25. Spektrofotometryczne oznaczanie niklu

25. Spektrofotometryczne oznaczanie niklu
Oznaczanie niklu jest ważne m.in. w analizie minerałów i stopów. Nikiel można stosunkowo dokładnie
oznaczyd metodą wagową, strącając jego związek kompleksowy z dimetyloglioksymem, co z kolei jest
tematem instrukcji nr 09. Jednak analizy wagowe, chod zazwyczaj bardzo dokładne, są zarazem dośd
czasochłonne. Rozwiązaniem może byd analiza spektrofotometryczna, będąca rozwinięciem metody
kolorymetrycznej, która ponadto pozwala oznaczyd bardzo niewielkie ilości tego metalu. Jest to bardzo
popularna metoda, można nią oznaczad nikiel w postaci jego kompleksów z dopa-semiquinonem1, Ni2,2′ ,3,4-tetrahydroksy-3′ -sulfo-5′ -nitroazobenzenem2 (tetrahydroksyazon SN) czy – najczęściej –
dimetyloglioksymem. Ta ostatnia metoda jest zwykle zalecana w normach3, 4.
W tej analizie jony niklu (ok. 300 μg) tworzą z dimetyloglioksymem (DMG), w lekko zasadowym środowisku,
czerwony kompleks, nieco rozpuszczalny w chloroformie (do ok. 500 mg/L) czy CCl4. Pozwala to na
ekstrakcję kompleksu z fazy wodnej (optymalne pH dla tej ekstrakcji to 7-12) w obecności jonów
cytrynianowych dla zamaskowania ewentualnie przeszkadzających jonów Fe, Al i innych, obecnośd jonów
kobaltu może jednak zakłócid pomiar. Kompleks rozpuszczony w fazie organicznej zabarwia ją na żółto;
widmo w obszarze widzialnym wykazuje dwa pasma absorpcji, których maksima leżą przy 366 oraz 465-470
nm. Dobór długości fali, przy której dokonuje się pomiaru jest ważny, bo ma bezpośredni wpływ na
dokładnośd pomiaru.
Błąd pomiaru absorbancji zależy od tego, czy mierzymy na zboczu pasma czy na jego szczycie (zalecane)
Oznaczenie polega na pomiarze absorbancji chloroformowych roztworów kompleksów niklu z DMG o
różnych stężeniach, wykreśleniu krzywej wzorcowej, a następnie pomiarze absorbancji w próbce o
nieznanym stężeniu i określeniu tego stężenia za pomocą tej krzywej.
Przykładowa (hipotetyczna) krzywa wzorcowa oraz pomiar: y=1060, x=0.54
1
W.J. Barreto, S.R. Giancoli Barreto, I.S. Scarminio, D.N. Ishikawa, M. de Fátima Soares, M.V. Brás de Proença, Determination of Ni(II) in metal alloys
by spectrophotometry UV-Vis using dopasemiquinone, Quim. Nova 33 (2010) 109.
2
D. Polat, Ü.D. Uysal, A. Ali Huseyinli, Spectrometric determination of nickel, Adnan Menderes University, 4th AACD Congress, 29 Sept-3 Oct.2004,
Kuşadası-Aydin/Turkey, Proceedings Book, str. 43.
3
International Organization for Standardization ISO 4939:2016, Steel - Determination of nickel - Dimethylglyoxime spectrophotometric method.
4
Indian Standard IS 13318:1992, Spectrophotometric determination of nickel - Test.
©Wydział Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego, Zakład Chemii Analitycznej, oznaczanie Ni spektrofotometrycznie, dwicz. 25 - str. 1
Sprzęt i materiały:
Kolba miarowa 500 mL i 1000mL; kolbki miarowe na 25 mL (7), zlewka
Cylinder miarowy 50 lub 100 mL
Rozdzielacz
Lejek z sączkiem bibułowym (miękkim) i pierścieo do lejka
Pipeta wielomiarowa 10-20 mL lub biureta na 25 mL
Spektrometr UV-Vis
Odczynniki: kwas cytrynowy, amoniak, 1% roztwór dimetyloglioksymu w etanolu, siarczan(VI)
niklowo-amonowy (NH4)2Ni(SO4)2·6H2O (Mmol=394,987 g/mol), chloroform
Procedura
Próbką może byd minerał lub stop – wówczas przedyskutuj z prowadzącym sposób jego rozpuszczenia
i ewentualnego zidentyfikowania oraz usunięcia domieszek przeszkadzających w analizie (patrz 4).
Ostatecznie mamy do dyspozycji nikiel przeprowadzony do roztworu, w kolbie miarowej.
Przygotowanie próbki o nieznanej zawartości niklu
Pierwotną próbkę zawierającą nikiel przeprowadź do roztworu, rozcieoczając w kolbie miarowej do
objętości 500 mL. Pobierz znaną objętośd tego roztworu zawierającą wg wstępnej oceny około 100-200
μg niklu do rozdzielacza (jeśli nic nie wiadomo o zawartości Ni w próbce, w tym etapie musimy działad
metodą prób i błędów) i dalej postępuj jak opisano poniżej (rozcieoczając wodą, dodając kwas
cytrynowy, amoniak oraz alkoholowy roztwór dimetyloglioksymu, ekstrahując i dokonując pomiarów
spektrofotometrycznych).
Przygotowanie krzywej wzorcowej
Przygotowad chloroformowe ekstrakty dimetyloglioksymianu niklu, o stężeniach 0, 2.4, 4.8, 7.2, 9.6 i
12.0 mg/L, biorąc do ekstrakcji 0, 60, 120, 180, 240 i 300 μg niklu w następujący sposób:
Odważ 0.135 g czystego siarczanu(VI) niklowo-amonowego NiSO4·(NH4)2SO4·6H2O do kolby miarowej
o obj. 1000 mL i rozcieocz wodą.
Odmierz pipetą lub biuretą odpowiednią objętośd tego roztworu (zawartośd Ni wynosi około 20 μg
w 1 mL, a więc odpowiednio 0, 3, 6, 9, 12 i 15 mL) do zlewki zawierającej 90 mL wody, dodaj 5 g
stałego kwasu cytrynowego i amoniaku do pH około 7.5. Ochłódź, przelej do rozdzielacza i dodaj 20
mL 1% roztworu dimetyloglioksymu. Odczekaj minutę i dodaj 12 mL chloroformu. Wytrząsaj przez
minutę, poczekaj na rozdzielenie się faz i oddziel żółtą warstwę chloroformową. Ekstrakt przenieś do
kolbek miarowych na 25 mL i uzupełnij chloroformem do kreski.
Zarejestruj widma absorpcji przygotowanych roztworów w kuwecie o długości drogi optycznej 1 cm,
oraz wykonaj pomiar absorpcji przy ustalonej długości fali 366 nm.
W ten sam sposób przygotuj znaną porcję próbki oznaczanej i zmierz jej absorpcję, po czym oblicz
zawartośd Ni w oryginalnej próbce, podając wynik w *g+ oraz w %wag..
Sprawozdanie
Sprawozdanie powinno zawierad następujące elementy:
imię i nazwisko osoby przeprowadzającej analizę,
datę analizy,
reakcje,
wszystkie otrzymane wyniki, w tym widma absorpcyjne roztworów,
obliczoną masę niklu w pierwotnej próbce (w gramach) oraz zawartośd Ni w próbce wyrażoną w
%wag.,
ewentualny komentarz.
Źródła:
Podręczniki, w szczególności „Vogel’s textbook of quantitative chemical analysis”, G.H. Jeffery, J. Bassett, J. Mendham,
th
R.C. Denney, Longman, Great Britain, 5 edition, 1989
Internet
©Wydział Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego, Zakład Chemii Analitycznej, oznaczanie Ni spektrofotometrycznie, dwicz. 25 - str. 2
Sprawozdanie
Imię i nazwisko:
Data:
Temat:
Spektrofotometryczne oznaczanie niklu
Masa próbki *g+
Objętośd roztworu zawierającego rozpuszczoną próbkę *cm3]
500
Objętośd roztworu badanego wzięta do analizy *cm3]
Wzór na obliczenie zawartości Ni2+
Pomiary spektrofotometryczne (λ=366 nm, d=1 cm)
Lp.
Zawartośd Ni *mg/L]
1.
0
2.
2.4
3.
4.8
4.
7.2
5.
9.6
6.
12.0
7.
(próbka badana)
Absorpcja [a.u.]
Zawartośd Ni w badanej próbce *g+:
Zawartośd Ni w badanej próbce w %wag.:
Uwagi:
©Wydział Chemii Uniwersytetu Wrocławskiego, Zakład Chemii Analitycznej, oznaczanie Ni spektrofotometrycznie, dwicz. 25 - str. 3