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
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-г 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_В |
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 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|