Кочергина Л.А. и др. Сборник задач по аналитической химии

Подождите немного. Документ загружается.

Часть 2

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Глава 6

ЭМИССИОННЫЙ СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

Решение типовых задач

Пример 1. Для определения длины волны неизвестной линии спек-

тра (λ

) были выбраны две линии из спектра железа. С известными длина-

ми волн λ

= 3737,1 и λ

= 3745,6. Отсчеты по измерительной шкале прибо-

ра (микроскопа) для этих линий были равны соответственно S

= 5,18 и S

= 6,24. Определить длину волны неизвестной линии, если отсчет по шкале

прибора для нее равен в

= 5,62.

Решение.

= λ

+  (λ

- λ

)

+а

= в

– в

= (5,62 – 5,08) = 0,54 мм

= в

– в

= (6,14 – 5,62) = 0,52 мм

0,54

= 3737,1 +  ⋅ (3745,6 – 3737,1) = 3741,4.

0,54 + 0,52

Пример 2. Определение содержания марганца в стали по методу 3-х

эталонов были измерены почернения линий гомологической пары λ

2936,90 Å λ

= 2933,06 Å. Определить массовую долю марганца в ста-

ли.

% 0,33 0,89 3,03 ω

1,33 1,24 1,14 1,08

0,95 1,06 1,20 0,96

Решение.

∆ S = (S

– S

)

∆ S

= 0,95 – 1,33 = - 0,38

∆ S

= 1,06 – 1,24 = - 0,18

∆ S

= 1,20 – 1,14 = 0,06

∆ S

= 0,96 – 1,08 = - 0,12

lg ω

= lg 0,33 = - 0,48

lg ω

= lg 0,89 = - 0,051

lg ω

= lg 3,03 = 0,48

0,6

-0,4

0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

0,1

∆

Находим lg ω

из графика:

lg ω

= 0,085 ω

= 1,21 %.

Пример 3. В спектре рядового цветного сплава для определения

основы была выбрана достаточно интенсивная линия и определена ее дли-

на волны λ

= 2824,65 Å. Определить, какому элементу может принадле-

жать выбранная линия.

Решение. При определении длины волны делается ошибка до ± 0,5

Å. Поэтому взятая линия может иметь длину волны в пределах

2824,15 – 2825,15 Å.

Из таблиц спектральных линий выписываем элементы, линии кото-

рых укладываются в данные пределы:

Элемент

λ, Å

Интенсивность

в дуге в искре

2824,99

2824,44

2824,40

2824,37

Исследуемая спектральная линия может принадлежать одному из

четырех элементов. Чтобы сделать выбор, необходимо учесть характер

сплава и интенсивность линии.

При определении основы общих сплавов из списка возможных эле-

ментов исключают, как правило, инертные газы, актиноиды и лантаноиды,

редкие и платиновые элементы и др. Так как по условию задачи анализи-

руется обычный цветной сплав, а выбранная линия имеет значительную

интенсивность, самым вероятным элементом, которому может принадле-

жать исследуемая линия, является Cu. Естественно предположить, что и

основу сплава составляет медь. Однако окончательное суждение об основе

сплава можно сделать лишь после того, как будет исследовано еще

несколько линий, и все они (или большинство из них) окажутся соответ-

ствующими меди.

Пример 4. При анализе алюминиевого сплава на кремний по методу

одного эталона были получены следующие данные:

Эталон Анализируемый образец

, %

(λ = 2516,1 Å)

(λ = 2816,1 Å)

0,95

1,09

0,37

0,86

0,34

Определить массовую долю кремния в образце, если известно, что ∆

S = 0 при ω

= 0,45 %.

Решение. В методе одного эталона градуировочный график в коор-

динатах ∆S – lg ω строим по двум точкам, одна из которых дана заранее:

∆S = 0 при lg ω

= lg 0,45 = - 0,35

По данным фотометрирования находим координаты второй точки и

строим градуировочный график.

∆S

= S

- S

= 1,09 – 0,37 = 0,72; lg ω

= lg 0,95 = - 0,02

Определяем ∆S для анализируемого образца ∆S

= 0,86 – 0,34=0,52

и по графику находим соответствующее значение lg ω

. lg ω

= -0,11 и ω

=0,78%.

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

∆

ЗАДАЧИ

Качественный спектральный анализ

1. Для определения длины волны неизвестной линии в спектре анализиру-

емого образца были выбраны две линии в спектре железа с длинами

волн λ

и λ

. Отсчеты по шкале измерительного микроскопа для этих

линий были равны соответственно в

и в

. Определить длину волны

неизвестной линии, если отсчет по шкале для нее равен в

Вариант Длина волны выбранных

линий железа λ

Отсчеты по шкале микроскопа

2793,88

3254,36

2350,03

4251,17

4631,20

2824,15

3280,26

2382,04

4302,12

4654,11

3,01

3,18

3,87

1,81

3,02

5,04

3,26

4,05

2,08

3,17

4,99

3,04

4,01

1,78

3,08

10.

3737,13

3608,85

4863,70

2483,27

3254,36

3745,56

3618,77

4871,30

2490,64

3280,26

5,08

2,06

13,36

8,22

9,12

6,14

3,18

15,23

9,48

10,49

5,62

3,06

14,17

8,76

10,13

2. Для определения длины волны λ

неизвестной линии в спектре

анализируемого образца были выбраны две линии в спектре железа с

длинами волн λ

и λ

. Измерения на микроскопе показали, что

расстояние между λ

равно а

, между λ

и λ

равно а

. Определить

длину волны неизвестной линии.

Варианты Длины волн выбранных линий

железа, λ

Расстояние между линиями,

(мм)

= λ

1 2 3 4 5

2474,76

3083,75

3495,30

4863,70

2823,28

2478,57

3091,58

3506,50

4871,30

2825,56

2,22

0,25

0,27

12,30

0,10

2,89

1,88

0,26

1,90

0,13

Таблица 1

Элемент Длина волны спек-

тральной линии

Элемент Длина волны спек-

тральной линии

3961,62

3414,53

4981,75

3175,16

4379,52

3283,47

4057,78

4274,80

3719,94

3864,11

4274,80

4302,12

3944,03

2839,99

2961,17

2852,17

2795,50

3. В спектре цветного сплава для определения основы выбрана достаточ-

но интенсивная линия и была определена длина ее волны λ

(см.

табл.1). Установить, какому элементу может принадлежать выбранная

линия.

Варианты

1 2 3 4 5 6

3961,62 3414,53 4981,75 3175,16 4379,52 4057,78

4. При качественном анализе цветного сплава было исследовано несколь-

ко участков спектра этого сплава. Наиболее интенсивные линии были

затем идентифицированы (см. табл.1). Указать какой элемент может со-

ставлять основу сплава.

Интенсивность Интенсивность Интенсивность Интенсивность

Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4

2138,5 (8)

3261,1 (1)

3262,0 (3)

3282,0 (3)

3302,9 (4)

3345,1 (6)

3405,7 (4)

2612,3 (3)

2613,7 (6)

2652,6 (3)

2663,2 (5)

2684,2 (3)

2766,4 (4)

2802,0 (6)

2532,4 (3)

2563,0 (6)

3631,3 (5)

2669,5 (5)

2733,6 (3)

2790,8 (4)

3082,2 (8)

2628,2 (2)

2630,0 (5)

2661,2 (3)

2766,4 (4)

2813,6 (5)

2824,4 (6)

2851,1 (3)

5. В сплаве могут присутствовать только элементы, указанные в таблице.

При анализе спектров на ПС-18 были обнаружены следующие послед-

ние линии (см. табл.1). На присутствие каких элементов в каждом спла-

ве указывают результаты анализа?

Номер

сплава

Возможно присутствие

элементов

Обнаруженные последние линии

(в скобках указана интенсивность линий

по 10-бальной системе)

Fe, Ni, Mo

Fe, W, Cr

Al, Cr, Co

Al, Mn, Fe

Al, Cu, Zn

Mg, Al, Zn

Cu, Zn, Pb

Cu, Pb, Sn

Sn, Cu, Sb

Sn, Cu, Pb

2382,04 (1); 3719,94 (7); 3864,11 (5);

4302,12 (1); 3719,94 (7);

3944,03 (8); 4274,80 (8); 3405,12 (1,5);

3961,53 (10); 3719,94 (7); 3944,03 (8);

4722,16 (4); 3944,03 (8); 2961,17 (3);

2852,13 (10); 2795,50 (10); 3345,02 (3);

3683,47 (3); 2961,17 (4); 2824,37 (3);

3247,54 (10); 2839,99 (3); 3034,12 (1,5);

2863,32 (3); 3262,33 (3); 2528,54 (2);

2203,51 (10); 2833,07 (5); 3683,47 (0,5)

Количественный анализ

6. При определении содержания марганца в стали по методу трех этало-

нов было измерено почернение линий гомологической пары λ

=2936,90 Å; λ

= 2933,06 Å. Определить массовую долю марганца по

следующим данным:

Вариант Параметры 1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Исследуемый

образец

, %

0,33

1,33

0,95

0,89

1,24

1,06

3,03

1,14

1,20

1,08

0,96

, %

0,10

0,98

0,71

0,38

0,94

0,90

1,90

0,99

1,24

0,75

0,61

0,05

0,72

0,53

0,21

0,74

0,90

0,30

0,78

1,03

0,73

0,91

7. Определить массовую долю марганца в стали, если при

фотометрировании по методу 3-х эталонов были получены следующие

данные:

, %

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

1,20

0,47

0,94

0,39

0,48

0,17

0,30

8. Определить массовую долю хрома в стали, если при фотометрировании

по методу 3-х эталонов были получены следующие данные:

, %

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,93

0,23

1,97

0,60

2,34

0,71

0,44

9. Определить массовую долю никеля в стали, если при

фотометрировании по методу 3-х эталонов были получены следующие

данные:

, %

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,56

0,054

1,42

0,44

1,97

0,60

0,23

10.Определить массовую долю хрома в стали, если при фотометрировании

по методу 3-х эталонов были получены следующие результаты:

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,50

0,07

0,27

1,23

0,29

0,15

4,17

0,86

0,27

0,73

0,33

11.Определить массовую долю никеля в стали, если при

фотометрировании по методу 3-х эталонов были получены следующие

результаты:

, %

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

1,86

0,082

0,062

3,80

0,316

0,066

10,23

0,647

0,047

0,287

0,067

12.При анализе стали на никель по методу 3-х эталонов было измерено

почернение (S) линий гомологической пары (λ

3719,94 и λ

3723,60) в спектрах эталонов и в исследуемом спектре. Найти массовую

долю никеля в стали по следующим данным:

I вариант

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,63

0,15

0,27

1,58

0,46

0,23

3,98

0,83

0,27

0,54

0,24

II вариант

, %

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,4

0,23

0,52

0,31

0,24

2,51

0,68

0,28

0,61

0,25

III вариант

, %

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,5

0,03

0,29

1,99

0,62

0,30

5,01

1,04

0,32

0,72

0,31

13.Определить массовую долю ванадия в сплаве, если при фотометрирова-

нии получены следующие данные:

Вариант Параметры Эталоны

I II III

Исследуемый

образец

0,28

0,72

0,04

0,794

0,74

0,56

4,07

0,77

1,38

0,79

1,19

0,32

0,74

0,12

1,26

0,76

0,80

5,01

0,80

1,50

0,81

1,07

III

0,50

0,73

0,33

1,55

0,75

1,01

6,31

0,72

1,53

0,76

1,18

0,4

0,79

0,28

1,77

0,80

1,00

7,94

0,83

1,75

0,81

1,41

0,44

0,79

1,19

2,0

0,81

1,07

4,07

0,81

1,41

0,80

1,30

14.Определить массовую долю молибдена в сплаве, если при фотометри-

ровании получены следующие данные:

Мо

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,63

- 0,1

2,0

0,4

6,31

0,9

0,5

15.Определить массовую долю углерода в сплаве, если при фотометриро-

вании получены следующие данные:

, %

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,282

- 0,45

1,26

0,20

2,82

0,55

0,35

16.Определить массовую долю мышьяка в стали, если при фотометрирова-

нии получили следующие данные:

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,155

- 0,71

0,356

- 0,35

0,708

- 0,05

- 0,55

17.Определить массовую долю свинца в оловянном сплаве, если при фото-

метрировании получили следующие данные:

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,50

- 0,40

1,58

0,10

5,01

0,60

0,2

18.Определить массовую долю меди в золоте, если при фотометрировании

получили следующие данные:

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,282

- 0,65

0,794

- 0,20

3,55

0,45

0,35

19.Определить массовую долю вольфрама в анализируемом образце, если

при фотометрировании получили следующие данные:

∆ S

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,55

- 0,45

1,41

0,05

4,47

0,55

0,45

20.Определить массовую долю марганца в стали, если при фотометрирова-

нии получили следующие данные:

I вариант

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,79

0,25

0,45

1,59

0,57

0,47

3,16

0,90

0,50

0,68

0,48

II вариант

1-й эталон 2-й эталон 3-й эталон Анализируемый

образец

0,71

0,26

0,51

1,78

0,68

0,53

3,98

1,07

0,57

0,32

0,52