Kolorimetrijske metode. Osobine izvođenja analize kolorimetrijskim metodama Metoda kolorimetrije koncentracije

Intenzitet boje rastvora može se izmeriti vizuelno i fotokolorimetrijski. Vizuelne metode su uglavnom subjektivne, jer se poređenje intenziteta boje otopina vrši golim okom. Instrumenti dizajnirani za vizualno mjerenje intenziteta boja nazivaju se kolorimetri. Vizuelne kolorimetrijske metode uključuju: 1) metod standardnih serija; 2) kolorimetrijska titraciona metoda; 3) metod ekvilizacije; 4) metoda razblaživanja.

Metoda standardne serije (metoda skale boja). Pripremite seriju standardnih otopina bilo koje tvari s postepeno promjenjivim koncentracijama u određenom volumenu rastvarača, na primjer 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 mg itd. do ~ 10 kom. Stavite određenu zapreminu svakog standarda i istu zapreminu analiziranog rastvora u epruvetu, dodajte jednake zapremine potrebnih reagensa. Uporedite intenzitet dobijene boje test rastvora i standardnih rastvora. Ako se intenzitet boje analizirane otopine poklapa s bojom standardne otopine koja sadrži 0,4 mg date tvari, tada je njen sadržaj u ispitivanoj otopini jednak 0,4 mg. Ako boja ispitne otopine odgovara srednjoj koncentraciji, na primjer između 0,4 i 0,5 mg, tada se koncentracija ispitne otopine uzima kao prosjek između susjednih koncentracija standardnih otopina (približno 0,45 mg). Preporučuje se priprema međuserija standardnih rješenja kako bi se dobili precizniji rezultati.

Metoda daje približne rezultate i tokom rada je potrebno često obnavljati skalu zbog nestabilnosti boje nekih standardnih rastvora. Prilikom izvođenja analize metodom standardnih serija nije potrebno poštivanje osnovnog zakona kolorimetrije.

Metoda kolorimetrijske titracije (metoda dupliranja). Određena zapremina analiziranog obojenog rastvora nepoznate koncentracije upoređuje se sa istom zapreminom vode, kojoj se iz birete dodaje obojeni standardni rastvor iste supstance određene koncentracije dok se ne izjednači intenzitet boja. Na osnovu podudarnosti intenziteta boje standardne i ispitne otopine određuje se sadržaj tvari u otopini nepoznate koncentracije. Koncentracija supstance u analiziranom rastvoru With X(u g/ml) se nalazi po formuli

gdje je G titar standardnog rastvora, g/ml; V—zapremina standardnog rastvora, ml; V1—volumen analiziranog rastvora uzetog za kolorimetriju, ml.

Metoda nije primjenjiva za reakcije koje teku sporo, te ako su potrebni dodatni tretmani (kuhanje, filtriranje i sl.).

Metoda izjednačavanja. Poređenje intenziteta boje analiziranog i standardnog rastvora vrši se u kolorimetrima. Metoda se zasniva na činjenici da se promjenom debljine sloja dvaju otopina s različitim koncentracijama iste tvari postiže stanje u kojem će intenzitet svjetlosnog toka koji prolazi kroz obje otopine biti isti - dolazi do optičke ravnoteže. . Optička gustina svakog rastvora je, respektivno, jednaka:

Metoda ekvilizacije je najpreciznija kolorimetrijska metoda.

Metoda razblaživanja. Isti intenzitet boje analiziranog i standardnog rastvora dobija se postepenim razblaživanjem vodom ili odgovarajućim rastvaračem rastvora koji je više obojen.

Razrjeđivanje se vrši u identičnim uskim cilindrima s podjelama na mililitre i desetine. Dva cilindra iste veličine i oblika sa analiziranim i standardnim rastvorima postavljena su jedan pored drugog u poseban tronožac sa ekranom od matiranog stakla. Voda ili rastvarač se sipa u rastvor intenzivnije boje dok boja oba rastvora ne postane ista. Nakon što se boje rastvora poklope, mere se zapremine rastvora u cilindrima i izračunava se sadržaj supstanci u rastvoru nepoznate koncentracije.

KOLORIMETRIJA(latinski color color + grčki metreo mjera, mjera) - fizička i hemijska metoda za određivanje intenziteta boje rastvora analita, zasnovana na vizuelnim ili fotoelektričnim merenjima. Metoda se široko koristi u kliničkim, biohemijskim i hemijskim poljima. studije za određivanje koncentracija različitih supstanci u rastvorima.

Većina objedinjenih klinastih, laboratorijskih biohemijskih, istraživačkih metoda imaju fotokolorimetrijski završetak (o-toluidin metoda za određivanje šećera, glukozooksidazna metoda za određivanje glukoze u krvi, itd.). Kolorimetrijske metode su precizne i zahtijevaju malo truda. Sve automatizovane klinaste, biohemijske metode su kolorimetrijske ili spektrofotometrijske. Fotokolorimetrija se široko koristi u praćenju proizvodnje lijekova u farmaceutskoj industriji, industriji, kontrolnim i analitičkim laboratorijama itd. san gig. laboratorije. K. se takođe koristi pri određivanju pH vrednosti rastvora sa dvobojnim indikatorima u prisustvu puferskog rastvora (ili bez njega); U fotokolorimetriji se koriste jednobojni indikatori bez puferske otopine. Određivanje različitih supstanci u rastvoru pomoću reakcija u boji koristi se veoma dugo; Po prvi put, doktori su to počeli da rade. U Rusiji su se analize mineralnih voda kolorimetrijskim metodama počele provoditi od početka 18. stoljeća. Izveo ih je Ch. arr. doktori i farmaceuti koji koriste biljne sokove kao reagense.

V. M. Severgin je razvio niz kolorimetrijskih metoda za analizu mineralnih voda i proširio broj elemenata određenih K metodom.

Uz pomoć K. određuje se ili intrinzična boja analita ili boja produkta reakcije. Kolorimetrijski je moguće odrediti od 10 -3 do 10 -8 mol/l. Fotoćelija "vidi" dio UV spektra i koristi se u "ultraljubičastoj kolorimetriji". Ljudsko oko je vrlo osjetljivo na nijanse boja, ali percipira samo mali dio spektra; osim toga, ljudi imaju individualne razlike u takvoj osjetljivosti. Upotreba fotoćelije eliminira ove nedostatke oka. Apsorpcija (apsorpcija) svjetlosti obojenom otopinom u nekim slučajevima se pridržava Bouguer-Lambert-Beerovog zakona, prema kojem količina apsorbirane svjetlosti zavisi od debljine sloja (dužine optičke putanje) i koncentracije obojene otopine. (tj. koncentracija apsorbirajuće tvari). Optička gustina rastvora D = log(I 0 /I), gde je I 0 intenzitet svetlosnog toka koji ulazi u rastvor, I je intenzitet izlaznog svetlosnog toka oslabljenog apsorpcijom svetlosti u rastvoru. Ako je debljina sloja b, onda je log(I 0 /I) = k*b, gdje je k konstantna vrijednost. Pri konstantnoj debljini sloja otopine D = k 1 *C, gdje je C koncentracija, k 1 je konstantna vrijednost jednaka (k/2,303). Kombinujući ove dve jednačine dobijamo

D = log(I 0 /I) = k 1 *b*C.

Ako je b = 1 cm, C = 1 mol/l, onda je D = k 1. Konstanta k 1 naziva se molarni koeficijent ekstinkcije i na grčkom se označava slovom ε. Molarni koeficijent ekstinkcije zavisi od hemikalije. sastav, strukturu i stanje supstance i na talasnu dužinu svetlosti koja prolazi kroz rastvor. Bouguer-Lambert-Beerov zakon vrijedi samo za monohromatsku svjetlost, odnosno tok svjetlosti čija je talasna dužina (λ) ista. Vrijednost ε za različita jedinjenja varira od 10 1 do 10 5. Što je veća vrijednost ε, to je metoda osjetljivija.

Odnos intenziteta fluksa monohromatskog zračenja koji prolazi kroz rastvor koji se proučava i intenziteta početnog fluksa za brojanje naziva se prozirnost ili propusnost rastvora i označava se slovom T. Vrednost T obično se izražava u procentima : T = 100*I 0 /I (%).

Apsorpcija rastvora, označena slovom A, takođe se izražava u procentima: A = 100(I 0 -I)/I(%).

U K. treba koristiti monohromatsko svjetlo. Monohromatizacija se postiže korišćenjem svetlosnih filtera, koji su obojeni mediji koji propuštaju svetlost samo na određenoj talasnoj dužini, ali se često koriste svetlosni filteri koji ističu uske delove spektra. Svetlosni filter propušta svetlost koja je komplementarna boji rastvora, odnosno koja odgovara delu spektra koji apsorbuje analizirani rastvor. Svetlosni filteri su napravljeni od stakla u boji. Ranije korišteni kolorimetri - kolorimetar Dubosc i kolorimetar Autenrieth s klinom - nisu imali svjetlosne filtere, što je smanjilo točnost mjerenja. Apsorpcija svetlosti rastvorima mnogih obojenih supstanci ne poštuje Bouguer-Lambert-Beer zakon; u tim slučajevima se konstruišu empirijske kalibracione krive (kalibracioni grafovi).

Postoje vizuelni i fotoelektrični K. U vizuelnoj metodi standardne serije (metoda skale) koristi se set epruveta od istog bezbojnog stakla i prečnika. Količine standardnog rastvora supstance koja se određuje sipaju se u epruvete, rastući geometrijskom progresijom, i dovode do iste zapremine sa vodom ili drugom pogodnom tečnošću (na primer, etanolom). Rezultat je skala boja od najsjajnijih do najslabijih. Može se pripremiti niz dugotrajnih standardnih razrjeđenja. Analizirani rastvor nepoznate koncentracije upoređuje se sa skalom standarda na osnovu intenziteta boje i pronalazi joj najbližu nijansu. Koncentracija supstance se može odrediti na ovaj način sa tačnošću od ±5%.

Metodom razrjeđivanja, boja analizirane otopine dovodi se do boje standardne otopine, razrjeđivanjem intenzivnije obojene ispitne otopine dok se ne poklopi s bojom manje intenzivno obojene standardne otopine, koncentracijom ispitivane tvari u kojoj je poznato. Boja jarka se vizuelno upoređuje pomoću Walpole komparatora.

Walpole komparator je kutija u obliku pravokutnog paralelepipeda, sa šest gnijezda za epruvete (sl.). Na prednjem i zadnjem zidu su okrugle rupe. Rupe na zadnjem zidu su prekrivene mat staklom kako bi se dobila ujednačena pozadina. Epruveta sa rastvorom za ispitivanje postavlja se u srednji prorez drugog reda, a epruvete sa odgovarajućim standardnim rastvorima se postavljaju u dva spoljna proreza; mijenjajući srednju epruvetu, pronaći standardno rješenje čija boja odgovara (ili je najbliža) otopini koja se proučava. Ponekad se ispitna otopina, koja je intenzivnije obojena, razrijedi vodom ili drugim rastvaračem dok se njegova boja ne uporedi sa bojom referentnog uzorka. Za mjerenje volumena prikladno je koristiti epruvete s podjelama istog promjera. Koncentracija se izračunava pomoću formule

Uz korištenje = Sa st *V korištenje /V st

gdje je C isp koncentracija ispitne otopine, C st je koncentracija standardne otopine, V isp je volumen ispitne otopine, V CT je volumen standardne otopine. Metoda je preciznija od prethodne.

Metoda nivelacije sastoji se od izjednačavanja visina stubova standardnog i ispitnog jarka. Visine ovih kanala se izjednačavaju pomeranjem imersora u specijalne kivete koncentracionog kolorimetra KOL-1M, koji je opremljen setom svetlosnih filtera i iluminatorskom lampom. Koncentracija ispitne otopine se izračunava kao i kod metode razrjeđivanja.

Za fotoelektrično bojenje koriste se fotoelektrični kolorimetar FEK-M, FEK-N-57, FEK-56 i FEK-60. Mjerenje se zasniva na izjednačavanju svjetlosnih tokova koji prolaze kroz kontrolne i ispitne otopine i pada na fotoćelije. Fotokolorimetri su visoko osjetljivi, precizni i objektivni (vidi Fotometrija).

Uvjeti fotoelektrične analize također omogućavaju korištenje ekstrakcijsko-fotometrijske metode, kada se organskim rastvaračem ekstrahuje samo produkt reakcije, a obojeni reagens ostaje u vodenoj fazi bez ometanja određivanja.

Za povećanje tačnosti analize, određivanje velikih koncentracija (u farmaceutskoj analizi), eliminisanje ometajućih komponenti i uticaja apsorpcije svetlosti reagensa, koristi se diferencijalna metoda. U ovom slučaju, optička gustina analiziranog i standardnog rastvora se ne meri u odnosu na čisto otapalo sa nultom apsorpcijom, već u odnosu na obojeni rastvor analita sa koncentracijom C0 bliskom koncentraciji Cisp. Fotokolorimetrijska titracija se izvodi na FET-UNIZ uređaju. Kiveta je čaša sa magnetnom mešalicom i biretom iznad. Struja svjetlosti horizontalno prodire u sadržaj stakla i pogađa fotoćeliju. Fotostruja se bilježi galvanometrom.

Bibliografija: Babko A.K. i Pilipenno A.T. Fotometrijska analiza, M., 1974; Bulatov M. I. i Kalinkin I. P. Praktični vodič za fotokolorimetrijske i spektrofotometrijske metode analize, L., 1972; Korenman I. M. Fotometrijska analiza, Metode određivanja organskih jedinjenja, M., 1975.

F. M. Šemjakin.

2 Kolorimetrijska i fotokolorimetrijska metoda.

Fotokolorimetrijska metoda je našla najrašireniju primjenu u razvoju instrumenata dizajniranih za određivanje mikrokoncentracija toksičnih tvari u zraku.

Instrumenti zasnovani na fotokolorimetrijskoj metodi analize koriste reakciju selektivne boje između indikatora u rastvoru ili na traci i komponente gasno-vazdušne mešavine čija se koncentracija određuje. Štaviše, mjera koncentracije komponente koja se određuje je intenzitet boje kompleksa nastalih kao rezultat reakcije.

Prednosti fotokolorimetrijske metode analize su visoka osjetljivost, selektivnost i svestranost. Visoka osjetljivost metode je posljedica sposobnosti da se obojeni produkt kemijske interakcije akumulira u otopini ili na traci. Osjetljivost metode naglo opada kada se mjere koncentracije od nekoliko volumnih postotaka i više.

Selektivnost fotokolorimetrijske metode objašnjava se činjenicom da se za određivanje značajnog broja gasova i para, sa poznatim sastavom nedetektivih komponenti smeše, mogu odabrati specifične reakcije u boji.

Raspon supstanci određenih ovom metodom je vrlo širok, pa fotokolorimetrijski gasni analizatori spadaju u najuniverzalnije uređaje. U praksi, prilikom utvrđivanja mogućnosti upotrebe fotokolorimetrijskih gasnih analizatora za određivanje različitih supstanci, odlučujući faktor je izbor odgovarajućeg reagensa koji daje specifičnu reakciju boje sa komponentom koja se određuje i izbor načina rada uređaja. .

Postoje dva tipa fotokolorimetrijskih gasnih analizatora, koji se suštinski razlikuju po dizajnu i principu rada.

U nekim gasnim analizatorima, koji se nazivaju fotokolorimetrijski analizatori tečnosti, reakcija se odvija u rastvoru, a koncentracija komponente koja se određuje meri se apsorpcijom svetlosti rastvora. Prednost uređaja ovog tipa je veća tačnost mjerenja (glavna smanjena greška je oko 5%) i mogućnost korištenja indikatorskih otopina koje sadrže koncentrisane kiseline, što je posebno važno za analizu mikrokoncentracija supstanci koje su kemijski neaktivne pod uvjetima normalni uslovi (ugljovodonici, terpeni i neki drugi organski proizvodi).

Glavni nedostatak tekućih fotokolorimetrijskih analizatora plina, koji otežava njihov rad u industrijskim uvjetima, je složenost i glomaznost dizajna uzrokovana prisustvom niza mehaničkih uređaja (pumpe, dozatori otopine, motori, ventili, prekidači, itd.) koji osiguravaju kretanje i interakciju komponenti uključenih u reakciju (gas – tekućina). Ovaj nedostatak je predodredio ograničeni razvoj i upotrebu analizatora tečnih gasova.

Do sada ne postoji zadovoljavajući model dovoljno jednostavnog, pouzdanog i jeftinog plinsko-tečnog uređaja koji bi serijski proizvodila domaća instrumentarska industrija. U literaturi se može naći opis samo nekoliko dizajna tečnih fotokolorimetara dizajniranih za određivanje mikrokoncentracija dušikovih oksida (FK4501, FK.4502 i dr.), sumporovodika (FK5601) i nekih drugih plinova. Razvoj ovih uređaja završio je izdavanjem prototipova koji nisu dovedeni u masovnu proizvodnju, odnosno izdavanjem malih serija za posebne namjene. U međuvremenu, neophodni su savršeni dizajni tečnih fotokolorimetrijskih gasnih analizatora, jer bi zbog specifičnosti primenjene metode omogućili proširenje opsega primene ovih uređaja na veliki broj organskih supstanci koje se ne određuju drugim vrstama uređaja.

U analizatorima gasa, koji se nazivaju fotokolorimetrijski analizatori trake, reakcija se odvija na sloju tekstilne ili papirne trake, a koncentracija komponente koja se određuje mjeri se slabljenjem svjetlosnog toka reflektiranog od dijela indikatorske trake koji je promijenio svoju boja kao rezultat hemijske interakcije sa komponentom koja se utvrđuje.

U zavisnosti od fizičko-hemijskih svojstava indikatora reagensa, može se naneti na osnovnu traku ili unapred, tokom njene posebne obrade (suha indikatorska traka), ili neposredno pre njene fotokolorimetrije (mokra indikatorska traka). Upotreba indikatorske trake, posebno suhe trake, omogućava pojednostavljenje dizajna uređaja, smanjenje njihovih dimenzija i težine, eliminaciju lomljivih dijelova i na taj način povećava operativnu pouzdanost uređaja.

Osim toga, fotokolorimetrijski gasni analizatori trake imaju znatno veću osjetljivost u odnosu na tečne uređaje. Na primjer, prag osjetljivosti analizatora trake i tečnog plina je 0,0002 i 0,02 mg/l za vodonik sulfid, 0,001 i 0,01 mg/l za dušikov dioksid, respektivno.

Značajan nedostatak trakastih gasnih analizatora je značajna greška merenja, koja je uglavnom posledica heterogenosti materijala trake i njene impregnacije, kao i greške kontrolne hemijske analize pri kalibraciji uređaja.

Međutim, ako uzmemo u obzir prednosti trakastih fotokolorimetrijskih analizatora plina i činjenicu da je pri praćenju čistoće zraka u industrijskim prostorijama dopuštena relativno velika greška mjerenja, onda se može smatrati sasvim primjerenim prioritetom razvoja i upotrebe. ovih uređaja za indikaciju i signalizaciju maksimalno dozvoljenih koncentracija otrovnih gasova i para u vazduhu industrijskih prostorija.

Tokom protekle decenije, trakasti fotokolorimetrijski gasni analizatori su prošli značajan razvoj.

Prvi uređaji ovog tipa stvoreni su na osnovu upotrebe indikatorske trake nakvašene iz kapaljke neposredno prije fotokolorimetrije (FL6801, FKG-3, itd.).

Potom su poboljšani mjerni krugovi ovih instrumenata, proširen je opseg primjene razvijenih modifikacija i stvoreni su univerzalni fotokolorimetri sa trakom, dizajnirani za mjerenje malih koncentracija najrazličitijih plinova i para u zraku.

Jedan od najnovijih dizajna uređaja sa mokrom indikatorskom trakom je univerzalni fotokolorimetrijski gasni analizator FL5501. Upotreba mjernog kruga s dvije fotoćelije s električnom kompenzacijom (umjesto optičke) u ovom uređaju omogućila je pojednostavljenje dizajna uređaja i smanjenje operacija povezanih s njegovim postavljanjem.

Dalji razvoj trakastih fotokolorimetrijskih gasnih analizatora je stvaranje uređaja koji koriste suhu indikatorsku traku. Uređaje ove vrste odlikuje prvenstveno jednostavnost dizajna, jer im nisu potrebni uređaji koji obezbjeđuju dovod indikatorskog rastvora, kao i njegovo doziranje i dovod na traku prema određenom programu.

Na osnovu ove metode kreiran je niz uređaja, uključujući osnovni dizajn fotokolorimetrijskog gasnog analizatora sa suhom indikatorskom trakom (FGTs), koji ima nekoliko modifikacija (FGTs-1V, FGTs-1E, FGTs-2, FGTs- 3, FGTs-4).

Dizajn ovih uređaja ne predviđa njihovu svestranost - mogućnost određivanja koncentracija različitih plinova i para pomoću istog uređaja.

Ovaj nedostatak je najvećim dijelom posljedica nedostatka tehnika fotokolorimetrijske analize (specifične reakcije) mnogih tvari sadržanih u zraku.

Osobine primjene metoda i izvođenja operacija

Osobine analize organoleptičkim metodama

Prilikom analize vizuelnim, organoleptičkim i turbidimetrijskim metodama (određivanje mirisa, ukusa, boje, zamućenosti, koncentracije sulfatnih anjona) lice koje vrši analizu mora pravilno da odredi ukus, miris, boju, stepen zamućenosti sopstvenim čulo ukusa, mirisa i vida.

Osobine izvođenja analize kolorimetrijskim metodama

Kolorimetrijski(od engleskog colour) je metoda analize zasnovana na poređenju kvalitativnih i kvantitativnih promjena u tokovima vidljive svjetlosti dok prolaze kroz ispitni rastvor i referentni rastvor. Komponenta koja se određuje pretvara se u obojeno jedinjenje pomoću hemijske analitičke reakcije, nakon čega se mjeri intenzitet boje rezultirajućeg rastvora. Prilikom mjerenja intenziteta boje uzoraka pomoću fotokolorimetra, metoda se naziva fotokolorimetrijski. Shodno tome, pri vizuelnom merenju intenziteta boje (na primer, procenom intenziteta boje u poređenju sa nekim uzorkom), metoda se naziva vizuelno-kolorimetrijski.

Osnovni zakon kolorimetrije je Bouguer-Lambert-Beerov zakon (više o njemu možete saznati u bilo kojoj priručniku o kolorimetrijskim metodama analize ili na kursu elementarne fizike) napisan je na sljedeći način:

gdje: D – optička gustina rastvora;
I 0 I I – intenzitet svetlosnog toka koji pada na rastvor ( I 0) i prošao kroz rastvor ( I);
ε – koeficijent apsorpcije svjetlosti (konstantna vrijednost za datu obojenu supstancu), l x g-mol–1 x cm–1;
C – koncentracija obojene supstance u rastvoru, g-mol/l;
l – debljina sloja rastvora koji apsorbuje svetlost (dužina optičke putanje), cm.

Nakon obrade i dodavanja reagensa, uzorci dobijaju boju. Intenzitet boje je mjera koncentracije analita. Prilikom analize vizuelnom kolorimetrijskom metodom (pH, ukupno gvožđe, fluorid, nitrat, nitrit, amonijum, ukupni metali), određivanje se vrši u kolorimetrijskim epruvetama sa oznakom „5 ml“ ili u tikvicama sa oznakom „10 ml“.

Kolorimetrijske cijevi su uobičajene bezbojne staklene cijevi koje se široko koriste u laboratorijama, a imaju unutrašnji prečnik (12,8 ± 0,4) mm. Kolorimetrijske epruvete mogu imati višestruke oznake („5 ml“, „10 ml“) koje ukazuju na zapreminu (a samim tim i visinu) do koje epruveta treba da se napuni uzorkom kako bi se obezbedili pogodni i bliski uslovi za vizuelna kolorimetrijska merenja. Obično se kolorimetrijske cijevi nastoje da budu istog oblika i promjera, jer visina sloja obojenog rastvora zavisi od potonjeg. Boce za kolorimetriju biraju se na sličan način (obično farmaceutske boce promjera do 25 mm).

Najprecizniji rezultati pri analizi vizuelnom kolorimetrijskom metodom postižu se ako se uporedi boja uzorka sa bojom. model standardnih rješenja. Pripremaju se unapred korišćenjem standardnih reagenasa prema metodama datim u Dodatku 1. Treba imati na umu da su boje koje nastaju kolorimetrijskim reakcijama obično nestabilne, pa se pri opisu pripreme rastvora navodi njihov rok trajanja, ako je potrebno.

Radi pojednostavljenja vizuelne kolorimetrije tokom terenskih analiza, boja rastvora uzorka se može porediti ne sa standardnim rastvorima, već sa ucrtanom kontrolnom skalom na kojoj uzorci reproduciraju boju (boju i intenzitet) modelnih standardnih rastvora pripremljenih u skladu sa specificiranim vrijednosti koncentracije ciljne komponente. Kontrolne vage koje se koriste za vizualnu kolorimetriju kao dio nekih testnih kompleta prikazane su na kartici boja.

Kao rezultat analize tokom vizuelne kolorimetrije uzima se vrednost koncentracije komponente koja je po boji najbliža uzorku kontrolne skale ili modelnog standardnog rastvora. Rezultat analize je predstavljen kao:

“blizu _________________________ mg/l.”
vrijednost koncentracije na skali

U slučajevima kada se pokaže da boja otopine uzorka u kolorimetrijskoj epruveti ima srednji intenzitet između bilo kojeg uzorka na kontrolnoj skali, rezultat analize se bilježi u obliku:

“od _______ do _______ mg/l.”

Ako se ispostavi da je boja otopine uzorka u kolorimetrijskoj epruveti intenzivnija od najudaljenijeg uzorka na skali s maksimalnom koncentracijom, razrijedite uzorak. Nakon ponovljene kolorimetrije, uvodi se faktor korekcije koji uzima u obzir stepen razblaženja uzorka. Rezultat analize u ovom slučaju je napisan u obliku:

“više od ___________________________________mg/l.”
maksimalna vrijednost koncentracije na skali

Rice. 1. Fotoelektrični kolorimetri:
a) laboratorija, stepen MKFM-02;
b) polje, SMART brend (LaMotte Co., SAD).

Obojeni uzorci dobijeni tokom analiza mogu se kolorimetrizovati i pomoću fotoelektrokolorimetara (slika 1). Ovom metodom optička gustina rastvora uzoraka se određuje u staklenim kivetama sa dužinom optičkog puta od 1–2 cm od fotoelektrokolorimetarskog kompleta (mogu se koristiti i kivete sa većom dužinom optičke putanje, ali u tom slučaju analizu treba izvršiti izvedeno sa zapreminom uzorka povećanom za 2-3 puta). Instrumentalna kolorimetrija može značajno poboljšati tačnost analize, ali zahtijeva veću pažnju i vještinu u radu, te preliminarnu konstrukciju kalibracijske karakteristike (poželjno najmanje 3 konstrukcije). U ovom slučaju mjere se vrijednosti optičke gustoće standardnih otopina modela (vidi Dodatak 1). Prilikom analize terenskim metodama u ekspedicijskim uvjetima, prikladno je fotometrirati uzorke korištenjem terenskih kolorimetara. Konkretno, u te svrhe, JSC "Christmas+" isporučuje različite vrste kolorimetara koji imaju set uklonjivih svjetlosnih filtera u širokom rasponu valnih dužina vidljive svjetlosti. Vrijednosti glavnih parametara u slučaju instrumentalne kolorimetrije date su u tekstu koji opisuje definicije.

Karakteristike analize titrimetrijskom metodom

Titrimetrijski Analitička metoda se zasniva na kvantitativnom određivanju volumena otopine jedne ili dvije tvari koje međusobno reagiraju, a koncentracija jedne od njih mora biti precizno poznata. Otopina u kojoj je koncentracija tvari precizno poznata naziva se titrant ili titrirana otopina. Prilikom analize najčešće se standardna otopina stavlja u mjernu posudu i pažljivo, u malim porcijama, dozira, sipajući u ispitni rastvor dok se ne utvrdi kraj reakcije. Ova operacija se zove titracija. Na kraju reakcije, stehiometrijski interakcija titranta sa analitom i dostiže se tačka ekvivalencije. U tački ekvivalencije, količina (mol) titranta potrošena na titraciju je tačno jednaka i hemijski ekvivalentna količini (mol) komponente koja se utvrđuje. Ekvivalentna tačka se obično određuje dodavanjem odgovarajućeg indikatora u rastvor i posmatranjem promene boje.

Prilikom analize titrimetrijskom metodom (karbonat, bikarbonat, hlorid, kalcijum, ukupna tvrdoća) određivanje se vrši u tikvicama ili epruvetama kapaciteta 15–20 ml, sa oznakom 10 ml. Tokom procesa titracije, rastvor se meša staklenom šipkom ili mućkanjem.

Pri analizi niskomineralizovanih voda preporučljivo je koristiti titrirane rastvore smanjenih koncentracija (0,02–0,03 mol/l), koje se mogu dobiti odgovarajućim razblaženjem koncentrovanijih titriranih rastvora destilovanom vodom.
Radi praktičnosti rada sa epruvetama, mogu se ugraditi u otvore merača zamućenja (slika 2) ili postaviti u police.

A) b)

Rice. 2. Merač zamućenja sa epruvetama za zamućenje:
a) opšti pogled, b) presjek
1 – epruveta za zamućenost;
2 – restriktivni prsten;
3 – tijelo mjerača zamućenja;
4 – crna tačka;
5 – ekran mjerača zamućenja.

Potrebne količine rastvora tokom titracije mere se biretama, mernim pipetama ili jednostavnijim uređajima za doziranje: špricevi, baždarene kapaljke itd. Najpogodnije za titraciju su birete sa slavinom.

Rice. 3. Sredstva za doziranje rastvora:
a – bireta sa zapornom slavinom, b – mjerna pipeta,
c – dozator šprice, d – obična pipeta s kapaljkom,
d – boca sa kapaljkom.

Radi lakšeg punjenja mjernih pipeta otopinama i titracije, one su hermetički spojene na gumenu krušku pomoću spojne gumene cijevi. Nemojte puniti pipete rastvorima usisavanjem u usta! Još je praktičnije raditi sa mjernim pipetama postavljanjem u postolje zajedno sa medicinskom štrcaljkom, hermetički spojenom na pipetu fleksibilnom cijevi (gumena, silikonska itd.) (Sl. 4).

A b
Rice. 4. Postavke za titracije u tronošcima:
a – mjerna pipeta; b – bireta sa slavinom.

Treba imati na umu da se mjerenje volumena otopine u biretama, volumetrijskim cijevima i volumetrijskim bocama vrši duž donjeg ruba tečnog meniskusa (u slučaju vodenih otopina uvijek je konkavan). U ovom slučaju, oko posmatrača treba da bude u nivou oznake. Nemojte izduvavati zadnju kap rastvora iz pipete ili birete. Također je potrebno znati da je svo volumetrijsko stakleno posuđe kalibrirano i graduirano na temperaturi od 20°C, stoga, da bi se dobili precizni rezultati za mjerenje zapremina, temperatura otopina treba biti blizu sobne temperature kada se koriste pipete, birete i droppers. Kod upotrebe volumetrijskih tikvica temperatura rastvora treba da bude što bliže 20°C, jer značajan kapacitet volumetrijske tikvice dovodi do primjetne greške u mjerenju zapremine (zbog termičkog širenja ili kompresije rastvora) kada temperatura odstupi od 20°C za više od 2–3°C.

Kolorimetrijske metode, na osnovu određivanja stepena boje jedinjenja nastalih kao rezultat različitih „reakcija u boji“:

A) Somogyijeva metoda (1933), koja koristi sposobnost glukoze da reducira bakrov oksid hidrat u bakrov oksid, koji zauzvrat pretvara arseno-molibdinsku kiselinu u molibden plavo. Ova metoda je nespecifična, radno intenzivna i trenutno se rijetko koristi u kliničkim dijagnostičkim laboratorijama;

B) Folin-Wu metoda (1919), koja se sastoji od određivanja boje molibden plave boje, koja nastaje kao rezultat redukcije bakrenog tartarata u bakrov oksid. Potonji, u interakciji s molibdotustengonskom kiselinom, daje reakciju boje. Metoda je relativno jednostavna: njena negativna strana je da ne postoji stroga proporcionalnost između glukoze prisutne u krvi i rezultirajuće boje;

C) Krezelius-Seifertova metoda (1928, 1942) temelji se na redukciji pikrinske kiseline u pikraminsku kiselinu, nakon čega slijedi njena kolorimetrija. Metoda je brza, ali ne baš tačna. Greška može biti veća od 10-20%. U tom smislu, navedena metoda ima indikativnu vrijednost;

D) metoda sa antronskim reagensom prema Morrisu (1948) i Roheu (1955). Antron metoda uključuje kolorimetriju kompleksa boja nastalog kao rezultat kombinacije antrona s ugljikohidratima. Precizni rezultati se mogu dobiti upotrebom visoko pročišćenih hemikalija i održavanjem konstantne temperature;

D) Gultmannova metoda orto-toluidina koju je modificirao Hivarinen-Nikilla (1962), koja se sastoji od određivanja intenziteta boje otopine koja je rezultat interakcije orto-toluidina sa glukozom. Ova metoda je specifična i precizna, omogućava određivanje "prave" glukoze i stoga se predlaže kao jedinstvena metoda. Nedostaci uključuju upotrebu neorganskih (octena kiselina) i organskih (TCA) kiselina i korak ključanja.

Shema reakcije orto-toluidinske metode:

Proteini u krvi + TCA ---> denaturacija i precipitacija
glukoza (H+, zagrijavanje) -----> hidroksimetilfurfural
hidroksimetilfurfural + o-toluidin ------> plavo-zelena boja

Kolorimetrijski(sa engleskog boja - boja) je metoda analize zasnovana na poređenju kvalitativnih i kvantitativnih promjena u tokovima vidljive svjetlosti dok oni prolaze kroz ispitni rastvor i referentni rastvor. Komponenta koja se određuje pretvara se u obojeno jedinjenje pomoću hemijske analitičke reakcije, nakon čega se mjeri intenzitet boje rezultirajućeg rastvora. Prilikom mjerenja intenziteta boje uzoraka pomoću fotokolorimetra, metoda se naziva fotokolorimetrijski. Shodno tome, pri vizuelnom merenju intenziteta boje (na primer, procenom intenziteta boje u poređenju sa nekim uzorkom), metoda se naziva vizuelno-kolorimetrijski.

gdje je D optička gustina otopine;

I o i I – intenzitet svetlosnog toka koji pada na rastvor (I o) i prolazi kroz rastvor (I):

ε – koeficijent apsorpcije svjetlosti (konstantna vrijednost za datu obojenu supstancu), l × g-mol -1 cm -1;

C – koncentracija obojene supstance u rastvoru, g-mol/l;

l– debljina sloja rastvora koji apsorbuje svetlost (dužina optičke putanje), cm.

Nakon obrade uzorka i dodavanja reagensa, uzorci dobijaju boju. Intenzitet boje je mjera koncentracije analita. Prilikom analize vizuelnom kolorimetrijskom metodom (pH, ukupno gvožđe, fluorid, nitrat, nitrit, amonijum, ukupni metali), određivanje se vrši u kolorimetrijskim epruvetama sa oznakom „5 ml“ ili u tikvicama sa oznakom „10 ml“.

Kolorimetrijske cijevi su obične, široko korištene u laboratorijama, bezbojne staklene cijevi unutrašnjeg prečnika (12,8 ± 0,4) mm. Kolorimetrijske epruvete mogu imati višestruke oznake („5 mL“, „10 mL“) koje ukazuju na zapreminu (a samim tim i visinu) do koje epruveta treba da se napuni uzorkom kako bi se obezbedili pogodni i bliski uslovi za vizuelnu kolorimetriju. Obično se kolorimetrijske cijevi nastoje da budu istog oblika i promjera, jer visina sloja obojenog rastvora zavisi od potonjeg. Boce za kolorimetriju biraju se na sličan način (obično farmaceutske boce promjera do 25 mm).

Najprecizniji rezultati pri analizi vizuelnom kolorimetrijskom metodom postižu se ako se uporedi boja uzorka sa bojom. model standardnih rješenja. Pripremaju se unapred korišćenjem standardnih reagenasa prema metodama datim u Dodatku 1. Treba imati na umu da su boje koje nastaju kolorimetrijskim reakcijama obično nestabilne, pa se pri opisu pripreme rastvora navodi njihov rok trajanja, ako je potrebno.

"blizu (vrijednost koncentracije na skali) mg/l (mg-eq/l).“

U slučaju kada se pokaže da boja otopine uzorka u kolorimetrijskoj epruveti ima srednji intenzitet između bilo kojeg uzorka na kontrolnoj skali, rezultat analize se bilježi u obliku:

“od _____ do ______ mg/l (mg-eq/l).”

„više (maksimalna vrijednost koncentracije na skali) mg/l (mg-eq/l).“

Obojeni uzorci dobijeni tokom analize takođe se mogu kolorimetrizovati pomoću fotoelektrokolorimetara. Ovom metodom optička gustina rastvora uzoraka se određuje u staklenim kivetama sa dužinom optičkog puta od 1 - 2 cm od fotoelektrokolorimetarskog kompleta (mogu se koristiti i kivete sa većom dužinom optičke putanje, ali u tom slučaju analizu treba izvršiti izvedeno sa zapreminom uzorka povećanom za 2-3 puta). Instrumentalna kolorimetrija može značajno poboljšati tačnost analize, ali zahtijeva veću pažnju i vještinu u radu, te preliminarnu konstrukciju kalibracijske karakteristike (poželjno najmanje 3 konstrukcije). U ovom slučaju mjere se vrijednosti optičke gustoće standardnih otopina modela (vidi Dodatak 1). Prilikom analize terenskim metodama u ekspedicijskim uvjetima, prikladno je fotometrirati uzorke korištenjem terenskih kolorimetara.

Kolorimetrija kao metoda hemijske analize koristi se za određivanje koncentracije određene supstance u rastvoru. Metoda vam omogućava da radite s obojenim otopinama ili otopinama koje se mogu učiniti obojenim kao rezultat određene kemijske reakcije.

Osnove kolorimetrije

Metode hemijske analize pomoću kolorimetrije zasnovane su na Bouguer-Lambert-Weer zakonu, koji kaže da intenzitet boje zavisi od koncentracije obojene supstance u rastvoru i od debljine sloja tečnosti.

Koristeći različite kolorimetrijske tehnike, moguće je procijeniti kvantitativni sadržaj određenih tvari u otopini s prilično visokom preciznošću - obično je 0,1-1%. Ta tačnost, po pravilu, nije niža od preciznosti kojom se određuju koncentracije kao rezultat mnogo složenijih i skupljih hemijskih analiza i dovoljna je za mnoge zadatke – ne samo industrijske, već i stručne. Kolorimetrijskim metodama moguće je odrediti koncentracije supstanci do 10−8 mol/l.

Kolorimetrijske metode koriste vizuelno poređenje ili poređenje pomoću instrumenata - fotokolorimetara ili spektrofotometara. Poređenje se vrši direktnim ili kompenzacijskim metodama.

Direktna metoda

Direktna metoda uključuje poređenje stepena obojenosti ispitnog rastvora na određenoj temperaturi iu određenom sloju tečnosti sa standardnim rastvorom. Standard sadrži tačno poznatu količinu supstance za bojenje na istoj temperaturi i u istom sloju tečnosti.

Ponekad se prave poređenja sa destilovanom vodom. U pravilu se takve metode oslanjaju na korištenje fotokolorimetara ili spektrofotometara. Ovi instrumenti mjere struju, koja zavisi od intenziteta emitovane svjetlosti koja prolazi kroz rastvor koji se ispituje.

Preciznost hardverskog merenja je veća od vizuelnog merenja. Vizuelna metoda se također koristi za poređenje intenziteta boje otopine sa standardnim otopinama u kojima je poznata koncentracija tvari.

Metod kompenzacije

Metoda kompenzacije zasniva se na dovođenju boje ispitnog uzorka na referentnu boju. Rješenja, koristeći različite optičke uređaje - ogledala, stakla i prizme, postavljaju se u uređaj na način da se kombinuju u vidnom polju istraživača. Oko je u stanju precizno snimiti istu boju dva uzorka. Kod nekih uređaja zadatak je olakšan činjenicom da kada se intenzitet boje poklopi, vizualna granica koja je prvobitno razdvajala rješenja nestaje.

Da bi se ispitivana otopina dovela do standardne, u nju se dodaje prozirno otapalo ili se povećava visina sloja tekućine. Zatim se iz vrijednosti dodanog razrjeđivača ili visine sloja otopine izvodi kvantitativna karakteristika koncentracije tvari za bojenje u otopini. Metode kompenzacije koriste se u vizualnim kolorimetrima i fotokolorimetrima. Oni su najpraktičniji, jer na njih ne utječu vanjski faktori - na primjer, temperatura.

Kada i gdje se koriste kolorimetrijske metode?

Kolorimetrijske metode za hemijsku analizu koriste se u slučajevima kada je hemijski sastav rastvora tačno poznat; rastvor je transparentan; postoji referentni uzorak; temperature uzorka i ispitnog rastvora su jednake. Ovim metodama moguće je odrediti koncentraciju supstanci u neobojenim otopinama, ako je moguće učiniti otopinu obojenom dodavanjem određenog reagensa.

Kolorimetrija se koristi:

U analitičkoj hemiji;
- u medicini (sadržaj krvi);
- da kontroliše kvalitet vode za piće i otpadnih voda;
- u prehrambenoj industriji za određivanje stepena prečišćavanja vina, piva, šećera;
- u industriji - za analizu sastava ulja za podmazivanje, kerozina.

Prednosti kolorimetrijskih metoda:

Jednostavnost;
- nema potrebe za skupom opremom;
- efikasnost mjerenja, mogućnost izvođenja analiza direktno u proizvodnji;
- sposobnost određivanja vrlo malih koncentracija supstanci koje je teško izračunati drugim metodama hemijske analize.

U prodavnici laboratorijskog stakla i hemijske opreme "Prime Chemicals Group" možete kupiti kolorimetrijske epruvete različitih veličina po pristupačnim cenama. Dostavljamo širom Moskve i Moskovske regije.