Файл: Алимарин, И. П. Качественный и количественный ультрамикрохимический анализ.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 62

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

З а к о н

Бугера — Л а м б е р т а — Бера

в ы р а ж а е т с я

уравнением

 

 

 

 

D = alc

 

 

 

(10)

где D — оптическая плотность;

а — молярный коэффициент

поглощения;

с концентрация

вещества;

/ — толщина слоя

окрашенного

раствора.

Закон

сохраняет свою

силу

до

малых концентраций веще­

ства, поэтому

следует

говорить

о

минимальной

концентрации

для определенной реакции лишь в слое данной толщины, чтобы понятие «минимальная концентрация» приобрело определенный смысл. Д л я данного окрашенного вещества (значение а по­ стоянное) в заданных условиях эксперимента значение произ­

ведения с-1 т а к ж е

постоянно, из чего следует, что минималь­

ная концентрация

определяется природой окрашенного веще­

ства и толщиной поглощающего слоя раствора и не зависит от поперечного сечения слоя жидкости.

Чувствительность

реакции определяется помимо

минималь­

ной концентрации

еще и открываемым

минимумом (см. уравне­

ние 8).

 

 

 

 

Поскольку V =

l-s

(s — поперечное

сечение слоя

ж и д к о с т и ) ,

то

 

m = cmmls

 

(11)

 

 

 

Следовательно, открываемый минимум пропорционален попереч­

ному

сечению

слоя ж и д к о с т и .

 

 

 

В

ультрамикрометоде окраску раствора наблюдают в коло-

рископических

капиллярах (описание их

см. н и ж е ) ,

толщина

окрашенного

слоя в которых соизмерима

с

толщиной

слоя в

макрометоде,

а сечение значительно меньше.

Э т о . д а е т

возмож ­

ность существенно снизить открываемый минимум. Сечение слоя

жидкости в ультрамикрометоде обычно

в 104 раз меньше, чем в

макрометоде. В таком ж е соотношении

находятся, следователь­

но, и открываемые минимумы.

 

Д л я характеристики интенсивности

окраски растворов, рас­

сматриваемых под микроскопии , 9 , может быть использован за­ кон Бугера — Л а м б е р т а — Бера .

П о л а г а я а — const и зная, что

т, V

где т — абсолютная масса вещества; V — объем раствора; s — поперечное сечение слоя раствора

получим .

Это справедливо для поперечного сечения самого слоя окра­ шенного раствора, а не для увеличенного микроскопом изобра­ жения . Чтобы интенсивность окраски раствора с увеличением изображения оставалась неизменной, необходимо соответственно увеличивать интенсивность применяемого для освещения света.

41


Аппаратура

Н а б л ю д е н ие окраски раствора в малых объемах затруднено; часто окраска совсем незаметна из-за малой толщины £ лоя рас­ твора (в сосудах, применяемых в ультрамикрометоде, она со­ ставляет 0,5—2,0 мм) . Значительно увеличить толщину слоя того

ж е

объема

раствора

позволяет

колорископический капилляр .

Он

представляет собой

отрезок

стеклянной трубки

длиной

5—

15 мм с капиллярным каналом диаметром 0,2—0,5 мм и

наруж ­

ным диаметром 6—10 мм; нижняя и верхняя плоскости

отрезка

тщательно

отполированы.

Если

надо сравнить

растворы

по

интенсивности окраски или наблюдать очень слабую

окраску

раствора путем сравнения

его с дистиллированной

водой, поль­

зуются двухканальным

к а п и л л я р о м 9 5 .

 

Колорископический

капилляр используют в качестве

кюветы,

а окрашенное соединение получают в микроконусе.

Окраску

раствора, заполняющего капилляр, наблюдают в микроскоп. За ­ частую пользуются при этом светофильтрами, которые распо­ лагают в окуляре микроскопа или между источником света и зеркалом микроскопа.

Выполнение эксперимента

Методические приемы. Камеру с размещенной в ней необхо­ димой посудой крепят на предметном столике микроскопа. На крышку камеры приблизительно над передней частью держа ­ теля посуды кладут покровное стекло, удерживаемое здесь си­ лой поверхностного натяжения воды, каплю которой предвари­

тельно наносят на крышку. В правом манипуляторе

з а ж и м а ю т

поршневое приспособление. В микроконусе готовят

окрашенный

раствор. Затем

з а ж и м а ю т в правом манипуляторе

другое порш­

невое приспособление с пипеткой, которая на некотором расстоя­

нии от кончика

согнута под прямым углом. Поршневое

приспособ­

ление должно

быть з а ж а т о в манипуляторе так, чтобы

изогнутый

участок пипетки располагался в горизонтальной плоскости.

Снимают крышку с камеры и микроконус с приготовленным раствором располагают под углом 90° к его обычному положе ­ нию. Камеру вновь покрывают крышкой и ставят колорископи­ ческий капилляр одной из его полированных плоскостей, смазан ­ ной по краям тонким слоем вазелина, на покровное стекло, рас­ положенное на крышке. Пипеткой забирают из микроконуса приготовленный раствор. Выводят пипетку из камеры, подни­ мают ее манипулятором выше верхней плоскости колорископического капилляра приблизительно на длину ее изогнутой под прямым углом части и, ослабив з а ж и м манипулятора, повора чивают поршневое приспособление так, чтобы изогнутый кончик пипетки занял вертикальное положение.

Вводят в поле зрения микроскопа колорископический капил­ ляр и фокусируют микроскоп. Н а б л ю д а я невооруженным гла-

42


зом, подводят к капилляру пипетку с раствором и располагают ее так, чтобы кончик находился приблизительно н а д центром капиллярного канала . Осторожно опускают при помощи мани­

пулятора

пипетку;

при этом

ее кончик входит в канал к а п и л л я р а

(рис.

21).

П р е к р а щ а ю т эту

манипуляцию,

как только

в

поле

зрения

микроскопа

покажется несколько

размытое

изображе ­

ние пипетки. Не следует добиваться того, чтобы кончик

пипетки

дошел

до

конца капилляра .

В р а щ а я винт

поршня

пипетки

ле­

вой рукой, выдавливают раствор из пипетки в капилляр, одно­ временно правой рукой поднимают при помощи манипулятора

Рис. 21. Заполнение колорископического капилляра окрашенным раствором:

1—покровное стекло; 2—капилляр; 3—микро-

Рис. 22. Круглая камера:

а—вид сбоку; 6—вид сверху .

пипетку так, чтобы кончик ее оставался несколько погруженным в раствор. Заполнение капилляра продолжают до тех пор, пока над капиллярным каналом не появится выпуклый мениск рас­

твора; при этом в капилляре не должно оставаться

пузырьков

воздуха. Затем пипетку быстро отводят

н а з а д и

тотчас ж е кла­

дут на верхнюю плоскость

капилляра

покровное

стекло. Н а б л ю ­

д а ю т в микроскоп окраску

раствора.

 

 

 

 

 

Если раствор надо сохранить, то

той ж е пипеткой

с изогну­

тым кончиком

извлекают

раствор из

к а п и л л я р а

и

переносят

в микроконус,

повторяя при этом описанные выше

манипуляции

вобратном порядке.

Втех случаях, когда реакция получения окрашенного со­ единения выполняется в среде, имеющей достаточно высокую концентрацию быстро испаряющегося органического раствори­ теля, или когда надо наблюдать окраску органического экс­ тракта, прибегают к некоторым дополнительным приемам. Рас ­ положенный на покровном стекле на крышке камеры колори-

скопический

капилляр " помещают

в специальную

круглую

камеру (рис.

22), которую ставят на крышку основной

камеры

так, чтобы

капилляр

оказался приблизительно в центре ее,

после чего покрывают

круглую камеру

стеклом. В пазах

круглой

43


к а м е ры д о л ж н а находиться смоченная соответствующим орга­ ническим растворителем вата. Приготовленный в основной ка­

мере раствор тотчас

ж е з а б и р а ю т

в пипетку. Быстро

выводят

пипетку с раствором

из основной

камеры и немедленно

вводят

ее в круглую камеру, где заполняют раствором капилляр, как описано выше. П о заполнении капилляра пипетку выводят из круглой камеры, затем снимают последнюю с крышки основ­

ной камеры

и сейчас ж е на капилляр кладут покровное стекло.

После этого

наблюдают

окраску раствора.

Колорископические

определения. Собирают поршневое при­

способление. Во в л а ж н у ю камеру на держателе помещают два

микрососуда и

один микроконус диаметром около 1,5 мм,

а

т а к ж е сосуд

диаметром около 0,5 мм. Камеру располагают

на

предметном

столике микроскопа. На покровное стекло

на крышку камеры ставят колорископический капилляр . Один сосуд диаметром 1,5 мм наполняют 1,5 М раствором роданида калия, другой 0,1 н. раствором азотной кислоты. Сосуд диа­ метром 0,5 мм наполняют раствором хлорида железа (концен­ трация железа 0,1 нг/нл) . Затем в микроконус пипеткой пере­

носят отмеренные при отборе из сосудов количества

растворов

азотной

кислоты и хлорида ж е л е з а *;

перемешивают

раствор

в микроконусе кончиком пипетки и,

ополоснув

пипетку

не­

сколько

раз дистиллированной водой,

добавляют

пипеткой

в

микроконус отмеренное количество раствора роданида калия . Азотную кислоту берут в таком количестве, чтобы концентрация ее в конечном объеме раствора была не менее 0,05 н.; раствора

роданида

калия

 

добавляют

столько,

чтобы его концентрация

в конечном растворе была около 0,3

М.

Приготовленный

рас­

твор переносят

в

колорископический

капилляр

и

наблюдают

в микроскоп его розовую

окраску.

 

 

 

 

 

З н а я

объем

приготовленного

в микроконусе

раствора

и ко­

личество

хлорида

ж е л е з а

в

нем,

можно

рассчитать

концентра­

цию железа в приготовленном растворе. Исходя из этой кон­ центрации и объема колорископического капилляра, который легко найти по данным высоте и диаметру капиллярного ка­ нала, вычисляют количество вещества, определяемого в виде окрашенного соединения.

Полученные таким образом

данные

по

обнаружению железа

в виде роданида приведены в табл . 6. Там

ж е

даны

результаты

обнаружения С о 2 +

в виде роданида, a

CrOii-

при помощи ди-

фенилкарбазида,

выполненных

в колорископических

капилля ­

рах на предметном столике микроскопа.

 

 

 

 

И з приведенных в табл . 6

результатов

можно сделать сле­

дующие выводы.

 

 

 

 

 

 

* Для отмеривания объемов порядка нескольких нанолитров пользуются мерным капилляром.

44


 

 

Таблица

6. Определение разных элементов в колорископических капиллярах

 

 

 

 

Х а р а к т е р и с т и ка

М а с с а элемента,

г

 

Открываемый

Минимальная кон­

Макрометод

(высота

 

 

капилляров

 

минимум, г

центрация

столба раствора 1 см)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Окраска

 

при

 

при

 

 

Эле ­

Р е а г е н т

 

 

 

 

 

 

раствора

при

при

 

 

мент

 

 

 

в приго­

 

 

в капил­

данной

данной

открывае­

минималь­

 

 

д и а ­

дли ­

объем,

товлен­

в капил­

ляре

высоте

высоте

высоте

высоте

мый

ная

 

 

метр,

на,

м м 3

ном

ляре

 

 

столба

столба

столба

столба

минимум,

концен­

 

 

мм

мм

(ыкл)

растворе

 

 

 

раствора

(длина

раствора

(длина

г

трация

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 см

капилляра)

1 см

капилляра)

 

 

Fe

Роданид

0,41

7,5

1,0 4 5 - 1 0 _ 9

15- Ю - 9

Красная

 

 

 

 

 

 

 

калия

 

 

 

2310"

7,0- 10"9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12-10-9 9

4,0- Ю - 9

Светло- 1,5 - Ю - 9

 

 

 

 

1:1- 105

 

 

 

 

 

6- 10

2- 10~9

2 . 1 0 - 9

1 : 8 , 8 - ю 5

1:5,0 • 10s

ю - 5

 

 

 

 

 

 

 

 

розовая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3- ю - 9

1- ю - 9

Нет

 

 

 

 

 

 

 

-

0,41

15

2,0

3- ю - 3

2- Ю - 9

Светло- 1,5- Ю - 9

1•10~9

1:8,8-10s

1: Ы О 6

ю - 5

1 : Ы 0 5

 

 

 

 

 

 

1- Ю - 9

розовая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5-10

Нет

 

 

 

 

 

 

Со

Роданид

0,41

7,5

1,0

3- ю - 9

1 - ю - в

Светло-

0 . 7 5 - I 0 - °

1 • ю - 9

1 : 1,75.10е

1:1.10s

ю - 6

1:1.10s

 

аммония

 

 

 

 

0,5- Ю - 9

голубая

 

 

 

 

 

 

 

в ацетоне

 

 

 

0.75-10-9

Нет

 

 

 

 

 

 

Сг

Дифенил-

0,41

7,5

1,0

2010~'°

7 - 1 0 - "

Фиоле­

 

 

 

 

 

 

 

карбазид

 

 

 

10-10- °

з - ю - 1 0

товая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. i o -

1,5- ю - -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г о . 10" 1

7 - ю :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15-10-

5-10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5- Ю - 1,5-10-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.. 10

7 - ю :

Светло-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 - 10 1

з - ю

Ч

сирене­

—12

з . ю - 1 2

1 : 5 , 9 - ю 8

1 : 3 , 3 - ю 8

ю - 8

1:5-10'

 

 

 

 

 

2 • 10

1 2

вая

2,25-10