ANALITIČKA KEMIJA II - SEMINARstudent.chem.pmf.hr/~tools/simpleupload/files/uni/5_AK2_primjenaUVVIS.pdf · UV/VIS SPEKTROSKOPIJA – kvantitativna analiza - zadaci 36. Razrjeđivanjem

1

ANALITIČKA KEMIJA II ANALITIČKA KEMIJA II --SEMINARSEMINAR

UVODUVODSTATISTIKA STATISTIKA –– osnovni pojmoviosnovni pojmoviBOLTZMANNOVA RAZDIOBABOLTZMANNOVA RAZDIOBAATOMSKA SPEKTROSKOPIJA ATOMSKA SPEKTROSKOPIJA –– predavanja i seminarpredavanja i seminar

MOLEKULSKA SPEKTROSKOPIJA MOLEKULSKA SPEKTROSKOPIJA ––primjena UV/VISprimjena UV/VIS

AK2; šk.g. 2006/07; sastavila: V. Allegretti Živčić

iistovjetnistovjetni uzorciuzorci ⇒⇒ uzorciuzorci približnopribližno steste veličineveličine, , kojikoji se use utijekutijeku analizeanalize obraobrađđujuuju nana identičanidentičan načinnačinobičnoobično se se analiziraanalizira 22--5 5 istovjetnihistovjetnih uzorakauzoraka ⇒⇒ rezultatirezultatimjerenjamjerenja rijetkorijetko susu istiisti, pa se , pa se kaokao rezultatrezultat uzimauzima

srednjasrednja ""najboIjanajboIja" " vrijednostvrijednost

srednjasrednja vrijednostvrijednost medijanmedijan

srednjasrednja vrijednostvrijednost ((aritmetičkaaritmetička sredinasredina, , prosjekprosjek))zbrojzbroj mjerenjamjerenja istovjetnihistovjetnih uzorakauzoraka / / brojbroj mjerenjamjerenja

medijanmedijansrednjisrednji rezultatrezultat kadakada se se mjerenjamjerenja poredajuporedaju popo veliveliččiniini ((zaza neparanneparanbrojbroj podatakapodataka))srednjasrednja vrijednostvrijednost sredisrediššnjegnjeg parapara rezultatarezultata kadakada se se mjerenjamjerenjaporedajuporedaju popo veliveliččiniini ((zaza paranparan brojbroj podatakapodataka))

statistikastatistika-- ponavljanje ponavljanje osnovniosnovnihh pojmovpojmovaa

2

preciznostpreciznost ⇒⇒ reproducibilnostreproducibilnost mjerenjamjerenja ((blizinablizinarezultatarezultata mmjjerenjaerenja))

mjeramjera preciznostipreciznosti ((funkcijafunkcija odstupanjaodstupanja odod srednjesrednjevrijednostivrijednosti):):

standardnostandardno odstupanjeodstupanje ((devijacijadevijacija))varijancavarijancakoeficijentkoeficijent varijacijevarijacijerasponraspon

totoččnostnost ⇒⇒ blizinablizina mjerenjamjerenja i i totoččnene iillii prihvaprihvaććeneenevrijednostivrijednosti

mjeramjera totoččnostinosti::pogrepogrešškaka

apsolutnaapsolutna relativnarelativna


TOČNOST I PRECIZNOST

točno netonetoččnono


3

preciznoprecizno ((netočnonetočno))

točnotočno ((nepreciznoneprecizno))

točno i precizno točno i precizno


METODA NAJMANJIH KVADRATA ZA IZVEDBUMETODA NAJMANJIH KVADRATA ZA IZVEDBUBABAŽŽDARNOG DIJAGRAMA (DARNOG DIJAGRAMA (regresijskaregresijska analizaanaliza))

uvjetiuvjeti::istinskiistinski linearanlinearan odnosodnosodstupanjeodstupanje totoččakaaka rezultatrezultatjeje pogrepogrešškeke mjerenjamjerenja

rezultatrezultat::pravacpravac kojimkojim susu minimiziraniminimiziranikvadratikvadrati pojedinapojedinaččnihnihvertikalnihvertikalnih odstupanjaodstupanjanajboljanajbolja ravnaravna linijalinija zaza niznizparovaparova x,y x,y


4

jednadjednadžžbaba pravcapravca:: y = y = mxmx + b+ bN = broj parova podataka x,ySxx, Syy = sume kvadrata odstupanja od srednje vrijednosti za

pojedinačne x i y

Nxx i∑=

Nyy i∑=

( ) ( )NxxxxS

2i2

i2

ixx∑∑∑ −=−=

( ) ( )NyyyyS

2i2

i2

iyy∑∑∑ −=−=

( )( )N

yxyxyyxxS iiiiiixy∑ ∑∑∑ −=−−=


IZVEDENI IZVEDENI IZRAZIIZRAZI

standardnostandardno odstupanjeodstupanjerezultatarezultata, , sscc

standardnostandardno odstupanjeodstupanjeodsjeodsječčkaka, , ssbb

standardnostandardno odstupanjeodstupanjenagibanagiba, , ssmm

standardnostandardno odstupanjeodstupanjeregresijeregresije, , ssrr

odsjeodsječčakak pravcapravca, , bb

nagibnagib pravcapravca, , mm xxxy SSm =

xmyb −=

2NSmS

s xx2

yyr −

−=

xx2rm Sss =

( ) ( ) ∑∑∑ ∑∑

−=

−= 2

i2

i2

i2i

2i

rb xxN1

xxNxss

( )xx

2cr

c Smyy

N1

M1

mss −

++=yc = srednjavrijednost M istovjetnih analiza

N = broj točaka

jednadžba pravca:jednadžba pravca: y = mx + by = mx + b


5

PODACI KOJI ODSTUPAJU PODACI KOJI ODSTUPAJU ⇒⇒ODBACITI ILI NE?ODBACITI ILI NE?

VELIKI BROJ MJERENIH REZULTATA STATISTIČKA PRAVILA I TESTOVI

(t-test → granica pouzdanosti za srednju vrijednost;Q-test → test za sumnjivi rezultat;f-test → usporedba preciznosti, usporedba

postupaka, određivanje identičnosti ilirazličitosti analiziranih uzoraka)


MALI BROJ MJERENIH MALI BROJ MJERENIH PODATAKAPODATAKAPREPORUKE ZA OBRADBU:PREPORUKE ZA OBRADBU:

opetovanoopetovano razmišljanjerazmišljanje o o svimsvim čimbenicimačimbenicima kojikojimogumogu utjecatiutjecati nana sumnjivisumnjivi rezultatrezultat

osnovniosnovni zahtjevzahtjev: : pozornopozorno pisanpisan laboratorijskilaboratorijski dnevnikdnevnik kojikojisadržisadrži bilješkebilješke o o svimsvim opažanjimaopažanjima!!!!!!

procjenaprocjena preciznostipreciznosti kojkojaa se se možemože očekivatiočekivati uzuz primijenjenuprimijenjenummetoduetodu ((kadakada jeje mogućemoguće) i ) i procjenaprocjena jeje lili podatakpodatak kojikoji odstupaodstupadoistadoista sumnjivsumnjivponavaljanjeponavaljanje analizeanalize ((kadakada jeje mogućemoguće))primjenaprimjena nekognekog odod statističkihstatističkih testovatestova akoako nijenije mogućemoguće ponovitiponovitianalizuanalizu


6

ZNAČAJNE ZNAMENKE I ZAOKRUŽIVANJE ZNAČAJNE ZNAMENKE I ZAOKRUŽIVANJE REZULTATAREZULTATA

ZNAČAJNE ZNAMENKE: ZNAČAJNE ZNAMENKE: svesve sigurnesigurne znamenkeznamenke i i prvaprva nesigurnanesigurna znamenkaznamenka u u brojubroju

ZAOKRUŽIVANJE REZULTATA: ZAOKRUŽIVANJE REZULTATA: rezultatrezultat trebatrebasadržavatisadržavati značajneznačajne znamenkeznamenke!!

REZULTAT SE ZAOKRUŽUJE TEK NAKON REZULTAT SE ZAOKRUŽUJE TEK NAKON ZAVRŠENOG RAČUNA!ZAVRŠENOG RAČUNA!REZULTAT SE NE TEMELJI NA BROJU REZULTAT SE NE TEMELJI NA BROJU ZNAMENAKA UPORABLJENOG ZNAMENAKA UPORABLJENOG KALKULATORA!KALKULATORA!


računalni programi namijenjeni statistici, različitim izračunima, grafičkim prikazima....

primjer:


7

ponavljanje ponavljanje –– Boltzmannova razdiobaBoltzmannova razdioba

⇒ omjer napučenosti višeg i nižeg energijskog stanja u ovisnosti o temperaturi

⇒ ovisno o primjenjenoj metodi važan je udio vrsta u višem i u nižem energijskom stanju

⇒ primjer: atomske spektroskopske analitičke metode temeljene na emisiji izrazito su ovisne o temperaturi plamena jer je signal rezultat količine pobuđenih atoma; a molekulske apsorpcijske i fluorescencijske metode manje su temperaturno ovisne jer se mjerenja temelje na količini nepobuđenih atoma

⇒ na sličan način valja promatrati i druge metode, ovisno o načinu generiranja analitičkog signala

Boltzmannova razdioba

osnovna jednadžba: N jN e

EkT

0=

−∆

⇒ Boltzmannova konstanta:

k = 1.3806x10-23 J K-1

⇒ energija se može izraziti kao:

E h h c k T= ⋅ = ⋅ ⋅ = ⋅ν ν

⇒ Planckova konstanta:

h = 6.626x10-34 J s

ponavljanje ponavljanje –– Boltzmannova razdiobaBoltzmannova razdioba

8

ponavljanje ponavljanje –– LambertLambert--Beerov zakonBeerov zakon

0PPT =

P0 P

c

b

Lambert-Beerov zakon

100T%T ×=

APSORBANCIJA opisuje količinu apsorbiranogzračenja P

PlogA 0= logTA −=

TRANSMITANCIJA udio upadnog zračenja koje je otopina propustila

LAMBERT-BEEROV ZAKON odnos apsorbancije i koncentracije(duljine puta)

kvantitativna analiza baždarni pravac

A = apsorbancija (bezdimenzijska veličina)b = duljina puta zrake kroz uzorak (debljina sloja uzorka, debljina mjerne

posudice, debljina kivete), cmc = koncentracijaa = konstanta mjernog sustava apsorpcijski koeficijent, apsorptivnost

dimenzija ovisi o dimenziji c

LambertLambert--Beerov zakon Beerov zakon –– osnoveosnove

A = abc

9

LambertLambert--Beerov zakon Beerov zakon -- osnoveosnove

OGRANIČENJA LAMBERT-BEEROVOG ZAKONA

ISTINSKA vrijedi samo za razrijeđene otopine (< 10-2 M)a ovisan o indeksu loma otopine nema utjecaja za c < 10-2 M

KEMIJSKA posljedica:asocijacijedisocijacijereakcije s otapalom…..

INSTRUMENTNA nema odstupanja pri mjerenju uz pravo monokromatsko zračenje – sprega polikromatskog zračenja i monokromatora rezultira vrpcom valnih duljina

LambertLambert--Beerov zakon Beerov zakon -- osnoveosnove

2 1

A

λ

λmaks

1

2

raspršeno zračenje iz unutrašnjih dijelova instrumentamože dovesti do pogrešaka u mjerenoj apsorbanciji

A

10

LambertLambert--Beerov zakon Beerov zakon -- izvodizvod

P0 = snaga upadnog zračenjaP = snaga propuštenog zračenjaS = površina presjekadx = infinitezimalna debljinadn = broj čestica u presjekua = konstanta razmjernostib = duljina puta c = koncentracija (mol/L)

LambertLambert--Beerov zakonBeerov zakon

objašnjenje:

snop paralelnog monokromatskog zračenja (P0) pada okomito na uzorak koji apsorbira

nakon prolaza duljinom b tvari koja sadrži n čestica koje apsorbiraju, snaga zračenja se smanjuje (P) zbog apsorpcije

presječni sloj površine S i infinitezimalne debljine dx sadrži dn čestica koje apsorbiraju (svaka čestica predstavlja zamišljenu površinu na kojoj dolazi do “hvatanja” fotona ⇒ apsorpcija)

ukupna projicirana “uhvatna” površina pri debljini dx je dSomjer “uhvatne” površine i ukupne površine presjeka je dS/S, što predstavlja

vjerojatnost hvatanja fotona unutar tog presjekasnaga zračenja snopa koji pada na površinu presjeka Px razmjerna je broju

fotona po kvadratnom centimetru po sekundidPx predstavlja količinu zračenja uklonjenu po sekundi unutar presjekaapsorbirani udio je tada -dPx/Px ⇒ to je jednako prosječnoj vjerojatnost

“hvatanja” fotona ⇒ negativan predznak prikazuje smanjenje snage zračenja zbog apsorpcije

11

LambertLambert--Beerov zakon Beerov zakon -- izvodizvod

− =dPP

dSS

xx

⇒ dS je razmjerno broju čestica:dS adn=

⇒ kombinacija gornjih jednadžaba i integriranje od 0 do n:

− =∫ ∫dPP

adnS

xxP

P n

0 0

⇒ račun integrala:

− =ln PP

anS0

⇒ pretvorba u logaritme baze 10 i inverzija razlomka zbog negativnog predznaka:

log.

PP

anS

02 303

=

⇒ n = ukupan broj čestica - presječna površina S može se izraziti pomoću njezinog volumena V i debljine b:

S Vb

cm= 2

LambertLambert--Beerov zakonBeerov zakon

log.

PP

anbV

02 303

=

⇒ supstitucija u prethodnu jednadžbu:

⇒ izraz n/V ima dimenziju koncentracije - pretvorba u mol/l:

c nV

nV

=⋅

⋅ =⋅6 02 10

1000 10006 02 1023 23. .

⇒ kombinacija s prethodnom jednadžbom:

log ..

PP

abc0236 02 10

2 303 1000=

⋅⋅

⇒ sve se konstante skupe u novu konstantu a [ε (starija literatura)]:

AabcPP

==0log Lambert-Beerov zakon

mol/l

12

Johann Heinrich Lambert (26.08.1728.Mülhausen - 25.09. 1777. Berlin) njemački matematičar, fizičar i filozofmeđuovisnost debljine sloja i propuštene svjetlosti

August Beer (31.07.1825. Trier -18.11.1863 Bonn) njemački matematičar, kemičar i fizičarmeđuovisnost koncentracije i propuštene svjetlosti

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– kvantitativna analizakvantitativna analiza

apsorpcijski i transmisijski spektar

kalibracijska (baždarna) krivulja

uzorak i “slijepi” uzorak

13

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– kvantitativna analiza kvantitativna analiza -- zadacizadaci

36. Razrjeđivanjem standardne otopine željeza(II) pripremljene su otopine koncentracija navedenih u priloženoj tablici. Kompleks željeza i 1,10-fenantrolina pripravljen je pomoću alikvota od 25,00 ml navedenih otopina, nakon čega su sustavi razrijeđeni na 50,00 ml. Izmjerene su apsorbancije tako pripravljenih otopina pri 510 nm.

1,58040,001,26032,000,95024,000,63016,000,39010,000,1604,00

A510(b = 1,00

cm)

koncentracija željeza (II) u originalnim uzorcima, ppm

a) Pomoću eksperimentnih podataka nacrtajte kalibracijsku krivulju.b) Pomoću metode najmanjih kvadrata odredite jednadžbu koja povezuje izmjerenu apsorbanciju i koncentraciju željeza(II).c) Izračunajte standardnu devijaciju regresije.d) Izračunajte standardnu devijaciju nagiba.


rješenje:

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00c(Fe), ppm

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

A

b) jednadžba pravca: A510 = 0,03949cFe – 0,001008

c) standardno odstupanje nagiba: sc = 1,1x10-4

standardno odstupanje odsječka: sc = 2,7x10-3

a)

14


37. Metoda opisana u prethodnom zadatku uporabljena je za određivanje željeza u alikvotima od 25.00 ml izvorske vode. Odredite koncentraciju (ppm Fe) u uzorku kojemu je izmjerena apsorbancija 0,143 (b = 1,00 cm). Odredite standardnu devijaciju izračunate koncentracije. Ponovite račun uz pretpostavku da je apsorbancija srednja vrijednost tri mjerenja.

rješenje:

koncentracija željeza: c = 3,65 ppmrelativno standardno odstupanje (1 mjerenje): sc = 2,8 %relativno standardno odstupanje (3 mjerenja): sc = 2,1 %

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00c(Fe), ppm

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

A

A510 = 0,03949cFe – 0,001008

iz 36. zadatka:

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– Woodwardova pravilaWoodwardova pravila

WOODWARD-ova PRAVILA

pravila za empirijsko predviđanje valne duljine apsorpcijskog maksimuma

pravila vrijede za 4 tipa spojeva:

• konjugirani dieni i ciklički trieni• nezasićeni ketoni i aldehidi• supstituirani benzenski prsteni• nezasićene kiseline, esteri, nitrili,amidi

postupak:osnovnoj vrijednosti λ pribraja se određena vrijednost za svaki dodatni supstituent

Robert Burns Woodward (10.travnja 1917, Boston, Mass., U.S. -8. srpnja 1979, Cambridge, Mass.), američki kemičar najpoznatiji po sintezi složenih organskih tvari, uključujući kinin (1944), kolesterol ikortizon (1951), te vitamin B12 (1971)

Nobelova nagradu za kemijuNobelova nagradu za kemiju1965.1965.

15


KONJUGIRANI DIENI I CIKLIČKI TRIENI1 - osnovna vrijednost 214 nm → za diene otvorenog lanca ili konjugirane dvostruke

veze u odvojenim, ali spojenim šesteročlanim prstenima, iliosnovna vrijednost 253 nm → ako su konjugirane veze u jednom prstenu

2 - 30 nm → svaka dodatna konjugirana dvostruka veza3 - 5 nm → svaki alkilni supstituent ili ostatak prstena spojen na sustav dvostrukih veza4 - 5 nm → svaka dvostruka veza izvan prstena

NEZASIĆENI KETONI I ALDEHIDI (α,β-nezasićeni karbonili)1 - osnovna vrijednost:

215 nm → α,β-nezasićeni keton210 nm → α,β-nezasićeni aldehid200 nm → α,β-nezasićeni keton u peteročlanom prstenu

2 - 30 nm → svaka dodatna konjugirana dvostruka veza3 - 10 nm → α-alkilni supstituent4 - 12 nm → β-alkilni supstituent5 - 18 nm → γ- ili viši alkilni supstituent6 - 5 nm → dvostruka veza izvan prstena7 - 39 nm → dvostruka konjugirana veza u istom prstenu


SUPSTITUIRANI BENZENSKI PRSTENItip R-C6H4-COX, gdje je:

R – elektron-donorska skupinaCOX – karbonilna skupinaX – alkil, H, OH, OAlk

1 - osnovna vrijednost:250 nm → X = H210 nm → X = alkil ili ostatak prstena230 nm → X = OH, OAlk

2 - 3 nm → R = o- ili m-supstituirani alkil ili ostatak prstena3 - 10 nm → R = p-supstituirani alkil ili ostatak prstena4 - 7 nm → R = o- ili m-supstituirani OH, OMe, OAlk5 - 25 nm → R = p-supstituirani OH, OMe, OAlk

NEZASIĆENE KISELINE, ESTERI, NITRILI, AMIDI1 - osnovna vrijednost 214 nm → za kiselinu ili ester2 - 30 nm → dodatna dvostruka veza u konjugaciji3 - 10 nm → svaki alkilni supstituent4 - 5 nm → egzociklička dvostruka veza5 - 5 nm → endociklička dvostruka veza u 5- ili 7-članom prstenu

16

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– Woodwardova pravila Woodwardova pravila -- zadacizadaci

38. Izračunajte valnu duljinu apsorpcijskog maksimuma za (CH3)2C=CH-COOH.

(CH3)2C=CH-COOH ⇒ razred: nezasićene kiseline, esteri, nitrili, amidi

λmaks = 216 nmeksperimentna vrijednost:

λmaks = 217 nmpredviđena vrijednost:

217 nmzbroj:

20 nm2x10 =2 alkilna supstituenta:

197 nmosnovna vrijednost:

rješenje:

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– Woodwardova pravila Woodwardova pravila -- zadacizadaci

39. Izračunajte valnu duljinu apsorpcijskog maksimuma 6-metoksitetralona.

⇒ razred: supstituirani benzenski prsteni

λmaks = 276 nmeksperimentna vrijednost:

λmaks = 274 nmpredviđena vrijednost:

274 nmzbroj:

25 nm-OCH3 u p-položaju:

3 nmostatak prstena uo-položaju:

246 nmosnovnavrijednost:

rješenje:

17

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– analiza smjeseanaliza smjese

ANALIZA SMJESE

Lambert-Beerov zakon može se primijeniti na otopine koje sadrže više od jedne tvari koja apsorbira

uvjeti: - nepostojanje međudjelovanja između pojedinačnih sastojaka smjese- postojanje dobro odvojenih valnih duljina apsorpcijskih maksimuma

rezultat: aditivnost apsorbancija

osnovni odnosi:

Aukupno = A1 + A2 + ….. + An = a1b1c1 + a2b2c2 + ….. + anbncn

n = broj sastojaka smjesei = λ smjesej = pojedinačne apsorbancije sastojaka

∑=

=n

jijiji caA

1

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– analiza smjeseanaliza smjese

λ1 λ2valna duljina

dvokomponentna smjesa: pretpostavka ⇒ b = 1 cmmjerenja se obavljaju pri 2 valne

duljineA1 = a11c1 + a12c2A2 = a21c1 + a22c2

primjer: spektri tvari M, N i smjese M+N

odrede se molarni apsorpijskikoeficijenti za M i N pri valnim duljinama λ1 i λ2 (znatna razlika u apsorbancijama dva pojedinačna spektra)

apsorbancija smjese izmjeri se pri tedvije valne duljine

u novije vrijeme ⇒ derivacijska analiza

18

40. Istodobno određivanje kobalta i nikla može se temeljiti na apsorpciji njihovih pojedinačnih kompleksa s 8-hidroksi-kinolinom. Molarni apsorpcijski koeficijenti koji odgovaraju njihovim apsorpcijskim maksimumima su:

10.23228Ni428.93529Co

700 nm365 nm

a, L mol-1 cm-1kompleks sa 8-hidroksikinolinom

Izračunajte koncentraciju (mol/l) kobalta i nikla u otopini njihove smjese čije izmjerene apsorbancije (b = 1 cm) iznose A365 = 0,602 i A700 = 0,044.

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– analiza smjese analiza smjese -- zadacizadaci

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– analiza smjese analiza smjese -- zadacizadaci

rješenje:

osnovne jednadžbe:

cNi = 7,58x10-5 McCo = 1,01x10-4 M

NiNi365CoCo365365 cacaA +=

NiNi700CoCo700700 cacaA +=

NiCo 322835290,602 cc +=

NiCo 10,2428,90,044 cc +=

19

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– spektrofotometrijska titracijaspektrofotometrijska titracija

FOTOMETRIJSKA I SPEKTROFOTOMETRIJSKA TITRACIJA

svrha: određivanje završne točke titracije

zahtjev: jedan ili više reaktanata ili produkata apsorbiraju zračenje, ili se primijeni indikator koji apsorbira

podjela: izravna (apsorpcija reaktanata i/ili produkata) i neizravna (indikator)

titracijska krivulja: grafički prikaz apsorbancije kao funkcije volumena titransa

uvjet: titracijski sustav mora biti u skladu s Lambert-Beerovim zakonom (zbog linearnosti dijelova krivulja i mogućnosti određivanja završne točke ekstrapolacijom ravnih dijelova krivulje)

korekcija: ukoliko postoji velika promjena volumena za vrijeme titracije, treba apsorbanciju pomnožiti s korigiranim volumenom (V+v)/V, gdje je Vpočetni volumen otopine, a v je volumen dodanog titransa


instrumenti: fotometri i spektrofotometri

primjena: prikladno za sve tipove reakcija (redoks, neutralizacijske, kompleksometrijske, taložne titracije)

prednosti:smanjena mogućnost interferencija jer se mjeri promjena

apsorbancijeeksperimentni podaci se skupljaju izvan područja ekvivalencije,

pa konstanta ravnoteže reakcije ne mora biti tako povoljna kao za titracije koje ovise o promatranju blizu točke ekvivalencije (na pr. potenciometrijska titracija, promjena boje indikatora)

mogu se titrirati razrijeđene otopine

20


primjer - reakcija: Supstancija + Titrans ⇔ Produkt

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– spektrofotometrijska titracija spektrofotometrijska titracija -- zadacizadaci

41. Kompleks Bi(III)-tiourea ima apsorpcijski maksimum pri 470 nm, a kompleks Bi(III)-EDTA pri 265 nm. Predvidite oblik krivulje fotometrijske titracije:

a) bizmuta(III) s tioureom (tu) pri 470 nm;b) bizmuta (III) s EDTA (H2Y2-) pri 265 nm;c) kompleksa bizmut(III)-tiourea s EDTA pri 470 nm;d) kompleksa bizmut(III)-tiourea s EDTA pri 265 nm.

Jednadžba reakcije za c) i d):Bi(tu)6

3+ + H2Y2- ⇔ BiY- + 6tu + 2H+.

21


42. Poznati su podatci:

Fe3+ + Y4- ⇔ FeY- Kf = 1,0x1025,Cu2+ + >Y4- ⇔ CuY2- Kf = 6,3x1018.

Samo kompleks CuY2- apsorbira pri 750 nm. Može li se i zašto Cu(II) primijeniti kao indikator za fotometrijsku titraciju željeza(III) s H2Y2-

prema reakciji:Fe3+ + H2Y2- ⇔ FeY- + 2H+.

odgovor:

Kf(FeY-) >> Kf(CuY2-) ⇒ Fe3+ titrira se bez promjene boje dok se sav Fe3+ ne veže u FeY-, a tada mala količina prisutnog Cu2+ naglo reagira sa suviškom H2Y2- tvoreći obojeni CuY2- koji apsorbira pri 750 nm


43. Fotometrijskom titracijom sa 0,1000 M EDTA određene su koncentracije bakra(II) i bizmuta(III) u smjesi. Pri 475 nm samo kompleks Cu(II)-EDTA snažno apsorbira. Iz priloženih eksperimentnih podataka za titraciju 20,00 ml navedene smjese odredite koncentracije Cu(II) i Bi(III).

0,1255,00,0172,30,1254,50,0102,20,1254,20,0032,10,1204,00,0001,60,1083,80,0001,20,1023,70,0000,70,0603,00,0000,30,0302,50,0000,0

A475v (EDTA), ml

A475v (EDTA), ml

22


Bi

Cu

rješenje:

iz grafičkog prikaza očitano:

v1 = 2,15 mlv2 = 4,15 – 2,15 ml = 2,00 ml

v1 → kompleks Bi(III)-EDTAv2 → kompleks Cu(II)-EDTA

c1 x v1 = c2 x v2

20 x cBi = 2,15 x 0,1000 ⇒cBi = 1,075 x 10-2 M

20 x cCu = 2,00 x 0,1000 ⇒cCu = 1,000 x 10-2 M

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– kompleksni spojevikompleksni spojevi

SPEKTROFOTOMETRIJSKO ODREĐIVANJESASTAVA KOMPLEKSNOG SPOJA U OTOPINI

svrha: određivanje sastava kompleksnog iona u otopini i konstante tvorbe bez izolacije kompleksa u krutom stanju

nema promjene ravnoteža u otopiniprimjena moguća za obojene i za neobojene kompleksne ione

zahtjev: sukladnost Lambert-Beer-ovom zakonu

metode:metoda molnih omjerametoda kontinuirane varijacije (Job-ova metoda)metoda omjera nagiba pravaca

23

UV/VIS SPEKTROSKOPIJA UV/VIS SPEKTROSKOPIJA –– kompleksni spojevi kompleksni spojevi -- zadatakzadatak

44. Apsorpcijski spektar kompleksa CuX22- ima apsorpcijski maksimum pri

480 nm. Uz uvjet da je koncentracija liganda veća od koncentracije metalnog iona 20 puta ili više, apsorbancija je pri toj valnoj duljini ovisna samo o koncentraciji Cu(II) i sustav je sukladan Beerovom zakonu u širokom koncentracijskom području.

Otopina koncentracije 2,3x10-4 M obzirom na Cu2+ i 8,60x10-3 M obzirom na X2- ima apsorbanciju 0,690 mjerenu u kiveti debljine 1,00 cm. Druga otopina čije su koncentracije sastojaka 2,30x10-4 M Cu2+ i 5,00x10-4 M X2- ima apsorbanciju 0,540 mjerenu pod istim uvjetima.

Na temelju tih podataka izračunajte uvjetnu konstantu ravnoteže za reakciju:

Cu2+ + 2X2- ⇔ CuX22-


Kf = 1.95 x 108

cMsl = cMpoč - cML2 == 2,30x10-4 – 1,81x10-4

cMsl = 4,87x10-5 McLsl = cLpoč - 2cML2 =

= 5,0x10-4 – 2x1,81x10-4

cLsl = 1,38x10-4 M

cCu = 2,30 x 10-4 McX = 5,00 x 10-4 M

A = 0,540

cCu = 2,30 x 10-4 McX = 8,6 x 10-3 M

A = 0,690

4102,30.690

−×==

bcAa

113 cmLmol103 −−×=a

3ML 1030,540

2 ×==

aAc

M101,81 4ML2

−×=c

[ ][ ][ ] ( )245

4

22

f101,38104,87

101,81LM

ML−−

−

××

×==K

24

pripravi se niz otopina u kojima je koncentracija jednog reaktanta (obično metalni ion) konstantna, a koncentracija drugoga se mijenjagrafički prikaz: apsorbancija prema omjeru molova reaktanatasastav kompleksa je u sjecištu dvije ravne linije

mogu se odrediti stupnjevite konstante tvorbe, ako kompleksi imaju razičlite a i ako su im konstante dovoljno različite


metoda molnih omjera


45. Miješanjem otopina koje sadrže ligand L i kation M2+ dobiva se kompleksni spoj čiji se apsorpcijski maksimum pojavljuje pri 520 nm.Pripravljen je niz otopina u kojima je koncentracija M2+ bila konstantna (1,35x10-4 M), a koncentracija liganda se mijenjala. Mjerenjem u kiveti debljine 1,00 cm dobiveni su podatci prikazani priloženom tablicom.

0,6308,00x10-4

0,6307,00x10-4

0,6266,00x10-4

0,6085,00x10-4

0,5734,00x10-4

0,5143,00x10-4

0,4192,00x10-4

0,2741,20x10-4

0,1637,00x10-5

0,0683,00x10-5

A520cL, mol dm-3 a) Koji je sastav kompleksnog spoja?b) Izračunajte vrijednost uvjetne konstante nastajanja opisanog kompleksnog spoja.

25


0,6305,9260,6305,1850,6264,4440,6083,7040,5732,9630,5142,2220,4191,4810,2740,8890,1630,5190,0680,222

AcL/cM grafički prikaz:

0.00 2.00 4.00 6.00cL/cM

0.00

0.20

0.40

0.60

A

račun: 1134 cmLmol104,67

101,350,630 −−

− ×=×

=a

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ×=

×= − M101,10

104,670,514ML 4

32

[M2+] = 1,35x10-4 – 1,10x10-4 = 2,5x10-5 M[L] = 3,00x10-4 – 2x1,10x10-4 = 8,00x10-5 M

[ ][ ][ ] ( )255

4

22

f108,0102,5

101,1LM

ML−−

−

××

×==K

Kf = 6,88 x 10-8


pripravi se niz otopina kationa i liganda u kojima je ukupnan broj molova uvijek stalan, a molni omjer se sustavno mijenjagrafički prikaz: apsorbancija prema koncentracijskomudjelu jedne od komponenata ⇒ cM/(cM+cL)sastav kompleksa je u sjecištu ravnih dijelova krivulje

ako su početne koncentracije komponenata identične, tada se mogu primijeniti volumni omjeri[vM/(vM+vL)]

metoda kontinuirane varijacije

26


46. a) Bakar(II) tvori kompleksni spoj s ligandom H2B. Pomoću eksperimentnih podataka prikazanih priloženom tablicom odredite sastav kompleksnog spoja (b = 1,00 cm).

0,00010,000,00100,2119,001,0090,4238,002,0080,5747,003,0070,5716,004,0060,5075,005,0050,4194,006,0040,3143,007,0030,2102,008,0020,1041,009,0010,0000,0010,000

8,00x10-5 M H2B

8,00x10-5 M Cu

A475volumen reaktanata, mlotopinab) Izračunajte prosječnu molarnu apsorptivnost nastalog kompleksa, uz pretpostavku da je u područjima linearnih dijelova krivulje komponenta prisutna u manjoj količini potpuno vezana u kompleks.c) Izračunajte uvjetnu konstantu nastajanja kompleksa, Kf, primjenom stehiometrijskih odnosa koji postoje pod uvjetima maksimalne apsorpcije.


tablica izračunatih podataka:

-0,000--1,00,0102,64x1040,211-8,0x10-50,90,192,64x1040,423-1,6x10-50,80,28

-0,574--0,70,37-0,571--0,60,46-0,507--0,50,55

2,62x1040,4193,2x10-5-0,40,642,62x1040,3142,4x10-5-0,30,732,63x1040,2101,6x10-5-0,20,822,60x1040,1048,0x10-6-0,10,91

-0,000--0,01,00

a = A/cAcL, McM, MvL/(vM+vL)vM/(vM+vL)ot.

kada su početne koncentracije reaktanata iste, vrijede odnosi:

LM

M

LM

Mcc

cvv

v+

=+

i LM

L

LM

Lcc

cvv

v+

=+

27


0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0vM/(vM+vL)

0.000.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00

A

očita se sjecište (0,33)izračuna se omjer volumnih udjela metala i liganda (0,33:0,66) :

a) grafički prikaz:

b) iz tablice izračunatih podataka:a = (2,60x104+2,63x104+2,62x104+2,62x104++2,64x104+2,64x104)/6 =

2,625 x 104 L mol-1 cm-1

c) AML2 = 0,574;

M102,410

1083 55

M−

−

×=××

=c M105,610

1087 55

L−

−

×=××

=c

M102,187102,625

0,574 54ML2

−×=×

=c M102,13102,187102,400 655slM

−−− ×=×−×=c

M101,226102,1872105,6 555Lsl

−−− ×=××−×=c

( )10

256

5

f 106,83101,226102,13

102,187×=

××

×=

−−

−

K

M : L = 1 : 2

rješenje:


prikladno za slabe komplekseprikladno za sustave u kojima nastaje

samo jedan kompleks

pretpostavka: dodatkom velikog suviška bilo kojeg od reaktanata postiže se potpunost reakcije, a time i sukladnost Lambert-Beerovom zakonu

A

c

A1/cM

A2/cL

pretpostavljena reakcija:

xM + yL ⇔ MxLy

metoda omjera nagiba pravaca

28



xM + yL ⇔ MxLy

ligand u suvišku ⇒ apsorbancija kompleksa ovisna o promjeni koncentracije metalnog iona

nagib pravca: tgα = A1/cM

metal u suvišku ⇒ apsorbancija kompleksa ovisna o promjeni koncentracije liganda

nagib pravca: tgβ = A2/cL

A

c

A1/cM

A2/cL

konačan odnos:βαtgtg

ccab

ccab

cAcA

===xy

y

x

LL

MM

L2

M1


47. Željezo(II) tvori kelat s ligandom P. Odredite sastav spoja FePnpomoću podataka priloženih u tablici (b = 1.00 cm).

0,7544,00x10-50,4407,00x10-5

0,5663,00x10-50,3145,00x10-5

0,3301,75x10-50,1893,00x10-5

0,1891,00x10-50,0941,50x10-5

0,1136,00x10-60,0254,00x10-6

AcFe, mol l-1AcP, mol l-1cP = 2,00x10-3 McFe(II) = 2,00x10-3 M

29


0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00c, M

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

A

grafički prikaz:račun:

ligand u suvišku:mM

mcabA =

metal u suvišku:lL

lcabA =

omjer nagiba pravaca:

ml

l

m

L

LM

M

Ll

Mm ==

cabcc

abc

cAcA

⇓

1992

18905660

10318901035660

5

5 ...

.

.

==

×

×

−

−

l : m = 3 : 1 ⇒ ML3

⇓


m M + l L ⇔ MmLl

…….. čemu sve to?! ....... čemu sve to?! .....

30

Validation of a leaf reflectance and transmittance model for threeagricultural crop species

G. J. Newnham and T. Burt

Abstract

Reflectance and transmittance have been measured for a selection of leaves from three cereal crop species using a laboratory based Varian Cary 500 spectrophotometer. Spectral measurements, along with ancillary data describing chlorophyll, water and dry matter content per unit leaf area, have been used to assess the accuracy of the Prospect model [1] for estimating leaf reflectance andtransmittance. An inversion technique has also been applied to the model to derive leaf pigment and leaf water content. This has produced acceptable estimates of the true variation in these parameters.This result indicates that the Prospect model, in conjunction with a suitable method to account for canopy architecture and soil reflectance, has potential to contribute to the generation of crop status information products based on hyperspectral data.

Determination of water in tobaccoby near infra-red spectroscopy

Ian Laidlaw

Introduction

As part of a program of work into the study of the tobacco/water system, the development of a method for the accurate and reproducible measurement of water content has been carried out. Of the various methods available fordetermining water, oven drying and the Karl Fischer titration have hadgreatest use in R & DE.Recently, another method, involving the use of near infra-red (NIR) spectroscopy and which is specific for water, has been developed. This method has been evaluated and used as a reference to compare the validity of oven drying and the Karl Fischer titration.

31

Determination of the Oxidation ReductionPotential of Bacterial Reaction Centers

H. A. Murchison, J. C. Williams, R. G. Alden,J. M. Peloquin, A. K. Taguchi, N. W. Woodburyand J. P. Allen

Introduction

Light is collected and converted into chemical energy by both plants and bacteria in the process known as photosynthesis. The primary process inphotosynthesis is the capture of light energy followed by the formation of a charge separated state across the membrane. This process occurs ina pigment-protein complex imbedded in the photosynthetic membrane called the reaction center. The Rhodobacter sphaeroides bacterial reactioncenter is composed of three protein subunits, L, M and H, four bacteriochlorophyll (Bchls) a molecules, two bacteriopheophytin a molecules, two quinones, a carotenoid, and a non-heme iron. Two of thebacteriochlorophyll molecules form a dimer (P) which serves as the electron donor. After the absorption of light, an electron is transferred fromthe excited donor to a series of acceptors. Associated with the creation of P+ is the bleaching of the protein’s optical absorption band at 865 nm.

A comparison of two physical lightblocking agents for sunscreen lotions

M. Adeney and J. Oppenheim

Introduction

Traditionally sunscreen lotions have employed organic chemicals to provide solar UV protection (290-400 nm). More recently, physical light blockingagents such as microfine titanium dioxide have been used to great effect in sunscreen lotions. Physical light blocking agents add substantially to the protectionafforded by sunscreens for three main reasons.1. They extend the protection over a broader wavelength range. This is a function of their high refractive index which gives excellent light scattering properties.2. They work synergistically with chemical absorbers to boost the Sun Protection Factor (SPF).3. They are protective and soothing to the skin and therefore reduce the irritant and allergic potential of conventional sunscreens.Microfine titanium dioxide was first used in a cosmetically acceptable sunscreen by Ego Pharmaceuticals Pty Ltd in 1988. Since this time it has gained popularity as a sunscreening agent and has been incorporated into many other brands of sunscreens. Recently microfine zinc oxide has been introduced as an alternative physical blocking agent. We report here a rapid in vitro comparison of the absorption properties of microfine zinc oxide and microfine titanium dioxide.

32

33

Determination of Total Protein Contents by UV-visible Spectroscopy

Abstract: In this application note we describe eight predefined methods for the Agilent 8453E UV-visible spectroscopy system which allow to perform determination of total protein contents.

Abstract: Instrument contamination is a continuing problem for laboratories analyzing environmental samples. Many environmental samples have complex matrices that require extensive cleanup to remove background contaminants embedded with the target analytes. Without considerable cleanup, which is time-consuming and costly, laboratories risk contaminanting analytical instruments and potentially closing down an instrument for hours or days--reducing productivity. This paper describes initial results in using UV-Visible spectroscopy to identify environmental samples that are likely to cause problems during analysis. This fast (45 seconds per sample), non-interfering technology successfully identified harmful levels of hydrocarbon in samples even when gas chromatograph results showed no significant hydrocarbon present. Moreover, UV-Vis reliably predicted surrogate recovery problems for reasons other than hydrocarbon contamination. Similarly successful results were achieved for samples containing PCBs. UV-Vis is not a universal screening tool, but may be valuable for screening samples with a hydrocarbon matrix.

Screening Environmental Samples Using UV-Vis Spectroscopy

34

V-600 Series UV/Vis Spectrophotometers

The V-630 is the most economical general-purpose instrument of the V-600 Series. Its excellent spectroscopic performance is suitable for advanced biochemical and clinical lab applications, as well as routine applications such as spectrum scanning, kinetics, quantitative analysis, and colorimetric tests conducted for QC and environmental analysis.

The V-630BIO is a special configuration dedicated to life science applications. It consists of the V-630, an intelligent Remote Module (iRM) specifically designed for bio and clinical analysis, and a micro cell holder. Built-in bio application programs include protein/nucleic acid measurement, temperature ramping/DNA melting analysis, kinetics measurement and analysis, and a protein quantitative analysis program with six different calibration methods. The 4 µL 8-position Turret Micro Cell Holder, 6/8-position Automatic Peltier Cell Changer for micro cells, and other sampling accessories are available.

UV/Visible Spectrophotometers on the seven seas[2006. studeni 08 Phoenix MarCom Ltd] In our modern times the protection of our environment is becoming more important and one growing area of testing relates to the bulk shipment of chemical products by sea. L&I Maritime Ltd have developed an analysis system based upon a UV-Visible spectrophotometer from WPA Ltd which enables vessels to accurately monitor the tank cleaning / cargo tank preparation before the carriage of sensitive chemical products. By precisely controlling the tank cleaning processes, it is possible to reduce the amount of washing residues, minimise waste disposal, minimise the amount of detergent and solvent based cleaning materials required and reduce the amount of time required to carry out the cleaning process. All of which significantly contribute to a safer, less wasteful and more environmentally aware process which modern ship owners of today are working towards. The ability of the instrument to be able to measure UV absorbance also enables the ship owners to monitor the quality of the cargo during the loading process and after the vessel has been fully loaded. This information provides a traceable chain of analytical results that can significantly reduce the likelihood of cargo contamination. The Lightwave II diode array UV/Visible spectrophotometer is ideally suited to this application offering easy to use software, stored application methods and flexible sample handling. The instrument has no moving parts and a long life Xenon source ensuring long term reliability. Visit www.wpaltd.co.uk for more information.

35

Spectroscopic Study on the Interaction of Al3+ with Flavonoids and BSAChinese Journal of Chemistry 2006, 24, 1388-1390

Qiu-Lin Tian, Sheng-Hua Liao, Ping Lu and Li-Juan Liu

Abstract: The interaction of Chinese herbal medicine component flavonoids (morin and rutin) with trivalent aluminium ion and the complex of aluminium ion and Bovine Serum Albumin in Hank's artificial simulate body fluid was studied using UV-Vis absorption spectra. The result showed that morin and rutin could conjugate with Al3+ in Hank's artificial simulate body fluid. It was found that morin and rutin could competed with the complex of aluminium ion and Bovine Serum Albumin for aluminium ion. The mechanism of flavonoids and Bovine Serum Albumin compete aluminium ion was discussed, and the constant of rutin complex with aluminium ion was calculated.

Documents

ANALITIČKA KEMIJA II - SEMINARstudent.chem.pmf.hr/~tools/simpleupload/files/uni/5_AK2_primjenaUVVIS.pdf · UV/VIS SPEKTROSKOPIJA – kvantitativna analiza - zadaci 36. Razrjeđivanjem