Kolorimetriniai metodai. Analizės atlikimo taikant kolorimetrinius metodus ypatumai Koncentracijos kolorimetrijos metodas

Tirpalų spalvos intensyvumas gali būti matuojamas vizualiai ir fotokolorimetriškai. Vizualiniai metodai iš esmės yra subjektyvūs, nes tirpalų spalvos intensyvumas lyginamas plika akimi. Prietaisai, skirti vizualiai matuoti spalvų intensyvumą, vadinami kolorimetrai. Vizualiniai kolorimetriniai metodai apima: 1) standartinės serijos metodą; 2) kolorimetrinio titravimo metodas; 3) išlyginimo metodas; 4) praskiedimo metodas.

Standartinis serijos metodas (spalvų skalės metodas). Paruoškite seriją standartinių bet kurios medžiagos tirpalų, kurių koncentracija palaipsniui keičiasi tam tikrame tirpiklio tūryje, pavyzdžiui, 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5 mg ir tt iki ~ 10 vnt. Į mėgintuvėlį įpilkite tam tikrą kiekvieno etalono tūrį ir tą patį analizuojamo tirpalo tūrį, įpilkite vienodus kiekius reikalingų reagentų. Palyginkite gautos tiriamojo tirpalo ir etaloninių tirpalų spalvos intensyvumą. Jei tiriamojo tirpalo spalvos intensyvumas sutampa su etaloninio tirpalo, kuriame yra 0,4 mg tam tikros medžiagos, spalva, tai jo kiekis tiriamajame tirpale yra 0,4 mg. Jei tiriamojo tirpalo spalva atitinka vidutinę koncentraciją, pavyzdžiui, nuo 0,4 iki 0,5 mg, tada tiriamojo tirpalo koncentracija imama kaip vidurkis tarp gretimų etaloninių tirpalų koncentracijų (apie 0,45 mg). Norint gauti tikslesnius rezultatus, rekomenduojama paruošti tarpines standartinių tirpalų serijas.

Metodas duoda apytikslius rezultatus ir eksploatacijos metu būtina dažnai atnaujinti skalę dėl kai kurių standartinių tirpalų spalvos nestabilumo. Atliekant analizę naudojant standartinių serijų metodą, laikytis pagrindinio kolorimetrijos dėsnio nebūtina.

Kolorimetrinis titravimo metodas (dubliavimo metodas). Tam tikras neaiškios koncentracijos analizuojamo spalvoto tirpalo tūris lyginamas su tokiu pat tūriu vandens, į kurį iš biuretės pilamas tos pačios medžiagos tam tikros koncentracijos spalvotas etaloninis tirpalas, kol spalvų intensyvumas išlyginamas. Remiantis etaloninio ir tiriamojo tirpalo spalvos intensyvumo sutapimu, nustatomas medžiagos kiekis nežinomos koncentracijos tirpale. Medžiagos koncentracija tiriamame tirpale Su X(g/ml) randamas pagal formulę

čia G yra etaloninio tirpalo titras, g/ml; V – etaloninio tirpalo tūris, ml; V1 – kolorimetrijai paimto analizuojamo tirpalo tūris, ml.

Metodas netaikomas reakcijoms, kurios vyksta lėtai ir jei reikia papildomų apdorojimų (virinimas, filtravimas ir pan.).

Išlyginimo metodas. Nagrinėjamų ir standartinių tirpalų spalvos intensyvumas lyginamas kolorimetrais. Metodas pagrįstas tuo, kad keičiant dviejų tirpalų su skirtingomis tos pačios medžiagos koncentracijomis sluoksnio storį pasiekiame būseną, kai šviesos srauto, einančio per abu tirpalus, intensyvumas bus vienodas – susidaro optinė pusiausvyra. . Kiekvieno tirpalo optinis tankis yra atitinkamai lygus:

Išlyginimo metodas yra tiksliausias kolorimetrijos metodas.

Skiedimo metodas. Tirpalo ir etaloninio tirpalo spalvos intensyvumas yra vienodas, palaipsniui skiedžiant vandeniu arba atitinkamu tirpikliu labiau spalvotą tirpalą.

Skiedimas atliekamas vienoduose siauruose cilindruose su padalijimu į mililitrus ir dešimtąsias. Du vienodo dydžio ir formos cilindrai su analizuojamais ir standartiniais tirpalais dedami vienas šalia kito į specialų trikojį su matinio stiklo ekranu. Vanduo arba tirpiklis pilamas į intensyvesnės spalvos tirpalą, kol abiejų tirpalų spalva tampa vienoda. Sutapus tirpalų spalvas, išmatuojami tirpalų tūriai cilindruose ir apskaičiuojamas medžiagų kiekis nežinomos koncentracijos tirpale.

KOLORIMETRIJA(lot. spalva spalva + graik. metreo matas, matas) – fizikinis ir cheminis metodas analitės tirpalo spalvos intensyvumui nustatyti, remiantis vizualiniais arba fotoelektriniais matavimais. Metodas plačiai naudojamas klinikinėje, biocheminėje ir chemijos srityse. tyrimai, skirti nustatyti įvairių medžiagų koncentracijas tirpaluose.

Dauguma unifikuotų pleištinių, laboratorinių biocheminių, tyrimo metodų turi fotokolorimetrinį užbaigimą (o-toluidino metodas cukrų nustatymui, gliukozės oksidazės metodas gliukozės kiekiui kraujyje nustatyti ir kt.). Kolorimetriniai metodai yra tikslūs ir reikalauja mažai darbo. Visi automatiniai pleištiniai, biocheminiai metodai yra kolorimetriniai arba spektrofotometriniai. Fotokolorimetrija plačiai naudojama stebint vaistų gamybą farmacijos, pramonės, kontrolės ir analizės laboratorijose ir kt. san koncertas. laboratorijos. K. taip pat naudojamas nustatant tirpalų pH vertę su dviejų spalvų indikatoriais, esant buferiniam tirpalui (arba be jo); Fotokolorimetrijoje vienspalviai indikatoriai naudojami be buferinio tirpalo. Įvairių medžiagų nustatymas tirpale naudojant spalvines reakcijas naudojamas labai seniai; Pirmą kartą tai pradėjo daryti gydytojai. Rusijoje mineralinių vandenų analizės kolorimetriniais metodais buvo pradėtos atlikti nuo XVIII amžiaus pradžios. Juos atliko Ch. arr. gydytojai ir vaistininkai, naudojantys augalų sultis kaip reagentus.

V. M. Severginas sukūrė ne vieną kolorimetrinį mineralinių vandenų analizės metodą ir išplėtė K metodu nustatytų elementų skaičių.

K. pagalba nustatoma arba būdinga analitės spalva, arba reakcijos produkto spalva. Kolorimetriškai galima nustatyti nuo 10 -3 iki 10 -8 mol/l. Fotoelementas „mato“ dalį UV spektro ir naudojamas „ultravioletinėje kolorimetrijoje“. Žmogaus akis labai jautriai reaguoja į spalvų atspalvius, tačiau suvokia tik nedidelę spektro dalį; be to, žmonės turi individualių tokio jautrumo skirtumų. Fotoelemento naudojimas pašalina šiuos akies trūkumus. Šviesos sugertis (sugertis) spalvotu tirpalu kai kuriais atvejais paklūsta Bouguer-Lambert-Beer dėsniui, pagal kurį sugertos šviesos kiekis priklauso nuo sluoksnio storio (optinio kelio ilgio) ir spalvoto tirpalo koncentracijos. (t. y. sugeriančios medžiagos koncentracija). Tirpalo optinis tankis D = log(I 0 /I), kur I 0 – į tirpalą patenkančio šviesos srauto intensyvumas, I – išeinančios šviesos srauto, susilpninto dėl šviesos sugerties tirpale, intensyvumas. Jei sluoksnio storis b, tai log(I 0 /I) = k*b, kur k yra pastovi reikšmė. Esant pastoviam tirpalo sluoksnio storiui D = k 1 *C, kur C yra koncentracija, k 1 yra pastovi reikšmė, lygi (k/2,303). Sujungę dvi lygtis, gauname

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

Jei b = 1 cm, C = 1 mol/l, tai D = k 1. Konstanta k 1 vadinama moliniu ekstinkcijos koeficientu ir graikiškai žymima raide ε. Molinis ekstinkcijos koeficientas priklauso nuo cheminės medžiagos. medžiagos sudėtį, struktūrą ir būseną bei per tirpalą praeinančios šviesos bangos ilgį. Bouguer-Lambert-Beer dėsnis galioja tik monochromatinei šviesai, t.y. šviesos srautui, kurio bangos ilgis (λ) yra vienodas. Įvairių junginių ε reikšmė svyruoja nuo 10 1 iki 10 5. Kuo didesnė ε reikšmė, tuo metodas jautresnis.

Monochromatinės spinduliuotės srauto, praeinančio per tiriamą tirpalą, intensyvumo santykis su pradinio skaičiavimo srauto intensyvumu vadinamas tirpalo skaidrumu arba pralaidumu ir žymimas raide T. T reikšmė paprastai išreiškiama procentais. : T = 100*I 0 /I (%).

Tirpalo absorbcija, žymima raide A, taip pat išreiškiama procentais: A = 100(I 0 -I)/I(%).

K. reikėtų naudoti monochromatinę šviesą. Monochromatizacija pasiekiama naudojant šviesos filtrus, kurie yra spalvotos terpės, praleidžiančios šviesą tik tam tikru bangos ilgiu, tačiau dažnai naudojami šviesos filtrai, išryškinantys siauras spektro sritis. Šviesos filtras praleidžia šviesą, kuri papildo tirpalo spalvą, t. y. atitinka spektro sritį, kurią sugeria analizuojamas tirpalas. Šviesos filtrai pagaminti iš spalvoto stiklo. Anksčiau naudoti kolorimetrai - Dubosc kolorimetras ir Autenrieth pleištinis kolorimetras - neturėjo šviesos filtrų, kurie sumažino matavimų tikslumą. Daugelio spalvotų medžiagų tirpalų šviesos sugertis nepaklūsta Bouguer-Lambert-Beer įstatymui; tokiais atvejais sudaromos empirinės kalibravimo kreivės (kalibravimo grafikai).

Yra vizualinis ir fotoelektrinis K. Vizualiniame standartinių serijų metodu (mastelio metodas) naudojamas vienodo bespalvio stiklo ir skersmens mėgintuvėlių rinkinys. Nustatomos medžiagos etaloninio tirpalo kiekiai supilami į mėgintuvėlius, didinant geometrinę progresiją, ir supilami iki tokio pat tūrio vandeniu arba kitu tinkamu skysčiu (pavyzdžiui, etanoliu). Rezultatas – spalvų skalė nuo ryškiausių iki silpniausių. Galima paruošti seriją ilgalaikių standartinių skiedimų. Analizuojamas nežinomos koncentracijos tirpalas lyginamas su etalonų skale pagal spalvos intensyvumą ir randamas jam artimiausias atspalvis. Tokiu būdu medžiagos koncentraciją galima nustatyti ±5 % tikslumu.

Taikant praskiedimo metodą, tiriamojo tirpalo spalva pakeičiama iki etaloninio tirpalo spalvos, skiedžiant intensyvesnės spalvos tiriamąjį tirpalą, kol jis sutampa su mažiau ryškios spalvos etaloninio tirpalo, kurio tiriamosios medžiagos koncentracija yra žinomas. Griovių spalva lyginama vizualiai naudojant Walpole komparatorių.

Walpole komparatorius yra stačiakampio gretasienio formos dėžutė su šešiais mėgintuvėliams skirtais lizdais (pav.). Priekinėse ir galinėse sienose yra apvalios skylės. Skylės galinėje sienelėje yra padengtos matiniu stiklu, kad būtų vienodas fonas. Mėgintuvėlis su tiriamuoju tirpalu dedamas į antros eilės vidurinį plyšį, o mėgintuvėliai su atitinkamais standartiniais tirpalais dedami į dvi išorines angas; keisdami vidurinį mėgintuvėlį, suraskite standartinį tirpalą, kurio spalva atitinka (arba yra artimiausia) tiriamam tirpalui. Kartais intensyvesnės spalvos tiriamasis tirpalas skiedžiamas vandeniu arba kitu tirpikliu, kol jo spalva prilygsta etaloninio mėginio spalvai. Tūriui matuoti patogu naudoti mėgintuvėlius su vienodo skersmens padalomis. Koncentracija apskaičiuojama pagal formulę

Naudojant = Su st *V naudoti /V st

čia C isp – tiriamojo tirpalo koncentracija, C st – etaloninio tirpalo koncentracija, V isp – tiriamojo tirpalo tūris, V CT – etaloninio tirpalo tūris. Metodas yra tikslesnis nei ankstesnis.

Išlyginimo būdas susideda iš standartinio ir bandomojo griovio stulpų aukščių išlyginimo. Šių griovių aukščiai išlyginami panardintuvus perkeliant į specialias koncentracijos kolorimetro KOL-1M kiuvetes, kuriose sumontuotas šviesos filtrų komplektas ir apšvietimo lempa. Bandomojo tirpalo koncentracija apskaičiuojama taip pat, kaip taikant praskiedimo metodą.

Fotoelektriniam dažymui naudojami fotoelektriniai kolorimetrai FEK-M, FEK-N-57, FEK-56 ir FEK-60. Matavimas pagrįstas šviesos srautų, einančių per kontrolinį ir tiriamąjį tirpalą ir patenkančių ant fotoelementų, išlyginimu. Fotokolorimetrai yra labai jautrūs, tikslūs ir objektyvūs (žr. Fotometrija).

Fotoelektrinės analizės sąlygos leidžia naudoti ir ekstrahavimo-fotometrinį metodą, kai organiniu tirpikliu ekstrahuojamas tik reakcijos produktas, o spalvotas reagentas lieka vandeninėje fazėje, netrukdydamas nustatymui.

Norint padidinti analizės tikslumą, nustatyti dideles koncentracijas (farmacinėje analizėje), pašalinti trukdančius komponentus ir reagento šviesos sugerties įtaką, naudojamas diferencinis metodas. Šiuo atveju analizuojamų ir standartinių tirpalų optinis tankis matuojamas ne gryno tirpiklio, kurio absorbcija nulinė, atžvilgiu, o spalvoto analitės tirpalo, kurio C0 koncentracija artima Cisp koncentracijai, atžvilgiu. Fotokolorimetrinis titravimas atliekamas FET-UNIZ įrenginiu. Kiuvetė yra stiklinė su magnetine maišykle ir biurete virš jos. Šviesos srautas prasiskverbia į stiklo turinį horizontaliai ir patenka į fotoelementą. Fotosrovę fiksuoja galvanometras.

Bibliografija: Babko A.K. ir Pilipenno A.T. Fotometrinė analizė, M., 1974; Bulatovas M. I. ir Kalinkinas I. P. Praktinis fotokolorimetrinių ir spektrofotometrinių analizės metodų vadovas, L., 1972; Korenman I. M. Fotometrinė analizė, Organinių junginių nustatymo metodai, M., 1975 m.

F. M. Šemjakinas.

2 Kolorimetriniai ir fotokolorimetriniai metodai.

Fotokolorimetrinis metodas buvo plačiausiai naudojamas kuriant prietaisus, skirtus toksinių medžiagų mikrokoncentracijoms ore nustatyti.

Prietaisai, pagrįsti fotokolorimetriniu analizės metodu, naudoja spalvų atrankinę reakciją tarp indikatoriaus tirpale arba juostoje ir dujų-oro mišinio komponento, kurio koncentracija nustatoma. Be to, nustatomo komponento koncentracijos matas yra reakcijos metu susidarančių kompleksų spalvos intensyvumas.

Fotokolorimetrinio analizės metodo privalumai yra didelis jautrumas, selektyvumas ir universalumas. Didelį metodo jautrumą lemia gebėjimas kaupti spalvotą cheminės sąveikos produktą tirpale arba juostoje. Matuojant kelių tūrio procentų ir didesnes koncentracijas, metodo jautrumas smarkiai sumažėja.

Fotokolorimetrinio metodo selektyvumas paaiškinamas tuo, kad daugybei dujų ir garų, kurių reikia nustatyti, esant žinomai neaptinkamų mišinio komponentų sudėtimi, galima pasirinkti specifines spalvos reakcijas.

Šiuo metodu nustatomų medžiagų spektras yra labai platus, todėl fotokolorimetriniai dujų analizatoriai priklauso universaliausiems prietaisams. Praktikoje nustatant galimybę naudoti fotokolorimetrinius dujų analizatorius įvairioms medžiagoms nustatyti, lemiamas veiksnys yra tinkamo reagento, suteikiančio konkrečią spalvos reakciją su nustatomu komponentu, parinkimas ir įrenginio veikimo režimo pasirinkimas. .

Yra dviejų tipų fotokolorimetriniai dujų analizatoriai, kurie iš esmės skiriasi savo konstrukcija ir veikimo principu.

Kai kuriuose dujų analizatoriuose, vadinamuose fotokolorimetriniais skysčių analizatoriais, reakcija vyksta tirpale, o nustatomo komponento koncentracija matuojama pagal tirpalo šviesos sugertį. Šio tipo prietaisų privalumas – didesnis matavimo tikslumas (pagrindinė sumažinta paklaida apie 5%) ir galimybė naudoti indikatorinius tirpalus, kuriuose yra koncentruotų rūgščių, o tai ypač svarbu tiriant medžiagų, kurios yra chemiškai neaktyvios, mikrokoncentracijos. normaliomis sąlygomis (angliavandeniliai, terpenai ir kai kurie kiti ekologiški produktai).

Pagrindinis skystų fotokolorimetrinių dujų analizatorių trūkumas, apsunkinantis jų veikimą pramoninėmis sąlygomis, yra konstrukcijos sudėtingumas ir masyvumas, atsirandantis dėl daugybės mechaninių įrenginių (siurblių, tirpalo dozatorių, variklių, vožtuvų, jungiklių ir kt.). kurios užtikrina reakcijoje dalyvaujančių komponentų (dujų – skysčio) judėjimą ir sąveiką. Šis trūkumas lėmė ribotą suskystintų dujų analizatorių kūrimą ir naudojimą.

Iki šiol nėra patenkinamo pakankamai paprasto, patikimo ir nebrangaus dujų-skysčio prietaiso, kurį serijiniu būdu gamintų buitinė prietaisų pramonė, modelio. Literatūroje galima rasti tik kelių konstrukcijų skystų fotokolorimetrų, skirtų azoto oksidų (FK4501, FK.4502 ir kt.), vandenilio sulfido (FK5601) ir kai kurių kitų dujų mikrokoncentracijoms nustatyti, aprašymą. Šių prietaisų kūrimas baigėsi tuo, kad buvo išleisti prototipai, kurie nebuvo pradėti masiškai gaminti, arba mažos serijos specialioms reikmėms. Tuo tarpu tobulos skystųjų fotokolorimetrinių dujų analizatorių konstrukcijos yra būtinos, nes dėl naudojamo metodo ypatumų jie leistų išplėsti šių prietaisų taikymo sritį, įtraukiant daugybę organinių medžiagų, kurios nėra nustatomos naudojant kitų tipų analizatorius. prietaisai.

Dujų analizatoriuose, vadinamuose fotokolorimetriniais juostiniais analizatoriais, reakcija vyksta ant tekstilės arba popierinės juostos sluoksnio, o nustatomo komponento koncentracija matuojama pagal šviesos srauto, atsispindėjusio nuo indikatorinės juostos dalies, pakeitusios jos dydį, susilpnėjimą. spalva dėl cheminės sąveikos su nustatomu komponentu.

Priklausomai nuo reagento indikatoriaus fizikinių ir cheminių savybių, jis gali būti klijuojamas ant pagrindo juostos arba iš anksto, specialaus apdorojimo metu (sausa indikatoriaus juosta), arba prieš pat fotokolorimetriją (šlapia indikatoriaus juosta). Indikacinės juostos, ypač sausos juostos, naudojimas leidžia supaprastinti prietaisų konstrukciją, sumažinti jų matmenis ir svorį, pašalinti trapias dalis ir taip padidinti prietaisų veikimo patikimumą.

Be to, juostiniai fotokolorimetriniai dujų analizatoriai turi žymiai didesnį jautrumą, palyginti su skystaisiais prietaisais. Pavyzdžiui, juostinių ir skystųjų dujų analizatorių jautrumo slenkstis yra atitinkamai 0,0002 ir 0,02 mg/l sieros vandenilio, 0,001 ir 0,01 mg/l azoto dioksidui.

Reikšmingas juostinių dujų analizatorių trūkumas yra didelė matavimo paklaida, kuri daugiausia nulemta juostos medžiagos ir jos impregnavimo nevienalytiškumo, taip pat kontrolinės cheminės analizės paklaida kalibruojant įrenginį.

Tačiau, jei atsižvelgsime į juostinių fotokolorimetrinių dujų analizatorių privalumus ir į tai, kad stebint oro švarą pramoninėse patalpose, leidžiama palyginti didelė matavimo paklaida, tuomet galima laikyti visai tikslinga teikti pirmenybę kūrimui ir naudojimui. šių įrenginių, skirtų didžiausioms leistinoms nuodingų dujų ir garų koncentracijoms gamybinių patalpų ore rodyti ir signalizuoti.

Per pastarąjį dešimtmetį juostiniai fotokolorimetriniai dujų analizatoriai buvo smarkiai tobulinami.

Pirmieji tokio tipo prietaisai buvo sukurti naudojant indikatoriaus juostą, sudrėkintą iš lašintuvo prieš pat fotokolorimetriją (FL6801, FKG-3 ir kt.).

Vėliau buvo patobulintos šių prietaisų matavimo grandinės, praplėstos sukurtų modifikacijų taikymo sritys, sukurti universalūs juostiniai fotokolorimetrai, skirti matuoti nedideles įvairiausių dujų ir garų koncentracijas ore.

Vienas iš naujausių įrenginių su šlapia indikatoriaus juosta dizaino yra universalus fotokolorimetrinis dujų analizatorius FL5501. Šiame įrenginyje panaudojus dviejų fotoelementų matavimo grandinę su elektrine kompensacija (vietoj optine), buvo galima supaprastinti įrenginio konstrukciją ir sumažinti su jo nustatymu susijusias operacijas.

Tolesnė juostinių fotokolorimetrinių dujų analizatorių plėtra yra prietaisų, kuriuose naudojama sausa indikacinė juosta, sukūrimas. Šio tipo įrenginiai pirmiausia išsiskiria savo konstrukcijos paprastumu, nes jiems nereikia prietaisų, kurie tiekia indikatoriaus tirpalą, taip pat jo dozavimą ir tiekimą į juostą pagal konkrečią programą.

Remiantis šiuo metodu, buvo sukurta daugybė prietaisų, įskaitant pagrindinį fotokolorimetrinio dujų analizatoriaus su sausa indikatoriaus juosta (FGT) konstrukciją, kuri turi keletą modifikacijų (FGTs-1V, FGTs-1E, FGTs-2, FGTs-). 3, FGTs-4).

Šių prietaisų konstrukcija nenumato jų universalumo – galimybės tuo pačiu prietaisu nustatyti įvairių dujų ir garų koncentracijas.

Šį trūkumą daugiausia lemia daugelio ore esančių medžiagų fotokolorimetrinės analizės metodų (specifinių reakcijų) trūkumas.

Metodų taikymo ir operacijų atlikimo ypatumai

Organoleptinių metodų analizės ypatumai

Analizuodamas vizualiniais, organoleptiniais ir drumstumo metodais (kvapo, skonio, spalvos, drumstumo, sulfatų anijonų koncentracijos nustatymas), analizę atliekantis asmuo turi sugebėti teisingai nustatyti skonį, kvapą, spalvą, drumstumo laipsnį, naudodamas savo. skonio, kvapo ir regos pojūtis.

Analizės atlikimo kolorimetriniais metodais ypatumai

Kolorimetrinis(iš anglų kalbos color) – tai analizės metodas, pagrįstas kokybinių ir kiekybinių matomų šviesos srautų pokyčių palyginimu, kai jie praeina pro tiriamąjį ir etaloninį tirpalą. Nustatomas komponentas cheminės analitinės reakcijos būdu paverčiamas spalvotu junginiu, po kurio išmatuojamas gauto tirpalo spalvos intensyvumas. Matuojant mėginių spalvos intensyvumą fotokolorimetru, metodas vadinamas fotokolorimetrinis. Atitinkamai, matuojant spalvos intensyvumą vizualiai (pavyzdžiui, vertinant spalvos intensyvumą lyginant su kokiu nors mėginiu), metodas vadinamas vizualinis-kolorimetrinis.

Pagrindinis kolorimetrijos dėsnis yra Bouguer–Lambert–Beer dėsnis (daugiau apie jį galite sužinoti bet kurioje kolorimetrinių analizės metodų žinyne arba elementarios fizikos kurse) parašytas taip:

Kur: D – tirpalo optinis tankis;
aš 0 Ir aš - šviesos srauto, krintančio ant tirpalo, intensyvumas ( aš 0) ir praleidžiamas per tirpalą ( aš);
ε – šviesos sugerties koeficientas (pastovi vertė tam tikrai spalvotai medžiagai), l x g-mol–1 x cm–1;
C – dažytos medžiagos koncentracija tirpale, g-mol/l;
l – šviesą sugeriančio tirpalo sluoksnio storis (optinio kelio ilgis), cm.

Po apdorojimo ir reagentų pridėjimo mėginiai įgauna spalvą. Spalvos intensyvumas yra analitės koncentracijos matas. Atliekant analizę vizualiniu kolorimetriniu metodu (pH, bendroji geležis, fluoridas, nitratas, nitritas, amonis, bendrieji metalai), nustatymas atliekamas kolorimetriniuose mėgintuvėliuose, pažymėtuose „5 ml“ arba buteliukuose, pažymėtuose „10 ml“.

Kolorimetriniai vamzdeliai yra įprasti bespalvio stiklo vamzdeliai, plačiai naudojami laboratorijose, kurių vidinis skersmuo yra (12,8 ± 0,4) mm. Kolorimetriniai mėgintuvėliai gali turėti kelis ženklus („5 mL“, „10 mL“), nurodančius tūrį (taigi ir aukštį), iki kurio mėgintuvėlis turi būti užpildytas mėginiu, kad būtų patogios ir artimos vizualinės kolorimetrijos sąlygos. Paprastai kolorimetriniai vamzdeliai stengiamasi būti vienodos formos ir skersmens, nes nuo pastarojo priklauso spalvoto tirpalo sluoksnio aukštis. Panašiai parenkamos kolbos kolorimetrijai (dažniausiai farmaciniai buteliai, kurių skersmuo iki 25 mm).

Tiksliausi rezultatai analizuojant vizualiniu kolorimetriniu metodu gaunami palyginus mėginio spalvą su spalva modelio standartiniai sprendimai. Jie ruošiami iš anksto naudojant standartinius reagentus pagal 1 priede pateiktus metodus. Reikia turėti omenyje, kad kolorimetrinių reakcijų metu atsirandančios spalvos dažniausiai būna nestabilios, todėl aprašant tirpalų ruošimą nurodomas jų tinkamumo laikas, t. jei būtina.

Siekiant supaprastinti vizualinę kolorimetriją atliekant lauko analizes, mėginio tirpalo spalva gali būti lyginama ne su etaloniniais tirpalais, o su nubraižyta kontroline skale, kurioje mėginiai atkuria modelių etaloninių tirpalų, paruoštų laikantis nurodytų reikalavimų, spalvą (spalvą ir intensyvumą). tikslinio komponento koncentracijos vertės. Kontrolinės skalės, naudojamos vizualinei kolorimetrijai kaip kai kurių bandymų rinkinių dalis, rodomos spalvų skirtuke.

Vizualinės kolorimetrijos metu atliktos analizės rezultatas yra komponento, kurio spalva yra arčiausiai kontrolinės skalės arba modelio etaloninio tirpalo mėginio, koncentracijos vertė. Analizės rezultatas pateikiamas taip:

„Arti _________________________ mg/l“.
koncentracijos vertė skalėje

Tais atvejais, kai mėginio tirpalo spalva kolorimetriniame mėgintuvėlyje yra tarpinio intensyvumo tarp bet kokių kontrolinės skalės mėginių, analizės rezultatas įrašomas tokia forma:

"nuo _______ iki _______ mg/l."

Jei kolorimetrinio mėgintuvėlio mėginio tirpalo spalva yra intensyvesnė nei skalės atokiausias mėginys, kurio koncentracija yra didžiausia, mėginį praskieskite. Po pakartotinės kolorimetrijos įvedamas pataisos koeficientas, siekiant atsižvelgti į mėginio praskiedimo laipsnį. Analizės rezultatas šiuo atveju rašomas tokia forma:

„daugiau nei______________________________________ mg/l“.
didžiausios koncentracijos vertės skalėje

Ryžiai. 1. Fotoelektriniai kolorimetrai:
a) laboratorija, MKFM-02 klasė;
b) laukas, SMART prekės ženklas (LaMotte Co., JAV).

Spalvoti mėginiai, gauti atliekant analizes, taip pat gali būti kolorimetrizuojami naudojant fotoelektrokolorimetrus (1 pav.). Šiuo metodu mėginių tirpalų optinis tankis nustatomas stiklinėse kiuvetėse, kurių optinio kelio ilgis yra 1–2 cm nuo fotoelektrokolorimetro rinkinio (galima naudoti ir ilgesnio optinio kelio kiuvetes, tačiau tokiu atveju analizė turėtų būti atliekama 2–3 kartus padidinus mėginio tūrį). Instrumentinė kolorimetrija gali žymiai pagerinti analizės tikslumą, tačiau reikalauja didesnio kruopštumo ir darbo įgūdžių bei išankstinės kalibravimo charakteristikos konstravimo (pageidautina, kad būtų bent 3 konstrukcijos). Šiuo atveju matuojamos modelio standartinių tirpalų optinio tankio vertės (žr. 1 priedą). Analizuojant lauko metodais ekspedicinėmis sąlygomis, pavyzdžius patogu fotografuoti naudojant lauko kolorimetrus. Konkrečiai, tokiems tikslams UAB „Christmas+“ tiekia įvairių tipų kolorimetrus, kurie turi išimamų šviesos filtrų rinkinį plačiame matomos šviesos bangos ilgio diapazone. Pagrindinių parametrų reikšmės instrumentinės kolorimetrijos atveju pateiktos apibrėžimus aprašančiame tekste.

Analizės taikant titrimetrinį metodą ypatumai

Titrimetrinis Analizės metodas pagrįstas vienos ar dviejų tarpusavyje reaguojančių medžiagų tirpalo tūrio kiekybiniu nustatymu, o vienos iš jų koncentracija turi būti tiksliai žinoma. Tirpalas, kuriame tiksliai žinoma medžiagos koncentracija, vadinamas titruojančiu arba titruotu tirpalu. Atliekant analizę, dažniausiai standartinis tirpalas dedamas į matavimo indą ir atsargiai, mažomis porcijomis, dozuojamas, pilant į tiriamąjį tirpalą, kol nustatoma reakcijos pabaiga. Ši operacija vadinama titravimu. Pasibaigus reakcijai, stechiometrinis titranto sąveika su analitimi ir pasiekiamas lygiavertiškumo taškas. Ekvivalentiškumo taške titravimui sunaudoto titranto kiekis (mol) yra tiksliai lygus ir chemiškai lygiavertis nustatomo komponento kiekiui (mol). Ekvivalentiškumo taškas paprastai nustatomas į tirpalą įdedant tinkamą indikatorių ir stebint spalvos pasikeitimą.

Atliekant analizę titrimetriniu metodu (karbonatas, bikarbonatas, chloridas, kalcis, bendras kietumas), nustatymas atliekamas 15–20 ml talpos kolbose arba mėgintuvėliuose, pažymėtuose 10 ml. Titravimo proceso metu tirpalas maišomas stikline lazdele arba purtant.

Analizuojant mažai mineralizuotus vandenis, patartina naudoti sumažintos koncentracijos (0,02–0,03 mol/l) titruotus tirpalus, kuriuos galima gauti tinkamai atskiedžiant koncentruotus titruotus tirpalus distiliuotu vandeniu.
Darbo su mėgintuvėliais patogumui juos galima montuoti į drumstumo matuoklio angas (2 pav.) arba sudėti į stelažus.

A) b)

Ryžiai. 2. Drumstumo matuoklis su drumstumo mėgintuvėliais:
a) bendras vaizdas, b) pjūvio vaizdas
1 – drumstumo mėgintuvėlis;
2 – ribojantis žiedas;
3 – drumstumo matuoklio korpusas;
4 – juodas taškas;
5 – drumstumo matuoklio ekranas.

Reikiami tirpalų kiekiai titravimo metu matuojami biuretėmis, matavimo pipetėmis arba paprastesniais dozavimo prietaisais: švirkštais, kalibruotais lašintuvais ir kt. Patogiausios titruoti – biuretės su kranu.

Ryžiai. 3. Tirpalų dozavimo priemonės:
a – biuretė su čiaupu, b – matavimo pipetė,
c – švirkšto dozatorius, d – paprasta pipetė lašintuvu,
d – buteliukas su lašintuvu.

Kad būtų lengviau užpildyti matavimo pipetes tirpalais ir titruoti, jos hermetiškai sujungiamos su gumine lempute, naudojant jungiamąjį guminį vamzdelį. Neužpildykite pipečių tirpalų įsiurbdami jas į burną! Dar patogiau dirbti su matavimo pipetėmis sumontavus jas į stovą kartu su medicininiu švirkštu, hermetiškai sujungtu su pipete lanksčiu vamzdeliu (guma, silikonas ir kt.) (4 pav.).

A b
Ryžiai. 4. Trikojų titravimo nustatymai:
a – matavimo pipetė; b – biuretė su čiaupu.

Reikėtų nepamiršti, kad tirpalo tūris biuretėse, matavimo mėgintuvėliuose ir matavimo kolbose matuojamas išilgai apatinio skysto menisko krašto (vandeninių tirpalų atveju jis visada yra įgaubtas). Šiuo atveju stebėtojo akis turi būti ženklo lygyje. Neišpūskite paskutinio tirpalo lašo iš pipetės ar biuretės. Taip pat būtina žinoti, kad visi tūriniai stiklo indai yra kalibruojami ir graduojami 20 ° C temperatūroje, todėl norint gauti tikslius tūrio matavimo rezultatus, naudojant pipetes, biuretes ir tirpalų temperatūra turi būti artima kambario temperatūrai. lašintuvai. Naudojant matavimo kolbas, tirpalo temperatūra turi būti kuo artimesnė 20°C, nes didelė matavimo kolbos talpa lemia pastebimą tūrio matavimo paklaidą (dėl tirpalo terminio plėtimosi ar suspaudimo), kai temperatūra nukrypsta nuo 20°C daugiau nei 2-3°C.

Kolorimetriniai metodai, remiantis junginių, susidariusių dėl įvairių „spalvinių reakcijų“, spalvos laipsnio:

A) Somogyi metodas (1933), kuris naudoja gliukozės gebėjimą redukuoti vario oksido hidratą į vario oksidą, kuris savo ruožtu paverčia arseno-molibdo rūgštį į molibdeno mėlyną. Šis metodas yra nespecifinis, daug darbo reikalaujantis ir šiuo metu retai naudojamas klinikinės diagnostikos laboratorijose;

B) Folin-Wu metodas (1919), kurį sudaro molibdeno mėlynos spalvos, susidariusios redukuojant vario tartratą į vario oksidą, spalva. Pastaroji, sąveikaudama su molibdotungono rūgštimi, suteikia spalvos reakciją. Metodas yra gana paprastas: jo neigiama pusė yra ta, kad nėra griežto proporcingumo tarp kraujyje esančios gliukozės ir gaunamos spalvos;

C) Krezelius-Seifert metodas (1928, 1942) pagrįstas pikrino rūgšties redukavimu į pikramo rūgštį, o po to atliekama jos kolorimetrija. Metodas greitas, bet nelabai tikslus. Klaida gali viršyti 10-20%. Šiuo atžvilgiu nurodytas metodas turi orientacinę reikšmę;

D) metodas su anthrone reagentu pagal Morris (1948) ir Rohe (1955). Antrono metodas apima spalvų komplekso, susidariusio dėl antrono ir angliavandenių derinio, kolorimetriją. Tikslius rezultatus galima gauti naudojant labai išgrynintas chemines medžiagas ir palaikant pastovią temperatūrą;

D) Gultmanno orto-toluidino metodas, modifikuotas Hivarinen-Nikilla (1962), kuris susideda iš tirpalo spalvos, susidariusios dėl orto-toluidino sąveikos su gliukoze, intensyvumo nustatymo. Šis metodas yra specifinis ir tikslus, leidžia nustatyti „tikrąją“ gliukozę, todėl siūlomas kaip vieningas metodas. Trūkumai apima neorganinių (acto rūgšties) ir organinių (TCA) rūgščių naudojimą ir virimo etapą.

Orto-toluidino metodo reakcijos schema:

Kraujo baltymai + TCA ---> denatūracija ir nusodinimas
gliukozė (H+, kaitinimas) -----> hidroksimetilfurfurolas
hidroksimetilfurfurolis + o-toluidinas ------> melsvai žalia spalva

Kolorimetrinis(iš anglų kalbos spalva - spalva) yra analizės metodas, pagrįstas kokybinių ir kiekybinių matomų šviesos srautų pokyčių palyginimu, kai jie praeina pro tiriamąjį ir etaloninį tirpalą. Nustatomas komponentas cheminės analitinės reakcijos būdu paverčiamas spalvotu junginiu, po kurio išmatuojamas gauto tirpalo spalvos intensyvumas. Matuojant mėginių spalvos intensyvumą fotokolorimetru, metodas vadinamas fotokolorimetrinis. Atitinkamai, matuojant spalvos intensyvumą vizualiai (pavyzdžiui, vertinant spalvos intensyvumą lyginant su kokiu nors mėginiu), metodas vadinamas vizualinis-kolorimetrinis.

Pagrindinis kolorimetrijos dėsnis yra Bouguer-Lambert-Beer įstatymas (daugiau apie jį galite sužinoti bet kurioje kolorimetrinių analizės metodų žinyne arba elementarios fizikos kurse) parašytas taip:

čia D yra tirpalo optinis tankis;

I о ir I – šviesos srauto, krentančio ant tirpalo (I о) ir praeinančio per tirpalą (I), intensyvumas:

ε – šviesos sugerties koeficientas (pastovi vertė tam tikrai spalvotai medžiagai), l × g-mol -1 cm -1;

C – dažytos medžiagos koncentracija tirpale, g-mol/l;

l– šviesą sugeriančio tirpalo sluoksnio storis (optinio kelio ilgis), cm.

Apdorojus mėginį ir į jį įpylus reagentų, mėginiai įgauna spalvą. Spalvos intensyvumas yra analitės koncentracijos matas. Atliekant analizę vizualiniu kolorimetriniu metodu (pH, bendroji geležis, fluoridas, nitratas, nitritas, amonis, bendrieji metalai), nustatymas atliekamas kolorimetriniuose mėgintuvėliuose, pažymėtuose „5 ml“, arba kolbose, pažymėtose „10 ml“.

Kolorimetriniai vamzdeliai yra įprasti, plačiai naudojami laboratorijose, bespalviai stikliniai vamzdeliai, kurių vidinis skersmuo yra (12,8 ± 0,4) mm. Kolorimetriniai mėgintuvėliai gali turėti kelis ženklus („5 mL“, „10 mL“), nurodančius tūrį (taigi ir aukštį), iki kurio mėgintuvėlis turi būti užpildytas mėginiu, kad būtų patogios ir artimos vizualinės kolorimetrijos sąlygos. Paprastai kolorimetriniai vamzdeliai stengiamasi būti vienodos formos ir skersmens, nes nuo pastarojo priklauso spalvoto tirpalo sluoksnio aukštis. Panašiai parenkamos kolbos kolorimetrijai (dažniausiai farmaciniai buteliai, kurių skersmuo iki 25 mm).

Tiksliausi rezultatai analizuojant vizualiniu kolorimetriniu metodu gaunami palyginus mėginio spalvą su spalva modelio standartiniai sprendimai. Jie ruošiami iš anksto naudojant standartinius reagentus pagal 1 priede pateiktus metodus. Reikia turėti omenyje, kad kolorimetrinių reakcijų metu atsirandančios spalvos dažniausiai būna nestabilios, todėl aprašant tirpalų ruošimą nurodomas jų tinkamumo laikas, t. jei būtina.

"Uždaryti (koncentracijos vertė skalėje) mg/l (mg-ekv/l).“

Jei mėginio tirpalo spalva kolorimetriniame mėgintuvėlyje pasirodo esanti tarp bet kokių kontrolinės skalės mėginių tarpinio intensyvumo, analizės rezultatas įrašomas tokia forma:

„nuo _____ iki ______ mg/l (mg-ekv/l).“

"daugiau (didžiausia koncentracijos vertė skalėje) mg/l (mg-ekv/l).“

Spalvoti mėginiai, gauti analizės metu, taip pat gali būti kolorimetrizuojami naudojant fotoelektrokolorimetrus. Šiuo metodu mėginių tirpalų optinis tankis nustatomas stiklinėse kiuvetėse, kurių optinio kelio ilgis yra 1 - 2 cm nuo fotoelektrokolorimetro rinkinio (galima naudoti ir ilgesnio optinio kelio kiuvetes, tačiau tokiu atveju analizė turėtų būti atliekama 2–3 kartus padidinus mėginio tūrį). Instrumentinė kolorimetrija gali žymiai pagerinti analizės tikslumą, tačiau reikalauja didesnio kruopštumo ir įgūdžių atliekant darbą bei išankstinio kalibravimo charakteristikos konstravimo (pageidautina, kad būtų bent 3 konstrukcijos). Šiuo atveju matuojamos modelio standartinių tirpalų optinio tankio vertės (žr. 1 priedą). Analizuojant lauko metodais ekspedicinėmis sąlygomis, pavyzdžius patogu fotografuoti naudojant lauko kolorimetrus.

Kolorimetrija kaip cheminės analizės metodas naudojama tam tikros medžiagos koncentracijai tirpale nustatyti. Šis metodas leidžia dirbti su spalvotais tirpalais arba tirpalais, kurie dėl tam tikros cheminės reakcijos gali būti spalvoti.

Kolorimetrijos pagrindai

Cheminės analizės metodai, naudojant kolorimetriją, yra pagrįsti Bouguer-Lambert-Weer dėsniu, kuris teigia, kad spalvos intensyvumas priklauso nuo spalvotos medžiagos koncentracijos tirpale ir nuo skysčio sluoksnio storio.

Naudojant įvairias kolorimetrines technikas, galima gana dideliu tikslumu įvertinti tam tikrų medžiagų kiekybinį kiekį tirpale – dažniausiai jis būna 0,1-1%. Šis tikslumas, kaip taisyklė, nenusileidžia tikslumui, kuriuo koncentracijos nustatomos atlikus daug sudėtingesnę ir brangesnę cheminę analizę, ir pakanka daugeliui užduočių – ne tik pramoninių, bet ir ekspertinio pobūdžio. Kolorimetriniais metodais galima nustatyti medžiagų koncentracijas iki 10−8 mol/l.

Kolorimetriniuose metoduose naudojamas vizualinis palyginimas arba palyginimas naudojant prietaisus – fotokolorimetrus arba spektrofotometrus. Lyginimas atliekamas naudojant tiesioginius arba kompensacinius metodus.

Tiesioginis metodas

Tiesioginis metodas apima tiriamojo tirpalo spalvingumo laipsnį tam tikroje temperatūroje ir tam tikrame skysčio sluoksnyje palyginimą su standartiniu tirpalu. Standarte yra tiksliai žinomas dažančiosios medžiagos kiekis toje pačioje temperatūroje ir tame pačiame skysčio sluoksnyje.

Kartais lyginama su distiliuotu vandeniu. Paprastai tokie metodai remiasi fotokolorimetrų arba spektrofotometrų naudojimu. Šie prietaisai matuoja srovę, kuri priklauso nuo skleidžiamos šviesos, praleidžiamos per bandomą tirpalą, intensyvumo.

Aparatinės įrangos matavimo tikslumas yra didesnis nei vizualinio matavimo. Tirpalo spalvos intensyvumui lyginti su standartiniais tirpalais, kuriuose medžiagos koncentracija yra žinoma, taip pat naudojamas vizualinis metodas.

Kompensavimo būdas

Kompensavimo metodas pagrįstas bandomojo mėginio spalvos pakeitimu iki pamatinės spalvos. Sprendimai, naudojant įvairius optinius įrenginius – veidrodžius, stiklus ir prizmes, įrenginyje dedami taip, kad būtų sujungti tyrėjo matymo lauke. Akis gali tiksliai užfiksuoti tą pačią dviejų mėginių spalvą. Kai kuriuose įrenginiuose užduotį palengvina tai, kad sutapus spalvų intensyvumui išnyksta vizualinė riba, kuri iš pradžių skyrė sprendimus.

Norint, kad tiriamas tirpalas taptų standartiniu, į jį įpilama skaidraus tirpiklio arba padidinamas skysčio sluoksnio aukštis. Tada iš įpilto skiediklio vertės arba tirpalo sluoksnio aukščio išvedama kiekybinė dažančiųjų medžiagų koncentracijos tirpale charakteristika. Kompensavimo metodai naudojami vizualiniuose kolorimetruose ir fotokolorimetruose. Jie yra patys praktiškiausi, nes jiems nedaro įtakos pašaliniai veiksniai - pavyzdžiui, temperatūra.

Kada ir kur naudojami kolorimetriniai metodai?

Kolorimetriniai cheminės analizės metodai naudojami tais atvejais, kai tiksliai žinoma tirpalo cheminė sudėtis; tirpalas skaidrus; yra etaloninis pavyzdys; mėginio ir tiriamojo tirpalo temperatūros yra lygios. Taikant šiuos metodus galima nustatyti medžiagų koncentracijas nespalvotuose tirpaluose, jei įmanoma tirpalą nuspalvinti pridedant tam tikro reagento.

Kolorimetrija naudojama:

Analitinėje chemijoje;
- medicinoje (kraujo kiekis);
- kontroliuoti geriamojo vandens ir nuotekų kokybę;
- maisto pramonėje nustatyti vyno, alaus, cukraus gryninimo laipsnį;
- pramonėje - tepalinių alyvų, žibalo sudėties analizei.

Kolorimetrinių metodų pranašumai:

Paprastumas;
- nereikia brangios įrangos;
- matavimų efektyvumas, galimybė atlikti analizes tiesiogiai gamyboje;
- gebėjimas nustatyti labai mažas medžiagų koncentracijas, kurias sunku apskaičiuoti kitais cheminės analizės metodais.

Laboratorinėje stiklo dirbinių ir cheminės įrangos parduotuvėje „Prime Chemicals Group“ už prieinamą kainą galite įsigyti įvairaus dydžio kolorimetrinių mėgintuvėlių. Pristatome visoje Maskvoje ir Maskvos regione.