Цель занятия

РАЗДЕЛ 3

ЗАНЯТИЕ 27

Цель занятия

1. Знать:

общую характеристику и классификацию инструментальных методов анализа;

способы расчёта концентрации вещества в инструментальных методах анализа;

основные характеристики методики анализа: предел обнаружения и предел определения, границы определяемых содержаний, чувствительность;

общую характеристику и классификацию спектроскопических методов анализа, основные характеристики и свойства электромагнитного излучения;

принцип измерения аналитического сигнала в абсорбционных спектроскопических методах анализа, основной закон поглощения электромагнитного излучения и возможные причины отклонения от него;

основные величины, используемые для характеристики поглощательной способности веществ и их растворов.

2. Уметь:

проводить фотометрическое определение Fe(III), основанное на реакции получения тиоцианатных комплексов, и цианокобаламина, основанное на собственном поглощении данного вещества.

1. Общая характеристика и классификация инструментальных методов анализа.

2. Способы расчёта концентрации вещества в инструментальных методах анализа: метод градуировочного графика, метод стандартов и метод добавок.

3. Основные характеристики методики анализа: предел обнаружения, предел определения, границы определяемых содержаний, чувствительность.

4. Спектроскопические методы анализа: природа и свойства электромагнитного излучения.

5. Классификация спектроскопических методов анализа.

6. Общая характеристика абсорбционных спектроскопических методов анализа. Основной закон поглощения электромагнитного излучения.

7. Пропускание и оптическая плотность. Молярный и удельный коэффициенты поглощения.

8. Отклонения от основного закона светопоглощения.

1. В чём отличие между понятиями «стандартное вещество» и «стандартный образец»?

2. В каких случаях можно и в каких нельзя использовать для определения концентрации вещества метод одного стандартного раствора?

3. Почему градуировочный график следует строить в таких интервалах концентраций вещества, чтобы предполагаемая неизвестная концентрация попадала примерно в его середину? Что такое коэффициент корреляции? Какой из градуировочных графиков, приведенных на рис. 27.1, имеет более высокий коэффициент корреляции?

Рис. 27.1. Градуировочные графики

4. От чего зависит величина предела обнаружения? Почему предел обнаружения является качественной, а не количественной характеристикой? Всегда ли большей чувствительности методики соответствует более низкий предел обнаружения?

5. Какие методы анализа относят к спектроскопическим? Что означает слово «спектр»? Почему масс-спектроскопию нельзя считать спектроскопическим методом анализа? Какие спектроскопические методы анализа называют также оптическими?

6. Почему в абсорбционной спектроскопии чаще используется оптическая плотность, а не пропускание?

7. Что такое молярный и удельный коэффициенты светопоглощения? Приведите вывод формулы, связывающей между собой данные коэффициенты.

8. В каких случаях наблюдаются истинные отклонения от основного закона светопоглощения?

9. Какое электромагнитное излучение называют монохроматическим? Почему при использовании монохроматического излучения оптическая плотность подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера в более широком интервале концентраций, чем при использовании немонохроматического?

10. Что такое рассеянный свет? Почему наличие рассеянного света приводит к отрицательным отклонениям от основного закона светопоглощения?

1. Какие из перечисленных методов анализа относятся к спектроскопическим?

1) поляриметрия; 2) полярография; 3) ИК-спектроскопия;

4) масс-спектроскопия; 5) турбидиметрия.

2. Какой из видов электромагнитного излучения среди перечисленных имеет самую малую энергию?

1) радиоволны; 2) ИК-излучение; 3) g-излучение

4) рентгеновское излучение; 5) видимое излучение

3. Оптической плотности A = 1 соответствует пропускание?

1) 100%; 2) 10%; 3) 50%; 4) 1%; 5) 0,1%.

4. Интенсивность светового потока, прошедшего через кювету с раствором исследуемого вещества, оказалась в 10 раз меньше интенсивности такого же светового потока, прошедшего через кювету сравнения. Чему равна оптическая плотность раствора исследуемого вещества?

1) 0,100; 2) 0,500; 3) 1,00; 4) 2,00; 5) 10,0.

5. Какой из приведенных ниже графиков отражает зависимость пропускания от концентрации поглощающего вещества в растворе?

6. Ниже приведены уравнения зависимости оптической плотности растворов от молярной концентрации вещества для пяти веществ. Какое из них, в условиях измерения оптической плотности, имеет самый большой молярный коэффициент поглощения?

1) А = 0,200С + 0,020; 2) A = 0,800C; 3) A = 0,500C + 0,100;

4) A = 0,300C; 5) A = 0,070C + 0,050.

7.Пять веществ имеют при соответствующих l_max одинаковые значения молярных коэффициентов поглощения. Какое из них имеет самый большой удельный коэффициент поглощения, если молярные массы (г/моль) этих веществ равны:

1) 100; 2) 200; 3) 300; 4) 400; 5) 500.

8. Метод добавок обычно используют в том случае, когда:

1) зависимость аналитического сигнала от концентрации вещества не является линейной;

2) если компоненты матрицы оказывают влияние на величину аналитического сигнала;

3) значительна величина сигнала контрольного опыта;

4) концентрация вещества в растворе сравнения неизвестна;

5) величина аналитического сигнала не зависит от концентрации вещества.

9.Согласно IUPAC минимальным обнаруживаемым аналитическим сигналом считается такой сигнал, который превышает среднее значение сигнала контрольного опыта на:

1) 3S(контрольного опыта); 2) 3S_r(контрольного опыта)

3) 3S²(контрольного опыта); 4) 3Dy_ср контрольного опыта;

5) 10S (контрольного опыта).

10.Что из перечисленного верно?

1) предел обнаружения является качественной характеристикой;

2) предел обнаружения является количественной характеристикой;

3) при увеличении среднего значения сигнала контрольного опыта величина предела обнаружения также обязательно увеличивается;

4) большей чувствительности методики всегда соответствует более низкий предел обнаружения;

5) предел определения отличается от предела обнаружения более надёжной регистрацией полезного сигнала.

При измерении оптической плотности стандартных растворов с различной концентрацией лекарственного вещества берберина бисульфата (М = 433,6 г/моль) при 345 нм было получено следующее уравнение зависимости A от С (мкг/мл): A = 0,0570C. Определите молярный и удельный коэффициенты поглощения берберина бисульфата при 345 нм, если все измерения проводились в кювете с толщиной слоя 1,00 см.

Коэффициенты поглощения (молярный и удельный) можно рассчитать из величины углового коэффициента прямолинейной зависимости А от С. Поскольку в данном случае концентрация вещества в растворе имеет размерность мкг/мл, то удобнее вначале рассчитать . Перейти от мкг/мл к г/100мл можно следующим образом

1 мкг/мл = 100мкг/100мл = 1×10^-4 г/100 мл

Таким образом, угловой коэффициент в уравнении, приведенном в условии задачи равен ·10^-4. Отсюда = 0,0570×10⁴ = 570.

= = 2,47×10⁴

1. Рассчитайте длину волны, частоту и энергию электромагнитного излучения с волновым числом 1000 см^-1. К какому диапазону принадлежит такое электромагнитное излучение? Ответ: 1×10^-5 м (10 мкм, 10000 нм); 3×10¹³ Гц; 12 кДж/моль (0,12 эВ), ИК.

2. К 5,00 мл раствора с неизвестной концентрацией вещества, который имел оптическую плотность 0,400, прибавили 5,00 мл раствора с концентрацией этого же вещества 10,0 мкг/мл. Оптическая плотность полученного раствора, при измерении её в таких же условиях, что и для исходного раствора, оказалась равной 0,600. Рассчитайте концентрацию вещества (мкг/мл) в исходном растворе. Ответ: 5,00 мкг/мл.

3. Раствор с молярной концентрацией некоторого вещества 1,00×10^-5 моль/л имеет оптическую плотность 0,400, а раствор с его концентрацией 2,00×10^-5 моль/л - 0,700. Чему равна молярная концентрация этого вещества в растворе, имеющем оптическую плотность 0,520. Все измерения проводились в одинаковых условиях. Ответ: 1,40×10^-5 моль/л.

4. Раствор с концентрацией цианокобаламина (М = 1355,4 г/моль) 20,0 мкг/мл, находящийся в кювете с толщиной слоя 10,00 мм, имеет при 361 нм оптическую плотность 0,414. Рассчитайте молярный и удельный коэффициенты поглощения цианкобаламина при данной длине волны. Ответ: 207; 2,81×10⁴.

5. Молярный коэффициент поглощения аскорбиновой кислоты (М = 176,1 г/моль) при 245 нм в кислой среде равен 7,50×10³. Рассчитайте удельный коэффициент поглощения аскорбиновой кислоты при данной длине волны. При какой концентрации аскорбиновой кислоты (моль/л, мкг/мл) оптическая плотности раствора, находящегося в кювете с толщиной 1,00 см, при 245 нм будет равна 0,025? Ответ: 426; 3,3×10^-6 моль/л; 0,59 мкг/мл.

1. Оптическая плотность метанольного раствора с концентрацией лекарственного вещества преднизолона (М = 360,45 г/моль) 12,0 мкг/мл, находящегося в кювете с толщиной слоя 1,00 см, при 242 нм равна 0,498. Рассчитайте волновое число, частоту и энергию, соответствующие l_max поглощения преднизолона, а также значения его удельного и молярного коэффициентов поглощения при данной длине волны.

2. При измерении в одинаковых условиях оптической плотности растворов с разной концентрацией поглощающего вещества были получены следующие результаты:

Рассчитайте обратное уравнение градуировочного графика С =bA и определите концентрацию вещества в растворе, имеющем оптическую плотность 0,500.

3. Было установлено, что зависимость оптической плотности растворов, содержащих окрашенный продукт взаимодействия некоторого вещества Х с органическим реагентом, от концентрации Х (мкг/мл) в конечном объёме раствора описывается (в области малых концентраций) уравнением: А = 0,0250С + 0,020. Рассчитайте предел обнаружения вещества Х (мкг) в пробе с помощью данной методики, если среднее значение оптической плотности в контрольном опыте равно 0,020, дисперсия оптической плотности в контрольном опыте составляет 1,6×10^-5. Объём конечного раствора равен 25,0 мл.

4. При измерении оптической плотности растворов лекарственного вещества ципрофлоксацина (М = 385,8 г/моль) было получено уравнение зависимости С (мкг/мл) от А: С = 9,71А (при 1,00см). Рассчитайте удельный и молярный коэффициенты поглощения ципрофлоксацина при условиях измерения оптической плотности.

5. Навеску массой 0,0500 г лекарственного вещества левоноргестрела (М = 312,5 г/моль) растворили в CH₃OH, получив 100,0 мл раствора. Затем 2,00 мл этого раствора разбавили метанолом до 100,0 мл. Оптическая плотность полученного раствора, находящегося в кювете с толщиной слоя 1,00 см, при 241 нм оказалась равной 0,540. Рассчитайте молярный и удельный коэффициенты поглощения левоноргестрела при данной длине волны.