Kolorimetriás módszerek. A kolorimetriás módszerekkel történő elemzés elvégzésének jellemzői Koncentrációs kolorimetriás módszer

Az oldatok színintenzitása vizuálisan és fotokolorimetriásan is mérhető. A vizuális módszerek nagyrészt szubjektívek, mivel az oldatok színintenzitásának összehasonlítása szabad szemmel történik. A színintenzitás vizuális mérésére tervezett műszereket ún színmérők. A vizuális kolorimetriás módszerek a következők: 1) szabványos sorozatmódszer; 2) kolorimetriás titrálási módszer; 3) kiegyenlítési módszer; 4) hígítási módszer.

Szabványos sorozatmódszer (színskálás módszer). Készítsen egy sor standard oldatot bármely anyagból fokozatosan változó koncentrációjú, bizonyos térfogatú, például 0,1 oldószerben; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 mg stb. ~ 10 db-ig. Helyezzen egy bizonyos térfogatú standardot és azonos térfogatú elemzett oldatot egy kémcsőbe, adjon hozzá azonos térfogatú szükséges reagenseket. Hasonlítsuk össze a vizsgálati oldat és a standard oldatok eredő színének intenzitását. Ha a vizsgált oldat színének intenzitása egybeesik egy 0,4 mg adott anyagot tartalmazó standardoldat színével, akkor annak a vizsgálati oldatban lévő tartalma 0,4 mg. Ha a vizsgálati oldat színe egy közbenső koncentrációnak felel meg, például 0,4 és 0,5 mg közötti, akkor a vizsgálati oldat koncentrációját a standard oldatok szomszédos koncentrációinak (körülbelül 0,45 mg) átlagának kell tekinteni. A pontosabb eredmények elérése érdekében javasolt a standard oldatok köztes sorozatának elkészítése.

A módszer hozzávetőleges eredményeket ad, és működés közben a skála gyakori megújítása szükséges egyes standard oldatok színének instabilitása miatt. A standard sorozatos módszerrel végzett elemzés során a kolorimetria alaptörvényének betartása nem szükséges.

Kolorimetriás titrálási módszer (duplikációs módszer). A vizsgált, ismeretlen koncentrációjú színes oldat egy bizonyos térfogatát összehasonlítjuk azonos térfogatú vízzel, amelyhez bürettából a színek intenzitása kiegyenlítéséig adjuk az azonos anyag koncentrációjú, színezett standard oldatát. A standard és a vizsgálati oldat színintenzitásának egybeesése alapján határozzuk meg az anyag tartalmát ismeretlen koncentrációjú oldatban. Az anyag koncentrációja a vizsgált oldatban Val vel x(g/ml-ben) a képlet határozza meg

ahol G a standard oldat titere, g/ml; V – standard oldat térfogata, ml; V1 – a kolorimetriához vett elemzett oldat térfogata, ml.

A módszer nem alkalmazható lassan lezajló reakciókra, illetve további kezelések (forralás, szűrés stb.) esetén.

Kiegyenlítési módszer. A vizsgált és a standard oldatok színintenzitásának összehasonlítása koloriméterben történik. A módszer azon alapul, hogy két, azonos anyag koncentrációjú oldat rétegének vastagságának változtatásával olyan állapotot érünk el, amelyben a mindkét oldaton áthaladó fényáram intenzitása azonos lesz - optikai egyensúly jön létre. . Az egyes oldatok optikai sűrűsége egyenlő:

A kiegyenlítési módszer a legpontosabb kolorimetriás módszer.

Hígítási módszer. A vizsgált és a standard oldatok azonos színintenzitását úgy érjük el, hogy a színesebb oldatot vízzel vagy megfelelő oldószerrel fokozatosan hígítjuk.

A hígítást azonos keskeny hengerekben végzik, milliliterekre és tizedekre osztva. Két azonos méretű és alakú henger a vizsgált és standard oldatokkal egy speciális mattüveg képernyővel ellátott háromlábú állványba kerül egymás mellé. Intenzívebb színű oldatba vizet vagy oldószert öntünk, amíg mindkét oldat színe azonos lesz. Miután az oldatok színei megegyeznek, megmérjük a hengerekben lévő oldatok térfogatát, és kiszámítjuk az ismeretlen koncentrációjú oldatban lévő anyagok mennyiségét.

KOLORIMETRIA(latin szín + görög metreo mérték, mérés) - fizikai és kémiai módszer egy analit oldat színintenzitásának meghatározására, vizuális vagy fotoelektromos méréseken alapulóan. A módszert széles körben alkalmazzák a klinikai, biokémiai és kémiai területeken. tanulmányok a különböző anyagok oldatokban lévő koncentrációinak meghatározására.

A legtöbb egységes ék, laboratóriumi biokémiai, kutatási módszer fotokolorimetriás kiegészítéssel rendelkezik (o-toluidin módszer a cukrok meghatározására, glükóz oxidáz módszer a vércukor meghatározására stb.). A kolorimetriás módszerek pontosak és kevés munkát igényelnek. Minden automatizált ék, biokémiai módszer kolorimetriás vagy spektrofotometriás. A fotokolorimetriát széles körben használják a gyógyszerek előállításának nyomon követésére a gyógyszeriparban, az iparban, az ellenőrző és analitikai laboratóriumokban stb. san koncert. laboratóriumok. A K.-t az oldatok pH-értékének meghatározásakor is használják kétszínű indikátorokkal pufferoldat jelenlétében (vagy anélkül); A fotokolorimetriában egyszínű indikátorokat használnak pufferoldat nélkül. A különböző anyagok oldatban történő meghatározását színreakciók segítségével nagyon régóta alkalmazzák; Az orvosok először kezdték el ezt. Oroszországban a 18. század elejétől kezdték el az ásványvizek kolorimetriás módszerekkel történő elemzését végezni. Ch. arr. orvosok és gyógyszerészek, akik növényi gyümölcsleveket használnak reagensként.

V. M. Severgin számos kolorimetriás módszert dolgozott ki ásványvizek elemzésére, és bővítette a K módszerrel meghatározott elemszámot.

K. segítségével meghatározzuk vagy az analit belső színét, vagy a reakciótermék színét. Kolorimetriásan 10 -3 és 10 -8 mol/l között lehet meghatározni. A fotocella „látja” az UV-spektrum egy részét, és az „ultraibolya kolorimetriában” használják. Az emberi szem nagyon érzékeny a színárnyalatokra, de a spektrumnak csak egy kis részét érzékeli; ráadásul az embereknek egyéni különbségei vannak az ilyen érzékenységben. A fotocella használata megszünteti a szem ezen hiányosságait. A színes oldat fényelnyelése (abszorpciója) bizonyos esetekben megfelel a Bouguer-Lambert-Beer törvénynek, amely szerint az elnyelt fény mennyisége függ a réteg vastagságától (optikai úthossz) és a színes oldat koncentrációjától. (azaz az elnyelő anyag koncentrációja). Az oldat optikai sűrűsége D = log(I 0 /I), ahol I 0 az oldatba belépő fényáram intenzitása, I a kimenő fényáram intenzitása, amelyet az oldatban lévő fényelnyelés gyengített. Ha a rétegvastagság b, akkor log(I 0 /I) = k*b, ahol k állandó érték. Az oldat D = k 1 *C állandó rétegvastagságánál, ahol C a koncentráció, k 1 állandó érték (k/2,303). A két egyenletet összevonva azt kapjuk

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

Ha b = 1 cm, C = 1 mol/l, akkor D = k 1. A k 1 állandót moláris extinkciós együtthatónak nevezzük, és görögül ε betűvel jelöljük. A moláris extinkciós együttható a vegyi anyagtól függ. az anyag összetételére, szerkezetére és állapotára, valamint az oldaton áthaladó fény hullámhosszára. A Bouguer-Lambert-Beer törvény csak monokromatikus fényre érvényes, azaz olyan fényáramra, amelynek hullámhossza (λ) azonos. A különböző vegyületek ε értéke 10 1 és 10 5 között változik. Minél nagyobb az ε érték, annál érzékenyebb a módszer.

A vizsgált oldaton áthaladó monokromatikus sugárzási fluxus intenzitásának és a kezdeti számláló fluxus intenzitásának arányát az oldat transzparenciájának vagy áteresztőképességének nevezzük, és T betűvel jelöljük. A T értékét általában százalékban fejezzük ki. : T = 100*I 0/I (%).

Az A betűvel jelölt oldat abszorpcióját százalékban is kifejezzük: A = 100(I 0 -I)/I(%).

K.-ban monokromatikus fényt kell használni. A monokromatizálást fényszűrők használatával érik el, amelyek színes médiák, amelyek csak egy bizonyos hullámhosszon adják át a fényt, de gyakran használnak olyan fényszűrőket, amelyek a spektrum szűk területeit emelik ki. A fényszűrő olyan fényt bocsát át, amely komplementer az oldat színéhez, azaz megfelel a spektrum azon tartományának, amelyet a vizsgált oldat elnyel. A fényszűrők színes üvegből készülnek. A korábban használt koloriméterek - a Dubosc koloriméter és az Autenrieth ékkoloriméter - nem rendelkeztek fényszűrőkkel, ami csökkentette a mérések pontosságát. A sok színes anyag oldatai általi fényelnyelés nem engedelmeskedik a Bouguer-Lambert-Beer törvénynek; ezekben az esetekben empirikus kalibrációs görbék (kalibrációs grafikonok) készülnek.

Vannak vizuális és fotoelektromos K. A standard sorozatok vizuális módszerében (skálás módszer) azonos színtelen üvegből és átmérőjű kémcsöveket használnak. A meghatározandó anyag standard oldatának mennyiségeit kémcsövekbe öntjük, geometriai előrehaladás szerint, és vízzel vagy más alkalmas folyadékkal (például etanollal) azonos térfogatra töltjük. Az eredmény egy színskála a legfényesebbtől a leggyengébbig. Hosszú élettartamú standard hígítások sorozata készíthető. A vizsgált, ismeretlen koncentrációjú oldatot összehasonlítjuk a színintenzitáson alapuló standardskálával, és megtaláljuk a hozzá legközelebb eső árnyalatot. Egy anyag koncentrációja így ±5%-os pontossággal határozható meg.

A hígítási módszerrel a vizsgált oldat színét a standardoldat színére hozzuk, az intenzívebb színű vizsgálati oldatot addig hígítjuk, amíg az megegyezik a kevésbé intenzív színű standard oldat színével, amelyben a vizsgált anyag koncentrációja ismert. Az árkok színét vizuálisan hasonlítják össze egy Walpole komparátor segítségével.

A Walpole komparátor egy négyszögletes paralelepipedon alakú doboz, hat fészekkel a kémcsövek számára (ábra). Kerek lyukak vannak az elülső és a hátsó falon. A hátsó falon lévő lyukakat matt üveg borítja, hogy egységes hátteret kapjunk. A második sor középső nyílásába a tesztoldatot tartalmazó kémcsövet, a két külső nyílásba pedig a megfelelő standardoldatokat tartalmazó kémcsöveket helyezzük; a középső kémcsövet cserélve keress egy standard oldatot, amelynek színe megegyezik a vizsgált oldat színével (vagy a legközelebb áll hozzá). Néha az intenzívebb színű vizsgálati oldatot vízzel vagy más oldószerrel addig hígítják, amíg a színe össze nem hasonlítható a referenciaminta színével. A térfogat mérésére célszerű ugyanolyan átmérőjű kémcsöveket használni. A koncentrációt a képlet segítségével számítjuk ki

Használattal = With st *V use /V st

ahol C isp a vizsgálati oldat koncentrációja, C st a standard oldat koncentrációja, V isp a vizsgálati oldat térfogata, V CT a standard oldat térfogata. A módszer pontosabb, mint az előző.

A szintezési módszer a szabvány- és próbaárok pillérei magasságának kiegyenlítéséből áll. Ezeknek az árkoknak a magasságát a KOL-1M koncentrációs koloriméter speciális küvettáiba mozgatásával egyenlítik ki, amely fényszűrővel és megvilágító lámpával van felszerelve. A vizsgálati oldat koncentrációját a hígítási módszerhez hasonlóan kell kiszámítani.

A FEK-M, FEK-N-57, FEK-56 és FEK-60 fotoelektromos kolorimétert fotoelektromos színezésre használják. A mérés a kontroll- és tesztoldatokon áthaladó és a fotocellákra eső fényáramok kiegyenlítésén alapul. A fotokoloriméterek rendkívül érzékenyek, pontosak és objektívek (lásd Fotometria).

A fotoelektromos elemzés körülményei lehetővé teszik az extrakciós-fotometriás módszer alkalmazását is, amikor csak a reakcióterméket extraháljuk szerves oldószerrel, és a színezett reagens a vizes fázisban marad anélkül, hogy a meghatározást zavarná.

Az analízis pontosságának növelésére, a nagy koncentrációk meghatározására (gyógyszerészeti elemzésben), a zavaró komponensek és a reagens fényelnyelésének hatásának kiküszöbölésére differenciális módszert alkalmaznak. Ebben az esetben a vizsgált és a standard oldatok optikai sűrűségét nem egy tiszta, nulla abszorpciójú oldószerhez viszonyítva mérjük, hanem az analit színes oldatához viszonyítva, amelynek C0-koncentrációja közel van a Csp-koncentrációhoz. A fotokolorimetriás titrálást FET-UNIZ készüléken végezzük. A küvetta egy üveg, mágneses keverővel és fölötte egy bürettával. A fénysugár vízszintesen áthatol az üveg tartalmán és eléri a fotocellát. A fotoáramot galvanométer rögzíti.

Bibliográfia: Babko A. K. és Pilipenno A. T. Fotometriai elemzés, M., 1974; Bulatov M. I. és Kalinkin I. P. Gyakorlati útmutató a fotokolorimetriás és spektrofotometriás elemzési módszerekhez, L., 1972; Korenman I. M. Fotometriai analízis, Módszerek szerves vegyületek meghatározására, M., 1975.

F. M. Shemyakin.

2 Kolorimetriás és fotokolorimetriás módszerek.

A fotokolorimetriás módszer a legelterjedtebb a levegőben lévő mérgező anyagok mikrokoncentrációjának meghatározására szolgáló műszerek fejlesztésében.

A fotokolorimetriás elemzési módszeren alapuló műszerek színszelektív reakciót alkalmaznak egy oldatban vagy szalagon lévő indikátor és a gáz-levegő keverék egy komponense között, amelynek koncentrációját meghatározzák. Ezenkívül a meghatározandó komponens koncentrációjának mértéke a reakció eredményeként képződő komplexek színintenzitása.

A fotokolorimetriás elemzési módszer előnyei a nagy érzékenység, szelektivitás és sokoldalúság. A módszer nagy érzékenysége annak köszönhető, hogy a kémiai kölcsönhatás színes termékét oldatban vagy szalagon képes felhalmozni. A módszer érzékenysége meredeken csökken, ha több térfogatszázalékos és nagyobb koncentrációt mérünk.

A fotokolorimetriás módszer szelektivitását az magyarázza, hogy jelentős számú meghatározandó gáz és gőz esetén a keverék kimutathatatlan komponenseinek ismert összetétele mellett specifikus színreakciók választhatók.

Az ezzel a módszerrel meghatározott anyagok köre igen széles, ezért a fotokolorimetriás gázelemzők a leguniverzálisabb eszközök közé tartoznak. A gyakorlatban a fotokolorimetriás gázanalizátorok különféle anyagok meghatározására való alkalmazásának lehetőségének meghatározásakor a döntő tényező a megfelelő reagens kiválasztása, amely a meghatározandó komponenssel konkrét színreakciót ad, valamint a készülék működési módjának megválasztása. .

A fotokolorimetriás gázelemzőknek két típusa van, amelyek alapvetően különböznek egymástól tervezésükben és működési elvükben.

Egyes gázanalizátorokban, amelyeket fotokolorimetriás folyadékanalizátoroknak neveznek, a reakció oldatban megy végbe, és a meghatározandó komponens koncentrációját az oldat fényelnyelésével mérik. Az ilyen típusú készülékek előnye a nagyobb mérési pontosság (a fő csökkentett hiba kb. 5%), valamint a koncentrált savakat tartalmazó indikátor oldatok alkalmazásának lehetősége, ami különösen fontos a kémiailag inaktív anyagok mikrokoncentrációinak elemzéséhez. normál körülmények között (szénhidrogének, terpének és néhány más szerves termék).

A folyékony fotokolorimetriás gázanalizátorok fő hátránya, amely megnehezíti működésüket ipari körülmények között, a tervezés bonyolultsága és terjedelmessége, amelyet számos mechanikai eszköz (szivattyúk, oldatadagolók, motorok, szelepek, kapcsolók stb.) jelenléte okoz. amelyek biztosítják a reakcióban résztvevő komponensek (gáz - folyadék) mozgását és kölcsönhatását. Ez a hátrány előre meghatározta a folyékony gáz analizátorok korlátozott fejlesztését és alkalmazását.

Egyelőre nem létezik kielégítő modell egy kellően egyszerű, megbízható és olcsó gáz-folyadék berendezésre, amelyet a hazai műszergyártó ipar sorozatban gyártana. A szakirodalomban csak néhány olyan folyékony fotokoloriméter leírása található, amelyek nitrogén-oxidok (FK4501, FK.4502 stb.), hidrogén-szulfid (FK5601) és néhány más gáz mikrokoncentrációjának meghatározására szolgálnak. Ezeknek az eszközöknek a fejlesztése a tömeggyártásba nem került prototípusok kiadásával, vagy kis sorozatok speciális célú kiadásával zárult. Mindeközben a folyékony fotokolorimetriás gázelemző készülékek tökéletes tervezésére van szükség, mivel az alkalmazott módszer sajátosságai miatt lehetővé teszik ezen eszközök alkalmazási körének kiterjesztését számos olyan szerves anyagra, amelyeket nem más típusú mérésekkel határoznak meg. eszközöket.

A fotokolorimetriás szalaganalizátoroknak nevezett gázanalizátorokban a reakció egy textil- vagy papírszalagrétegen megy végbe, és a meghatározandó komponens koncentrációját az indikátorszalag azon szakaszáról visszaverődő fényáram csillapításával mérik, amely megváltoztatta a szalag felületét. szín a meghatározandó komponenssel való kémiai kölcsönhatás eredményeként.

A reagens indikátor fizikai-kémiai tulajdonságaitól függően akár előzetesen, speciális feldolgozása során (száraz indikátorszalag), vagy közvetlenül a fotokolorimetriája előtt (nedves indikátorszalag) is felhelyezhető az alapszalagra. A jelzőszalag, különösen a száraz szalag használata lehetővé teszi az eszközök tervezésének egyszerűsítését, méreteinek és súlyának csökkentését, a törékeny részek kiküszöbölését, és ezáltal az eszközök működési megbízhatóságának növelését.

Ezenkívül a szalagos fotokolorimetriás gázelemzők szignifikánsan nagyobb érzékenységgel rendelkeznek, mint a folyékony eszközök. Például a szalagos és folyékony gáz analizátorok érzékenységi küszöbe 0,0002 és 0,02 mg/l hidrogén-szulfidnál, 0,001 és 0,01 mg/l nitrogén-dioxidnál.

A szalagos gázanalizátorok jelentős hátránya a jelentős mérési hiba, amely elsősorban a szalaganyag heterogenitásából és impregnáltságából adódik, valamint az ellenőrző vegyi elemzés hibája a készülék kalibrálásakor.

Ha azonban figyelembe vesszük a szalagos fotokolorimetriás gázanalizátorok előnyeit, valamint azt, hogy az ipari helyiségek levegőjének tisztaságának ellenőrzésekor viszonylag nagy mérési hiba megengedett, akkor a fejlesztés és használat előtérbe helyezése teljesen megfelelőnek tekinthető. Ezen eszközök közül az ipari helyiségek levegőjében lévő mérgező gázok és gőzök maximális megengedett koncentrációjának jelzésére és jelzésére szolgál .

Az elmúlt évtizedben a szalagos fotokolorimetriás gázelemzők jelentős fejlődésen mentek keresztül.

Az első ilyen típusú eszközöket közvetlenül a fotokolorimetria előtt cseppentőről nedvesített indikátorszalag felhasználásával hozták létre (FL6801, FKG-3 stb.).

Ezt követően e műszerek mérőáramköreit továbbfejlesztették, a kidolgozott módosítások alkalmazási körét bővítették, és univerzális szalagos fotokolorimétereket hoztak létre, amelyek a levegőben található gázok és gőzök széles skálájának kis koncentrációinak mérésére szolgálnak.

A nedves jelzőszalaggal ellátott készülékek egyik legújabb kialakítása az FL5501 univerzális fotokolorimetriás gázelemző. A két fotocellás mérőáramkör elektromos kompenzációval (optikai helyett) ebben a készülékben lehetővé tette az eszköz tervezésének egyszerűsítését és a beállításával kapcsolatos műveletek csökkentését.

A szalagos fotokolorimetriás gázanalizátorok további fejlesztése a száraz indikátorszalagot használó eszközök létrehozása. Az ilyen típusú eszközöket elsősorban a tervezés egyszerűsége különbözteti meg, mivel nem igényelnek olyan eszközöket, amelyek biztosítják az indikátormegoldást, valamint annak adagolását és a szalaghoz való adagolását egy adott program szerint.

E módszer alapján számos eszköz készült, köztük a száraz indikátorszalaggal ellátott fotokolorimetriás gázelemző (FGTs) alapkialakítása, amely számos módosítással rendelkezik (FGTs-1V, FGTs-1E, FGTs-2, FGTs- 3, FGTs-4).

Ezeknek az eszközöknek a kialakítása nem biztosítja a sokoldalúságukat - a különböző gázok és gőzök koncentrációjának ugyanazon eszközzel történő meghatározását.

Ez a hátrány nagyrészt a fotokolorimetriás elemzési technikák (specifikus reakciók) hiányából adódik a levegőben lévő számos anyag esetében.

A módszerek alkalmazásának és a műveletek végrehajtásának jellemzői

Az érzékszervi módszerekkel végzett elemzés jellemzői

Vizuális, érzékszervi és turbidimetriás módszerekkel (szag-, íz-, szín-, zavarosság-, szulfát-anion-koncentráció-meghatározás) végzett elemzéskor az elemzést végző személynek képesnek kell lennie az íz, szag, szín, zavarosság mértékének helyes meghatározására, saját maga segítségével. ízérzékelés, szaglás és látás.

A kolorimetriás módszerekkel végzett elemzések sajátosságai

Kolorimetriás(az angol színből) egy olyan elemzési módszer, amely a látható fényáramok minőségi és mennyiségi változásainak összehasonlításán alapul, amikor azok áthaladnak a vizsgálati oldaton és a referenciaoldaton. A meghatározandó komponenst kémiai analitikai reakcióval színes vegyületté alakítják, majd megmérik a kapott oldat színintenzitását. A minták színintenzitásának fotokoloriméterrel történő mérésénél a módszert ún fotokolorimetriás. Ennek megfelelően a színintenzitás vizuális mérésekor (például a színintenzitás értékelésével valamilyen mintához képest) a módszer ún. vizuális-kolorimetrikus.

A kolorimetria alaptörvénye a Bouguer–Lambert–Beer törvény (erről többet megtudhat bármely kolorimetriás elemzési módszerekről szóló kézikönyvben vagy egy elemi fizika kurzusban) a következőképpen van megírva:

Ahol: D – az oldat optikai sűrűsége;
én 0 És én – az oldatra eső fényáram intenzitása ( én 0) és átengedjük az oldaton ( én);
ε – fényelnyelési együttható (egy adott színezett anyag állandó értéke), l x g-mol–1 x cm–1;
C – a színezett anyag koncentrációja az oldatban, g-mol/l;
l – a fényelnyelő oldatréteg vastagsága (optikai úthossz), cm.

A feldolgozás és a reagensek hozzáadása után a minták színt kapnak. A színintenzitás az analit koncentrációjának mértéke. Vizuális kolorimetriás módszerrel (pH, összes vas, fluor, nitrát, nitrit, ammónium, összes fém) végzett elemzés esetén a meghatározást „5 ml” jelzésű kolorimetriás csövekben vagy „10 ml” jelzésű palackokban végzik.

A kolorimetriás csövek a laboratóriumokban széles körben használt színtelen üvegcsövek, amelyek belső átmérője (12,8 ± 0,4) mm. A kolorimetriás csöveken több jelölés is lehet ("5 ml", "10 ml"), amelyek jelzik azt a térfogatot (és ezáltal a magasságot), ameddig a csövet meg kell tölteni mintával, hogy kényelmes és közeli feltételeket biztosítsanak a vizuális kolorimetriához. Jellemzően a kolorimetrikus csöveket igyekeznek azonos alakú és átmérőjűek lenni, mert ez utóbbitól függ a színes oldat rétegének magassága. A kolorimetriás lombikokat hasonlóan választják ki (általában legfeljebb 25 mm átmérőjű gyógyszerészeti palackok).

A vizuális kolorimetriás módszerrel végzett elemzés során a legpontosabb eredményeket akkor érjük el, ha a minta színét összehasonlítjuk a színnel modell standard megoldások. Ezeket előzetesen, standard reagensekkel, az 1. függelékben megadott módszerek szerint készítik el. Figyelembe kell venni, hogy a kolorimetriás reakciók során fellépő színek általában instabilak, ezért az oldatok elkészítésének leírásakor megadjuk azok eltarthatóságát, ha szükséges.

A terepi analízisek során a vizuális kolorimetria egyszerűsítése érdekében a mintaoldat színe nem a standard oldatokkal, hanem egy megrajzolt kontrollskálával hasonlítható össze, amelyen a minták reprodukálják az előírásoknak megfelelően elkészített modell standard oldatok színét (színét és intenzitását). a célkomponens koncentrációértékei. Az egyes tesztkészletek részeként a vizuális kolorimetriához használt kontrollskálák a színfülön láthatók.

A vizuális kolorimetria során végzett analízis eredménye annak a komponensnek a koncentrációértéke, amely színben a legközelebb áll a kontrollskála vagy a modell standard oldat mintájához. Az elemzés eredménye a következőképpen jelenik meg:

„közel _________________________ mg/l-hez.”
koncentráció érték a skálán

Azokban az esetekben, amikor a mintaoldat színe a kolorimetriás csőben a kontrollskálán lévő bármely minta között közepes intenzitású, az elemzés eredményét a következő formában kell rögzíteni:

"_______-tól _______ mg/l-ig."

Ha a kolorimetriás kémcsőben lévő mintaoldat színe intenzívebbnek bizonyul, mint a maximális koncentrációjú skála legkülső mintája, a mintát hígítsa fel. Ismételt kolorimetria után korrekciós tényezőt kell bevezetni a minta hígítási fokának figyelembevétele érdekében. Az elemzés eredménye ebben az esetben a következő formában van írva:

„több mint______________________________________ mg/l.”
maximális koncentrációérték a skálán

Rizs. 1. Fotoelektromos koloriméterek:
a) laboratórium, MKFM-02 fokozat;
b) mező, SMART márka (LaMotte Co., USA).

Az elemzések során kapott színes minták fotoelektrokoloriméterrel is koloriméterezhetők (1. ábra). Ezzel a módszerrel a mintaoldatok optikai sűrűségét a fotoelektrokoloriméter készletből 1-2 cm optikai úthosszúságú üvegküvettákban határozzuk meg (hosszabb optikai úthosszú küvetták is használhatók, de ebben az esetben az analízist célszerű elvégezni). 2-3-szorosára növelt mintamennyiséggel végezzük). A műszeres kolorimetria jelentősen javíthatja az analízis pontosságát, de nagyobb körültekintést és jártasságot igényel a munkavégzés, valamint a kalibrációs karakterisztika előzetes megalkotása (lehetőleg legalább 3 konstrukció). Ebben az esetben a modell standard oldatok optikai sűrűségeit mérik (lásd az 1. függeléket). Az expedíciós körülmények között végzett terepi módszerekkel történő elemzéskor célszerű a mintákat terepi koloriméterrel fotométerezni. Különösen ilyen célokra a JSC "Christmas+" különféle típusú színmérőket szállít, amelyek eltávolítható fényszűrőkkel rendelkeznek a látható fény hullámhosszainak széles tartományában. A műszeres kolorimetria esetén a fő paraméterek értékeit a definíciókat leíró szöveg tartalmazza.

A titrimetriás módszerrel végzett elemzés jellemzői

Titrimetrikus Az analitikai módszer egy vagy két egymással reakcióba lépő anyag oldat térfogatának mennyiségi meghatározásán alapul, és ezek közül az egyiknek a koncentrációját pontosan ismerni kell. Az olyan oldatot, amelyben egy anyag koncentrációja pontosan ismert, titrálóoldatnak vagy titrált oldatnak nevezzük. Az elemzés során leggyakrabban a standard oldatot mérőedénybe helyezzük, és óvatosan, kis adagokban adagoljuk, a reakció végének meghatározásáig a vizsgálati oldatba öntjük. Ezt a műveletet titrálásnak nevezik. A reakció végén sztöchiometrikus A titrálószer és az analit kölcsönhatása eléri az ekvivalencia pontot. Az ekvivalencia ponton a titrálásra fordított titrálószer mennyisége (mol) pontosan megegyezik és kémiailag egyenértékű a meghatározandó komponens mennyiségével (mol). Az ekvivalencia pontot általában úgy határozzuk meg, hogy megfelelő indikátort adunk az oldathoz, és figyeljük a színváltozást.

A titrimetriás módszerrel (karbonát, bikarbonát, klorid, kalcium, összkeménység) végzett analízis esetén a meghatározást 10 ml-es jelzéssel ellátott, 15–20 ml-es lombikban vagy kémcsövekben végzik. A titrálás során az oldatot üvegrúddal vagy rázatással keverjük.

Alacsony ásványi tartalmú vizek elemzésekor célszerű csökkentett koncentrációjú (0,02-0,03 mol/l) titrált oldatokat használni, amelyeket a töményebb titrált oldatok desztillált vízzel történő megfelelő hígításával kaphatunk.
A kémcsövekkel végzett munka kényelme érdekében beszerelhetők a zavarosságmérő furataiba (2. ábra), vagy állványokba helyezhetők.

A) b)

Rizs. 2. Zavarosságmérő zavarossági kémcsövekkel:
a) általános nézet, b) metszeti nézet
1 – zavarossági kémcső;
2 – korlátozó gyűrű;
3 – zavarosságmérő test;
4 – fekete pont;
5 – zavarosságmérő képernyő.

A titrálás során szükséges oldatmennyiséget bürettákkal, mérőpipettákkal vagy egyszerűbb adagolóeszközökkel mérjük: fecskendő, kalibrált cseppentő stb.

Rizs. 3. Az oldatok adagolásának módjai:
a – büretta elzárócsappal, b – mérőpipetta,
c – fecskendőadagoló, d – egyszerű cseppentős pipetta,
d – csepegtetős üveg.

A mérőpipetták oldatokkal való megtöltésének és titrálásának megkönnyítése érdekében a pipettákat egy gumicsővel hermetikusan csatlakoztatják egy gumigömbhöz. Ne töltsön pipettákat oldatokkal a szájába szívva! Még kényelmesebb a mérőpipettákkal való munkavégzés, ha orvosi fecskendővel együtt állványba szereljük, flexibilis csővel (gumi, szilikon stb.) hermetikusan összekötve a pipettával (4. ábra).

A b
Rizs. 4. Állványon végzett titrálás beállításai:
a – mérőpipetta; b – büretta csappal.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy a bürettában, mérőcsövekben és mérőlombikban lévő oldat térfogatának mérése a folyékony meniszkusz alsó széle mentén történik (vizes oldatok esetében mindig homorú). Ebben az esetben a megfigyelő szemének a jel szintjén kell lennie. Ne fújja ki az utolsó csepp oldatot pipettából vagy bürettából. Azt is tudni kell, hogy minden térfogatmérő üvegedényt 20 °C-os hőmérsékleten kalibrálnak és osztályoznak, ezért a pontos térfogatmérési eredmények érdekében az oldatok hőmérsékletének közel kell lennie a szobahőmérséklethez pipetták, büretták, ill. csepegtetők. Mérőlombikok használatakor az oldat hőmérséklete a lehető legközelebb legyen 20°C-hoz, mert a mérőlombik jelentős kapacitása észrevehető hibához vezet a térfogat mérésében (az oldat hőtágulása vagy összenyomódása miatt), ha a hőmérséklet 2-3 °C-nál nagyobb mértékben tér el 20 °C-tól.

Kolorimetriás módszerek, a különböző „színreakciók” eredményeként képződött vegyületek színének meghatározásán alapul:

A) Somogyi módszere (1933), amely a glükóz azon képességét használja fel, hogy a réz-oxid-hidrátot réz-oxiddá redukálja, ami viszont az arzén-molibdénsavat molibdénkékké alakítja. Ez a módszer nem specifikus, munkaigényes, és jelenleg ritkán használják a klinikai diagnosztikai laboratóriumokban;

B) a Folin-Wu módszer (1919), amely a réz-tartarát réz-oxiddá redukciója eredményeként képződő molibdénkék színének meghatározásából áll. Ez utóbbi a molibdotustantongonsavval kölcsönhatásba lépve színreakciót ad. A módszer viszonylag egyszerű: negatív oldala, hogy nincs szigorú arányosság a vérben jelenlévő glükóz és a kapott szín között;

C) a Krezelius-Seifert módszer (1928, 1942) a pikrinsav pikraminsavvá történő redukcióján alapul, majd ezt követi a kolorimetria. A módszer gyors, de nem túl pontos. A hiba meghaladhatja a 10-20%-ot. Ebben a tekintetben a megadott módszer indikatív értékű;

D) Morris (1948) és Rohe (1955) szerinti anthrone reagens módszer. Az antron módszer az antron és a szénhidrátok kombinációja eredményeként létrejött színkomplex kolorimetriáját foglalja magában. Pontos eredmények érhetők el nagy tisztaságú vegyszerek használatával és állandó hőmérséklet fenntartásával;

D) Hivarinen-Nikilla (1962) által módosított Gultmann-féle orto-toluidin módszer, amely az orto-toluidin és a glükóz kölcsönhatásából származó oldat színének intenzitásának meghatározásából áll. Ez a módszer specifikus és pontos, lehetővé teszi a „valódi” glükóz meghatározását, ezért egységes módszerként javasolták. A hátrányok közé tartozik a szervetlen (ecetsav) és szerves (TCA) savak alkalmazása és a forralási lépés.

Az orto-toluidin módszer reakcióvázlata:

Vérfehérjék + TCA ---> denaturáció és precipitáció
glükóz (H+, fűtés) -----> hidroxi-metil-furfurol
hidroximetilfurfurol + o-toluidin ------> kékeszöld szín

Kolorimetriás(angolról szín – szín) egy olyan elemzési módszer, amely a látható fényáramok minőségi és mennyiségi változásainak összehasonlításán alapul, amikor azok áthaladnak a vizsgálati oldaton és a referenciaoldaton. A meghatározandó komponenst kémiai analitikai reakcióval színes vegyületté alakítják, majd megmérik a kapott oldat színintenzitását. A minták színintenzitásának fotokoloriméterrel történő mérésénél a módszert ún fotokolorimetriás. Ennek megfelelően a színintenzitás vizuális mérésekor (például a színintenzitás értékelésével valamilyen mintához képest) a módszer ún. vizuális-kolorimetrikus.

A kolorimetria alaptörvénye a Bouguer-Lambert-Beer törvény (erről többet megtudhat bármely kolorimetriás elemzési módszerekről szóló kézikönyvben vagy egy elemi fizika tanfolyamon) a következőképpen van megírva:

ahol D az oldat optikai sűrűsége;

I о és I – az oldatra eső (I о) és az oldaton áthaladó fényáram intenzitása (I):

ε – fényelnyelési együttható (egy adott színezett anyag állandó értéke), l × g-mol -1 cm -1;

C – a színezett anyag koncentrációja az oldatban, g-mol/l;

l– a fényelnyelő oldatréteg vastagsága (optikai úthossz), cm.

A minta feldolgozása és reagensek hozzáadása után a minták színt kapnak. A színintenzitás az analit koncentrációjának mértéke. Vizuális kolorimetriás módszerrel (pH, összes vas, fluor, nitrát, nitrit, ammónium, összes fém) végzett elemzés esetén a meghatározást „5 ml” jelzésű kolorimetriás csövekben vagy „10 ml” jelzésű lombikokban végzik.

A kolorimetriás csövek közönséges, laboratóriumokban széles körben használt színtelen üvegcsövek, amelyek belső átmérője (12,8 ± 0,4) mm. A kolorimetriás csöveken több jelölés is lehet ("5 ml", "10 ml"), amelyek jelzik azt a térfogatot (és ezáltal a magasságot), ameddig a csövet meg kell tölteni mintával, hogy kényelmes és közeli feltételeket biztosítsanak a vizuális kolorimetriához. Jellemzően a kolorimetrikus csöveket igyekeznek azonos alakú és átmérőjűek lenni, mert ez utóbbitól függ a színes oldat rétegének magassága. A kolorimetriás lombikokat hasonlóan választják ki (általában legfeljebb 25 mm átmérőjű gyógyszerészeti palackok).

A vizuális kolorimetriás módszerrel végzett elemzés során a legpontosabb eredményeket akkor érjük el, ha a minta színét összehasonlítjuk a színnel modell standard megoldások. Ezeket előzetesen, standard reagensekkel, az 1. függelékben megadott módszerek szerint készítik el. Figyelembe kell venni, hogy a kolorimetriás reakciók során fellépő színek általában instabilak, ezért az oldatok elkészítésének leírásakor megadjuk azok eltarthatóságát, ha szükséges.

"Bezárás (koncentráció értéke a skálán) mg/l (mg-eq/l).

Abban az esetben, ha a kolorimetriás csőben lévő mintaoldat színe köztes intenzitásúnak bizonyul a kontrollskála bármely mintája között, az elemzés eredményét a következő formában rögzítjük:

„_____-tól ______ mg/l-ig (mg-eq/l).”

"több (maximális koncentrációérték a skálán) mg/l (mg-eq/l).

Az elemzés során kapott színes minták fotoelektro-koloriméterrel is koloriméterezhetők. Ezzel a módszerrel a mintaoldatok optikai sűrűségét a fotoelektrokoloriméter készlettől 1 - 2 cm optikai úthosszúságú üvegküvettákban határozzuk meg (hosszabb optikai úthosszú küvetták is használhatók, de ebben az esetben az elemzést célszerű elvégezni 2-3-szorosára növelt mintamennyiséggel végezzük). A műszeres kolorimetria jelentősen javíthatja az analízis pontosságát, de nagyobb körültekintést és jártasságot igényel a munkavégzés, valamint a kalibrációs karakterisztika előzetes megalkotása (lehetőleg legalább 3 konstrukció). Ebben az esetben a modell standard oldatok optikai sűrűségeit mérik (lásd az 1. függeléket). Az expedíciós körülmények között végzett terepi módszerekkel történő elemzéskor célszerű a mintákat terepi koloriméterrel fotométerezni.

A kolorimetriát mint kémiai elemzési módszert egy bizonyos anyag oldatban lévő koncentrációjának meghatározására használják. A módszer lehetővé teszi, hogy színes oldatokkal vagy olyan oldatokkal dolgozzon, amelyek egy bizonyos kémiai reakció eredményeként színessé tehetők.

Kolorimetria alapjai

A kolorimetriás kémiai elemzési módszerek a Bouguer-Lambert-Weer törvényen alapulnak, amely kimondja, hogy a szín intenzitása az oldatban lévő színes anyag koncentrációjától és a folyadékréteg vastagságától függ.

Különféle kolorimetriás technikák segítségével meglehetősen nagy pontossággal meg lehet becsülni bizonyos anyagok mennyiségi tartalmát egy oldatban - általában 0,1-1%. Ez a pontosság általában nem alacsonyabb annál a pontosságnál, amellyel a koncentrációkat sokkal bonyolultabb és drágább kémiai elemzések eredményeként határozzák meg, és számos feladathoz elegendő - nemcsak ipari, hanem szakértői jellegű is. Kolorimetriás módszerekkel 10-8 mol/l-ig lehet meghatározni az anyagok koncentrációját.

A kolorimetriás módszerek vizuális összehasonlítást vagy összehasonlítást alkalmaznak műszerekkel - fotokoloriméterekkel vagy spektrofotométerekkel. Az összehasonlítás közvetlen vagy kompenzációs módszerekkel történik.

Közvetlen módszer

A közvetlen módszer magában foglalja a vizsgálati oldat színezhetőségi fokának összehasonlítását egy bizonyos hőmérsékleten és egy bizonyos folyadékrétegben egy standard oldattal. A szabvány pontosan ismert mennyiségű színezőanyagot tartalmaz azonos hőmérsékleten és azonos folyadékrétegben.

Néha desztillált vízzel hasonlítják össze. Az ilyen módszerek általában fotokoloriméterek vagy spektrofotométerek használatán alapulnak. Ezek a műszerek az áramerősséget mérik, amely a vizsgált oldaton áthaladó kibocsátott fény intenzitásától függ.

A hardveres mérés pontossága nagyobb, mint a vizuális mérésé. Vizuális módszerrel is hasonlítják össze az oldat színintenzitását olyan standard oldatokkal, amelyekben ismert az anyag koncentrációja.

Kompenzációs módszer

A kompenzációs módszer a vizsgálati minta színének a referenciaszínhez való hozzáigazításán alapul. A különféle optikai eszközöket - tükröket, üvegeket és prizmákat - használó megoldásokat úgy helyezik el a készülékben, hogy azok a kutató látóterében egyesüljenek. A szem képes pontosan rögzíteni két minta azonos színét. Egyes készülékeknél megkönnyíti a feladatot, hogy a színintenzitás egyezésekor eltűnik az a vizuális határ, amely eredetileg elválasztotta a megoldásokat.

Annak érdekében, hogy a vizsgált oldatot a standard oldattá hozzuk, átlátszó oldószert adunk hozzá, vagy megnöveljük a folyadékréteg magasságát. Ezután a hozzáadott hígítószer értékéből vagy az oldatréteg magasságából származtatják az oldatban lévő színezőanyagok koncentrációjának mennyiségi jellemzőjét. A kompenzációs módszereket vizuális koloriméterekben és fotokoloriméterekben alkalmazzák. Ezek a legpraktikusabbak, mivel nem befolyásolják őket külső tényezők - például a hőmérséklet.

Mikor és hol alkalmazzák a kolorimetriás módszereket?

A kémiai elemzés kolorimetriás módszereit olyan esetekben alkalmazzák, amikor az oldat kémiai összetétele pontosan ismert; az oldat átlátszó; van referenciaminta; a minta és a vizsgálati oldat hőmérséklete egyenlő. Ezekkel a módszerekkel meg lehet határozni a színtelen oldatokban lévő anyagok koncentrációját, ha lehetséges az oldat színezése bizonyos reagens hozzáadásával.

Kolorimetriát használnak:

Az analitikai kémiában;
- az orvostudományban (vértartalom);
- az ivóvíz és szennyvíz minőségének ellenőrzésére;
- az élelmiszeriparban a bor, sör, cukor tisztítási fokának meghatározására;
- az iparban - kenőolajok, kerozin összetételének elemzésére.

A kolorimetriás módszerek előnyei:

Egyszerűség;
- nincs szükség drága felszerelésre;
- a mérések hatékonysága, a termelésben közvetlenül történő elemzések lefolytatásának képessége;
- az anyagok nagyon kis koncentrációinak meghatározásának képessége, amelyeket más kémiai elemzési módszerekkel nehéz kiszámítani.

A "Prime Chemicals Group" laboratóriumi üvegáru és vegyi felszerelés boltjában különböző méretű kolorimetriás kémcsöveket vásárolhat megfizethető áron. Szállítunk Moszkva egész területén és a moszkvai régióban.