lieko eneriju izstarojot fotona veid. Lai starojumu izman-

    totu analtiskiem mriem, fotonu plsmu lai caur auru mehnisku spraugu un pc tam to

    sairo pc fotonu enerijas lieluma (starojuma viu garuma) ar difrakcijas rea vai optis-

    kas prizmas paldzbu. Sairto fotonu plsmu projic uz fotofilmu un iegst atomemisijas

    spektru, kur katram fotonu veidam atbilst sava spektrl lnija. Katram elementam ir pilngi

    noteikta spektrlo lniju kopa, pc kuras elementus var identifict. Ja izmra uz fotoplates

    iegtas lnijas melnojumu vai izmra lnijai atbilsto starojuma jaudu ar fotoelementu,

    izmantojot graduanas grafiku, var noteikt elementa koncentrciju analiztaj paraug.

    Atomabsorbcijas spektrlanalze ir viena no jaunkajm optisks analzes metodm.

    Analizjam parauga dumu aerosola veid parasti ievada optimlas temperatras liesm,

    kur paraugu atomiz, bet t, lai pc iespjas mazk atomu tiktu ierosinti. dam atom-

    tvaikam lai cauri tdu starojumu, kas ierosina tikai vienu no nosakmajiem elementiem.

    da starojuma jauda, ejot cauri atomtvaika slnim, samazins atbilstoi nosakm elementa

    koncentrcijai. Selektvai nosakm elementa atomu ierosinanai nepiecieamo starojumu

    iegst ar t.s. dob katoda lampu. Lampas katoda dobum atrodas un tiek ierosinti tiei tdu

    elementu atomi, kurus vlas noteikt analizjam paraug. Metode ir selektva un oti jutga.

    Metode ir rta, ja daudzos ldzga sastva objektos jnosaka tikai viens elements. Stundas

    laik var analizt 20...30 paraugus. Metode mazk piemrota tad, ja tikai daos paraugos

    jnosaka daudzas sastvdaas, jo tad dob katoda lampa ir jmaina. Msdiens atomemisijas

    spektroskopija ir viena no visbiek lietotm metodm mazu vielas daudzumu (mazu

    koncentrciju) noteikanai.

    Elektromisks kvantitatvs analzes metodes. Elektrogravimetrij elektrolzes proces

    uz elektroda (visbiek uz katoda) izdala nosakmo metlu brv veid. Pc elektroda masas

    pieauguma secina par dum biju metla daudzumu. Metode ir oti precza. Ja uz

    elektroda izdalt metla masa ir 1 g, noteikanas relatvo kdu var samazint ldz 0,01%.

    Kulonometrijas pamat ir elektrolzes process, kur mra elektrbas daudzumu, kas patrts

    elektrolzes proces. Preczi izmrt var oti mazus elektrbas daudzumus, td metodi var

    izmantot vielu mikrodaudzumu noteikanai. Lai iegtu pareizus rezulttus, jnodroina, lai

    elektrolzes laik nenotiktu nevlami blakusprocesi. Visbiek uz elektroda izdalt viela

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 25

    noder k titrants, dum esoas nosakms vielas titranai (kulonometrisk titrana).

    Elektrogravimetrija un kulonometrija tpat k klasisk gravimetrija un titrimetrija pieder pie

    absoltajm analzes metodm, kurs analtisk signla graduana nav nepiecieama.

    Voltamperometrijas (polarogrfijas) klasiskaj variant ir elektrolzes proces uz

    dzvsudraba pilienelektroda reducjas nosakms daias (visbiek metlu joni). Uz elektro-

    diem uzlikto spriegumu pakpeniski un vienmrgi mainot, novro lcienveidgu caur du-

    mu plstos strvas stipruma izmaias. Reistrjot s strvas stipruma izmaias atkarb no

    sprieguma, iegst polarogrammu viveida lkni. Katra pakpiena (polarogrfisk via)

    augstums dod iespju noteikt polarogrfiski aktvs daias koncentrciju dum, bet

    pusvia potencils raksturo o daiu kvalitti (ja polarogramma uzemta noteiktos

    apstkos). Ja analizjam dum vienlaikus atrodas vairkas polarogrfiski aktvas daias,

    ts visas optimls apstkos var identifict un kvantitatvi noteikt. Metode ir selektva un

    vienlaikus jutga. Klasiskaj polarogrfij noteikanas robea ir 10-4...10-5 mol/l.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 26

    1.2. IZEJMATERILU UN GATAVS PRODUKCIJAS MISKO ANALU EKSPRESMETODIKA (FOTOELEKTROKOLORIMETRIJA, SPEKTROMETRIJA)

    Teortiskais pamatojums

    Virkne fizikli misku metou vielu identificanai, to struktras noteikanai un

    kvantitatvai analzei balsts uz gaismas (preczk elektromagntisk starojuma) absorbciju

    viels. Visu o metou pamat ir divas pamata atzias:

    1) Viela nevar absorbt kvantus ar jebkuru gaismas via garumu, bet tikai pilngi

    noteiktus sev raksturgus via garumus.

    2) Gaismas absorbcija ir tiei proporcionla absorbjos vielas koncentrcijai.

    Gaismas absorbcijas clonis. Katrai vielai ir raksturgs savs, stingri noteikts elektronu

    enertisko lmeu izkrtojums (citiem vrdiem, tpat k atoms, ar molekuls elektroni

    nevar kustties pa jebkurm orbtm, bet tikai pa stingri noteiktm). Viela absorb tdus

    gaismas kvantus, kuru enerija atbilst elektrona prejai starp diviem elektrona enerijas

    lmeiem molekul. Lmei ar zemkajm enerijm ir aizemti, bet ar augstkajm tuki

    (skat. 1. att.).

    1. att. Elektrona enerijas lmei viel:

    a aizpildti un neaizpildti elektronu enerijas lmei hipottiska savienojuma molekul;

    b elektrona preja no augstk aizpildt uz zemko neaizpildto elektronu enerijas lmeni

    Elektrons var priet no aizpildta enertisk lmea uz neaizpildtu, tau, lai tas notiktu,

    tam jpieir preczi tds enerijas daudzums E, kda ir starpba starp abu lmeu enerijm

    (preja nenotiks ne tad, ja piedvtais enerijas daudzums bs par mazu, ne ar tad, ja tas

    b

    Eneri

    ja

    Ene

    rija

    a

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 27

    bs par lielu). du enerijas daudzumu vielai var pieirt redzams gaismas (vai UV

    starojuma) kvanta veid, ja izpilds nosacjums, ka gaismas kvanta enerija preczi atbilst

    elektrona lmeu eneriju starpbai viel:

    hchE == ,

    kur E ir enerijas lmeu starpba,

    h Planka konstante,

    gaismas frekvence,

    c gaismas trums,

    gaismas via garums.

    T k enertisko lmeu starpba viel ir stingri noteikta, tikai ai vielai raksturgs

    lielums, viela absorbs vienu noteiktu gaismas via garumu. Parasti iespjams elektronu

    prejas ir vairkas no pdj aizpildt lmea uz pirmo neaizpildto, no pdj aizpildt uz

    otro neaizpildto, no priekpdj aizpildt uz pirmo neaizpildto lmeni utt. Tdjdi katrai

    vielai var bt ne tikai viens, bet vairki raksturgi via garumi, ko t absorb.

    Vielas absorbcijas spektrs un t iegana. Lai gaismas absorbciju viel izmantotu

    jebkurai kvalitatvai vai kvantitatvai vielas raksturoanai, vispirms jkonstat, kdus

    gaismas vius t absorb. aj nolk tiek uzemts vielas absorbcijas spektrs absorbcijas

    atkarba no gaismas via garuma (kvanta enerijas).

    Pau gaismas absorbciju (citos literatras avotos optiskais blvums D) k kvantitatvu

    jdzienu defin sekojoi (2. att.):

    2. att. Gaismas absorbcijas definjums

    Absorbcija ir k logaritms no krtos gaismas intensittes (I0) attiecbas pret

    caurizgjus gaismas intensitti (I) :

    IIA 0lg=

    I0 I

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 28

    Lai eksperimentli iegtu gaismas absorbcijas atkarbu no via garuma, nepiecieama

    ierce, ar kuras paldzbu vartu maint gaismas via garumu un katram via garuma izmrt

    gaismas absorbciju. Par du ierci izmanto spektrofotometru (3. att.).

    3. att. Spektrofotometra shma

    No gaismas avota (1) gaisma nonk uz lcu (2), kas to sakopo parall kl, tlk gaisma caur

    spraugu (3) krt uz kvarca prizmu (4) (msdiengos apartos kvarca prizmas viet lieto

    difrakcijas rei, kur dadi noliec dadus via garumus, vai t hologrfisku attlu,

    fotopretestbas viet fotoelektronu pavairotjs, mrana automatizta un spektrs tiek pie-

    rakstts uz paraksttja.). K zinms, prizma dadi lau dadu via garumu gaismu, td,

    izejot caur prizmu, katrs via garums tiek noliekts citd le. Grozot prizmu ap asi, var

    caur spraugu (5) uz kiveti ar vielu (6) pc krtas vadt gaismu ar dadu via garumu. Pc

    izieanas caur vielu stars nonk uz detektora fotopretestbas (7) , kas pieslgta mrinstru-

    mentam (8). Uzemot vielas absorbcijas spektru, tiek maints gaismas via garums un

    katram via garumam tiek izmrta absorbcija un rezultti attloti grafik k absorbcijas

    atkarba no gaimas via garuma (4. att.) (Via garumu parasti mra nanometros (1 nm =

    10-9 m. Optiskaj spektroskopij izmanto ultravioleto [UV] (200-400 nm) un redzamo (400-

    700 nm) starojuma apgabalu.).

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 29

    4. att. Hipottiskais vielas gaismas absorbcijas spektrs, kur ir divas absorbcijas joslas

    K redzams, spektr novrojamas vairkas absorbcijas joslas. Katra josla ir simetriski

    izkrtota ap via garumu, pie kura absorbcija aj josl ir maksimla (Ja absorbciju attlo

    atkarb no kvanta enerijas, tad spektra joslas ir pilngi simetriskas.). os via garumus

    sauc par maksimumu via garumiem un apzm ar max. Ja spektru btu iespjams uzemt

    absolts nulles temperatr, taj pardtos tikai atsevii via garumi (kas viendi ar max),

    nevis absorbcijas joslas. Temperatru palielinot, notiek spektrllniju siltuma paplain-

    ans. Viena preczi noteikta via garuma viet spektr pards absorbcijas josla ar maksi-

    mumu pie t via garuma, pie kura gaismas enerija preczi atbilst elektronu enerijas

    lmeu starpbai molekul. Jo augstka ir temperatra, jo vairk paplains absorbcijas joslas.

    T k gaismas absorbcija viel pieaug proporcionli koncentrcijai, vielas koncentrcijas

    palielinana rada spektra intensittes pieaugumu, nemainot spektra novietojumu (ja vien,

    mainot duma koncentrciju, nenotiek molekulu asocicija vai disocicija jonos, ko pavada

    spektra izmaias). Absorbcijas spektrs ir viena no tm raksturgajm pazmm, pc kurm

    vielu iespjams identifict (pazt), td msdiens katram jaunsinteztam savienojumam

    obligti tiek uzemts absorbcijas spektrs un ieviests starptautiskajs datu banks.

    Bugra-Lamberta-Bra likums. Kad uzemts vielas absorbcijas spektrs, tad ir zinms,

    kdus gaismas via garumus viela absorb, kdus ne. Tiem gaismas via garumiem, kurus

    viela absorb, ir spk Bugra-Lamberta-Bra (sas. Bra) likums:

    CIaA = ,

    kur A gaismas absorbcija,

    C vielas koncentrcija dum, mol/l,

    I absorbjo sla biezums, cm,

    a molrais absorbcijas koeficients, l/molcm.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 30

    Molrais absorbcijas koeficients a (vecks grmats ekstinkcijas koeficients ) rda, cik

    liela bs absorbcija, ja vielas koncentrcija ir 1 mol/l un sla biezums ir 1 cm. Bra likums

    vrdos:

    Gaismas absorbcija viel ir proporcionla absorbjo sla biezumam un vielas

    molrajai koncentrcijai.

    Dadm elektronu prejm absorbcijas koeficientu vrtbas pie max mdz bt robes

    no 102 ldz 5105 (lielkas par 106 lielks nav iespjams). K redzams no matemtisks

    izteiksmes, absorbcija bs jtgka pret vielas koncentrcijas izmaiu, ja absorbcijas

    koeficients a bs pc iespjas liels, td ar, izstrdjot absorbcijas analzes konkrtas meto-

    dikas, vispirms uzem vielas spektru un tlk cenas strdt pie via garumiem, kas ir pc

    iespjas tuvs max.

    Fotometrija. Kad vielas absorbcijas spektrs ir zinms, var izvlties nepiecieamo (max)

    via garumu un veikt kvantitatvus mrjumus ar spektrofotometra paldzbu. Spektrofoto-

    metrs ir drga aparts, td labi apstrdtm kvantitatvajm analzm izmanto vienkrku

    un daudz ltku ierci fotoelektrokolorimetru. Atirb no spektrofotometra eit oti

    drgs prizmas vai difrakcijas rea viet ir gaismas filtru komplekts. Izvloties attiecgu

    filtru, no gaismas avota balts gaismas ka izdala via garuma joslu, kur ietilpst ar nepie-

    cieamais via garums. Ptms vielas absorbcijas spektram ir jbt iepriek zinmam, lai

    vartu izvlties attiecgu filtru, kur lai cauri tiei t via garuma gaismu, kuru absorb

    ptm viela.

    Parasti izmanto t saukto kalibranas grafika metodi. Gaismas absorbcija ir

    proporcionla vielas koncentr;acijai. To izmanto kvantitatvaj analz. Vispirms pagatavo

    standartdumu sriju ar zinmm koncentrcijm, tad izmra visiem standartdumiem

    absorbciju un konstru kalibranas grafiku, atliekot absorbciju A atkarb no duma

    koncentrcijas (5. att.). K redzams no Bra likuma izteiksmes, grafikam jbt y = b x

    taisnei, kas iet caur nullpunktu, jo gaismas absorbcijas koeficienta reizinjums ar duma

    sla biezumu ir pastvgs lielums, koncentrcija ir neatkargais maingais, bet gaismas

    absorbcija atkargais:

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 31

    5. att. Gaismas absorbcijas atkarba no vielas koncentrcijas (Bra likums)

    Pc tam izmra absorbcijas lielumu ptmajam nezinmas koncentrcijas dumam

    un no kalibranas grafika pc sekojoas metodikas atrod t koncentrciju: atliek uz A ass

    ptm duma absorbciju AX, no punkta velk taisni paralli C asij ldz krustpunktam ar

    kalibranas tasini un no krustpunkta perpendikulu C asij.

    Atkpes no Bugra-Lamberta-Bra likuma. Reliem dumiem Bra likums labi izpilds

    vidjs koncentrcijs. Mazs koncentrcijs var iegt palielintus absorbcijas lielumus, bet

    liels samazintus lielumus (6. att.).

    6. att. Novirzes no Bra likuma

    Atkpju cloi parasti ir di. Mazs koncentrcijs ir mazi gaismas absorbcijas lielumi (ldz

    ar to lielka mranas kda), turklt mazs koncentrcijas oti liela nozme ir kiveu virsmas

    stvoklim un trbai. Liels koncentrcijas (lieliem A) pards izkliedtas gaismas efekti

    cauri spraugai uz detektoru bez iestdt via garuma nokst nelielas intensittes pilngi cita

    via garuma gaisma, kas tur nokuvusi nejaui gaismas izkliedes d apart. T k

    fotodetektors neatir gaismas via garumus, ar izkliedt gaisma tiek pieskaitta k parau-

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 32

    gam cauri izgjusi gaisma. Liels koncentrcijs, kad paraugam faktiski iziet cauri tikai ap

    1% skotnjs gaismas intensittes, tas btiski maina rezulttu. Noviru d ieteicams

    praktiski izmantot absorbciju intervlu no 0,1 ldz 1,0. Ja ptm duma absorbcija A

    izrds prk liela, dumu var ataidt zinmu skaitu reiu un ataidjumu ievrot

    rezultta aprinos, ja prk maza var lietot biezku kiveti (apartu komplektos parasti

    ietilpst kivetes no 0,2 ldz 5 cm biezum, biek lietots ir 1 cm biezs kivetes). Jaunkajos

    spektrofotometru modeos ir pankts, ka izkliedts gaismas lielums ir oti mazs ap 10-4%.

    Strdjot ar du tehniku, absorbcijas lielumus var mrt pat ldz 2 absorbcijas vienbm.

    Zinot, ka mazk absorbcija, ko var preczi mrt, ir 0,1 vienbu liela, lielkais reli

    izmantojamais sla biezums ir 10 cm, lielkais reli sastopamais absorbcijas koeficients ir

    a = 2105 l/ (molcm). No Bra likuma varam izteikt koncentrciju:

    IaA

    C

    = .

    Ievietojot koncentrcijas izteiksm minimlo absorbcijas vrtbu un maksiml sla

    biezuma un absorbcijas koeficienta vrtbu, varam aprint mazko vielas koncentrciju, ko

    var noteikt ar optiskajm metodm:

    lmolIa

    AC /105101021,0 85

    maxmax

    minmin

    =

    =

    =

    Optiskajm analzes metodm piemt oti augsts jutgums ar parastajm analzes metodm

    nevar analizt koncentrciju, kas mazka par 10-4-10-5 mol/l.

    Kvantitatvo analzi ar optisks absorbcijas metodi daudzos gadjumos var veikt ar

    tad, ja pati nosakm viela gaismu vispr neabsorb. Ja analizjam viela gaismu neabsorb,

    tad jatrod tds reaents, kur ar o vielu veido krsainu savienojumu. Ja reaentu pieliek

    prkum, tad iegtais krsain reakcijas produkta daudzums (molos) ir tds pats k

    analizjams vielas daudzums. T, piemram, lai vartu kvantitatvi noteikt Fe3+ jonu, kur

    pats gaismu absorb samr vji, tam var pielikt prkum NH4SCN:

    Fe3+ + 6NH4SCN- 6NH4+ + [Fe (SCN)6]3-.

    Iegtais kompleksais jons ir intensvi krsains un, mrot t gaismas absorbciju, nosaka Fe3+

    daudzumu. Daudziem joniem ir sintezti specili organiskie reaenti, ar kuriem ie joni veido

    krsainus kompleksus. Iespja nosakmo vielu padart krsainu ar miskas reakcijas

    paldzbu rkrtgi paplaina optisks metodes lietojumu, tpc obrd ir izstrdtas

    tkstoiem konkrtu vielu noteikanas metodiku, kas balsts uz optiskiem mrjumiem.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 33

    Kolokvija jautjumi

    1. Gaismas absorbcijas cloi viel. Absorbjams gaismas via garuma sakars ar vielas

    molekulas uzbvi.

    2. Spektrofotometra principil uzbve.

    3. Kas ir vielas absorbcijas spektrs un k to iegst?

    4. K vielas koncentrcijas izmaia izmains ts absorbcijas spektru?

    5. Kas ir absorbcija (A)? Bugra-Lamberta-Bra likums formuljums un matemtisk

    izteiksme ar paskaidrojumu.

    6. Ko izsaka molrais absorbcijas koeficients?

    7. Fotoelektrokolorimetra uzbve un darbbas princips.

    8. Kpc kvantitatvus mrjumus cenas izdart spektra joslas absorbcijas maksimuma

    tuvum?

    9. Kdi cloi ir atkpm no Bugra-Lamberta-Bra likuma?

    10.K iegst kalibranas grafiku un k pc t atrod nezinmo koncentrciju?

    11.K js praktiski rkotos, ja btu nepiecieams izdart kvantitatvu analzi vielai, kuras

    absorbcijas spektrs:

    a) ir zinms; b) nav zinms?

    12. K iespjams veikt tdu vielu fotometrisku noteikanu, kuras paas gaismu neabsorb?

    Vielu absorbcijas spektri un to noteikana

    Darba uzdevums:

    1. Analizjams vielas X kalibranas taisnes konstruana gaismas absorbcijas atkarbai

    no koncentrcijas.

    2. Analizjams vielas X kvantitatva noteikana dum.

    Darba gaita :

    1. No dot analizjam X duma ar zinmu koncentrciju Y mg/ml 8 mens pagatavo

    standartdumu sriju un konstru kalibranas taisni.

    1.1. Katr men ar pipeti iemra noteiktu tilpumu analizjam X duma un pievieno

    destiltu deni ldz kopjam tilpumam 10 ml (sk. tabulu).

    1.2. Aprina analizjam X standartdumu koncentrciju katr men mg/ml un

    rezulttus ieraksta tabul.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 34

    Piemrs: Eksperimentlo mrjumu un aprinu tabula

    Menes Nr. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

    VX [ml] 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

    VH2O [ml] 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0

    Cx

    [mg/ml]

    Absorbcija

    1.3. Ar fotoelektrokolorimetru nosaka pagatavot X standartduma absorbciju A,

    izmantojot zilo gaismas filtru ( = 440nm) kivets, kuru sla biezums ir a cm. Par

    saldzinanas dumu izmanto destiltu deni, kur nomra krtos gaismas intensitti I0

    un absorbcijas lielumu izskaito pc caurizgjus gaismas intensittes I nomranas.:

    IIA 0lg=

    1.4. Pc iegtajiem datiem konstru kalibranas taisni:

    CIaA =

    2. Ar fotoelektrokolorimetru analoiski nosaka analizjam X duma absorbciju A un pc

    kalibranas grafika atrod koncentrciju (mg/ml).

    Rezulttu prrina uz riboflavna saturu mg%.

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 35

  • Kristne alma-Ancne Praktisko darbu materils misk analze 36