Spektrofotometrická metoda – stanovení MnO4- a Cr2O72
Domácí příprava: Zopakovat základy použití kinetických metod v analytické chemii
Úkoly:
a) Multikomponentní analýza: Spektrofotometrické stanovení MnO4- a Cr2O72- ve směsi
b) Kinetické studium oxidace barviva roztoky MnO4
- a Cr2O7
2- (nepřímé stanovení MnO4
- a
Cr2O7
2-)
 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:
Kde ε je molární absorpční koeficient, l hloubka světlo absorbující vrstvy a c koncentrace
analytu v roztoku.
Pro multikomponentní analýzu je nutná platnost zákonu aditivy, kdy pro směs více složek platí:
∑ ∑
Koncentrace analytů ve směsi se vypočítá obvyklým matematickým způsobem.
 Pracovní postup:
Chemikálie: manganistan draselný, dichroman draselný, brompyrogalolová červeň, octan
sodný, kyselina octová
Zásobní roztoky:
Manganistan draselný 6,25 mmol.l-1 a 1,25 mmol.l-1 v 50 ml odměrné baňce
Dichroman draselný 6,25 mmol.l-1 a 1,25 mmol.l-1 v 50 ml odměrné baňce
Roztok pufru obsahující 2,2 mol.l-1 kyselinu octovou (příprava z koncentrované) a 0,5 M octanu
sodného
Brompyrogallolová červeň 2,5.10-4 mol.l-1
1. Příprava roztoků:
Barvivo – 250 ml roztoku barviva obsahuje 0,1 mmol.l-1 brompyragollolové červeně a 125 ml
octanového pufru
Kalibrační roztoky dle tabulky 1 a 2
a) Příprava kalibračních roztoků směsi manganistanu a dichromanu pro
multikomponentní analýzu
Ze zásobních roztoků manganistanu a dichromanu o koncentraci 6,25 mmol.l-1. připravte sadu
kalibračních roztoků o objemu 25 ml dle tabulky 1.
Tabulka 1: Kalibrační roztoky pro multikomponentní analýzu
vzorek
c (mmol.l-1)
manganistanu
c (mmol.l-1)
dichromanu
1 0 0
2 0 0,05
3 0 0,15
4 0 0,25
5 0,05 0
6 0,05 0,05
7 0,05 0,15
8 0,05 0,25
9 0,15 0
10 0,15 0,05
11 0,15 0,15
12 0,15 0,25
13 0,25 0
14 0,25 0,05
15 0,25 0,15
16 0,25 0,25
neznámý
b) Příprava kalibračních roztoků kinetického sledování oxidace barviva
(brompyrogalolová červeň)
Připravte sadů roztoků dle tabulky 2 o objemu 25 ml, kdy do baněk napipetujte 20 ml zásobního
roztoku barviva a těsně před započetím měření na spektofotometru přiedejte potřebné množství
dichromanu resp. Manganistanu z předem připraveného zásobního roztoku o koncentraci 1,25
mmol.l-1. Poté roztok doplňte po rysku destilovanou vodou. Tyto kalibrační roztoky se připravují
postupně po jednom, neboť se sleduje kinetická reakce je nutné dodržet určitý časový interval
po přidání oxidovadla (1 minuta). Kinetická rekce bude sledována po dobu 5 minut.
Tabulka 2: Kalibrační roztoky pro kinetické sledování oxidace barviva
c (mmol.l-1) c (mmol.l-1)
vzorek manganistanu dichromanu
1 0 0
2 0,005 0
3 0,015 0
4 0,025 0
5 0 0,005
6 0 0,015
7 0 0,025
8 0,005 0,005
9 0,015 0,015
10 0,025 0,025
neznámý
2. Vlastní měření
a) Proměření absorpčních spekter jednotlivých složek reakčního systému
(manganistan, dichroman, barvivo a jeho oxidovaná forma)
Na ploše zvolte program Vision32. Na hlavní liště zvolte položku Application a vyberte režim
Scan. Objeví se okno Scan method v němž nastavte podmínky měření (hodnoty krajních
vlnových 300 – 650 nm, počet vzorků aj.)
Nejprve je nutné proměřit pozadí (blank). Do pravého nástavce spektrofotometru (REFERENCE)
vložte kyvetu s destilovanou vodou, která zde bude po celou dobu měření. Do levého nástavce
(VZOREK) vložte kyvetu taktéž s destilovanou vodou a uzavřete víko. Nyní klepněte na položku
Command v horní liště programu a vyberte příkaz Baseline. Objeví se malé okno, v němž
potvrdíte volbu zmáčknutím tlačítka Proceed. Nyní přístroj nastaví hodnotu absorbance blanku
jako nulovou v celém vámi zvoleném intervalu vlnové délky.
Po ukončení této procedury je možné proměřit kalibrační roztoky. Destilovanou vodu v kyvetě v
levém nástavci spektrofotometru vyměňte za roztok vzorku, jehož absorbanci chcete měřit. Na
liště klepněte na příkaz Run, otevře se malé okno, v němž můžete přejmenovat automatický
název vzorku. 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 budou měřeny v režimu Fixed. Z průběhu spekter manganistanu a
dichromanu vyberte tři optimální vlnové délky pro toto měření. Vybrané vlnové délky zadejte v
okně Fixed Method. Nejprve je nutné opět proměřit nulovou hodnotu (blank) a poté kalibrační
roztoky a neznámý vzorek. Z kalibrační závislosti určete obsah jednotlivých analytů ve směsi.
c) Kinetické studium
Kinetické studium bude proměřeno v režimu Rate. V okně Rate method nastavte uvedené
parametry měření. Dále je nutné nastavit nulovou hodnotu (blank) pomocí kyvety s
destilovanou vodou (položka Command, příkaz Zero). Nyní ke 20 ml roztoku barviva v
acetátovém pufru přidejte 5 ml vody a změřte absorbanci po dobu 5 minut (lze měřit ihned).
Poté k 20 ml roztoku barviva v acetátovém pufru v další baňce přidejte potřebné množství
manganistanu resp. dichromanu dle tabulky 2. Doplňte destilovanou vodou po rysku,
protřepejte a po uběhnutí 1 minuty měřte absorbanci po dobu pěti minut. Totéž proveďte se
všemi roztoky z tabulky 2 a nakonec i s neznámým vzorkem.
Parametry:
Lambda: dle spektra autosave: on
Duration: 5 min Int. Time: 0,125
Clear Graph: never Faktor: 1
 Vyhodnocení:
Do protokou uveďte spektra jednotlivých složek systému.
Tabulky absorbancí a koncentrací kalibrační sady. Zpracujte kalibrační křivky pro obě metody a
určete koncentraci neznámého vzorku.
Literatura: Pandey, S., McHale, M:E:R, Horton, A.-S.M., Padilla, S.A., Trufant, A.L., de la Sacha, N.U., Vela, E.,
Acree, W.E., J. Chem. Ed., 75 (1998) 450-452.