Spektrofotometrická metoda stanovení MnO4
a
Cr2O7
2Domácí
příprava : Zopakujte si základy použití kinetických metod v analytické chemii !!!
Úkoly : a) Spektrofotometrické stanovení manganistanu a dichromanu ve směsi (multikomponentní
analýza)
b) Kinetické studium oxidace barviva roztoky manganistanu a dichromanu (nepřímé
stanovení manganistanu a dichromanu)
Teorie : UV-VIS absorpční spektrofotometrie má velký význam pro stanovení koncentrace složek
v neznámých směsích, při měření rychlosti chemických reakcí a také pro stanovení stechiometrie a
konstant stability komplexů v roztocích.
Základem absorpční spektrofotometrie je platnost Lambert-Beerova zákona :
A = ε × l × c
kde l je hroubka světlo absorbující vrstvy, ε je molární absorpční koeficient a c je koncentrace
analytu v roztoku. Pro multikomponentní analýzu je nutná platnost zákon aditivity, kdy pro směs
více složek platí :
ATOTAL = ε1 l c1 + ε2 l c2 + …… + εn l cm = l ci
i
m
j
n
j× ×
′=′=
åå ε
11
Koncentrace analytů ve směsi se vypočítá obvyklým matematickým způsobem.
Chemikálie : manganistan draselný, dichroman draselný, brompyrogalolová červeň, octan sodný,
kyselina octová
Pracovní postup :
1) Příprava roztoků
Roztok pufru - Roztok obsahuje 2.2 M kyselinu octovou (připravit z koncentrované) a 0.5 M octan
sodný (to vše o objemu 500 ml)
Zásobní roztoky
50 ml roztoků manganistanu draselného a dichromanu draselného (oba o koncentraci 1 mM roztok
A)
50 ml roztoků manganistanu draselného a dichromanu draselného, oba o koncentraci 0.1 mM
(připraví se naředěním koncentrovaných roztoků) - roztok B
500 ml roztoku, který obsahuje 0.1 mM brompyrogalolové červeně a 250 ml octanového pufru
2) Příprava kalibračních roztoků směsi manganistanu a dichromanu
Připravte si pět kalibračních roztoků o různých koncentracích manganistanu a dichromanu ze
zásobních roztoků A a B do 25 ml odměrných baněk (výsledné koncentrace budou v rozmezí
koncentrací 0.05 - 0.3 mM). Poměry koncentrací manganistanu a dichromanu budou upřesněny
vedoucím cvičení.
3) Příprava kalibračních roztoků kinetického sledování oxidace barviva (brompyrogalolová červeň)
Připravte si šest kalibračních roztoků o objemu 25 ml, kdy do baněk napipetujte 20 ml zásobního
roztoku barviva a těsně před započetím měření na spektrofotometru přidejte 0, 1, 2, 3, 4 a 5 ml
dichromanu resp. manganistanu. Poté roztok doplňte po rysku destilovanou vodou. Tyto kalibrační
roztoky se připravují postupně po jednom, protože budete sledovat kinetiku reakce a je vždy proto
nutné zachovat určitý časový interval (5 minut).
4) Příprava spektrofotometru UNICAM
Nejprve zapněte počítač tlačítkem ON . Poté na stavovém řádku systému MS DOS napište příkaz
win, čímž spustíte systém Windows. V okně Správce programů si najdete ikonu VISION 3.00 a
dvojitým kliknutím ji otevřete. Nyní zapněte vlastní spektrofotometr pomocí přepínače na levé
zadní straně. Vyčkejte asi deset minut, než bude přístroj připraven měřit .
5) Vlastní měření na spektrofotometru
a) Proměření absorpčních spekter jednotlivých složek reakčního systému (manganistan,
dichroman, barvivo a jeho oxidovaná forma)
Na hlavní liště nahoře klepněte na položku Application a vyberte režim Scan. Nyní se vám objeví
okno Scan method a v něm nastavíte vlastní podmínky měření (hodnoty krajních vlnových délek
200 a 800 nm, aj.).
Nejprve je nutné proměřit pozadí (blank), a proto do pravého nástavce spektrofotometru
(REFERENCE) vložte kyvetu s destilovanou vodou. Uzavřete víko, poté klepněte na položku
Command v horní hlavní liště a vyberte příkaz Baseline. Objeví se malé okno a v něm stiskněte
tlačítko Proceed. Nyní přístroj nastaví hodnotu absorbance blanku jako nulovou v celém vámi
určeném intervalu vlnové délky .
Po ukončení této procedury vložte do levého nástavce spektrofotometru kyvetu s roztokem, jehož
absorbanci chcete měřit. Na liště klepnete na příkaz Run, ihned se otevře malé okno, do kterého
můžete vložit popis vlastního měřeného roztoku. Po klepnutí na tlačítko Proceed se spustí vlastní
měření. Pokud klepnete na ikonu Scan Graph, je možné sledovat vlastní měření spektra.
b) Měření absorbancí kalibračních roztoků směsi manganistanu a dichromanu
Kalibrační roztoky, které jste si namíchali, budou měřeny v režimu Fixed. Podívejte se na průběh
spekter manganistanu a dichromanu a vyberte dvě optimální vlnové délky pro další měření. Tyto
vlnové délky pak zadejte v okně Fixed Method. Po nastavení nulové hodnoty proměřte všechny
kalibrační roztoky a nakonec se proměří i neznámý vzorek Z kalibrační závislosti určete obsah
jednotlivých analytů ve směsi.
c) Proměření průběhu reakce oxidace barviva (kinetické studium)
V hlavní liště změňte režim na Rate. V okně Rate method pak nastavte parametry měření (vlnová
délka, doba měření, ukládání, aj.). Pak nastavte nulovou hodnotu (blank) pomocí kyvety s vodou (v
položce Command, příkaz Zero). Poté si připravte roztok obsahující barvivo a oxidační reagent
(manganistan či dichroman) pro kalibraci (vyberete si pouze jeden). Jakmile přidáte oxidační
činidlo, protřepejte baňku a co nejrychleji naplňte kyvetu a začněte měřit (optimální tzv. mrtvý čas
doba jsou 1-2 minuty).
d) Měření absorbance pro kalibrační modelové směsí barviva a oxidačního činidla
V hlavní liště vyberte režim Fixed. V okně Fixed method nastavte vlnovou délku, při které chcete
měřit. Pak nastavte nulovou hodnotu (blank) pomocí kyvety s destilovanou vodou. Ke 20 ml
roztoku barviva v acetátovém pufru přidejte 5 ml vody a proměřte absorbanci (lze změřit ihned).
Pak ke 20 ml roztoku barviva v acetátovém pufru v další baňce přidejte 1 ml oxidačního činidla
(manganistanu či dichromanu) o koncentraci 0.1 mM. Doplňte destilovanou vodou po rysku,
pořádně protřepejte a po uběhnutí 5 minut proměřte absorbanci. Totéž pak proveďte s přídavkem 2,
3, 4 a 5 ml oxidačního činidla. Nakonec proveďte dle stejného postupu i měření s roztokem o
neznámé koncentraci (přídavek bude upřesněn vedoucím cvičení). Vyhodnocením kalibračních
roztoků určete koncentraci neznámého roztoku.
Vyhodnocení :
• Do protokolu uveďte spektra jednotlivých složek reakčního systému.
• Uveďte tabulky hodnot absorbancí a koncentrací kalibrační sady. Dále zpracujte kalibrační křivky
pro obě metody a určete koncentraci neznámého vzorku (přímé a nepřímé stanovení oxidací
barviva).
Důležité upozornění – přineste si disketu pro exportovaná data
Literatura :
Pandey, S., McHale, M:E:R, Horton, A.-S.M., Padilla, S.A., Trufant, A.L., de la Sancha, N.U.,
Vela, E., Acree, W.E., J. Chem. Ed., 75 (1998) 450-452.