Определение железа (II) и (III) фотоколориметрическим методом

Введение

Оптические методы анализа – методы, которые основаны на взаимодействии лучистой энергии с анализируемым веществом. По способу измерения лучистой энергии и ее взаимодействию с анализируемой системой различают множество методов оптического анализа. Фотоколориметрия относится к методу абсорбционного анализа. Абсорбционный анализ основывается на поглощении света гомогенными анализируемыми веществами в видимой, ультрафиолетой и инфракрасной областях спектра.

Фотоколориметриметрическое исследование проводят при помощи специальных приборов, которые называются фотоколориметры. Фотоколориметры бывают различных видов и предназначены для измерения концентраций исследуемых веществ в растворе. Фотоколориметры поглощают окрашенными растворами проходящий через них свет. Чем сильнее происходит поглощение, тем выше концентрация окрашивающего вещества. Иными словами фотоколориметры применяют для измерения поглощения или пропускания света окрашенными растворами. Фотоколориметрические методы измерения интенсивности окраски связаны с использованием фотоэлементов, находящихся непосредственно в приборе. В отличие от приборов, в которых сравнение интенсивности окрашивания производится визуально, в фотоколориметрах световая энергия превращается в электрическую энергию. Сила фототока приемников определяется интенсивностью падающего на них света и степенью его поглощения в растворе [1]. Чем больше степень поглощения, тем выше концентрация определяемого вещества в растворе. При помощи фотоэлементов представляется возможным проводит анализ в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.

Стоит отметить, что показания прибора не считают за значение концентрации исследуемых веществ. Для определения концентрации используют градуировочные графики, полученные при измерении растворов с точно известными концентрациями.

Фотоколориметрический анализ является достаточно быстрым, точным и простым методом исследования. Позволяет определять различные элементы и вещества в растворе (кофеин, белки, нитриты, сахара, ионы металлов – например, ионы железа, беррилия, кальция, магния, цинка)).

В контроле концентраций веществ в технологических процессах фотоколориметры позволяют автоматизировать весь процесс и не затрачивать для исследования большое количество времени. Вследствие этого применение фотоколориметрии широко используется в различных областях науки [2].

Фотоколориметрия нашла применение во всех областях науки, где необходимо исследовать состав анализируемых образцов. Рассмотрим применение фотоколориметрии на примере определения концентраций ионов железа II и III в растворах. Основная отрасль, в которой необходим постоянный контроль за содержанием ионов железа – сельскохозяйственная промышленность. При помощи фотоколориметра исследуют состав воды, почвы, корма для животных и определяют в них концентрацию железа, которая так важна и для человека, и для животных, и для растений. Также активно проводят определение Fe+2 и Fe+3 в медицине и фармакологии (без прибора невозможно определить этот элемент в крови и лекарственных препаратах). Определение железа проводят в пищевой и химической промышленности, а также в экологических службах.

Для написания курсовой работы были поставлены следующие цели:

1.Провести обзор литературы по фотоколориметрическому методу анализа;

2.Изучить теоретические основы фотоколориметрии;

3.Рассмотреть химические свойства ионов железа II и III;

4.Сравнить фотоколориметрический метод исследования с другими методами химического анализа.

5.Определить перспективу развития фотоколориметрического метода исследования.

Список литературы

    1.    Рагузина, Л.М. Оптические методы анализа : методические указания / Л.М. Рагузина, Ж.П. Анисимова, Е.В. Сальникова. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2009. – 41 с.
    2.    Отто М. Современные методы аналитической химии (в 2-х томах). – Москва : Техносфера, 2003. – 408 с.
    3.    Железо. Химия железа и его соединений. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://chemege.ru/iron/ (Дата обращения: 17.11.2023 г.)
    4.    Буянова, Е.С. Оптические метода анализа объектов окружающей среды и пищевых продуктов : сборник задач / Е.С. Буянова, Ю.В. Емельянова. – Екатеринбург : Уральский государственный университет, 2008. – 82 с.
    5.    Булатов, М.И. Практическое руководство по фотометрическим и спектрофотометрическим методам анализа  / М.И. Булатов, И.П. Калинкин. – Ленинград : Химия, 1986. –  432 с.
    6.    Долгов, В.В. Фотометрия в лабораторной практике / В.В. Долгов, Е.Н. Ованесов, К.А. Щетникович. – Москва : Российская медицинская академия последипломного образования, 2004. – 142 с.
    7.    Илларионова, Е.А. Фотометрические методы анализа: учебное пособие / Е. А. Илларионова, И. П. Сыроватский, А. Э. Митина. –  Иркутск : Иркутский государственный медицинский университет, Кафедра фармацевтической и токсикологической химии, 2022. – 77 с.
    8.    ГОСТ 26928-86. Продукты пищевые. Метод определения железа. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4294827/4294827604 (Дата обращения: 18.11.2023 г.)
    9.    ПНД Ф 14.1:2:4:50-96. Методика измерений массовой концентрации общего железа в питьевых, поверхностных и сточных водах фотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293808/4293808606.htm (Дата обращения: 28.11.2023 г.)
    10.     Алесковский, В.Б Физико-химические методы анализа / В.Б. Алесковский, К.Б. Яцимирский. – Ленинград : Химия, 1971. – 432 с. 
    11.     Дёмин, В.В. Половцев И.Г. Фотометрия и ее применения / В.В. Дёмин, И.Г. Половцев. – Томск : Издательский Дом Томского государственного университета, 2017. – 344 с.
    12.     Сырямкин, В.С. Системы технического зрения : Cправочник / В. И. Сырямкин, В. С. Титов, Ю. Г. Якушенков и др. – Томск: МГП «РАСКО», 1992. – 367 с.