Speciální spektrální metody

Polarimetrie:

- metoda založena na měření stočení úhlu polarizovaného světla. Polarizované světlo stáčejí látky opticky aktivní tj. ty, které ve své struktuře obsahují opticky aktivní uhlík. Polarizované světlo je světelný paprsek, jehož kmity jsou umístěny do jedné roviny. Provádí se to pomocí polarizačních folií, nebo se dříve používal polarizátor zhotovený z islandského dvojlomného vápence nikolu. Rovina polarizovaného světla se může stáčet doleva (-), nebo doprava (+). Úhel stáčení je úměrný koncentraci dané látky v roztoku, proto tuto metodu používáme ke kvantitativnímu stanovení roztoků opticky aktivních látek.

 - schéma -

 - vlastní měření - zdrojem záření je zpravidla Na⁺ lampa, která vydává dostatečně intenzivní monochromatické světlo, které kmitá všemi směry. Toto světlo vstupuje do polarizátoru, který usměrní jeho kmity do 1 roviny. Paprsek pak prochází vzorkem umístěným v kyvetě délky 1-2 dm. Po průchodu vzorkem dojde ke stočení paprsku a ten vchází do analyzátory, který je otočený a je opatřen stupnicí 0-360°. Analyzátorem otáčíme tak dlouho, až je v objektivu temné pole, což znamená, že původní a stočený paprsek jsou na sebe kolmé. Pak odečteme úhel stočení.

- použití - Přístroj se používá především v cukrovarnictví na měření koncentrace sacharózy během výrobního procesu.

Refraktometrie:      

- metoda založena na měření indexu lomu

-  Index lomu - přechází - li světlo z prostředí o určité optické hustotě do jiného prostředí, dojde na rozhraní těchto prostředí k lomu světla. Index lomu světla absolutní je vztažen k vakuu a vypočítáme ho N = c/v, kdy N...absolutní index lomu, c...rychlost světla ve vakuu, v...rychlost světla v prostředí. Jelikož vztahovat index lomu k vakuu je nepraktické, používáme spíše relativní index lomu, který je vztažen ke vzduchu.

- Relativní index lomu - n = v₁/v_2, kdy n...relativní index lomu, v₁...rychlost světla ve vzduchu, v₂...rychlost světla v daném prostředí. Vzhledem k tomu, že ve všech prostředích se světlo šíří pomaleji než ve vzduchu, je vždy n>1 př.: n_vody = 1,33, n_skla = 1,40, n_Pbskla = 1,70, n_diamant = 2,4. Měřit rychlost světla v prostředích je nepraktické, proto využíváme k měření indexu lomu Snellův zákon.

- Snellův zákon - Na rozhraní vzduch - voda, se paprsek lomí ke kolmici, protože voda má vyšší optickou hustotu. Snellův zákon: n = sinα/sinβ, kdy α... úhel dopadajícího záření, β... úhel lomeného záření.

- vlastní měření - Index lomu měříme pomocí refraktometru, kdy měření je založeno na stanovení mezního úhlu, což je úhel, pod kterým se lomí paprsek, který přichází rovnoběžně s rozhraním. V okuláru pak pozorujeme rozhraní světla a stínu, kdy v oblasti světlé jsou paprsky, které se lámou pod menším, než mezním úhlem, a protože mezní úhel je maximální, tak nad ním je již pole tmavé. Měření provádíme tak, že pohybujeme okulárem, a ostré rozhraní světla a stínu nastavíme do středu nitkového kříže.  

Turbidimetrie a nefelometrie:                                  

- metody slouží k měření koncentrací koloidních roztoků a velmi jemných, prakticky nefiltrovatelných sraženin - zákalů. 

- princip - metoda využívá toho, že na drobných částečkách látky, která se nachází v roztoku dojde k rozptylu světla. My potom můžeme měřit buď přímo rozptýlené záření, nebo záření původní, jehož intenzita je snížená absorpcí roztoku. Absorpce či rozptyl nezávisí na λ, proto je zařízení velmi jednoduché a nepotřebujeme monochromátor. 

- Turbidimetrie - sleduje zeslabení intenzity záření prošlého koloidním roztokem, nebo sraženinou v přímém směru

- Nefelometrie - sleduje intenzitu rozptýleného záření ve směru kolmém na záření původní

- použití metod - slouží ke stanovení kvantity látek v případech, kdy vznikají jemné, prakticky nefiltrovatelné sraženiny, eventuelně koloidní roztoky. Příklad: SO₄^2- nebo NH₄⁺ ve vodě.

Hmotnostní spektrometrie:

- nejde o interakci záření s hmotou, ale dochází zde k oddělení ionizovaných atomů funkčních skupin a molekul na základě jejich rozdílné hmotnosti musíme pracovat ve vysokém vakuu ( 10^-5 Pa), aby nedošlo k rekombinaci iontů, nebo interakcím s molekulami vzduchu

- vlastní měření - částice jsou bombardovány proudem elektronů a tím převedeny na ionty. Ionizované částice pak jsou urychlovány v el. poli a vstupují do pole magnetického, které je kolmé na pole elektrické. V magnetickém poli se potom stáčejí a putují po kruhových drahách, jejichž poloměr závisí na hmotnosti částice, anebo přesněji na podílu m/z, kdy m...hmotnost částice, z...náboj částice

Dnes jsou hmotnostní spektrometry vybaveny kvadrupólovým detektorem, který je založen na tom, že při určitém napětí na tyčích projdou ionty o jediné hodnotě m/z. Protože napětí na tyčích se spojitě mění, tak postupně projdou všechny ionty a získáme hmotnostní spektrum. kvadrupól je tvořen 4mi rovnoběžnými tyčemi, na kterých se plynule mění náboj. 

Výsledkem je hmotnostní spektrum:

- použití - nejčastěji se s ním setkáme jako s detektorem plynných chromatografů, kdy po rozdělení je látka nejen detegována, ale současně také analyzována, protože všechny slouč. mají své charakteristické hmot. spektrum. Obecně se tato metoda používá k analýze stopových množství stan. látek, kdy detektor zachytí jednotlivé molekuly. 

Metody v RTG spektru

- vznik RTG spekter - RTG záření je uvolňováno při elektronových přeskocích na vnitřních elektronových chladinách. Je vysoce energické a má λ 0,1 - 10 nm. Jestliže záření o této vysoké energii dopadne na atom, vyrazí ( úplně pryč) elektrony z hladin nejblíže k jádru a na uvolněné místo přeskakují elektrony z vyšších hladin a rozdíl energií mezi hladinami pak určuje λ emisního záření, které atomy vydávají.

- α β γ udává počet přeskočených hladin

- K, L, M udává na kterou hladinu elektron skočil

Podle toho, jak interaguje RTG záření s látkou rozeznáváme:

a) RTG fluorescenční spektrometrii, kdy sledujeme emisní záření vzniklé přeskoky elektronů na nižší hladiny

b) RTG absorpční analýzu, kdy sledujeme úbytek záření po průchodu látkou

c) RTG difrakční analýzu, kdy sledujeme RTG záření odražené od krystalových rovin

a) RTG fluorescenční spektrometrie

- schéma- 

- zdroj - zdrojem záření je RTG lampa, která vydává primární RTG spojité záření. Toto záření dopadne na vzorek, kde vyrazí elektrony z vnitřních hladin. Na uvolněná místa okamžitě obsadí elektrony  z vyšších hladin a ze vzorku tak vychází sekundární  emisní záření, ve kterém jsou čáry všech prvků obsažených ve vzorku. Tato záření nazýváme fluorescenční. Záření dopadne na monochromátor

- monochromátor - je tvořen rozkladným krystalem rozřezaným napříč krystalovými rovinami. Nejčastěji se používá LiF. Rozložené záření dopadá na otočný detektor.

- detektor - se vždy nastaví proti určité čáře. Detektory registrují RTG záření a nejčastěji se používá ionizační detektor  proporcionální, průtokový - kde dochází k ionizaci netečných plynů RTG zářením.

- Vlnová délka emisního záření nám určuje kvalitu ( 3 čáry) intenzita čáry nám určuje kvantitu ( kalibrace).

- výhody - analyzujeme pevné i kapalné vzorky v původním stavu, navíc při použití více detektorů analýza trvá desítky sekund až minuty

- nevýhody - drahé

- použití - kvalitativní analýza prakticky všech prvků od fluoru dále, vzhledem k vysoké ceně se používá především v ocelářství, geologii, ale také při výrobě skla a cementu, protože analyzuje i nevodivé materiály

b) RTG absorpční analýza

- absorpce RTG záření závisí pouze na vlastnostech atomů, nikoliv na jejich fyzikálním, či chemickém stavu. Schopnost jednotlivých prvků absorbovat záření roste postupně s jejich atomovým číslem. Dále absorpce závisí také na tloušťce vrstvy , kterou záření prochází.

-  použití - lékařství a defektoskopie = metoda na zjišťování nehomogenit v materiálech.  Kontrolují se tak například namáhané spáry, nebo výrobky pro jadernou energetiku.

- postup - vzorek ozáříme RTG záření a po průchodu látkou zbytkové záření detegujeme

c) RTG difrakční analýza

- RTG záření může s hmotou interagovat i bez výměny energie. Toho využíváme pro studium krystalové struktury látek. Při dopadu monochromatického záření na krystal dojde k odrazu a po odrazu se RTG paprsky skládají a dojde k jejich zesílení, nebo zeslabení. Tento jev matematicky popisuje Braggův zákon.

 Zesílení max. = posun paprsků o celou vlnovou délku:

Zeslabení max. = posun paprsků o 1/2 vlnové délky:

-Braggův zákon:

ABA´= zpoždění 2. paprsku oproti prvnímu, RTG záření bude maximální, jestliže posun paprsků bude o celistvý násobek vlnové délky - n . λ = 2AB, n . λ = 2 . d . sinα, n... celé číslo, λ... vlnová délka použitého záření, d = mezirovinná vzdálenost, sinα...úhel dopadu RTG záření.

- Na krystal dopadají paprsky RTG záření o určité λ a paprsky, které se odrazily od vnitřních rovin krystalu mají vlivem delší dráhy určité zpoždění

- Braggův zákon nám udává závislost mezi λ a úhlem RTG záření a zpoždění paprsku, které je úměrné mezirovinné vzdálenosti

- Nejčastěji používáme práškovou metodu, kdy se vzorek rozdrtí na prášek a umístí se do proudu RTG záření. Tam se neustále otáčí a vždy je některý krystalek natočen tak, že splňuje Braggovu podmínku a vytvoří bod. Dlouhou expozicí pak dostaneme záznam buď ve formě kruhů, anebo přímo ve formě píků. Ze vzdálenosti jednotlivých kroužků, nebo píků, pak určíme vzdálenost krystalových rovin

- použití - identifikace látek ( fotopapír), kvantitativní analýza v případě píků

Potenciometrická titrace

Princip:        Při titraci kyseliny zásadou můžeme stanovit bod ekvivalence tak, že po každém přídavku zásady změříme pH roztoku. Závislost pH na přídavku zásady pak vyneseme do grafu a z něj určíme bod ekvivalence. Přesněji jej určíme z derivační křivky t.j. ze závislosti ΔU/ΔV na přídavku činidla v ml.

Rovnice:      HCl + NaOH  → NaCl + H₂O

Postup:        Nejprve provedeme titraci standardu (10 ml 0,1M roztoku HCl ve 100 ml vody) roztokem 0,1M NaOH. Hydroxid se přidává po 1 ml z byrety a vždy po každém přídavku změříme hodnotu pH. Jakmile se nám hodnota pH zvětší, po přídavku NaOH, o 0,2 budeme přidávat po 0,5 ml. Jakmile nám hodnota pH rapidně vzroste a poté opět zaznamenáme rozdíl pH o 0,2 budeme opět titrovat po 1 ml. Ze zjištěných hodnot sestrojíme křivku závislosti pH na přídavku činidla. Stejně titrujeme i neznámý vzorek a také sestrojíme titrační křivku. Body ekvivalence obou křivek odečteme ze sestrojených derivačních křivek. Z obou bodů ekvivalence určíme ml 0,1 HCl v neznámém vzorku.

Při měření musíme umístit do kádinky elektrodu tak, aby nebyla úplně u stěny, aby nebyla ve víru, který způsobuje míchátko, a aby do elektrody míchátko nenaráželo. Nárazem by došlo k poškození elektrody a měření by nebylo přesné. Byretu umístíme co nejníže, aby nedocházelo ke ztrátám tit. činidla kvůli vyšplíchnutí ven z kádinky.

Konduktometrická titrace

Princip:            Protože pohyblivost H⁺ a OH^- iontů je daleko vyšší, než u všech ostatních iontů, můžeme toho využít ke stanovení bodu ekvivalence při titraci kyseliny zásadou a naopak. Na pohyblivosti iontů je přímo závislá vodivost roztoku. Jestliže titrujeme zásadu kyselinou, pak vodivost klesá spolu s ubývajícími OH^- ionty, až dosáhne určité minimální hodnoty, a poté roste s přibývajícími H⁺ ionty. Minimum vodivosti odpovídá okamžiku, kdy nejsou v roztoku přítomny ani +H⁺ ani OH^- ionty, tj. bodu ekvivalence.

konduktometr - přístroj, který použijeme na stanovení

Rovnice:           NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Postup

práce:               Nejprve provedeme titraci standardu (10 ml 0,1M NaOH zředěného vodou) roztokem 0,1M HCl. Po každém přídavku změříme vodivost roztoku. Z grafického vyjádření vodivosti na přídavku činidla určíme bod ekvivalence. Poté titrujeme neznámy vzorek 0,1M NaOH a ze spotřeby HCl určíme přímou úměrou ml NaOH v neznámém vzorku. 

Grafy: 

graf pro standard

graf pro vzorek 

Závěr:               Po naměření hodnot standardu a vzorku na konduktometru jsme vytvořili graf, ze kterého jsme odečetli bod ekvivalence. Body ekvivalence jsme využili k jednoduchému výpočtu, jehož výsledek odpovídá množství ml NaOH ve vzorku. Vzorek č. 6 obsahoval 5,76 ml NaOH.

UPOZORNĚNÍ: Pro tohle stanovení byl připraven špatný standard, tudíž výsledek neodpovídá správné  hodnotě, protože je hodnota bodu ekvivalence standardu nepřesná. 

Metody absorpční - atomová absorpční a infračervená spektrometrie

- Jestliže na atom v základním stavu působíme spojitým zářením, pak si atom vybere z tohoto souboru ty vln. délky, které použije k excitaci. Tyto vln. Délky pak ve spektru, které prošlo vzorkem, chybí, nebo jsou výrazně zeslabeny. Toto spektrum pak nazýváme absorpční spektrum.

- Je to metoda založena na sledování absorpce záření volnými atomy v plynném stavu. Používá se ke kvantitativnímu stanovení jedné látky. 

- schéma - 

- činnost přístroje – vzorek je nasáván do plamene acetylen – vzduch (pro obtížně atomizovatelné prvky např.: Al, Si, Ti, používáme N₂O). V plameni dojde k atomizaci vzorku. Do plamene pak svítíme speciální lampou s dutou katodou, která je zhotovena z materiálu stanovovaného prvku a vydává tudíž jeho emisní záření. Toto emisní záření pak jde na monochromátor a detektor, který změří intenzitu tohoto záření. Míra zeslabení je úměrná množství látky.

- pro přesné měření je důležité –

a) konstantní emisní proud ( žhavení lampy 15 minut)

b) teplota plamene – regulace průtoku plynu

c) konstantní rychlost vstřikování vzorku

Jsou-li dodrženy tyto parametry, je to velmi přesná metoda, měříme v jednotkách ppm (partes per milion). Obsah 1 ppm má látka, jestliže připadá 1 částice na 999 999 ostatních. Za předpokladu shodných molekulových hmotností 0,0001%.

Jestliže chceme metodu dále zpřesnit, použijeme k atomizaci vzorku grafitovou kyvetu s elektrotermickým ohřevem, do které přesně nadávkujeme vzorek a atomizaci provedeme proudem. Při použití těchto přídavných zařízení dosahujeme přesnosti ppb, čímž určíme 1 částici z miliardy.

- použití – pomocí AAS stanovíme prakticky všechny a celou řadu polokovů, typu arsen, antimon, křemík, cín které však musíme před stanovením převést na hydridy. Vzhledem k nutnosti delšího žhavení lampy a rekalibrace přístroje před každou sérií měření používáme ji především ke kvantitativnímu stanovení jednotlivých prvků. 

Molekulová absorpční spektrometrie – MAS v UV, VIS

- Jestliže spojité záření projde průhledným prostředím, absorbují se v něm ty vlnové délky, které odpovídají rozdílům energií elektronových hladin. Zatím co atomy vytvářejí ve spektru jednotlivé čáry, u molekul se jedná o široké absorpční pásy.

Jestliže látka absorbuj pouze v UV, nebo IR oblasti, jeví se nám bezbarvá. Absorbuje – li ve viditelné oblasti, jeví se nám potom ve své doplňkové barvě. Absorbuje-li veškeré záření, jeví se nám černá. Je-li absorbovaná látka modrá, je barva roztoku žlutá. Je-li absorbovaná barva zelená, barva roztoku je červená.

L´ambert – Beerův zákon – molekulová absorpční spektrometrie (MAS) je založena na měření absorpce záření roztokem. Platí, že čím větší je absorpce záření roztoku, tím větší je také koncentrace roztoku. Tuto závislost popisuje L´ambert – Beerův zákon.

- odvození – jestliže do kyvety vstupuje světelný tok Φ₀ (fí) vystupuje z ní světelný tok Φ. Propustnost roztoku ( transmitace) je dána vztahem T = Φ/ Φ₀. Jestliže sledujeme závislost světelných toků na délce kyvety a koncentraci roztoku, zjistíme, že platí Φ = Φ₀ . 10^-Ɛλ.l.c , přičemž Ɛ_λ = lineární absorpční koeficient, l = délka kyvety, c = koncentrace roztoku. Abychom se zbavili exponenciálního vztahu, byla definována jednotka absorbance A jako záporný dekadický logaritmus transmitance: A = -logT, A = -log Φ/ Φ₀, A = - log 10^{- Ɛλ.l.c} => A = Ɛ_λ.l.c. L´ambert – Beerův zákon je potom základem všech fotometrických stanovení, kdy při určité vlnové délce měříme absorbanci a vynášíme ji do grafu proti koncentraci. Graf je zpočátku lineární, poté se začíná zakřivovat.

Lineární oblast nazýváme oblast platnosti Lambert-Beerova zákona. Dostaneme-li se mimo tuto lineární oblast, musíme vzorek naředit, anebo použít menší tenčí kyvety. Pro ředění, nebo tenčí kyvety platí vztah l₁ . c₁ = l₂ . c₂ => vyplývá z: Ɛ_λ1 . l₁ . c₁ = Ɛ_λ2 . l₂ . c_2. Ɛ_λ je pro určitou látku a vlnovou délku konstantní – můžeme ze vztahu vyškrtnout.

Spektrofotometrická měření provádíme vždy při určité vlnové délce, které odpovídá maximum absorpčního pásma. Maximum zjistíme měřením vzorku při různých vln. délkách.

- vlastní měření MAS -  zdrojem světla je nejčastěji žárovka s ultrafialovým vláknem, která bývá doplněna deuteriovou výbojkou pro blízkou UV oblast. Vydává záření 300 – 2000nm. Toto záření je vedeno na vzorek a po průchodu  vzorkem se rozloží hranolem, nebo optickou mřížkou. Vzorek je umístěn ve skleněné kyvetě, délky 0,1 – 10cm eventuelně existují i průtokové kyvety. Vzorek měříme proti čistému rozpouštědlu, na které nastavíme nulovou absorbanci. Není – li vzorek barevný, můžeme jej na barevný převést vhodnou chemickou reakcí, např.: Fe³⁺ + 6CNS^- → Fe[Fe(CNS)₆], Ni²⁺ s dimethyldioxinem, NO₃^- se salicylanem sodným apod. Detekci záření provádíme fotoelektrickými články se zesilovačem.

- použití – zjišťování obsahu barvených látek,nebo látek, které lze jednoduchou chemickou reakcí na barevné převést.

Infračervená spektroskopie – absorpční spektrální analýza v IR oblasti používá IR záření = tepelné záření. Toto záření interaguje s vazbami a funkčními skupinami. Energie vazeb a funkčních skupin je také kvantována ( = nabývá určitých hodnot), proto v IR spektru mají molekuly charakteristické absorpční pásy. Zdánlivě chaotický pohyb molekul lze rozdělit na:

a) vibrace- vibrace molekul je kmitání okolo rovnovážné polohy a rozeznáváme 1) vibrace valenční, kdy se mění délka vazby ( twisting), 2) deformační, kdy se mění vazebný úhel (scissoring).

b) rotace – odpovídají rotaci okolo osy vazby.

- Obecně vibrace mají vyšší energii a pozorujeme je v blízké IR oblasti, kdežto rotace se projeví ve vzdálenější IR oblasti. V praxi obvykle pozorujeme spektrum ve střední infračervené oblasti, protože tam se nám projeví vibrace i rotace molekuly. K určení struktury potřebujeme mít oba údaje. Vibrace charakterizuje vazby, kdežto rotace udržuje molekulu jako celek. Oblast měření můžeme rozdělit na 2 části.

a) oblast charakteristických skupinových vibrací, které je v oblasti 2-8nm, kde se projeví vibrace vazeb a funkčních skupin a na základě toho měření vytipujeme pravděpodobné struktury látky

b) oblast otisku prstu, kt. je 8 – 25nm, kde získáme spektrum, které charakterizuje každou molekulu

- vlastní měření –

zdroj – jako zdroj záření používáme rozžhavené tuhé látky – nejčastěji se používá SiC, nebo Nerstnova tyčinka, která je zhotovena z ZrO₂, CeO₂, ThO₂. Tento materiál vydává dostatečně intenzivní záření v IR oblasti.

vzorek – vzorek je umístěn v kyvetě zhotovené z halogenidů alkalických kovů např.: NaCl, KCl, KBr, které ideálně propouští IR záření, jsou však velmi choulostivé na vlhkost. Jako rozpouštědlo samozřejmě používáme sirouhlík, nebo tetrachlor.

monochromátor – nejčastěji se používají optické mřížky, které mají řidší síť vrypů, aby jejich vzdálenost korespondovala s λ IR záření. Dříve se používaly také hranoly, které musely být zhotoveny z halogenidů kovů, byly však velmi choulostivé.

detektory – jako detektory nejčastěji používáme termo___, které jsou citlivé na změnu teploty. Některé přístroje mají i pneumatické detektory, což je v podstatě komůrka vzduchotěsně uzavřená pružnou membránou, která se vlivem změny teploty vychyluje.

- použití – především v org. chemii k identifikaci látek, kdy analyzovanou látku nejprve izolujeme, poté zjistíme v oblasti charakter vibrací, které funkční skupiny látka obsahuje a poté v oblasti otisku prstu zjistíme i strukturu látky. Spektra všech známých látek jsou tabelována.

 - kvantitativní analýza – platí zde L´ambert – Beerův zákon, najdeme char. osamocenou vibraci a z kalibrační přímky určíme množství látky. Dnes je používáme také na ověřování čistoty látek a studium struktury

 

Stanovení železa, porovnání různých metod

Stanovení Fe²⁺ jako Fe₂O₃ gravimetricky

- amoniakální metodou

- princip - Fe²⁺ se po oxidaci na Fe³⁺ sráží za horka v mírně kys. prostředí za přítomnosti NH₄Cl, sráží se s zředěným NH_3(aq) jako Fe(OH)₃. Vyloučená sraženina se po odfiltrování (dekantací) a promytí žíhá při 900°C na Fe₂O₃, který se po ochlazení váží. Počítají se zpravidla % Fe.

- rovnice - Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃ - srážení, 2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O - žíhání při 900°C

- podmínky - 1) Fe²⁺ nutno převést na Fe³⁺, oxidace, povaření s H₂O₂, HNO₃, v případě H₂O₂ a Br vody je nutno nadbytek vyvařit, 2) prostředí slabě kyselé, NH₄Cl jako slabá kyselina, 3) srážení za tepla po kapkách a za míchání, 4) srážení s zř. NH_3(aq) do slabě amoniakální reakce, 5) filtrovat dekantací za horka, flit.pap. -bílá páska, 6) promývání horkým 1% NH₄NO_3, 7) žíhání 900°C

výpočty: 

Stanovení Fe²⁺ solí manganometricky

- provádíme stejně jako upřesnění na Mohrovu sůl (NH₄)₂Fe(SO₄)₂ . 6H₂O. Mohrova sůl je jediná stálá sloučenina Fe²⁺, ostatní sloučeniny vždy částečně oxidují  na Fe³⁺.

- princip - Fe²⁺ sůl titrujeme odměrným roztokem KMnO₄ v kyselém prostředí H₂SO₄, H₃PO₄ na Fe³⁺ sůl do prvního růžového zabarvení.

- rovnice - 5 Fe²⁺ + MnO₄^- +8H⁺ → 5 Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H2O

- výpočet -  m_Fe=F_ř . Ft . C_KMnO4  . V_KMnO4 .M_Fe

- poznámka - Titrujeme za chladu ( Fe²⁺ je anorg. l. a oxiduje se rychle). Přidáme H₂SO₄ kvůli kyselosti a H₃PO₄, která váže Fe³⁺ do bezbarvého komplexu.

Stanovení Fe³⁺ solí manganometricky

- princip - železitou sůl nejprve zredukujeme na sůl železnatou a poté ji stanovíme.

 - Redukce Fe3+ soli - železitou sůl můžeme zredukovat  dvěma způsoby

a)  Jonesovým způsobem - prolijeme vzorek kolonou s náplní zinku a kyseliny sírové. Vodík nám veškeré Fe³⁺ ionty zredukuje na Fe²⁺.

b) Redukce SnCl₂ - železité ionty zredukujeme za horka nadbytkem SnCl₂ na ionty železnaté. Nadbytek SnCl₂ pak odstraníme pomocí HgCl₂

- rovnice -  Sn²⁺ + 2Fe³⁺ → Sn⁴⁺ + 2Fe²⁺ , SnCl₂ + 2HgCl₂ →Hg₂Cl₂ + SnCl₄

-   Po přídavku chloridu rtuťnatého můžou nastat 3 případy.

1)      Vznikne bílá sraženina chloridu rtuťnatého a pokračujeme ve stanovení.

2)      Nevznikne sraženina = roztok nebyl doredukován, důsledkem toho nemůžeme pokračovat ve stanovení.

3)      Roztok zčerná vyloučenou rtutí = chlorid cíničitý byl ve velkém přebytku a chlorid rtuťnatý zredukoval až na rtuť. SnCl₂ + HgCl₂ → SnCl₄ +Hg. Stanovení opět opakujeme, protože přes černý zákal roztoku bychom neviděli barevný přechod manganistanu.

- vlastní stanovení -  ještě před přídavkem chloridu rtuťnatého: roztok kvantitativně převedeme do 800 ml kádinky, ve které bylo asi 500ml destilované vody obarvené několika kapkami manganistanu draselného do slabě růžového zabarvení. Poté přidáme 10ml nasyceného roztoku chloridu rtuťnatého a vznikne-li slabě bílý zákal, pokračujeme ve stanovení. K zakalenému roztoku přidáme 10 ml Reinhard-Zimmermanova roztoku (RZ), který je směsí kyseliny sírové, která okyselí roztok, a kyseliny fosforečné, která váže vznikající železité ionty do bezbarvého komplexu. Dále přidáme síran manganatý jako katalyzátor. Titrujeme za stálého míchání tyčinkou, do prvního růžového zbarvení.

- rovnice - 5 Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H2O

- výpočet -  m_Fe = Fř. Ft. C_KMnO4 . V_KMnO4 . M_Fe

Stanovení Fe²⁺ iontů bromatometricky

- princip - vzorek Fe²⁺ iontů titrujeme odměrným roztokem K₂Cr₂O₇ za přítomnosti H₂SO₄, H₃PO₄ na indikátor difenylamin z bezbarvého přes zelené do modrofialového zabarvení

- rovnice - Cr₂O₇^2- + 6Fe²⁺ + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 6Fe³⁺ + 7H₂O

- postup - odpipetovaný vzorek Fe2+ naředíme 25ml směsi RZ roztoku ( Reinhard Zimmermanův - H₂SO₄, H₃PO₄ ), který váže Fe3+ ionty do bezbarvého komplexu. Přidáme 2-3 kapky indikátoru difenilamin a titrujeme za stálého míchání odměrným roztokem K₂Cr₂O₇ z prakticky bezbarvé přes zelenou do čistě modrého zbarvení.

- výpočet - m_Fe2+ = Fř . Ft . C_K2Cr2O7 . V_K2Cr2O7 . M_Fe

Optická emisní spektrometrie:

- princip - Do atomárního excitovaného stavu atomy uvedeme elektrickým výbojem

a) krátkodobým - elektrickou jiskrou, v případě vodivých vzorků

b) dlouhodobým - elektrickým obloukem, v případě nevodivých vzorků

Excitované atomy vzorku vydávají emisní záření, ve kterém jsou čáry všech prvků, které jsou ve vzorku obsaženy. Toto spektrum je pak mřížkou rozloženo a nasnímáno na fotografickou desku.

- vlastní měření - upravený vzorek umístíme do elektrického pole, kde pomocí vysokého napětí (desítky kilovoltů) dojde obloukem nebo jiskrou k převedení vzorku do plynného atomárního excitovaného stavu. Emisní spektrum, které ji rozloží na jednotlivé vlnové délky (λ) a ty nasnímáme na fotografickou desku a opět přítomnost analytické čáry (min. 3čáry) nám ukazuje přítomnost prvku a intenzita čáry nám ukazuje množství látky.

- Toto uspořádání používáme pouze pro polokvantitativní analýzu přítomnosti jednotlivých prvků. Dnes jsou konstruovány velmi přesné přístroje  na tomto principu, kde jsou vždy proti vytipované čáře nastaveny detektory, které velmi přesně změří intenzitu čáry, signál digitalizují a počítač převede velikost signálu na množství látky . Analýza 10-15 prvků ve vzorku je pak otázkou několika vteřin.

- použití - zejména v ocelářství a strojírenství

Porovnání metod

Gravimetrické stanovení železa je prokazatelně nejpřesnější, ale na druhou stranu nejzdlouhavější. Gravimetrie je náročná na pracovní sílu a především na čas.

Volumetrické stanovení nepatří do nejpřesnějších metod ( něco mezi grav. a  opt.). Při volumetrii je nutný rozklad vzorku. Volumetrie je levná, ale není moc přesná.

Optické stanovení železa je velmi rychlá, velmi drahá metoda (výsledek do 3 minut). Pro stanovení optickou emisní spektrometrií potřebujeme přístroje za milióny.