Проекты

Спектрофотометрическое исследование растворов сульфатов кобальта(II) и никеля(II)

Работа призёров конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 7–9 классов

Направление работы: Прикладная химия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1998
Предметы: Химия
Классы: 9 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Одной из важнейших проблем химии является определение макро- и микроколичеств металлов.

Цель

Разработать метод определения содержания сульфатов кобальта и никеля с использованием школьного спектрофотометра КФК-3.

Задачи

  1. Изучить возможности спектрофотометрии для количественного анализа растворов неорганических солей в условиях школьной лаборатории.
  2. Подобрать оптимальные условия для спектрофотометрического определения кобальта и никеля.
  3. Построить градуировочные прямые для определения кобальта и никеля в растворах неизвестной концентрации.
  4. Определить концентрацию кобальта и никеля после фильтрования или обработки растворов адсорбентами.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Однолучевой спектрофотометр КФК-3

Описание

В процессе выполнения работы авторами были изучены свойства кобальта и никеля и их солей, был проведён ряд опытов по приготовлению растворов сульфатов кобальта(II) и никеля(II) различной концентрации, а также определению концентрации сульфатов кобальта(II) и никеля(II) в этих растворах методом спектрофотометрии по известным методикам.

Для измерения коэффициента светопропускания использовали однолучевой спектрофотометр КФК-3 со стандартными оптическими кюветами. Опыты с каждым раствором проводились в 2–3 серии. Всего было проведено не менее 400 измерений.

Основные полученные результаты представлены на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Зависимость светопропускания от концентрации раствора сульфата кобальта(II)

Рисунок 2. Зависимость светопропускания от концентрации раствора сульфата никеля(II)

На приведённых рисунках видно, что изменение светопропускания в зависимости от концентрации растворов сульфата кобальта(II) наиболее сильно наблюдается при концентрациях менее 0,2 М и при длине волны около 500 нм. Поэтому для построения калибровочной кривой был выбран диапазон концентраций от 0,001 М до 0,2 М при 500 нм в случае сульфата кобальта(II) и от 0,005 М до 0,5 М при длине волны 725 нм в случае сульфата никеля(II).

Полученные калибровочные кривые зависимости светопропускания от концентрации растворов сульфатов кобальта(II) и никеля(II) представлены на рисунках 3 и 4. Сплошной линией показана линия тренда, полученная при программной обработке экспериментальных результатов.

Рисунок 3. Зависимость светопропускания растворов сульфата кобальта(II) от концентрации

Рисунок 4. Зависимость светопропускания растворов сульфата никеля(II) от концентрации

Далее растворы были обработаны активированным углём или другими адсорбирующими агентами. Также был определён коэффициент пропускания растворов после их обработки, и произведено сравнение с линией тренда.

Результаты работы/выводы

В результате выполнения работы авторами было проведено исследование сульфатов кобальта и никеля методом спектрометрии.

Для растворов различной концентрации были построены калибровочные кривые, которые позволили определить изменение концентрации растворов после фильтрования через современные фильтры и обработки адсорбентами.

Показано, что метод спектрофотометрии можно использовать для количественного определения солей тяжёлых металлов.

Даны рекомендации по эффективной очистке растворов от присутствия солей кобальта и никеля.

Установлено, что фильтры для очистки воды понижают концентрацию исследуемой соли минимум в два раза. Вероятно, эти фильтры содержат современные материалы, эффективность которых при очистке воды от неорганических примесей существенно выше, чем у традиционных адсорбентов.