1. Vzorkování:
Laboratorní vzorek se skládá z 10-50 g materiálu, který se odebírá tak, aby jeho průměrné složení odpovídalo průměrnému složení celé šarže analytu.
2. Rozklad vzorku a jeho přenos do roztoku;
3. Držení chemická reakce:
X je složka, která má být stanovena;
P je reakční produkt;
R je činidlo.
4. Měření jakéhokoli fyzikálního parametru reakčního produktu, činidla nebo analytu.
Klasifikace chemických metod analýzy
já Podle reakčních složek
1. Změřte množství vzniklého reakčního produktu P (gravimetrická metoda). Vytvořte podmínky, za kterých se analyt zcela přemění na reakční produkt; dále je nutné, aby činidlo R nedávalo vedlejší produkty reakce s cizími látkami, fyzikální vlastnosti které by byly podobné fyzikálním vlastnostem produktu.
2. Na základě měření množství činidla spotřebovaného při reakci s analytem X:
– působení mezi X a R musí být stechiometrické;
- reakce musí probíhat rychle;
– činidlo nesmí reagovat s cizími látkami;
– je zapotřebí způsob, jak stanovit bod ekvivalence, tzn. okamžik titrace, kdy je činidlo přidáno v ekvivalentním množství (indikátor, změna barvy, kapacita o-in, elektrická vodivost).
3. Zaznamenává změny, ke kterým dochází u samotného analytu X v procesu interakce s činidlem R (analýza plynu).
II Typy chemických reakcí
1. Acidobazická.
2. Vzdělávání komplexní sloučeniny.
Acidobazické reakce: používá se především pro přímé kvantitativní stanovení silných a slabých kyselin a zásad a jejich solí.
Reakce pro tvorbu komplexních sloučenin: stanovené látky se působením činidel přeměňují na komplexní ionty a sloučeniny.
Následující separační a determinační metody jsou založeny na komplexních formačních reakcích:
1) Separace pomocí srážení;
2) Extrakční metoda (ve vodě nerozpustné komplexní sloučeniny se často dobře rozpouštějí v organických rozpouštědlech - benzen, chloroform - proces přenosu komplexních sloučenin z vodných fází do dispergovaných se nazývá extrakce);
3) Fotometrické (Co s dusitou solí) - měření optimální hustoty roztoků komplexních sloučenin;
4) Metoda titrační analýzy
5) Gravimetrická metoda analýzy.
1) cementační metoda - redukce kovových iontů Me v roztoku;
2) elektrolýza rtuťovou katodou - při elektrolýze roztoku se rtuťovou katodou dochází k redukci iontů mnoha prvků elektrickým proudem na Me, které se rozpouštějí ve rtuti za vzniku amalgámu. Ionty jiného Já zůstávají v roztoku;
3) způsob identifikace;
4) titrační metody;
5) elektrogravimetrické - zkušebním roztokem prochází el. proud o určitém napětí, zatímco se ionty Me obnoví do stavu Me, uvolněné se zváží;
6) coulometrická metoda - množství látky je určeno množstvím elektřiny, které je nutné vynaložit na elektrochemickou přeměnu analyzované látky. Analytická činidla se nacházejí podle Faradayova zákona:
M je množství stanovovaného prvku;
F je Faradayovo číslo (98500 C);
A - atomová hmotnostživel;
n je počet elektronů zapojených do elektrochemické přeměny daného prvku;
Q je množství elektřiny (Q = I ∙ τ).
7) katalytická metoda analýzy;
8) polarografický;
III Klasifikace separačních metod na základě použití různých typů fázových přeměn:
Jsou známy následující typy rovnováhy mezi fázemi:
Rovnovážný L-G nebo T-G se používá při analýze při uvolňování látek do plynné fáze (CO 2 , H 2 O atd.).
Rovnováha W 1 - W 2 je pozorována při extrakční metodě a při elektrolýze se rtuťovou katodou.
Zh-T je typický pro procesy depozice a procesy srážení na povrchu pevné fáze.
Mezi analytické metody patří:
1. gravimetrický;
2. titrační;
3 optické;
4. elektrochemické;
5. katalytické.
Mezi metody separace patří:
1. srážení;
2. extrakce;
3. chromatografie;
4. výměna iontů.
Mezi metody koncentrace patří:
1. srážení;
2. extrakce;
3. spárování;
4. svlékání.
Fyzikální metody analýzy
Charakteristickým znakem je, že přímo měří jakékoli fyzikální parametry systému spojené s množstvím prvku, který se stanovuje, bez předchozí chemické reakce.
Fyzikální metody zahrnují tři hlavní skupiny metod:
I Metody založené na interakci záření s látkou nebo na měření záření látky.
II Metody založené na měření parametrů el. nebo magnetické vlastnosti hmoty.
IIIMetody založené na měření hustoty nebo jiných parametrů mechanických nebo molekulárních vlastností látek.
Metody založené na energetickém přechodu vnějších valenčních elektronů atomů: zahrnují metody atomové emise a atomové absorpce.
Analýza atomových emisí:
1) Plamenová fotometrie - analyzovaný roztok je vstřikován do plamene plynového hořáku. Pod vlivem vysoké teploty přecházejí atomy do excitovaného stavu. Vnější valenční elektrony se pohybují na vyšší energetické hladiny. Zpětný přechod elektronů na hlavní energetickou hladinu je doprovázen zářením, jehož vlnová délka závisí na atomech toho kterého prvku se v plameni nacházely. Intenzita záření za určitých podmínek je úměrná počtu atomů prvku v plameni a vlnová délka záření charakterizuje kvalitativní složení vzorku.
2) Emisní metoda analýzy - spektrální. Vzorek je zaveden do plamene oblouku nebo zhuštěné jiskry, při vysoké teplotě přecházejí atomy do excitovaného stavu, zatímco elektrony jdou nejen do nejbližších k hlavní, ale i do vzdálenějších energetických hladin.
Záření je komplexní směs světelných vibrací různých vlnových délek. Emisní spektrum je rozloženo na hlavní části speciálu. přístroje, spektrometry a fotografování. Porovnání polohy intenzity jednotlivých čar spektra s čarami odpovídajícího standardu umožňuje stanovit kvalitativní a kvantitativní analýzu vzorku.
Metody atomové absorpce:
Metoda je založena na měření absorpce světla určité vlnové délky nevybuzenými atomy stanovovaného prvku. Speciální zdroj záření produkuje rezonanční záření, tzn. záření odpovídající přechodu elektronu na nejnižší orbital s nejnižší energií, z orbitalu jemu nejbližšího s více vysoká úroveň energie. Pokles intenzity světla při průchodu plamenem v důsledku přechodu elektronů atomů stanovovaného prvku do excitovaného stavu je úměrný počtu nevybuzených atomů v něm. Při atomové absorpci se používají hořlavé směsi s teplotami do 3100 °C, což ve srovnání s plamenovou fotometrií zvyšuje počet stanovovaných prvků.
Rentgenová fluorescence a rentgenová emise
Rentgenová fluorescence: vzorek je vystaven rentgenovému záření. špičkové elektrony. Orbitaly nejblíže k jádru atomu jsou vyřazeny z atomů. Jejich místo zaujímají elektrony ze vzdálenějších orbitalů. Přechod těchto elektronů je doprovázen výskytem sekundárního rentgenového záření, jehož vlnová délka funkčně souvisí s atomovým číslem prvku. Vlnová délka - kvalitativní složení vzorku; intenzita - kvantitativní složení vzorku.
Metody založené na jaderných reakcích - radioaktivní. Materiál je vystaven neutronovému záření, dochází k jaderným reakcím a vznikají radioaktivní izotopy prvků. Poté se vzorek převede do roztoku a prvky se oddělí chemickými metodami. Poté se změří intenzita radioaktivního záření každého prvku vzorku a paralelně se analyzuje referenční vzorek. Porovnává se intenzita radioaktivního záření jednotlivých frakcí referenčního vzorku a analyzovaného materiálu a vyvozují se závěry o kvantitativním obsahu prvků. Mez detekce 10 -8 - 10 -10 %.
1. Konduktometrické - založené na měření elektrické vodivosti roztoků nebo plynů.
2. Potenciometrická - existuje metoda přímé a potenciometrické titrace.
3. Termoelektrické - na základě výskytu termoelektromotorické síly, která vznikla při ohřevu místa styku oceli apod. Me.
4. Hmotnostní spektrální - používá se pomocí silných prvků a magnetických polí, směsi plynů se rozdělují na složky v souladu s atomy nebo molekulovými hmotnostmi složek. Používá se při studiu směsi izotopů. inertní plyny, směsi organická hmota.
Denzitometrie - založená na měření hustoty (stanovení koncentrace látek v roztocích). Pro stanovení složení se měří viskozita, povrchové napětí, rychlost zvuku, elektrická vodivost atd.
Pro stanovení čistoty látek se měří bod varu nebo bod tání.
Predikce a výpočet fyzikálních a chemických vlastností
Teoretické základy predikce fyzikálně-chemických vlastností látek
Přibližný výpočet predikce
Predikce zahrnuje posouzení fyzikálně-chemických vlastností na základě minimálního počtu snadno dostupných počátečních údajů a může také předpokládat úplnou absenci experimentálních informací o vlastnostech zkoumané látky („absolutní“ předpověď se opírá pouze o informace o stechiometrickém vzorci sloučeniny).
Existuje mnoho typů analýz. Mohou být klasifikovány podle různých kritérií:
- podle povahy obdržených informací. Rozlišovat kvalitativní analýza(v tomto případě zjistí, z čeho se tato látka skládá, jaké složky jsou součástí jejího složení) a kvantitativní analýza(určete obsah určitých složek např. v % hmotnosti, nebo poměr různých složek). Hranice mezi kvalitativní a kvantitativní analýzou je velmi podmíněná, zejména při studiu mikronečistot. Pokud tedy v průběhu kvalitativní analýzy nebyla určitá složka detekována, je nutné uvést, jaké minimální množství této složky lze touto metodou detekovat. Možná, že negativní výsledek kvalitativní analýzy není způsoben absencí složky, ale nedostatečnou citlivostí použité metody! Na druhou stranu je kvantitativní analýza vždy prováděna s přihlédnutím k dříve zjištěnému kvalitativnímu složení studovaného materiálu.
- klasifikace podle objektů analýzy: technická, klinická, forenzní atd.
- klasifikace podle objektů definice.
Nepleťte si pojmy - analyzovat A určit. Objekty definice pojmenujte komponenty, jejichž obsah je třeba stanovit nebo spolehlivě detekovat. S ohledem na povahu stanovované složky se rozlišují různé typy analýz (tabulka 1.1).
Tabulka 1-1. Klasifikace typů analýzy (podle objektů definice nebo detekce)
| Typ analýzy | Objekt definice (nebo detekce) | Příklad | Oblast použití |
| Izotopický | Atomy s danými hodnotami jaderného náboje a hmotnostního čísla (izotopy) | 137 Cs, 90 Sr, 235 U | Jaderná energie, kontrola znečištění životní prostředí medicína, archeologie atd. |
| elementární | Atomy s danými hodnotami jaderného náboje (prvky) | Cs, Sr, U, Cr, Fe, Hg | Všude |
| Nemovitý | Atomy (ionty) prvku v daném oxidačním stavu nebo ve sloučeninách daného složení (tvar prvku) | Cr(III), Fe 2+, Hg v komplexních sloučeninách | Chemická technologie, kontrola znečištění životního prostředí, geologie, metalurgie atd. |
| Molekulární | Molekuly s daným složením a strukturou | Benzen, glukóza, ethanol | Medicína, kontrola znečištění životního prostředí, agrochemie, chemická technologie, kriminalistika. |
| Strukturní skupina nebo funkční | Součet molekul s danými strukturními charakteristikami a podobnými vlastnostmi (součet izomerů a homologů) | Omezte uhlovodíky, monosacharidy alkoholy | Chemická technologie, potravinářství, lékařství. |
| fáze | Fáze nebo prvek v rámci dané fáze | Grafit v oceli, křemen v žule | Metalurgie, geologie, technologie stavebních hmot. |
Klasifikace "podle objektů definice" je velmi důležitá, protože pomáhá zvolit vhodný způsob provedení analýzy (analytická metoda). Ano, pro elementární analýzačasto používané spektrální metody založené na registraci záření atomů o různých vlnových délkách. Většina spektrálních metod zahrnuje úplnou destrukci (atomizaci) analytu. Pokud je nutné stanovit povahu a kvantitativní obsah různých molekul, které tvoří složení zkoumané organické látky ( molekulární analýza), pak bude jednou z nejvhodnějších metod chromatografická, která nezahrnuje destrukci molekul.
Během elementární analýza identifikovat nebo kvantifikovat prvky, bez ohledu na jejich stupeň oxidace nebo na zařazení do složení určitých molekul. Úplné elementární složení testovaného materiálu je stanoveno ve vzácných případech. Obvykle stačí určit některé prvky, které významně ovlivňují vlastnosti zkoumaného objektu.
Nemovitý analýza začala být jako samostatná forma vyčleňována relativně nedávno, dříve byla považována za součást elementární. Účelem materiálové analýzy je samostatně určit obsah různých forem téhož prvku. Například chrom (III) a chrom (VI) v odpadních vodách. V ropných produktech se „sulfátová síra“, „volná síra“ a „sulfidová síra“ stanoví samostatně. Zkoumáním složení přírodních vod zjišťují, jaká část rtuti existuje ve formě silných (nedisociujících) komplexních a elementárních prvků. organické sloučeniny, a který - ve formě volných iontů. Tyto úkoly jsou obtížnější než úkoly elementární analýzy.
Molekulární analýza je zvláště důležitý při studiu organických látek a materiálů biogenního původu. Příkladem může být stanovení benzenu v benzínu nebo acetonu ve vydechovaném vzduchu. V takových případech je nutné vzít v úvahu nejen složení, ale i strukturu molekul. Ve studovaném materiálu skutečně mohou být izomery a homology stanovené složky. Často je tedy nutné stanovit obsah glukózy v přítomnosti mnoha jejích izomerů a dalších příbuzných sloučenin, jako je sacharóza.
Pokud jde o stanovení celkového obsahu všech molekul, které mají nějaké společné strukturní znaky, stejné funkční skupiny, a tedy blízké Chemické vlastnosti, použijte termín strukturální-skupina(nebo funkční) analýza. Například množství alkoholů (organických sloučenin s OH skupinou) se stanoví provedením reakce společné pro všechny alkoholy s kovovým sodíkem a poté měřením objemu uvolněného vodíku. Množství nenasycených uhlovodíků (s dvojnými nebo trojnými vazbami) se stanoví jejich oxidací jódem. Celkový obsah složek stejného typu se někdy stanovuje také v anorganické analýze - například celkový obsah prvků vzácných zemin.
Specifickým typem analýzy je fázová analýza. Takže uhlík v litinách a ocelích se může rozpouštět v železe, může se tvořit chemické sloučeniny se železem (karbidy) a může tvořit samostatnou fázi (grafit). Fyzikální vlastnosti produktu (pevnost, tvrdost atd.) závisí nejen na celkovém obsahu uhlíku, ale také na rozložení uhlíku mezi těmito formami. Metalurgy proto zajímá nejen celkový obsah uhlíku v litině nebo oceli, ale také přítomnost samostatné fáze grafitu (volného uhlíku) v těchto materiálech a také kvantitativní obsah této fáze.
Hlavním zaměřením základního kurzu analytické chemie je elementární a molekulární analýza. V jiných typech analýz se používají velmi specifické metody a analýzy izotopů, fází a strukturních skupin nejsou součástí základního programu kurzu.
Klasifikace podle přesnosti výsledků, doby trvání a ceny analýz. Zjednodušená, rychlá a levná verze analýzy se nazývá expresní analýza. Pro jejich realizaci často využívají zkušební metody. Například kdokoli (ne analytik) může vyhodnotit obsah dusičnanů v zelenině (cukr v moči, těžké kovy PROTI pití vody atd.), pomocí speciálního indikátorový papírek. Výsledek bude viditelný okem, protože obsah složky je určen pomocí barevné škály připojené k papíru. Testovací metody nevyžadují dodání vzorku do laboratoře, žádné zpracování testovaného materiálu; tyto metody nepoužívají drahé vybavení a neprovádějí výpočty. Je pouze důležité, aby výsledek nezávisel na přítomnosti dalších složek ve zkoumaném materiálu, a proto je nutné, aby činidla, kterými je papír impregnován při jeho výrobě, byla specifická. Je velmi obtížné zajistit specifičnost zkušebních metod a tento typ analýzy se rozšířil pouze v minulé roky XX století. Testovací metody samozřejmě nemohou poskytnout vysokou přesnost analýzy, ale není to vždy vyžadováno.
Přímý opak expresní analýzy - arbitrážní analýza. Hlavním požadavkem na něj je zajištění co největší přesnosti výsledků. Rozhodčí analýzy se provádějí poměrně zřídka (např. při řešení konfliktu mezi výrobcem a spotřebitelem průmyslových výrobků). K provádění těchto analýz jsou zapojeni nejkvalifikovanější pracovníci, používají se nejspolehlivější a opakovaně ověřené metody. Čas strávený provedením takové analýzy, stejně jako její cena, nemají zásadní význam.
Mezilehlé místo mezi expresní a arbitrážní analýzou - z hlediska přesnosti, doby trvání, nákladů a dalších ukazatelů - zaujímá tzv. rutinní testy. Tohoto typu je převážná část analýz prováděných ve výrobních a dalších kontrolních a analytických laboratořích.
Existují jiné způsoby klasifikace, jiné typy analýzy. Například vezměte v úvahu hmotnost studovaného materiálu přímo použitého v průběhu analýzy. V rámci odpovídající klasifikace existují makroanalýza(kilogramy, litry), semimikroanalýza(zlomky gramu, mililitry) a mikroanalýza. V druhém případě se používá vážení v řádu miligramů nebo méně, objemy roztoků se měří v mikrolitrech a výsledek reakce se někdy musí pozorovat pod mikroskopem. Mikroanalýza se v analytických laboratořích používá jen zřídka.
1.3. Metody analýzy
Pojem „metoda analýzy“ je pro analytickou chemii nejdůležitější. Tento termín se používá, když chtějí odhalit podstatu té či oné analýzy, její hlavní princip. Metoda analýzy je poměrně univerzální a teoreticky oprávněný způsob provádění analýzy, bez ohledu na to, která složka je určena a co přesně se analyzuje. Existují tři hlavní skupiny metod (obr. 1-1). Některé z nich jsou zaměřeny především na oddělení složek zkoumané směsi (následná analýza bez této operace se ukazuje jako nepřesná až nemožná). V průběhu separace obvykle dochází také ke koncentraci složek, které mají být stanoveny (viz kapitola 8). Příkladem mohou být extrakční metody nebo metody iontové výměny. Při kvalitativní analýze se používají další metody, které slouží ke spolehlivé identifikaci (identifikaci) pro nás zajímavých složek. Třetí, nejpočetnější, jsou určeny pro kvantitativní stanovení složek. Příslušné skupiny jsou volány metody separace a koncentrace, metody identifikace a metody stanovení. Metody prvních dvou skupin, zpravidla , hrát vedlejší roli; budou projednány později. Nejvyšší hodnota pro praxi mít určovací metody.
Kromě tří hlavních skupin existují hybridní metody. Obrázek 1.1 tyto metody neukazuje. V hybridních metodách jsou separace, identifikace a stanovení složek organicky spojeny v jednom přístroji (nebo v jediné sadě přístrojů). Nejdůležitější z těchto metod je chromatografická analýza. Ve speciálním zařízení (chromatografu) se oddělují složky testovaného vzorku (směsi), protože se pohybují různou rychlostí kolonou naplněnou pevným práškem (sorbentem). Podle doby uvolnění složky z kolony se posuzuje její povaha a tím se identifikují všechny složky vzorku. Komponenty opouštějící kolonu zase spadají do další části zařízení, kde speciální zařízení - detektor - měří a zaznamenává signály všech komponent. Často se okamžitě provede automatický výpočet obsahu všech komponent. Je zřejmé, že chromatografickou analýzu nelze považovat pouze za metodu separace složek, nebo pouze za metodu kvantitativního stanovení, je to právě hybridní metoda.
Každá metoda stanovení kombinuje mnoho specifických metod, ve kterých se měří stejná fyzikální veličina. Například pro provedení kvantitativní analýzy lze změřit potenciál elektrody ponořené do zkušebního roztoku a poté pomocí zjištěné hodnoty potenciálu vypočítat obsah určité složky roztoku. Všechny metody, kde je hlavní operací měření potenciálu elektrody, jsou považovány za zvláštní případy. potenciometrická metoda. Při přisuzování metodiky tomu či onomu analytická metoda nezáleží na tom, jaký objekt je studován, jaké látky jsou určeny a s jakou přesností, jaké zařízení se používá a jak se provádějí výpočty - je to důležité co měříme. Měřeno během analýzy Fyzické množství, v závislosti na koncentraci analytu, se běžně nazývá analytický signál.
Podobným způsobem lze vyčlenit metodu spektrální analýza. V tomto případě je hlavní operací měření intenzity světla vyzařovaného vzorkem při určité vlnové délce. Metoda titrační (objemová) analýza je založena na měření objemu roztoku vynaloženého na chemickou reakci se stanovenou složkou vzorku. Slovo „metoda“ se často vynechává, říkají jednoduše „potenciometrie“, „spektrální analýza“, „titrimetrie“ atd. V refraktometrická analýza signálem je index lomu zkušebního roztoku, in spektrofotometrie- absorpce světla (při určité vlnové délce). Ve výčtu metod a jim odpovídajících analytických signálů lze pokračovat, celkem je známo několik desítek nezávislých metod.
Každá metoda definice má svůj vlastní teoretický základ a spojené s použitím specifického vybavení. Oblasti použití různých metod se výrazně liší. Některé metody se používají hlavně pro analýzu ropných produktů, jiné - pro analýzu léky, ostatní - pro studium kovů a slitin atp. Podobně lze rozlišit metody pro elementární analýzu, metody izotopové analýzy atd. Jsou tu také generické metody používá při analýze nejv různé materiály a vhodné pro určení jejich různých složek. Spektrofotometrickou metodu lze například použít pro analýzu prvků, molekul a strukturních skupin.
Přesnost, citlivost a další charakteristiky jednotlivých metod souvisejících se stejnou analytickou metodou se liší, ale ne tolik jako charakteristiky různých metod. Jakýkoli analytický problém lze vždy vyřešit několika různé metody(řekněme, že chrom v legované oceli lze určit spektrální metodou a titrimetricky a potenciometricky). Analytik volí metodu, přičemž bere v úvahu známé schopnosti každé z nich a specifické požadavky na ni tato analýza. Není možné jednou provždy vybrat „nejlepší“ a „nejhorší“ metodu, vše závisí na řešeném problému, na požadavcích na výsledky analýzy. Gravimetrická analýza tedy zpravidla poskytuje přesnější výsledky než spektrální analýza, ale vyžaduje hodně práce a času. Proto je gravimetrická analýza dobrá pro arbitrážní analýzu, ale není vhodná pro expresní analýzu.
Metody stanovení jsou rozděleny do tří skupin: chemické, fyzikální a fyzikálně-chemické. Často se kombinují fyzikální a fyzikálně-chemické metody běžné jméno„nástrojové metody“, protože v obou případech se používají stejné nástroje. Obecně jsou hranice mezi skupinami metod velmi libovolné.
Chemické metody jsou založeny na provedení chemické reakce mezi stanovenou složkou a speciálně přidaným činidlem. Reakce probíhá podle schématu:
Symbol X dále označuje určovanou složku (molekula, iont, atom atd.), R je přidané činidlo, Y je souhrn reakčních produktů. Do skupiny chemických metod patří klasické (dlouho známé a studované) metody stanovení, především gravimetrie a titrimetrie. Počet chemických metod je relativně malý, všechny mají stejné teoretické základy (teorie chemické rovnováhy, zákony chemická kinetika a tak dále.). Jako analytický signál v chemických metodách se obvykle měří hmotnost nebo objem látky. V chemických metodách se nepoužívají složité fyzikální přístroje s výjimkou analytických vah a speciální etalony chemického složení. Tyto metody mají mnoho společného, pokud jde o jejich možnosti. Budou probrány v kapitole 4.
Fyzikální metody nesouvisí s chemickými reakcemi a použitím činidel. Jejich hlavním principem je porovnání stejného typu analytických signálů složky X ve studovaném materiálu a v určitém standardu (vzorek s přesně známou koncentrací X). Po sestavení kalibračního grafu předem (závislost signálu na koncentraci nebo hmotnosti X) a změření hodnoty signálu pro vzorek zkoumaného materiálu se vypočítá koncentrace X v tomto materiálu. Existují další způsoby výpočtu koncentrací (viz kapitola 6). Fyzikální metody jsou obvykle citlivější než chemické, proto se stanovení mikronečistot provádí převážně fyzikálními metodami. Tyto metody lze snadno automatizovat a vyžadují méně času na analýzu. nicméně fyzikální metody vyžadují speciální normy, vyžadují poměrně složité, drahé a vysoce specializované vybavení a navíc jsou obvykle méně přesné než chemické.
Mezilehlé místo mezi chemickými a fyzikálními metodami z hlediska jejich principů a možností zaujímají fyzikální a chemické analytické metody. V tomto případě analytik provádí chemickou reakci, ale její průběh nebo výsledek nesleduje vizuálně, ale pomocí fyzikálních přístrojů. Například postupně přidává do zkušebního roztoku další - se známou koncentrací rozpuštěného činidla a zároveň kontroluje potenciál elektrody ponořené do titrovaného roztoku (potenciometrická titrace), Analytik posoudí dokončení reakce skokem v potenciálu, změří objem spotřebovaného titrantu a vypočítá výsledek analýzy. Takové metody jsou obecně stejně přesné jako chemické metody a téměř stejně citlivé jako fyzikální metody.
Instrumentální metody se často dělí podle jiného, jasněji vyjádřeného znaku – charakteru měřeného signálu. V tomto případě se rozlišují podskupiny optických, elektrochemických, rezonančních, aktivačních a dalších metod. Existuje také málo a dosud nedostatečně vyvinutých metod biologické a biochemické metody.
Plán přednášek:
1. obecné charakteristiky fyzikální a chemické metody
2. Obecné informace o spektroskopických metodách analýzy.
3. Metoda fotometrické analýzy: fotokolorimetrie, kolorimetrie, spektrofotometrie.
4. Obecné informace o nefelometrických, luminiscenčních, polarimetrických metodách analýzy.
5. Refraktometrické metody analýzy.
6. Obecné informace o hmotnostně spektrálních, radiometrických analýzách.
7. Elektrochemické metody analýzy (potenciometrie, konduktometrie, coulometrie, amperometrie, polarografie).
8. Chromatografická metoda analýzy.
Podstata fyzikálně-chemických metod analýzy. Jejich klasifikace.
Fyzikálně-chemické metody analýzy, stejně jako chemické metody, jsou založeny na provádění jedné nebo druhé chemické reakce. Ve fyzikálních metodách chemické reakce chybí nebo jsou druhořadé, ačkoli ve spektrální analýze intenzita čar vždy výrazně závisí na chemických reakcích v uhlíkové elektrodě nebo v plynovém plameni. Někdy jsou proto fyzikální metody zahrnuty do skupiny fyzikálně chemických metod, protože mezi fyzikálními a fyzikálně chemickými metodami není dostatečně striktní jednoznačný rozdíl a zařazení fyzikálních metod do samostatné skupiny nemá zásadní význam.
Chemické metody analýzy nebyly schopny uspokojit různorodé požadavky praxe, které se zvýšily v důsledku vědeckého a technologického pokroku, rozvoje polovodičového průmyslu, elektroniky a počítačů a širokého používání čistých a ultračistých látek v technologii.
Využití fyzikálních a chemických metod analýzy se projevuje v technochemické kontrole výroby potravin, ve výzkumných a výrobních laboratořích. Tyto metody se vyznačují vysokou citlivostí a rychlou analýzou. Jsou založeny na využití fyzikálních a chemických vlastností látek.
Při provádění rozborů fyzikálně-chemickými metodami se bod ekvivalence (konec reakce) neurčuje vizuálně, ale pomocí přístrojů, které zaznamenávají změnu fyzikálních vlastností zkoušené látky v bodě ekvivalence. K tomuto účelu se obvykle používají zařízení s poměrně složitými optickými nebo elektrickými obvody, proto se těmto metodám říká metody. instrumentální analýza.
V mnoha případech tyto metody nevyžadují k provedení analýzy chemickou reakci, na rozdíl od chemických metod analýzy. Je nutné pouze měřit ukazatele jakýchkoliv fyzikálních vlastností analyzované látky: elektrická vodivost, absorpce světla, lom světla atd. Fyzikálně chemické metody umožňují průběžné sledování surovin, polotovarů a hotových výrobků v průmyslu.
Fyzikálně chemické metody analýzy se začaly používat později než metody chemické analýzy, kdy byl stanoven a studován vztah mezi fyzikálními vlastnostmi látek a jejich složením.
Přesnost fyzikálně-chemických metod se velmi liší v závislosti na metodě. Nejvyšší přesnost (až 0,001 %) má coulometrie, na základě měření množství elektřiny, které se spotřebuje na elektrochemickou oxidaci nebo redukci stanovovaných iontů nebo prvků. Většina fyzikálně-chemických metod má chybu v rozmezí 2-5 %, což převyšuje chybu chemických metod analýzy. Takové srovnání chyb však není zcela správné, protože se týká různých oblastí koncentrace. Při nízkém obsahu stanovované složky (cca 10 -3 % a méně) jsou klasické chemické metody analýzy obecně nevhodné; ve vysokých koncentracích fyzikálně-chemické metody úspěšně konkurují chemickým. Mezi významné nedostatky většiny fyzikálně-chemických metod patří povinná dostupnost standardů a standardních roztoků.
Mezi fyzikálně-chemické metody jsou nejpraktičtější aplikace:
1. spektrální a jiné optické metody (refraktometrie, polarimetrie);
2. elektrochemické metody analýzy;
3. chromatografické metody analýzy.
Kromě toho existují 2 další skupiny fyzikálně-chemických metod:
1. radiometrické metody založené na měření radioaktivní emise daného prvku;
2. hmotnostně spektrometrické metody analýzy založené na stanovení hmotností jednotlivých ionizovaných atomů, molekul a radikálů.
Nejrozsáhlejší co do počtu metod a významná z hlediska praktické hodnoty je skupina spektrálních a jiných optických metod. Tyto metody jsou založeny na interakci látek s elektromagnetickým zářením. Existuje mnoho různých typů elektromagnetického záření: rentgenové snímky, ultrafialové, viditelné, infračervené, mikrovlnné a radiofrekvenční. V závislosti na typu interakce elektromagnetického záření s hmotou se optické metody klasifikují následovně.
Na měření vlivů polarizace molekul látky jsou založeny refraktometrie, polarimetrie.
Analyzované látky mohou absorbovat elektromagnetické záření a na základě využití tohoto jevu se rozlišuje skupina absorpční optické metody.
Využívá se absorpce světla atomy analytů atomová absorpční analýza. Schopnost absorbovat světlo molekulami a ionty v ultrafialové, viditelné a infračervené oblasti spektra umožnila vytvořit molekulární absorpční analýza (kolorimetrie, fotokolorimetrie, spektrofotometrie).
Absorpce a rozptyl světla suspendovanými částicemi v roztoku (suspenze) vedly ke vzniku metod turbidimetrie a nefelometrie.
Metody založené na měření intenzity záření vznikajícího uvolněním energie excitovanými molekulami a atomy analyzované látky jsou tzv. emisní metody. NA molekulární emisní metody zahrnují luminiscenci (fluorescenci), to atomová emise- emisní spektrální analýza a plamenová fotometrie.
Elektrochemické metody analýzy jsou založeny na měření elektrická vodivost (konduktometrie); potenciální rozdíl ( potenciometrie); množství elektřiny procházející roztokem coulometrie); závislost proudu na použitém potenciálu ( voltametrie).
Do skupiny chromatografické metody analýzy zahrnuje metody plynové a plyno-kapalinové chromatografie, distribuční, tenkovrstvé, adsorpční, iontoměničové a další typy chromatografie.
Spektroskopické metody analýzy: obecná informace
Pojem spektroskopické metody analýzy, její varianty
Spektroskopické metody analýzy- fyzikální metody založené na interakci elektromagnetického záření s hmotou. Interakcí dochází k různým energetickým přechodům, které jsou zaznamenávány instrumentálně ve formě absorpce záření, odrazu a rozptylu elektromagnetického záření.
Klasifikace:
Emisní spektrální analýza je založena na studiu emisních (radiačních) spekter nebo emisních spekter různých látek. Variantou této analýzy je plamenová fotometrie, založená na měření intenzity atomového záření vybuzeného zahříváním látky v plameni.
Absorpční spektrální analýza je založena na studiu absorpčních spekter analyzovaných látek. Pokud je záření absorbováno atomy, pak se absorpce nazývá atomová, a pokud molekulami, pak se nazývá molekulární. Existuje několik typů absorpční spektrální analýzy:
1. Spektrofotometrie - zohledňuje absorpci světla o určité vlnové délce analyzovanou látkou, tzn. absorpce monochromatického záření.
2. Fotometrie - založená na měření absorpce světla analyzovanou látkou není striktně monochromatické záření.
3. Kolorimetrie je založena na měření absorpce světla barevnými roztoky ve viditelné části spektra.
4. Nefelometrie je založena na měření intenzity světla rozptýleného pevnými částicemi suspendovanými v roztoku, tzn. světlo rozptýlené suspenzí.
Luminiscenční spektroskopie využívá záři studovaného objektu, ke které dochází působením ultrafialových paprsků.
Podle toho, ve které části spektra dochází k absorpci nebo emisi, se spektroskopie rozlišuje v ultrafialové, viditelné a infračervené oblasti spektra.
Spektroskopie je citlivá metoda pro stanovení více než 60 prvků. Používá se k analýze mnoha materiálů, včetně biologických médií, rostlinných materiálů, cementů, skel a přírodních vod.
Fotometrické metody analýzy
Fotometrické metody analýzy jsou založeny na selektivní absorpci světla analytem nebo jeho kombinaci s vhodným činidlem. Intenzitu absorpce lze měřit jakoukoli metodou, bez ohledu na povahu barevné sloučeniny. Přesnost metody závisí na způsobu měření. Existují metody kolorimetrické, fotokolorimetrické a spektrofotometrické.
Fotokolorimetrická metoda analýzy.
Fotokolorimetrická metoda analýzy umožňuje kvantitativně stanovit intenzitu absorpce světla analyzovaným roztokem pomocí fotoelektrokolorimetrů (někdy nazývaných jednoduše fotokolorimetry). K tomu připravte řadu standardních roztoků a vyneste do grafu závislost absorpce světla analytu na jeho koncentraci. Tato závislost se nazývá kalibrační křivka. Ve fotokolorimetrech mají světelné toky procházející roztokem širokou absorpční oblast - 30-50 nm, světlo je zde tedy polychromatické. To vede ke ztrátě reprodukovatelnosti, přesnosti a selektivity analýzy. Výhody fotokolorimetru spočívají v jednoduchosti konstrukce a vysoké citlivosti díky velké svítivosti zdroje záření - žárovky.
Kolorimetrická metoda analýzy.
Kolorimetrická metoda analýzy je založena na měření absorpce světla látkou. V tomto případě se porovnává intenzita barvy, tzn. optická hustota zkušebního roztoku s barvou (optická hustota) standardního roztoku, jehož koncentrace je známá. Metoda je velmi citlivá a používá se ke stanovení mikro- a semimikro veličin.
Analýza kolorimetrickou metodou vyžaduje mnohem méně času než chemická analýza.
Při vizuální analýze je dosaženo rovnosti intenzity barvení analyzovaného a barveného roztoku. Toho lze dosáhnout 2 způsoby:
1. vyrovnat barvu změnou tloušťky vrstvy;
2. vyberte standardní roztoky různých koncentrací (metoda standardní série).
Je však vizuálně nemožné kvantifikovat, kolikrát je jeden roztok zbarven intenzivněji než jiný. V tomto případě je možné stanovit pouze stejnou barvu analyzovaného roztoku při porovnání se standardním.
Základní zákon absorpce světla.
Je-li světelný tok, jehož intenzita je I 0, směrován do roztoku umístěného v ploché skleněné nádobě (kyvetě), pak se jeho jedna část o intenzitě I r odráží od povrchu kyvety, druhá část o intenzitě I a je roztokem pohlcena a třetí část o intenzitě I t roztokem prochází. Mezi těmito hodnotami existuje vztah:
I 0 \u003d I r + I a + I t (1)
Protože intenzita I r odražené části světelného toku při práci s identickými kyvetami je konstantní a nevýznamná, pak ji lze ve výpočtech zanedbat. Pak má rovnost (1) tvar:
I 0 \u003d I a + I t (2)
Tato rovnost charakterizuje optické vlastnosti roztoku, tzn. jeho schopnost absorbovat nebo propouštět světlo.
Intenzita absorbovaného světla závisí na počtu barevných částic v roztoku, které absorbují světlo více než rozpouštědlo.
Světelný tok, procházející roztokem, ztrácí část intenzity - čím větší, tím větší je koncentrace a tloušťka vrstvy roztoku. Pro barevné roztoky existuje vztah zvaný Bouguer-Lambert-Beerův zákon (mezi mírou absorpce světla, intenzitou dopadajícího světla, koncentrací barevné látky a tloušťkou vrstvy).
Podle tohoto zákona je absorpce monochromatografického světla procházejícího vrstvou barevné kapaliny úměrná koncentraci a tloušťce její vrstvy:
I \u003d I 0 10 - kCh,
Kde já je intenzita světelného toku procházejícího roztokem; já 0 je intenzita dopadajícího světla; S- soustředění, mol/l; h- tloušťka vrstvy, cm; k je molární absorpční koeficient.
Molární absorpční koeficient k je optická hustota roztoku obsahujícího 1 mol/l absorbující látka, s tloušťkou vrstvy 1 cm. To záleží na chemická povaha A fyzická kondice materiál absorbující světlo a na vlnové délce monochromatického světla.
Standardní sériová metoda.
Standardní sériová metoda je založena na získání stejné barevné intenzity testovaného a standardního roztoku při stejné tloušťce vrstvy. Barva zkušebního roztoku se porovnává s barvou řady standardních roztoků. Při stejné intenzitě barvy jsou koncentrace testovaného a standardního roztoku stejné.
K přípravě série standardních roztoků se odebere 11 zkumavek stejného tvaru, velikosti a skla. Standardní roztok z byrety nalijte v postupně se zvyšujícím množství, např.: do 1 zkumavky 0,5 ml, ve 2 1 ml, ve 3 1,5 ml, atd. - před 5 ml(v každé další zkumavce o 0,5 ml více než v předchozí). Do všech zkumavek se nalijí stejné objemy roztoku, čímž vznikne barevná reakce se stanovovaným iontem. Roztoky se ředí tak, aby hladiny kapaliny ve všech zkumavkách byly stejné. Zkumavky se zazátkují, obsah se důkladně promíchá a umístí do stojanu ve zvyšující se koncentraci. Tímto způsobem se získá barevná stupnice.
Ke zkoušenému roztoku ve stejné zkumavce se přidá stejné množství činidla, zředěného vodou na stejný objem jako v jiných zkumavkách. Uzavřete korek, obsah důkladně promíchejte. Barva zkušebního roztoku se porovná s barvou standardních roztoků na bílém pozadí. Roztoky by měly být dobře osvětleny rozptýleným světlem. Pokud se intenzita barvy zkušebního roztoku shoduje s intenzitou barvy jednoho z roztoků na barevné škále, pak jsou koncentrace tohoto a zkušebního roztoku stejné. Pokud je intenzita barvy zkušebního roztoku mezi intenzitou dvou sousedních roztoků stupnice, pak se jeho koncentrace rovná průměrné koncentraci těchto roztoků.
Použití metody standardních roztoků se doporučuje pouze pro hmotnostní stanovení látky. Připravená série standardních roztoků má relativně krátkou dobu.
Metoda vyrovnání intenzity barvy roztoků.
Metoda vyrovnání intenzity barvy zkušebního a standardního roztoku se provádí změnou výšky vrstvy jednoho z roztoků. K tomu se barevné roztoky umístí do 2 identických nádob: testovací a standardní. Měňte výšku vrstvy roztoku v jedné z nádob, dokud nebude intenzita barvy v obou roztocích stejná. V tomto případě určete koncentraci zkušebního roztoku výzkumem. , porovnáním s koncentrací standardního roztoku:
Z výzkumu \u003d C st h st / h výzkum,
kde h st ah výzkum jsou výšky vrstev standardního a zkušebního roztoku, v tomto pořadí.
Nazývají se zařízení používaná ke stanovení koncentrací studovaných roztoků vyrovnáváním intenzity barvy kolorimetry.
Existují vizuální a fotoelektrické kolorimetry. Při vizuálním kolorimetrickém stanovení se intenzita barvy měří přímým pozorováním. Fotoelektrické metody jsou založeny na použití fotočlánků-fotokolorimetrů. V závislosti na intenzitě dopadajícího světelného paprsku vzniká ve fotobuňce elektrický proud. Síla proudu způsobeného vystavením světlu se měří galvanometrem. Vychýlení šipky udává intenzitu barvy.
Spektrofotometrie.
Fotometrická metoda je založeno na měření absorpce světla nestriktně monochromatického záření analyzovanou látkou.
Pokud se ve fotometrické metodě analýzy používá monochromatické záření (záření jedné vlnové délky), pak se tato metoda nazývá spektrofotometrie. Stupeň monochromatičnosti toku elektromagnetického záření je určen minimálním intervalem vlnových délek, který je oddělen použitým monochromátorem (světelným filtrem, difrakční mřížkou nebo hranolem) od kontinuálního toku elektromagnetického záření.
NA spektrofotometrie patří také obor měřicí techniky, který kombinuje spektrometrii, fotometrii a metrologii a zabývá se vývojem systému metod a přístrojů pro kvantitativní měření spektrálních koeficientů absorpce, odrazu, záření, spektrální jasnosti jako charakteristik médií, povlaků, povrchů, zářičů.
Etapy spektrofotometrického výzkumu:
1) provedení chemické reakce za účelem získání systémů vhodných pro spektrofotometrickou analýzu;
2) měření absorpce výsledných roztoků.
Podstata metody spektrofotometrie
Závislost absorpce roztoku látky na vlnové délce na grafu je znázorněna ve formě absorpčního spektra látky, na kterém lze snadno rozlišit absorpční maximum nacházející se na vlnové délce světla, které je látkou maximálně absorbováno. Měření optické hustoty roztoků látek na spektrofotometrech se provádí při vlnové délce maximální absorpce. To umožňuje analyzovat v jednom roztoku látky, jejichž absorpční maxima se nacházejí na různých vlnových délkách.
Ve spektrofotometrii v ultrafialové a viditelné oblasti se používají elektronická absorpční spektra.
Charakterizují nejvyšší energetické přechody, které jsou schopny omezeného rozsahu sloučenin a funkčních skupin. V anorganických sloučeninách jsou elektronová spektra spojena s vysokou polarizací atomů, které tvoří molekulu látky, a obvykle se objevují v komplexních sloučeninách. V organických sloučeninách je výskyt elektronových spekter způsoben přechodem elektronů ze země na excitované úrovně.
Poloha a intenzita absorpčních pásů jsou silně ovlivněny ionizací. Při ionizaci kyselého typu se v molekule objeví další osamocený elektronový pár, což vede k dodatečnému batochromickému posunu (posun do dlouhovlnné oblasti spektra) a zvýšení intenzity absorpčního pásma.
Spektrum mnoha látek má několik absorpčních pásem.
Pro spektrofotometrická měření v ultrafialové a viditelné oblasti se používají dva typy přístrojů - neregistrování(výsledek je pozorován na stupnici přístroje vizuálně) a záznamové spektrofotometry.
Luminiscenční metoda analýzy.
Světélkování- schopnost samoluminiscence, vznikající pod různými vlivy.
Klasifikace procesů, které způsobují luminiscenci:
1) fotoluminiscence (excitace viditelným nebo ultrafialovým světlem);
2) chemiluminiscence (excitace v důsledku energie chemických reakcí);
3) katodoluminiscence (excitace dopadem elektronů);
4) termoluminiscence (buzení zahříváním);
5) triboluminiscence (excitace mechanickým působením).
V chemické analýze záleží na prvních dvou typech luminiscence.
Klasifikace luminiscence podle přítomnosti dosvitu. Může se okamžitě zastavit s vymizením vzrušení - fluorescence nebo pokračovat po určitou dobu po ukončení vzrušujícího účinku - fosforescence. Využívá se hlavně fenomén fluorescence, proto je metoda pojmenována fluorimetrie.
Aplikace fluorimetrie: analýza stop kovů, organických (aromatických) sloučenin, vitamínů D, B6. Fluorescenční indikátory se používají k titraci v zakalených nebo tmavě zbarvených médiích (titrace se provádí ve tmě, titrovaný roztok, kde je indikátor přidán, se osvětlí světlem zářivky).
Nefelometrická analýza.
Nefelometrie byl navržen F. Koberem v roce 1912 a je založen na měření intenzity světla rozptýleného suspenzí částic pomocí fotočlánků.
Pomocí nefelometrie se měří koncentrace látek, které jsou ve vodě nerozpustné, ale tvoří stabilní suspenze.
Pro nefelometrická měření, nefelometry, v principu podobné kolorimetrům, jen s tím rozdílem, že s nefelometrií
Při dirigování fotonefelometrická analýza nejprve se na základě výsledků stanovení řady standardních roztoků sestaví kalibrační graf, poté se analyzuje zkušební roztok a z grafu se stanoví koncentrace analytu. Ke stabilizaci výsledných suspenzí se přidává ochranný koloid - roztok škrobu, želatiny atd.
Polarimetrická analýza.
Elektromagnetické vibrace přirozené světlo se vyskytuje ve všech rovinách kolmých ke směru paprsku. Krystalová mřížka má schopnost přenášet paprsky pouze v určitém směru. Při výstupu z krystalu paprsek kmitá pouze v jedné rovině. Paprsek, jehož kmity jsou ve stejné rovině, se nazývá polarizované. Rovina, ve které se vibrace vyskytují, se nazývá oscilační rovina polarizovaný paprsek a rovina k němu kolmá - rovina polarizace.
Polarimetrická metoda analýzy je založena na studiu polarizovaného světla.
Refraktometrické metody analýzy.
Základem refraktometrické metody analýzy je stanovení indexu lomu zkoumané látky, neboť individuální látka vyznačující se určitým indexem lomu.
Technické produkty vždy obsahují nečistoty ovlivňující index lomu. Proto může index lomu v některých případech sloužit jako charakteristika čistoty produktu. Například odrůdy čištěného terpentýnu se vyznačují indexy lomu. Tedy indexy lomu terpentýnu při 20° pro žlutá barva, označené n 20 D (položka znamená, že index lomu je měřen při 20 °C, vlnová délka dopadajícího světla je 598 mmk), se rovnají:
První třída Druhá třída Třetí třída
1,469 – 1,472 1,472 – 1,476 1,476 – 1,480
Refraktometrickou metodu analýzy lze použít pro binární systémy, například ke stanovení koncentrace látky ve vodných nebo organických roztocích. V tomto případě je analýza založena na závislosti indexu lomu roztoku na koncentraci rozpuštěné látky.
Pro některé roztoky existují tabulky závislosti indexů lomu na jejich koncentraci. V ostatních případech se analyzují pomocí metody kalibrační křivky: připraví se série roztoků o známých koncentracích, změří se jejich indexy lomu a vynese se graf indexů lomu versus koncentrace, tzn. sestavte kalibrační křivku. Určuje koncentraci zkušebního roztoku.
index lomu.
Když paprsek světla prochází z jednoho média do druhého, mění se jeho směr. Rozbije se. Index lomu se rovná poměru sinus úhlu dopadu k sinu úhlu lomu (tato hodnota je konstantní a charakteristická pro dané prostředí):
n = sinα / sinβ,
kde α a β jsou úhly mezi směrem paprsků a kolmicí k rozhraní obou prostředí (obr. 1)
Index lomu je poměr rychlostí světla ve vzduchu a ve studovaném médiu (pokud paprsek světla dopadá ze vzduchu).
Index lomu závisí na:
1. Vlnová délka dopadajícího světla (jak se vlnová délka zvětšuje, indikátor
refrakce klesá).
2. teplota (s rostoucí teplotou index lomu klesá);
3. tlak (u plynů).
Index lomu udává vlnové délky dopadajícího světla a teplotu měření. Například položka n 20 D znamená, že index lomu se měří při 20 °C, vlnová délka dopadajícího světla je 598 mikronů. V technických příručkách jsou indexy lomu uváděny při n 20 D.
Stanovení indexu lomu kapaliny.
Před zahájením práce se povrch hranolů refraktometru promyje destilovanou vodou a alkoholem, zkontroluje se správnost nulového bodu zařízení a stanoví se index lomu zkoumané kapaliny. K tomu se povrch měřicího hranolu pečlivě otře vatovým tamponem navlhčeným zkoumanou kapalinou a na tento povrch se nanese několik kapek. Hranoly jsou uzavřeny a jejich otáčením směřují hranici světla a stínu na kříž závitů okuláru. Kompenzátor eliminuje spektrum. Při odečítání indexu lomu se na stupnici refraktometru odebírají tři desetinná místa a čtvrté okem. Poté posunou hranici šerosvitu, znovu ji spojí se středem zaměřovacího kříže a provedou druhý počet. Že. Provedou se 3 nebo 5 odečtů, po kterých se pracovní plochy hranolů umyjí a otřou. Zkoušená látka se opět nanese na povrch měřícího hranolu a provede se druhá série měření. Ze získaných dat se bere aritmetický průměr.
Radiometrická analýza.
Radiometrická analýza h je založen na měření radiace z radioaktivních prvků a používá se pro kvantitativní stanovení radioaktivních izotopů ve zkoušeném materiálu. V tomto případě se měří buď přirozená radioaktivita stanovovaného prvku, nebo umělá radioaktivita získaná pomocí radioaktivních izotopů.
Radioaktivní izotopy jsou identifikovány podle jejich poločasu rozpadu nebo podle typu a energie emitovaného záření. V praxi kvantitativní analýzy je aktivita radioaktivních izotopů nejčastěji měřena jejich α-, β- a γ-zářením.
Aplikace radiometrické analýzy:
Studium mechanismu chemických reakcí.
Metoda značených atomů se používá ke zkoumání účinnosti různých metod aplikace hnojiv do půdy, způsobů průniku mikroprvků aplikovaných na listy rostliny do těla atd. Radioaktivní fosfor 32 P a dusík 13 N jsou zvláště široce používány v agrochemickém výzkumu.
Analýza radioaktivních izotopů používaných pro léčbu onkologických onemocnění a pro stanovení hormonů, enzymů.
Hmotnostní spektrální analýza.
Na základě stanovení hmotností jednotlivých ionizovaných atomů, molekul a radikálů v důsledku kombinovaného působení elektrických a magnetických polí. Registrace separovaných částic se provádí elektrickými (hmotnostní spektrometrie) nebo fotografickými (hmotnostní spektrografie) metodami. Stanovení se provádí na přístrojích - hmotnostních spektrometrech nebo hmotnostních spektrografech.
Elektrochemické metody analýzy.
Elektrochemické metody analýzy a výzkumu jsou založeny na studiu a využití procesů probíhajících na povrchu elektrody nebo v blízkém elektrodovém prostoru. Analytický signál- elektrický parametr (potenciál, proudová síla, odpor), který závisí na koncentraci analytu.
Rozlišovat rovný A nepřímé elektrochemické metody. V přímých metodách se využívá závislosti síly proudu na koncentraci analytu. Nepřímo - měří se síla proudu (potenciál), aby se našel koncový bod titrace (bod ekvivalence) složky určené titračním roztokem.
Elektrochemické metody analýzy zahrnují:
1. potenciometrie;
2. konduktometrie;
3. coulometrie;
4. ampérometrie;
5. polarografie.
Elektrody používané v elektrochemických metodách.
1. Referenční elektroda a indikační elektroda.
Referenční elektroda- Jedná se o elektrodu s konstantním potenciálem, necitlivou na ionty roztoku. Referenční elektroda má časově stabilní reprodukovatelný potenciál, který se při průchodu malého proudu nemění, a potenciál indikační elektrody je vůči němu hlášen. Používají se chloridové a kalomelové elektrody. Elektroda chloridu stříbrného je stříbrný drát potažený vrstvou AgCl a umístěný v roztoku KCl. Potenciál elektrody je určen koncentrací iontů chlóru v roztoku:
Kalomelová elektroda se skládá z kovové rtuti, kalomelu a roztoku KCl. Potenciál elektrody závisí na koncentraci chloridových iontů a teplotě.
Indikační elektroda- jedná se o elektrodu, která reaguje na koncentraci stanovovaných iontů. Indikátorová elektroda mění svůj potenciál se změnou koncentrace „potenciál určujících iontů“. Indikační elektrody se dělí na nevratné a vratné. Potenciální skoky reverzibilních indikátorových elektrod na mezifázových hranicích závisí na aktivitě účastníků elektrodových reakcí v souladu s termodynamickými rovnicemi; rovnováha je nastolena poměrně rychle. Nevratné indikační elektrody nesplňují požadavky vratných. V analytické chemii se používají reverzibilní elektrody, pro které je splněna Nernstova rovnice.
2. Kovové elektrody: výměna elektronů a iontů.
Výměna elektronů elektrody na rozhraní rozhraní dochází k reakci za účasti elektronů. Elektrody pro výměnu elektronů se dělí na elektrody první druh a elektrodami druhý druh. Elektrody prvního druhu - kovová deska (stříbro, rtuť, kadmium) ponořená do roztoku vysoce rozpustné soli tohoto kovu. Elektrody druhého druhu - kov potažený vrstvou málo rozpustné sloučeniny tohoto kovu a ponořený do roztoku vysoce rozpustné sloučeniny se stejným aniontem (chlorid stříbrný, kalomelové elektrody).
Iontoměničové elektrody- elektrody, jejichž potenciál závisí na poměru koncentrací oxidované a redukované formy jedné nebo více látek v roztoku. Takové elektrody jsou vyrobeny z inertních kovů, jako je platina nebo zlato.
3. Membránové elektrody jsou to porézní desky napuštěné kapalinou nemísitelné s vodou a schopné selektivní adsorpce určitých iontů (například roztoky Ni 2+, Cd 2+, Fe 2+ cheláty v organickém roztoku). Činnost membránových elektrod je založena na výskytu rozdílu potenciálů na fázovém rozhraní a ustavení výměnné rovnováhy mezi membránou a roztokem.
Potenciometrická metoda analýzy.
Potenciometrická metoda analýzy je založena na měření potenciálu elektrody ponořené v roztoku. Při potenciometrických měřeních se galvanický článek skládá z indikační elektrody a referenční elektrody a měří se elektromotorická síla (EMF).
Odrůdy potenciometrie:
Přímá potenciometrie slouží k přímému stanovení koncentrace hodnotou potenciálu indikační elektrody za předpokladu, že elektrodový proces je vratný.
Nepřímá potenciometrie je založena na skutečnosti, že změna koncentrace iontu je doprovázena změnou potenciálu na elektrodě ponořené do titrovaného roztoku.
Při potenciometrické titraci se koncový bod nachází ve smyslu skokového potenciálu v důsledku nahrazení elektrochemické reakce jinou v souladu s hodnotami E° (standardní elektrodový potenciál).
Hodnota potenciálu závisí na koncentraci příslušných iontů v roztoku. Například potenciál stříbrné elektrody ponořené do roztoku stříbrné soli se mění se změnou koncentrace Ag + -iontů v roztoku. Změřením potenciálu elektrody ponořené do roztoku dané soli neznámé koncentrace je tedy možné stanovit obsah odpovídajících iontů v roztoku.
Nazývá se elektroda, podle jejíhož potenciálu se posuzuje koncentrace iontů, které mají být v roztoku určeny indikační elektroda.
Potenciál indikační elektrody se určí porovnáním s potenciálem jiné elektrody, která se běžně nazývá referenční elektroda. Jako referenční elektrodu lze použít pouze takovou elektrodu, jejíž potenciál zůstává nezměněn při změně koncentrace stanovovaných iontů. Jako referenční elektroda se používá standardní (normální) vodíková elektroda.
V praxi se často jako referenční elektroda se známou hodnotou elektrodového potenciálu používá spíše kalomelová než vodíková elektroda (obr. 1). Potenciál kalomelové elektrody s nasyceným roztokem CO při 20 °C je 0,2490 V.
Konduktometrické metody analýzy.
Konduktometrická metoda analýzy je založena na měření elektrické vodivosti roztoků, která se mění v důsledku chemických reakcí.
Elektrická vodivost roztoku závisí na povaze elektrolytu, jeho teplotě a koncentraci rozpuštěné látky. Elektrická vodivost zředěných roztoků je způsobena pohybem kationtů a aniontů, které se liší různou pohyblivostí.
S rostoucí teplotou se zvyšuje elektrická vodivost, protože se zvyšuje pohyblivost iontů. Při dané teplotě závisí elektrická vodivost roztoku elektrolytu na jeho koncentraci: zpravidla čím vyšší koncentrace, tím větší elektrická vodivost! Proto elektrická vodivost daného roztoku slouží jako indikátor koncentrace rozpuštěné látky a je určena pohyblivostí iontů.
V nejjednodušším případě konduktometrické kvantifikace, kdy roztok obsahuje pouze jeden elektrolyt, se vynese graf jako funkce elektrické vodivosti roztoku analytu v závislosti na jeho koncentraci. Po stanovení elektrické vodivosti zkušebního roztoku se z grafu zjistí koncentrace analytu.
Elektrická vodivost barytové vody se tedy mění přímo úměrně s obsahem Ba(OH) 2 v roztoku. Tato závislost je graficky vyjádřena přímkou. Pro stanovení obsahu Ba(OH) 2 v barytové vodě neznámé koncentrace je nutné určit její elektrickou vodivost a pomocí kalibračního grafu zjistit koncentraci Ba(OH) 2 odpovídající této hodnotě elektrické vodivosti. Pokud odměřený objem plynu obsahujícího oxid uhličitý prochází roztokem Ba (OH) 2, jehož elektrická vodivost je známá, pak CO 2 reaguje s Ba (OH) 2:
Ba (OH)2 + C02 → BaC03 + H20
 |
V důsledku této reakce se sníží obsah Ba(OH) 2 v roztoku a sníží se elektrická vodivost barytové vody. Měřením elektrické vodivosti barytové vody poté, co absorbovala CO 2 , lze určit, jak moc se snížila koncentrace Ba(OH) 2 v roztoku. Z rozdílu koncentrací Ba (OH) 2 v barytové vodě lze snadno vypočítat absorbované množství
Kvantitativní analýza je vyjádřena sekvencí experimentální metody, které zjišťují obsah (koncentrace) jednotlivých složek a nečistot ve vzorku zkoumaného materiálu. Jeho úkolem je určit kvantitativní poměr chemických sloučenin, iontů, prvků, které tvoří vzorky zkoumaných látek.
Úkoly
Kvalitativní a kvantitativní analýza jsou obory analytické chemie. Zejména posledně jmenovaný řeší různé problémy moderní věda a výroba. Tato technika určuje optimální podmínky pro provádění chemicko-technologických procesů, kontroluje kvalitu surovin, stupeň čistoty hotových výrobků včetně léčiv, stanovuje obsah složek ve směsích, vztah mezi vlastnostmi látek.
Klasifikace
Metody kvantitativní analýzy se dělí na:
- fyzický;
- chemický (klasický);
- fyzikální a chemické.
chemická metoda
Je založena na využití různých typů reakcí, které kvantitativně probíhají v roztocích, plynech, tělesech atd. Kvantitativní chemický rozbor se dělí na:
- Gravimetrické (hmotnostní). Spočívá v přesném (přísném) stanovení hmotnosti analyzované složky ve zkoušené látce.
- Titrační (objemové). Kvantitativní složení zkušebního vzorku se stanoví přísným měřením objemu činidla o známé koncentraci (titrantu), které interaguje v ekvivalentních množstvích se stanovovanou látkou.
- Analýza plynu. Je založen na měření objemu plynu, který se tvoří nebo absorbuje v důsledku chemické reakce.
Chemická kvantitativní analýza látek je považována za klasickou. Je to nejrozvinutější metoda analýzy a neustále se vyvíjí. Je přesný, snadno proveditelný, nevyžaduje speciální vybavení. Ale jeho použití je někdy spojeno s určitými obtížemi při studiu složitých směsí a relativně malým rysem citlivosti.
fyzikální metoda
Jedná se o kvantitativní analýzu založenou na měření hodnot fyzikálních parametrů zkoumaných látek nebo roztoků, které jsou funkcí jejich kvantitativního složení. Dělí se na:
- Refraktometrie (měření hodnot indexu lomu).
- Polarimetrie (měření hodnot optické rotace).
- Fluorimetrie (stanovení intenzity fluorescence) a další
Fyzikální metody se vyznačují rychlostí, nízkou mez stanovitelnosti, objektivitou výsledků a možností automatizace procesu. Nejsou však vždy specifické, protože fyzikální veličinu ovlivňuje nejen koncentrace zkoušené látky, ale také přítomnost dalších látek a nečistot. Jejich aplikace často vyžaduje použití sofistikovaného zařízení.
Fyzikální a chemické metody
Úkoly kvantitativní analýzy jsou měření hodnot fyzikálních parametrů studovaného systému, které se objevují nebo se mění v důsledku chemických reakcí. Tyto metody se vyznačují nízkým limitem detekce a rychlostí provedení, vyžadují použití určitých nástrojů.
gravimetrická metoda
Je to nejstarší a nejrozvinutější technologie kvantitativní analýzy. Ve skutečnosti analytická chemie začala gravimetrií. Sada akcí umožňuje přesně změřit hmotnost stanovené složky, oddělené od ostatních složek testovaného systému v konstantní formě chemického prvku.
Gravimetrie je lékopisná metoda, která se vyznačuje vysokou přesností a reprodukovatelností výsledků, snadností provedení, ale pracností. Obsahuje triky:
- ukládání;
- destilace;
- vybít;
- elektrogravimetrie;
- termogravimetrické metody.
Depoziční metoda
Kvantitativní srážecí analýza je založena na chemické reakci analytu se srážedlem za vzniku špatně rozpustné sloučeniny, která se oddělí, poté promyje a kalcinuje (suší). Na konci je zvolená součást zvážena.
Například při gravimetrickém stanovení iontů Ba 2+ v roztocích solí, kyselina sírová. Reakcí vzniká bílá krystalická sraženina BaS04 (vysrážená forma). Po vypražení tohoto sedimentu vzniká tzv. gravimetrická forma, která se zcela shoduje s formou vysráženou.
Při stanovení Ca 2+ iontů lze jako srážedlo použít kyselinu šťavelovou. Po analytickém zpracování sraženiny se vysrážená forma (CaC 2 O 4) převede na gravimetrickou formu (CaO). Vysrážená forma se tedy může shodovat s gravimetrickou formou nebo se od ní lišit z hlediska chemického vzorce.
Váhy
Analytická chemie vyžaduje vysoce přesná měření. V gravimetrické metodě analýzy se jako hlavní přístroj používají velmi přesné váhy.
- Vážení s požadovanou přesností ± 0,01 g se provádí na lékárnických (ručních) nebo technochemických vahách.
- Vážení s požadovanou přesností ±0,0001 g se provádí na analytických vahách.
- S přesností ± 0,00001 g - na mikroterech.
Technika vážení
Při provádění kvantitativní analýzy se stanovení hmotnosti látky na technochemických nebo technických vahách provádí následovně: zkoumaný objekt se umístí na levou misku váhy a vyvažovací závaží na pravou. Proces vážení je ukončen, když je ukazatel váhy ve střední poloze.
V procesu vážení na lékárnické váze centrální kroužek držte se levou rukou, s loktem opřeným o laboratorní stůl. Tlumení ramene při vážení lze urychlit lehkým dotykem dna vážicí misky na povrch stolu.
Analytické váhy jsou umístěny v oddělených vyhrazených laboratorních místnostech (vážírnách) na speciálních monolitických policích-stojanech. Aby se zabránilo vlivu kolísání vzduchu, prachu a vlhkosti, jsou váhy chráněny speciálními skleněnými vitrínami. Při práci s analytickou váhou je třeba dodržovat následující požadavky a pravidla:
- před každým vážením zkontrolujte stav váhy a nastavte nulový bod;
- odvážené látky se vloží do nádoby (lahev, hodinové sklíčko, kelímek, zkumavka);
- teplota vážených látek se přivede na teplotu váhy ve vážicí místnosti po dobu 20 minut;
- Váha nesmí být zatížena nad specifikované limitní zatížení.
Etapy gravimetrie podle srážkové metody
Gravimetrická kvalitativní a kvantitativní analýza zahrnuje následující kroky:
- výpočet navážených hmotností analyzovaného vzorku a objemu srážedla;
- vážení a rozpouštění vzorku;
- depozice (získání vysrážené formy složky, která má být stanovena);
- odstranění precipitace z matečného louhu;
- promývání sedimentů;
- sušení nebo kalcinace sraženiny do konstantní hmotnosti;
- vážicí gravimetrická forma;
- výpočet výsledků analýzy.
Volba odlučovače
Při výběru srážedla - základu kvantitativní analýzy - vezměte v úvahu možný obsah analyzované složky ve vzorku. Pro zvýšení úplnosti odstranění sedimentu se používá mírný přebytek srážedla. Použité srážedlo musí mít:
- specifičnost, selektivita vzhledem ke stanovovanému iontu;
- těkavost, snadno odstranitelná sušením nebo kalcinací gravimetrické formy.
Mezi anorganickými srážedlami jsou nejběžnější roztoky: HCL; H2S04; H3P04; NaOH; AgN03; BaCL 2 a další. Z organických srážedel jsou preferovány roztoky diacetyldioximu, 8-hydroxychinolinu, kyseliny šťavelové a dalších, které tvoří intrakomplexní stabilní sloučeniny s kovovými ionty, které mají následující výhody:
- Komplexní sloučeniny s kovy mají zpravidla mírnou rozpustnost ve vodě, což zajišťuje úplné vysrážení kovových iontů.
- Adsorpční kapacita intrakomplexních precipitátů (molekulární krystalová mřížka) je nižší než adsorpční kapacita anorganických precipitátů s iontovou strukturou, což umožňuje získat čistou sraženinu.
- Možnost selektivního nebo specifického vysrážení kovových iontů za přítomnosti jiných kationtů.
- Vzhledem k relativně velké molekulové hmotnosti gravimetrických forem se snižuje relativní chyba stanovení (oproti použití anorganických srážedel s malou molární hmotností).
Proces depozice
Toto je nejdůležitější krok v charakterizaci kvantitativní analýzy. Při získávání vysrážené formy je nutné minimalizovat náklady vzhledem k rozpustnosti sraženiny v matečném louhu, omezit procesy adsorpce, okluze, koprecipitace. Je nutné získat dostatečně velké částice sedimentu, které neprojdou póry filtrace.
Požadavky na sraženou formu:
- Stanovená složka se musí kvantitativně vysrážet a odpovídat hodnotě Ks≥10-8.
- Sediment by neměl obsahovat cizí nečistoty a být stabilní vůči vnějšímu prostředí.
- Vysrážená forma by se měla při sušení nebo kalcinaci zkoušené látky co nejúplněji převést na gravimetrickou formu.
- Agregátní stav sraženiny musí odpovídat podmínkám její filtrace a praní.
- Výhodná je krystalická sraženina obsahující velké částice s nižší absorpční kapacitou. Snadněji se filtrují bez ucpání pórů filtru.
Získání krystalické sraženiny
Podmínky pro získání optimální krystalické sraženiny:
- Srážení se provádí ve zředěném roztoku zkoušené látky se zředěným roztokem srážedla.
- Pomalu po kapkách za mírného míchání přidávejte srážecí roztok.
- Srážení se provádí v horkém roztoku zkoušené látky s horkým rozpouštědlem.
- Někdy se srážení provádí za přítomnosti sloučenin (například malého množství kyseliny), které mírně zvyšují rozpustnost sraženiny, ale netvoří s ní rozpustné komplexní sloučeniny.
- Sraženina je ponechána ve výchozím roztoku po určitou dobu, během níž dochází k „srážení sraženiny“.
- V případech, kdy je vysrážená forma tvořena jako amorfní sraženina, jsou prováděny pokusy o její zahuštění, aby se usnadnila filtrace.
Získá se amorfní sraženina
Podmínky pro získání optimální amorfní sraženiny:
- K horkému koncentrovanému roztoku zkoušené látky se přidá horký koncentrovaný roztok srážedla, který podporuje koagulaci částic. Sediment zhoustne.
- Rychle přidejte srážedlo.
- V případě potřeby se do zkušebního roztoku zavede koagulant - elektrolyt.
Filtrace
Mezi metody kvantitativní analýzy patří milník jako filtrování. Filtrace a promývání sraženin se provádí buď pomocí skleněných filtrů nebo papírových filtrů, které neobsahují popel. Papírové filtry se liší hustotou a velikostí pórů. Husté filtry jsou označeny modrou páskou, méně husté - černou a červenou. Průměr bezpopelových papírových filtrů je 6-11 cm.Před filtrací se čirý roztok nad sraženinou vypustí.
Elektrogravimetrie
Kvantitativní analýzu lze provádět elektrogravimetrií. Testované léčivo se odstraňuje (nejčastěji z roztoků) při elektrolýze na jedné z elektrod. Po ukončení reakce se elektroda promyje, suší a zváží. Zvětšením hmotnosti elektrody se určí hmotnost látky vytvořené na elektrodě. Takto se analyzuje slitina zlata a mědi. Po oddělení zlata v roztoku se stanoví ionty mědi nahromaděné na elektrodě.
Termogravimetrická metoda
Provádí se měřením hmotnosti látky při jejím kontinuálním zahřívání v určitém teplotním rozsahu. Změny zaznamenává speciální zařízení – derivatograf. Je vybaven kontinuálními vážícími teploměry, elektrickou pecí pro ohřev zkušebního vzorku, termočlánkem pro měření teplot, etalonem a kontinuálním zapisovačem. Změna hmotnosti vzorku se automaticky zaznamenává ve formě termogravigramu (derivatogramu) - křivky změny hmotnosti sestavené v souřadnicích:
- čas (nebo teplota);
- ztráta hmoty.
Závěr
Kvantitativní výsledky musí být přesné, správné a reprodukovatelné. K tomuto účelu se používají vhodné analytické reakce nebo fyzikální vlastnosti látky, všechny analytické operace jsou správně prováděny a používají se spolehlivé metody měření výsledků analýzy. Během provádění jakéhokoli kvantitativního stanovení musí být provedeno posouzení spolehlivosti výsledků.
analytická metoda pojmenujte principy, které jsou základem analýzy hmoty, to znamená typ a povahu energie, která způsobuje narušení chemických částic hmoty.
Analýza je založena na závislosti mezi zaznamenaným analytickým signálem na přítomnosti nebo koncentraci analytu.
Analytický signál je pevná a měřitelná vlastnost předmětu.
V analytické chemii se analytické metody klasifikují podle povahy vlastnosti, která se určuje, a podle způsobu záznamu analytického signálu:
1.chemický
2.fyzické
3.Fyzikální a chemické
Fyzikálně-chemické metody se nazývají instrumentální nebo měřící, jelikož vyžadují použití přístrojů, měřících přístrojů.
Zvažte úplnou klasifikaci chemických metod analýzy.
Chemické metody analýzy- na základě měření energie chemické reakce.
Během reakce se mění parametry spojené se spotřebou výchozích látek nebo tvorbou reakčních produktů. Tyto změny lze buď přímo pozorovat (sraženina, plyn, barva) nebo měřit, jako je spotřeba činidla, hmotnost produktu, reakční doba atd.
Podle cíle Metody chemické analýzy se dělí do dvou skupin:
I. Kvalitativní analýza- spočívá v detekci jednotlivých prvků (nebo iontů), které tvoří analyzovanou látku.
Metody kvalitativní analýzy jsou klasifikovány:
1. kationtová analýza
2. aniontová analýza
3. analýza komplexních směsí.
II.Kvantitativní analýza- spočívá ve stanovení kvantitativního obsahu jednotlivých složek komplexní látky.
Kvantitativní chemické metody klasifikují:
1. Gravimetrické(hmotnostní) metoda analýzy je založena na izolaci analytu v jeho čisté formě a jeho zvážení.
Gravimetrické metody podle způsobu získání reakčního produktu se dělí na:
a) chemogravimetrické metody jsou založeny na měření hmotnosti produktu chemické reakce;
b) elektrogravimetrické metody jsou založeny na měření hmotnosti produktu elektrochemické reakce;
c) termogravimetrické metody jsou založeny na měření hmotnosti látky vzniklé při tepelné expozici.
2. Objemový metody analýzy jsou založeny na měření objemu činidla spotřebovaného pro interakci s látkou.
Objemové metody, v závislosti na stavu agregace činidla, se dělí na:
a) plynové objemové metody, které jsou založeny na selektivní absorpci stanovené složky plynné směsi a měření objemu směsi před a po absorpci;
b) kapalné volumetrické (titrimetrické nebo volumetrické) metody jsou založeny na měření objemu kapalného činidla spotřebovaného pro interakci s analytem.
V závislosti na typu chemické reakce se rozlišují metody objemové analýzy:
Protolitometrie je metoda založená na průběhu neutralizační reakce;
redoxometrie - metoda založená na výskytu redoxních reakcí;
komplexometrie - metoda založená na průběhu reakce komplexace;
· srážecí metody - metody založené na reakcích vzniku srážení.
3. Kinetický metody analýzy jsou založeny na stanovení závislosti rychlosti chemické reakce na koncentraci reaktantů.
Přednáška č. 2. Etapy analytického procesu
Řešení analytického problému se provádí provedením analýzy látky. Podle terminologie IUPAC analýza [‡] nazývaný postup získávání experimentálních údajů o chemickém složení látky.
Bez ohledu na zvolenou metodu se každá analýza skládá z následujících fází:
1) odběr vzorků (vzorkování);
2) příprava vzorku (příprava vzorku);
3) měření (definice);
4) zpracování a vyhodnocení výsledků měření.
Obr. 1. Schematické znázornění analytického procesu.
Výběr vzorku
Provádění chemické analýzy začíná výběrem a přípravou vzorků pro analýzu. Je třeba poznamenat, že všechny fáze analýzy jsou vzájemně propojeny. Pečlivě změřený analytický signál tedy neposkytuje správnou informaci o obsahu složky, která má být stanovena, pokud není odběr nebo příprava vzorku pro analýzu provedena správně. Chyba vzorkování často určuje celkovou přesnost určování součásti a nemá smysl používat vysoce přesné metody. Vzorkování a příprava vzorku zase závisí nejen na povaze analyzovaného objektu, ale také na způsobu měření analytického signálu. Techniky a postupy odběru vzorků a přípravy vzorků jsou v chemické analýze tak důležité, že jsou obvykle předepsány Státní norma(GOST).
Zvažte základní pravidla pro vzorkování:
Výsledek může být správný pouze tehdy, je-li vzorek dostatečný zástupce, to znamená, že přesně odráží složení materiálu, ze kterého byl vybrán. Čím více materiálu je pro vzorek vybráno, tím je reprezentativnější. S velmi velkým vzorkem je však obtížné manipulovat a prodlužuje dobu analýzy a náklady. Je tedy nutné odebrat vzorek tak, aby byl reprezentativní a ne příliš velký.
· Optimální hmotnost vzorku je dána heterogenitou analyzovaného objektu, velikostí částic, od kterých heterogenita začíná, a požadavky na přesnost analýzy.
· Musí být zajištěna homogenita šarže, aby byla zajištěna reprezentativnost vzorku. Pokud není možné vytvořit homogenní dávku, pak by měla být použita stratifikace dávky na homogenní části.
Berte v úvahu při odběru vzorků skupenství objekt.
· Musí být splněna podmínka jednotnosti metod odběru vzorků: namátkový odběr, periodický, střídavý, vícestupňový odběr, slepý odběr, systematický odběr.
· Jedním z faktorů, které je třeba vzít v úvahu při výběru metody vzorkování, je možnost změny složení objektu a obsahu stanovované složky v čase. Například proměnlivé složení vody v řece, změna koncentrace složek v potravinářských výrobcích atd.
