Как можно определить содержание железа в растворе фотометрическим методом

Ответ:

Фотометрические методы подразделяют на прямые и косвенные (фотометрическое титрование). В прямых определяемый ион переводят в светопоглощающее (как правило, комплексное) соединение, а затем по измеренной величине светопоглощения находят содержание иона в растворе. Как косвенный метод фотометрию используют для индикации момента эквивалентности при титровании, когда в этот момент титруемый раствор меняет светопоглощение за счет разрушения или образования цветных комплексов. Из множества ФХМА фотометрические методы наиболее распространены, вследствие сравнительной простоты оборудования, высокой чувствительности и возможности использования для определения почти всех элементов как при больших концентрациях так и микроколичеств  Метод заключается в определении содержания определяемого вещества путём сравнения интенсивности окраски его раствора с интенсивностью окраски стандартного раствора с помощью фотоэлектроколориметра, что значительно повышает точность анализа по сравнению с визуальным колориметрированием. В связи с тем, что и  обладают хромофорными свойствами (электронная конфигурация атома железа, для фотометрического определения железа используют различные типы химических реакций, которые приводят к образованию окрашенных соединений. Сульфосалициловая кислота в зависимости от рН раствора образует с Fe(III) три различно окрашенных комплекса. При  образуется краснофиолетовый комплекс [FeSsal]+ , при рН  коричневато-оранжевый комплекс в аммиачном растворе образуется устойчивый желтый комплекс Красно-фиолетовый комплекс, образующийся в кислой среде, может быть использован для селективного определения Fe(III) в присутствии Fe(II); вариант метода малочувствительный, молярный коэффициент поглощения при длине волны 490 нм равен 2,6*103 . Для фотометрического определения содержания железа используют комплекс желтого цвета, устойчивый в щелочной среде. Этот вариант метода позволяет определить общее содержание железа, так как в условиях эксперимента Fe(II) легко окисляется до Fe(III). Максимум светопоглощения находится в области длин волн, молярный коэффициент поглощения равен 5,8*103. Кривые светопоглощения сульфосалицилатных комплексов железа приведены на рис. Кривые свстопоглощения сульфосалицилатных комплексов железа при  (1) и Сульфосалициловая кислота образует устойчивые комплексные соединения со многими металлами. При проведении анализа добавляют избыток реагента, чтобы предотвратить осаждение алюминия, магния, кальция при подщелачивании раствора. Комплексы этих элементов с сульфосалициловой кислотой бесцветны. Окрашенные комплексы сульфосалициловая кислота образует с металлами, обладающими хромофорными свойствами. Для предотвращения выпадения в осадок гидроксида Mn(IV) при подщелачивании в раствор предварительно добавляют гидроксиламин. Валовое содержание железа может быть определено по окрашенному комплексу двухвалентного железа с ортофенантролином. В этом случае железо восстанавливают гидроксиламином до двухвалентного состояния. Затем в раствор добавляют ортофенантролин, с которымобразует устойчивый, имеющий красноватую окраску, комплекс -  Эта цветная реакция специфична для  Присутствующие химические элементы, как правило, не влияют на результаты анализа. Ортофенантролин может быть использован для раздельного определения Fe(II) и Fe(III). В этом случае анализируют две аликвоты исследуемого раствора. В одной из них определяют суммарное содержание после предварительного восстановления трехвалентного железа, в другой - Определение рекомендуется проводить в темноте или при слабом красном свете, чтобы предотвратить фоторедукцию комплекса Fe(III) с ортофенантролином. Окрашенный комплекс Fe(II) с ортофенантролином образуется сразу после добавления реагента и устойчив в течение нескольких суток. Окраска развивается в интервале значений Фотоколориметрическое определение железа может быть также основано на образовании окрашенных комплексных соединений железа (III) с CNS-ионом. Окрашивание раствора, содержащего ион Fe3+, проводят путём добавления к нему раствора тиоцианата (роданида) калия или аммония. При этом раствор окрашивается в красный цвет. Ион железа (III) с тиоцианат-ионами в зависимости от их концентрации образует несколько комплексных соединений. В растворе могут существовать тиоцианатные комплексы с координационным числом от Реакция образования окрашенных комплексов железа проходит по следующей схеме: При повышении концентрации тиоцианат-ионов в растворе интенсивность окраски комплекса увеличивается. Поэтому при анализе к обоим сравниваемым растворам следует прибавлять совершенно одинаковый избыток реактива. Соли железа (III), особенно, в разбавленных растворах, подверженны гидролизу, концентрация ионов железа в растворе при этом уменьшается, что приводит к ослаблению окраски раствора. Во избежание этого, гидролиз подавляют добавлением азотной кислоты. Определению железа с тиоцианат-ионами мешают, прежде всего, те вещества, которые связывают в комплекс ион железа (III) или ион тиоцианата, а также восстановители, способные восстанавливать  и большое количество окислителей, разрушающих тиоцианат-ион. Определение содержания железа в исследуемом растворе можно провести по методу сравнения, стандартной добавки и градуировочного графика. Первые два метода требуют строгого выполнения основного закона фотометрии. Поэтому перед анализом следует проверить выполнимость этого закона для определения железа в виде тиоцианатного комплекса. Нижний предел диапазона определяемых содержаний данного метода в отношении железа равен 5 10-5 мг/мл. Методика определения общего содержания железа сульфосалицинатным методом. В мерную колбу вместимостью помещают  анализируемого раствора. В колбу добавляют гидроксиламина, приливают  раствора сульфосалициловой кислоты. Раствор в колбе перемешивают и приливают аммиак до появления слабого запаха. Раствор снова перемешивают и добавляют еще 2 мл аммиака. Объем жидкости в колбе доводят водой до метки, раствор тщательно перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность. Для построения калибровочного графика в мерные колбы вместимостью 100 мл помещают стандартного раствора с содержанием  В колбы приливают 25 мл воды и проводят анализ, как указано выше, для испытуемых растворов. 171 Строят график зависимости оптической плотности от концентрации железа и находят содержание железа в растворе. Реагенты: 1. раствор сульфосалициловой кислоты. Навеску сульфосалициловой кислоты массой 25 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды. Раствор хранят в темной склянке с притертой пробкой. 2.  раствор аммиака, не содержащий3. Гидроксиламин солянокислый 4. Стандартный раствор железа. Навеску массой  растворяют в  раствора и тщательно перемешивают. Полученный раствор должен содержать в  железа. Концентрацию железа в растворе проверяют гравиметрическим методом. Стандартный раствор железа может быть получен растворением металлического железа в -ном растворе серной кислоты. Если для полного растворения железа необходимо, раствор подогревают