Юный техник - для умелых рук 1974-12, страница 6
В контрольную пробирку (или стакан) налейге чистой воды и поставьте пробирку между осветителем и фотоэлементом. Тумблером В1 включите осветитель. Сразу же ток в цепи возрастет, и стрелка измерительного прибора отклонится вправо. Если отклонение будет резким и стрелка перейдет крайнее правое деление шкалы, поставьте параллельно прибору шунтирующий резистор и подберите его сопротивление таким, чтобы стрелка отклонялась лишь до крайнего деления шкалы. Вновь проверьте первоначальный ток через прибор (при выключенном осветителе) п при необходимости подберите точнее сопротивление резистора R3. Идеальный случай настройки — при выключенном осветителе стрелка прибора находится в начале шкалы, а при включении осветителя отклоняется до крайнего правого деления. Затем приступайте к градуировке измерительной системы и вычерчиванию графика. Составляя известным способом растворы различной концентрации, устанавливайте контрольную пробирку в прибор и отмечайте каждый раз показания мккроамперметра. Вскоре по данным измерений вы сможете нарисовать кривую зависимости фототока от концентрации соответствующего иона, аналогичную показанной на рисунке 3. Далее выберите 11 наиболее характерных значений концентрации и отметьте соответствующие им значения отклонений стрелки микро-амперметра (например, в делениях шкалы). Остается самое простое .— значения отклонений стрелки проставить против положений переключателя ВЗ на передней панели футляра, а против соответствующих ламп второго светового экрана сделать надписи значений концентрации. Теперь, поставив пробирку с исследуемым раствором, достаточно установить переключатель в положение, соответствующее отклонению стрелки микроамперметра — и на экране засветится надпись концентрации данного нона. Б. СЕРГЕЕВ Рис. Ю. ЧЕСКОКОВА КОММЕНТАРИЙ СПЕЦИАЛИСТА Ребята из владимирской школы сделали прибор, прототип которого широко используется в современных методах научных исследований. Этот метод основан на сравнении интенсивности окраски исследуемого раствора и стандартного раствора со строго определенной концентрацией соединения,. Для исследований подобного рода существует специальный лабораторный прибор — фотокалориметр. Принцип действия его (см. рисунок) основан на одновременном сравнении двух световых потоков, один из которых проходит через кювету с исследуемым окрашенным соединением, другой — через такую же кювету с чистой водой. Измеряемая величина отношения этих световых потоков называется оптической плотностью раствора (Д), ЗЕРНЯ 10 СВЕТОФИЛЬТР ЛИНЗЯ КЮВЕТА с водой КЮВЕТР СВЕТОФИЛЬТР ЛИЧЗД с РйСТВОРОМ диясррягмя 1ЕРКЙЛО | линзе дипсррягмя ЗЕРКЯЛС ФОТОЭЛЕМЕНТ По своей конструкции фотокалориметр, конечно, намного сложнее прибора «Луч», и поэтому нет смысла сравнивать эти приборы. Поговорим только о тех физико-химических процессах, для изучения которых созданы тот и другой прибор. Юные химики из 31-й школы используют в своем приборе окрашенный раствор. Но известно, что вещество, не поглощающее свет, можно перевести в другое, поглощающее свет, добавив в него подходящий реактив. Например, определяя концентрацию ионов меди, в пробу обычно добавляют раствор аммиака, который вызывает образование комплексного соединения, имеющего интенсивное окрашивание. Так определяется содержание ионов меди в 1 л раствора с точностью до миллиграммов, хотя присутствие ионов меди в та-* ких концентрациях еще не дает окрашивания раствора. Часто растворы приобретают более интенсивную окраску при добавлении некоторых органических реактивов. Величина поглощенного света зависит не только от природы вещества, но и от длины волны проходящего через это вещество света. Для получения света с определенной длиной волны в промышленных приборах используют свето фильтры из окрашенных стекол или желатиновых птенок, которые помещают на пути светового потока. К сожалению, в приборе владимирских школьников светофильтры отсутствуют, а это значительно снижает возможности использования установки. Поясним на примере. На графике показано изменение оптической плотности раствора сернокислой меди в зависимости от длины волны падающего света. Как видно, колебания величины Д могут быть довольно большими, и интенсивное светопоглощение наблюдается лишь в очень узком диапазоне длин волн. Интересно, что подобная кривая для ионов железа (III) имеет максимум поглощения света, равный длине волны: А = 360 нм. Таким образом, проводя измерения светового поглощения при различных светофильтрах для Си+2 (красный ?i=500 нм) и для Fe+3 (синий Я=360 нм), можно определять концентрации этих видов ионстз, даже если они одновременно присутствуют в растворе. Для увеличения интенсивности окрашивания добавляют органический реактив (этиленаиаминтетра-уксусную кислоту). Оптическая плотность раствора является функцией концентрации растворенного в нем вещества, поэтому, используя прибор «Луч», можно проследить за изменением концентрации раствора в ходе химической реакции, в результате которой образуется окрашенный реагент. «Луч» также может зарегистрировать точку эквивалентности (изменение окраски индикатора) при обычном титровании щелочи кислотой. Теперь несколько советов тем, кто захочет построить прибор «Луч». В качестве источника света используйте матовую лампочку (можно поставить перед лампочкой матовое стекло). Используйте световое табло только как экспресс-метод, а точные значения концентрации определяйте по графику. Попробуйте определять интенсивность светового потока, измеряя величину тока (без предварительного усиления сигнала), селенового фотоэлемента. Это позволит избежать ошибок из-за нелинейности характеристик усилителя. Остается еще сказать, что обработка результатов своих измерений поможет вам разобраться в теоретических основах, заложенных в этом физико-химическом методе. Эта сторона работы будет иметь большое значение д ш вас, будущих исследователей и инженеров. Г. СОЛОВЬЕВ, кандидат химических наук D 1 05 / V Лнм 300 400 500 600 штн эшныи жшыи красный ЛИТЕРАТУРА: Ю. С. J1 я л и к о в, Физико - химические меюды анализа. Изд-во «Химия», 1974, |
