Виконання роботи. Вмикають живлення фотоелектроколориметра

Вмикають живлення фотоелектроколориметра. В кожну із шести пронумерованих мірних колб вносять відповідно 0; 2; 4; 6; 8; 10 мл робочого розчину натрій ортосилікату, додають дистильовану воду до загального об’єму ~40 мл, 2 мл розчину амоній молібдату і добре перемішують. Після цього в кожну колбу вносять по 1 мл розчину НСl, перемішують і через 5 хв. додають по 1 мл розчину оксалатної кислоти, перемішують і доводять об’єм розчину водою до риски, знову перемішують. Через 20 хв. вимірюють оптичну густину при λ = 410 нм на спектрофотометрі або фотоелектроколориметрі з світлофільтром, вибраним за максимальною оптичною густиною для одного з забарвлених розчинів з найбільшою концентрацією ортосилікату (світлофільтрів № 1 та 2 не перевіряти). Результати вимірювань оптичної густини (А) відносно розчину порівняння (де ортосилікат відсутній) для різних світлофільтрів записують в табличку:

З вибраним світлофільтром вимірюють оптичні густини забарвлених розчинів відносно розчину порівняння. Вимірювання для кожного розчину повторюють тричі, записуючи результати в таблицю:

За одержаними даними будують калібрувальний графік А = f (С).

Для визначення вмісту SiO₂ в досліджуваному розчині в мірну колбу вносять певний об’єм досліджуваного розчину і далі діють так, як з розчинами для калібрувального графіка. Оптичну густину вимірюють при вибраному світлофільтрі відносно розчину з нульовим вмістом SiO₂. За графіком визначають вміст SiO₂ у досліджуваному розчині, виражаючи його в мг/л. Після закінчення роботи вимикають електроживлення приладу, миють кювети і колби.

6. ВИЗНАЧЕННЯ ВОЛЬФРАМУ (VI) КАТАЛІТИЧНИМ КІНЕТИЧНИМ МЕТОДОМ

Для визначення дуже малих концентрацій (~10^–6 ÷ 10^–7 моль/л) деяких речовин використовують каталітичну здатність цих речовин впливати на протікання кольорової реакції в реакційній системі, причому швидкість утворення забарвленого продукту реакції пропорційна концентрації каталізатора.

Метою даної роботи є визначення концентрації вольфраму (VI) у водному розчині на основі його каталітичного впливу на реакцію окиснення йодид-іонів пероксидом водню в кислому середовищі до вільного йоду:

Н₂О₂ + 2 І^– + 2 Н⁺ → І₂ + 2 Н₂О

У відсутності каталізаторів (сполук вольфраму, молібдену, цирконію, танталу, феруму та деяких інших) реакція протікає повільно, а в їх присутності — швидко.

Залежність швидкості реакції від концентрації реаґуючих речовин виражається рівнянням:

dx/dτ = K× ×C_w×( – Х)

де dx/dτ — швидкість реакції; К — умовна константа швидкості реакції, у величину якої входять значення концентрації речовин, взятих у надлишку; Х — концентрація виділеного йоду; — концентрація Н₂О₂ (береться у надлишку); С_w — концентрація натрій вольфрамату; — початкова концентрація йодиду.

Про швидкість реакції можна судити за зміною забарвлення розчину, яка зв’язана з виділенням йоду. Додавання в розчин крохмалю дає можливість виявити досить малі концентрації йоду (Х), і тому для вимірювання швидкості реакції можна обмежитись початковим її періодом, коли Х << . У зв’язку з цим, для початку реакції можна прийняти, що – Х ≈ і тоді

dx/dτ = K× ×C_w×

Між концентрацією йоду (Х), що утворюється внаслідок реакції, і часом взаємодії τ існує пропорційна залежність:

Х = К× ×C_w×τ

На основі цього можна побудувати графік залежності Х = f(τ) і визначити швидкість реакції за значенням тангенса кута нахилу α відповідної прямої (рис. 5а). Замість Х на практиці при побудові графіка відкладають пропорційну йому величину — оптичну густину А, яка зв’язана з концентрацією забарвленої речовини.

Оскільки концентрація забарвленої речовини (Х) при постійних значеннях концентрацій реаґуючих речовин ( та ) пропорційна концентрації визначуваної речовини-каталіза­тора C_w, можна побудувати графік залежності між тангенсами кутів нахилу прямих А=f(τ) першого графіка і концентраціями стандартних розчинів речовини-каталізатора (C_w) (рис. 5б).Цей (другий) графік і буде калібрувальним і за його допомогою можна знайти концентрацію речовини-каталізатора (в даному випадку — натрій вольфрамату (VI)).

Рис. 5. Графіки залежності: а ― оптичної густини від часу; б ― тангенса кута

нахилу відповідної прямої від концентрації каталізатора.