Контрольная работа по дисциплине "Аналитическая химия"

2 (C2H5)2NC(S)S– – 2e ↔ (C2H5)2NC(S)S-S(S)CN(C2H5)2

    восстановленная  форма                       окисленная форма

Реакционноспособной  является восстановленная форма реагента. При титровании ионов Cu2+ и всех сульфидобразующих ионов происходит медленное накопление окисленной формы реагента, а восстановленная форма появляется после т.с. Потенциал платинового индикаторного электрода до начала титрования и до т.с. мало меняется. За т.с. при избытке реагента резко изменяется соотношение окисленной формы к восстановленной форме (избыток восстановленной формы резко возрастает) и возникает скачок потенциала ΔЕpt.

В таких случаях выбирают электрод, на котором возникает наибольший скачок ΔЕинд., его можно рассчитать теоретически или определить экспериментально.

 

8. Что называют абсолютным и относительным показателями преломления в рефрактометрии? Для анализа каких веществ используют этот метод в пищевой промышленности.

 

Ответ: Показатель преломления зависит от оптических свойств и той среды, из которой луч падает, и той среды, в которую он проникает. Показатель преломления, полученный в том случае, когда свет из вакуума падает на какую-либо среду, называется абсолютным показателем преломления данной среды.

;                                (8.1.)

Пусть абсолютный показатель преломления первой среды есть  а второй среды — . Рассматривая преломление на границе первой и второй сред, убедимся, что показатель преломления  при переходе из первой среды во вторую, так называемый относительный показатель преломления, равен отношению абсолютных показателей преломления второй и первой сред:

  ;                                                  (8.2.)

Наоборот, при переходе из второй среды в первую имеем относительный показатель преломления (рис.8):

;                                             (8.3.)

Рис. 8. Относительный показатель преломления двух сред

 

Установленная связь между относительным показателем преломления двух сред и их абсолютными показателями преломления могла бы быть выведена и теоретическим путем, без новых опытов, подобно тому, как это можно сделать для закона  обратимости.

Среда, обладающая большим показателем преломления, называется оптически более плотной. Обычно измеряется показатель преломления различных сред относительно воздуха. Абсолютный показатель преломления воздуха равен . Таким образом, абсолютный показатель преломления какой-либо среды  связан с ее показателем преломления относительно воздуха  формулой:

;                                             (8.4.)

В таблице 6 содержатся относительные показатели преломления, найденные для ряда случаев преломления света на  границе  воздуха  и  соответствующей среды.

Таблица 6

Показатель преломления различных веществ относительно воздуха

Жидкости		Твердые вещества
Вещество		Вещество
Вода	1,333	Сахар	1,56
Спирт этиловый	1,362	Алмаз	2,417
Сероуглерод	1,632	Рубин	1,76
Глицерин	1,47	Стекло (легкий крон)	1,57
Жидкий водород	1,12	Стекло (тяжелый флинт)	1,80
Жидкий гелий	1,028	Лед	1,31

 

 

Показатель преломления зависит от длины волны света, т. е. от его цвета. Различным цветам соответствуют различные показатели преломления. Это явление, называемое дисперсией, играет важную роль в оптике. Данные, приведенные в табл. 6, относятся к желтому свету.

Интересно отметить, что закон отражения может быть формально записан в том же виде, что и закон  преломления. Вспомним, что мы условились всегда измерять углы от перпендикуляра к соответствующему лучу. Следовательно, мы должны считать угол падения  и угол отражения  имеющими противоположные знаки, т.е. закон отражения можно записать в виде:

;                                                   (8.5.)

или

 ;                                                 (8.6.)

Сравнивая (8.6.) с законом преломления, мы видим, что закон отражения можно рассматривать как частный случай закона преломления при . Это формальное сходство законов отражения и преломления приносит большую пользу при решении практических задач.

В предыдущем изложении показатель преломления имел смысл константы среды, не зависящей от интенсивности проходящего через нее света. Такое истолкование показателя преломления вполне естественно, однако в случае больших интенсивностей излучения, достижимых при использовании современных лазеров, оно не оправдывается. Свойства среды, через которую проходит сильное световое излучение, в этом случае зависят от его интенсивности. Как говорят, среда становится нелинейной. Нелинейность среды проявляется, в частности, в том, что световая волна большой интенсивности изменяет показатель преломления. Зависимость показателя преломления от интенсивности излучения  имеет  вид:

;                                                     (8.7.)

Здесь  — обычный показатель преломления, а  — нелинейный показатель преломления,  — множитель пропорциональности. Добавочный член в этой формуле может быть как положительным, так и отрицательным.

Относительные изменения показателя преломления сравнительно невелики. При  нелинейный показатель преломления . Однако, даже такие небольшие изменения показателя преломления ощутимы: они проявляются в своеобразном явлении самофокусировки света.

Прямой рефрактометрический анализ широко используется для определения сухих веществ в продуктах кондитерской промышленности, соках овощей и плодов. В спиртовой промышленности рефрактометры применяют для определения содержания спирта в воде, а в комбинации с пикнометрическим анализом (по плотности) определяют содержание различных спиртов в воде. В некоторых случаях определяемое вещество извлекают из анализируемого объекта подходящим растворителем и о концентрации определяемого вещества судят по изменению коэффициента преломления растворителя. Таким путем определяют содержание жира в продуктах кондитерского производства и в растениях, фенолов и оснований в каменноугольной смоле и ее продуктах. Например, для определения жира продукты кондитерского производства обрабатывают α-монобромнафталином. По изменению коэффициента преломления вычисляют содержание жира. Аналогичным способом определяют влагу в ячмене при контроле пивоваренного производства. Навеску ячменя растирают с глицерином, и содержание влаги определяют по изменению величины показателя преломления глицерина (изменение происходит вследствие разбавления глицерина извлеченной из ячменя водой).

В ряде случаев определение показателя преломления используют для идентификации органических веществ. Так, например, он является важным показателем, характеризующим природу жиров, эфирных масел и других органических веществ. При этом показатель преломления совместно с другими физико-химическими характеристиками, например температурой плавления, плотностью, часто используют для анализа смесей разных веществ.

 

9. Какова природа происхождение атомных спектров?

 

Ответ: Атомно-эмиссионный спектральный анализ состава вещества, в свою очередь, основан на двух фундаментальных принципах:

1.спектр, испускаемый предварительно  возбужденными атомами и ионами  данного химического элемента, строго  индивидуален (т.е. характерен только  для данного химического элемента);

2.интенсивность линий  этого спектра зависит от концентрации  этого элемента, определение которой  и является целью анализа.

Спектр представляет собой распределение мощности излучения по длинам волн и характеризуется зависимостью интенсивности от длины волны I(\lambda).

Для получения эмиссионного спектра атомам анализируемого вещества необходимо придать дополнительную энергию так, чтобы электроны перешли на более высокие орбиты, т.е. перевести атомы в «возбужденное» состояние.

С этой целью анализируемую пробу вводят в источник возбуждения спектров, где она подвергается абляции (т.е. «вырыванию» с поверхности микрочастиц), нагреву и испарению. Источник возбуждения спектров тем или иным способом формирует насыщенную энергией область пространства с достаточно высокой температурой.

Попавшие в эту высокотемпературную область пространства микрочастицы анализируемой пробы распадаются на атомы. Эти атомы пробы при столкновениях с другими частицами переходят в возбужденное и ионизированное состояния. В таком состоянии атомы и ионы могут находиться очень короткое время (10-8 – 10-7 с). Самопроизвольно возвращаясь в нормальное или промежуточное состояние, они испускают избыточную энергию в виде фотонов, совокупность которых и образует эмиссионный спектр.

Измеряя интенсивность линий спектра атомов (или ионов) того или иного химического элемента, определяют концентрацию этого химического элемента в анализируемой пробе.

В качестве источников возбуждения спектров в атомно-эмиссионном спектральном анализе (АЭСА) наиболее широко применяют плазму (однако это не исключает применения и пламён).

Напомним, что плазма является четвертым состоянием вещества (наряду с твердым, жидким и газообразным), характерной особенностью которого является обязательное наличие нейтральных частиц (атомов или молекул), положительно заряженных ионов (атомарных или молекулярных, одно- или многозарядных) и отрицательно заряженных электронов.

Для образования плазмы в какой-либо области пространства (заполненной чаще всего некоторым газом, хотя это может быть и жидкость) к ней надо приложить электрическое поле. Если поле имеет достаточную напряженность, чтобы имеющиеся в пространстве свободные электроны на длине свободного пробега приобрели энергию, достаточную для ионизации атомов (или молекул) окружающей среды, то ускорившиеся таким образом электроны ионизируют атомы окружающей среды с образованием ионов и вырванных из атомов дополнительных электронов.

Эти дополнительные электроны, в свою очередь, набирают энергию в поле и тоже ионизируют атомы окружающей среды. Развивается лавинообразный процесс образования ионов и дополнительных электронов.

Естественно, что идет и обратный процесс нейтрализации ионов при столкновениях с электронами (рекомбинация ионов). В некоторый момент наступает равновесие между этими процессами и образуется стационарная равновесная плазма с определенным соотношением между концентрациями нейтральных атомов, положительных ионов и отрицательных электронов.

Для плазм, применяемых в атомно-эмиссионном спектральном анализе, характерными являются температуры от 3000 – 4000 K и выше вплоть до более 10 000 K.

Из сказанного очевидно, что существование плазмы возможно до тех пор, пока в области пространства действует приложенное (внешнее) электромагнитное поле, передающее свою энергию заряженным частицам. С прекращением воздействия внешнего электромагнитного поля процесс рекомбинации ионов становится превалирующим, плазма начинает распадаться и исчезает. Остается несветящийся нагретый газ (если исходная область пространства была наполнена газом).

В плазме идут процессы не только ионизации атомов и рекомбинации ионов, но и процессы возбуждения атомов и ионов (т.е. переходы внутренних орбитальных электронов в более высокие энергетические состояния с поглощением энергии) и процессы релаксации возбужденных атомов и ионов (т.е. обратные переходы из более высоких энергетических состояний в более низкие с выделением энергии). Вот эта выделившаяся в виде фотонов энергия в процессе релаксации возбужденных атомов и ионов и формирует эмиссионный спектр.