1. Mintavétel:

Egy laboratóriumi minta 10-50 g anyagból áll, amelyet úgy vesznek ki, hogy átlagos összetétele megfeleljen az analit teljes tételének átlagos összetételének.

2. A minta lebontása és az oldatba való átvitele;

3. Holding kémiai reakció:

X a meghatározandó komponens;

P a reakciótermék;

R egy reagens.

4. A reakciótermék, a reagens vagy az analit bármely fizikai paraméterének mérése.

A kémiai elemzési módszerek osztályozása

én A reakciókomponensek szerint

1. Mérje meg a képződött P reakciótermék mennyiségét (gravimetriás módszer). Olyan körülményeket kell létrehozni, amelyek mellett az analit teljesen átalakul reakciótermékké; továbbá szükséges, hogy az R reagens ne adjon kisebb reakciótermékeket idegen anyagokkal, fizikai tulajdonságok amely hasonló lenne a termék fizikai tulajdonságaihoz.

2. Az X analittal végzett reakcióban elfogyasztott reagens mennyiségének mérése alapján:

– az X és R közötti hatásnak sztöchiometrikusnak kell lennie;

- a reakciónak gyorsan kell lezajlania;

– a reagens nem léphet reakcióba idegen anyagokkal;

– az ekvivalenciapont megállapításának módja szükséges, pl. a titrálás pillanata, amikor a reagenst egyenértékű mennyiségben adják hozzá (jelző, színváltozás, o-be kapacitás, elektromos vezetőképesség).

3. Rögzíti azokat a változásokat, amelyek magával az X analittal az R reagenssel való kölcsönhatás során (gázanalízis) következnek be.

II A kémiai reakciók típusai

1. Sav-bázis.

2. Oktatás összetett vegyületek.

Sav-bázis reakciók: főként erős és gyenge savak és bázisok, valamint sóik közvetlen mennyiségi meghatározására használják.

Reakciók komplex vegyületek képződésére: meghatározott anyagok reagensek hatására komplex ionokká és vegyületekké alakulnak.

A következő elválasztási és meghatározási módszerek komplexképződési reakciókon alapulnak:

1) Elválasztás csapadékkal;

2) extrakciós módszer (a vízben oldhatatlan komplex vegyületek gyakran jól oldódnak szerves oldószerekben - benzolban, kloroformban - a komplex vegyületek vizes fázisból diszpergált fázisba való átvitelének folyamatát extrakciónak nevezik);

3) Fotometriás (Co salétromos sóval) - mérje meg a komplex vegyületek oldatainak optimális sűrűségét;

4) Titrimetriás elemzési módszer

5) Gravimetriás elemzési módszer.

1) cementálási módszer - a fém-Me-ionok redukálása oldatban;

2) elektrolízis higanykatóddal - a higanykatódos oldat elektrolízise során számos elem ionja redukálódik elektromos áram hatására Me-re, amelyek a higanyban oldódnak, amalgámot képezve. A másik Én ionjai oldatban maradnak;

3) azonosítási módszer;

4) titrimetriás módszerek;

5) elektrogravimetriás - egy el-t vezetnek át a vizsgálati oldaton. egy bizonyos feszültségű áram, miközben a Me-ionok visszaállnak Me állapotba, a felszabaduló mennyiséget lemérjük;

6) coulometriás módszer - az anyag mennyiségét az a villamos energia mennyisége határozza meg, amelyet az elemzett anyag elektrokémiai átalakításához kell fordítani. Az analitikai reagenseket Faraday törvénye szerint találjuk:

M a meghatározandó elem mennyisége;

F a Faraday-szám (98500 C);

A - atomtömeg elem;

n az adott elem elektrokémiai átalakulásában részt vevő elektronok száma;

Q az elektromosság mennyisége (Q = I ∙ τ).

7) katalitikus elemzési módszer;

8) polarográfiai;

III Az elválasztási módszerek osztályozása a különböző típusú fázisátalakítások alkalmazása alapján:

A fázisok közötti egyensúlyok következő típusai ismertek:

Az L-G vagy T-G egyensúlyi állapotot akkor használjuk az elemzésben, amikor az anyagok gázfázisba kerülnek (CO 2, H 2 O stb.).

A W 1 - W 2 egyensúly az extrakciós módszernél és a higanykatódos elektrolízisnél figyelhető meg.

A Zh-T a szilárd fázis felületén a lerakódási folyamatokra és a kicsapódási folyamatokra jellemző.

Az elemzési módszerek a következők:

1. gravimetriás;

2. titrimetriás;

3 optikai;

4. elektrokémiai;

5. katalitikus.

Az elválasztási módszerek a következők:

1. csapadék;

2. kitermelés;

3. kromatográfia;

4. ioncsere.

A koncentrációs módszerek a következők:

1. csapadék;

2. kitermelés;

3. fugázás;

4. lecsupaszítás.

Fizikai elemzési módszerek

Jellemző, hogy közvetlenül mérik a rendszer bármely fizikai paraméterét, amely a meghatározandó elem mennyiségéhez kapcsolódik, előzetes kémiai reakció nélkül.

A fizikai módszerek három fő módszercsoportot foglalnak magukban:

I A sugárzásnak anyaggal való kölcsönhatásán vagy egy anyag sugárzásának mérésén alapuló módszerek.

II El. paramétereinek mérésén alapuló módszerek. vagy az anyag mágneses tulajdonságai.

IIIAz anyagok sűrűségének vagy egyéb mechanikai vagy molekuláris tulajdonságainak mérésén alapuló módszerek.

Az atomok külső vegyértékelektronjainak energiaátmenetén alapuló módszerek: atomi emissziós és atomabszorpciós elemzési módszerek.

Atomkibocsátás elemzése:

1) Lángfotometria – az elemzett oldatot gázégő lángjába permetezzük. A magas hőmérséklet hatására az atomok gerjesztett állapotba kerülnek. A külső vegyértékelektronok magasabb energiaszintekre mozognak. Az elektronok fordított átmenetét a fő energiaszintre sugárzás kíséri, amelynek hullámhossza attól függ, hogy melyik elem atomjai voltak a lángban. A sugárzás intenzitása bizonyos körülmények között arányos a lángban lévő elem atomjainak számával, a sugárzás hullámhossza pedig jellemzi a minta minőségi összetételét.

2) Emissziós elemzési módszer - spektrális. A mintát egy ív vagy egy kondenzált szikra lángjába vezetik, magas hőmérsékleten az atomok gerjesztett állapotba kerülnek, miközben az elektronok nemcsak a fő, hanem a távolabbi energiaszintekre is eljutnak.

A sugárzás különböző hullámhosszú fényrezgések összetett keveréke. Az emissziós spektrum a speciális főbb részeire bomlik. műszerek, spektrométerek és fényképezés. A spektrum egyes vonalai intenzitásának helyzetének összehasonlítása a megfelelő szabvány vonalaival lehetővé teszi a minta kvalitatív és kvantitatív elemzésének meghatározását.

Atomabszorpciós elemzési módszerek:

A módszer a meghatározott hullámhosszúságú fény abszorpciójának mérésén alapul a meghatározott elem gerjesztetlen atomjai által. Egy speciális sugárforrás rezonáns sugárzást állít elő, pl. az elektron átmenetének megfelelő sugárzás a legalacsonyabb energiájú pályára, a hozzá legközelebb eső pályáról több magas szint energia. A lángon áthaladó fény intenzitásának csökkenése a meghatározandó elem atomjai elektronjainak gerjesztett állapotba átvitele következtében arányos a benne lévő gerjesztetlen atomok számával. Az atomabszorpcióban 3100 ° C-ig terjedő hőmérsékletű éghető keverékeket használnak, ami növeli a meghatározandó elemek számát a lángfotometriához képest.

Röntgen fluoreszcens és röntgensugárzás

Röntgen-fluoreszcens: a mintát röntgensugárzásnak teszik ki. felső elektronok. Az atommaghoz legközelebb eső pályák kiütődnek az atomokból. Helyüket a távolabbi pályák elektronjai foglalják el. Ezen elektronok átmenete másodlagos röntgensugárzás megjelenésével jár együtt, melynek hullámhossza funkcionálisan összefügg az elem rendszámával. Hullámhossz - a minta minőségi összetétele; intenzitás - a minta mennyiségi összetétele.

Nukleáris reakciókon alapuló módszerek - radioaktív. Az anyagot neutronsugárzás éri, magreakciók lépnek fel, és az elemek radioaktív izotópjai képződnek. Ezt követően a mintát oldatba visszük, és az elemeket kémiai módszerekkel elválasztjuk. Ezt követően a minta egyes elemeinél mérik a radioaktív sugárzás intenzitását, és ezzel párhuzamosan elemzik a referenciamintát. A referenciaminta és a vizsgált anyag egyes frakcióinak radioaktív sugárzásának intenzitását összehasonlítjuk, és következtetéseket vonunk le az elemek mennyiségi tartalmára vonatkozóan. Érzékelési határ 10 -8 - 10 -10%.

1. Konduktometrikus - oldatok vagy gázok elektromos vezetőképességének mérésén alapul.

2. Potenciometrikus - létezik közvetlen és potenciometrikus titrálási módszer.

3. Termoelektromos - a termoelektromotoros erő fellépésén alapul, amely az acél érintkezési helyének melegítésekor keletkezett stb. Me.

4. Tömegspektrum - erős elemek és mágneses mezők segítségével használják, a gázelegyeket a komponensek atomjainak vagy molekulatömegének megfelelően komponensekre választják szét. Izotópkeverékek vizsgálatára használják. inert gázok, keverékek szerves anyag.

Denzitometria - a sűrűség mérésén alapul (az anyagok koncentrációjának meghatározása oldatokban). Az összetétel meghatározásához mérik a viszkozitást, a felületi feszültséget, a hangsebességet, az elektromos vezetőképességet stb.

Az anyagok tisztaságának meghatározásához meg kell mérni a forráspontot vagy az olvadáspontot.

Fizikai és kémiai tulajdonságok előrejelzése és számítása

Az anyagok fizikai-kémiai tulajdonságainak előrejelzésének elméleti alapjai

Hozzávetőleges előrejelzési számítás

Az előrejelzés magában foglalja a fizikai-kémiai tulajdonságok értékelését a minimális számú, könnyen elérhető kezdeti adat alapján, és feltételezheti a vizsgált anyag tulajdonságaira vonatkozó kísérleti információk teljes hiányát is (az „abszolút” előrejelzés csak a sztöchiometrikus képletre vonatkozó információkon alapul. a vegyület).

Sokféle elemzés létezik. Különféle kritériumok szerint osztályozhatók:

- a kapott információ jellege szerint. Megkülönböztetni kvalitatív elemzés(ebben az esetben megtudják, hogy miből áll ez az anyag, mely összetevők szerepelnek az összetételében) és mennyiségi elemzés(meghatározhatja bizonyos komponensek tartalmát, például tömegszázalékban, vagy a különböző komponensek arányát). A kvalitatív és kvantitatív elemzés közötti határvonal nagyon feltételes, különösen a mikroszennyeződések vizsgálatánál. Tehát, ha a kvalitatív elemzés során egy bizonyos komponenst nem sikerült kimutatni, akkor jelezni kell, hogy ennek a komponensnek a minimális mennyisége kimutatható ezzel a módszerrel. Lehet, hogy a kvalitatív elemzés negatív eredménye nem egy komponens hiánya, hanem az alkalmazott módszer elégtelen érzékenysége! Másrészt a kvantitatív elemzés mindig a vizsgált anyag korábban megállapított minőségi összetételének figyelembevételével történik.

- osztályozás az elemzés tárgyai szerint: műszaki, klinikai, törvényszéki satöbbi.

- osztályozás definíciós objektumok szerint.

Ne keverje össze a kifejezéseket - elemezniÉs meghatározni. Objektumok definíciók nevezze meg azokat az összetevőket, amelyek tartalmát megállapítani vagy megbízhatóan kimutatni kell. A meghatározandó komponens jellegét figyelembe véve különböző típusú elemzéseket különböztetünk meg (1.1. táblázat).

1-1. táblázat. Az elemzés típusainak osztályozása (definíciós vagy észlelési objektumok szerint)

Az elemzés típusa	A meghatározás (vagy észlelés) tárgya	Példa	Alkalmazási terület
Izotóp	Adott nukleáris töltéssel és tömegszámmal rendelkező atomok (izotópok)	137 Cs, 90 Sr, 235 U	Atomenergia, környezetszennyezés-szabályozás környezet, orvostudomány, régészet stb.
elemi	Adott magtöltési értékekkel rendelkező atomok (elemek)	Cs, Sr, U, Cr, Fe, Hg	Mindenhol
Igazi	Egy elem atomjai (ionjai) adott oxidációs állapotban vagy adott összetételű vegyületekben (elem alakban)	Cr(III), Fe 2+ , Hg komplex vegyületekben	Vegytechnológia, környezetszennyezés-szabályozás, geológia, kohászat stb.
Molekuláris	Adott összetételű és szerkezetű molekulák	Benzol, glükóz, etanol	Orvostudomány, környezetszennyezés-ellenőrzés, agrokémia, kémiai technológia, kriminalistika.
Strukturális csoport vagy funkcionális	Adott szerkezeti jellemzőkkel és hasonló tulajdonságokkal rendelkező molekulák összege (izomerek és homológok összege)	Korlátozza a szénhidrogéneket, monoszacharidok alkoholok	Vegytechnológia, élelmiszeripar, orvostudomány.
fázis	Fázis vagy elem egy adott fázison belül	Grafit acélban, kvarc gránitban	Kohászat, geológia, építőanyag-technológia.

A "definíciós objektumok" szerinti osztályozás nagyon fontos, mivel segít kiválasztani a megfelelő elemzési módot (analitikai módszert). Igen, azért elemanalízis gyakran alkalmazott spektrális módszerek, amelyek az atomok különböző hullámhosszúságú sugárzásának regisztrálásán alapulnak. A legtöbb spektrális módszer az analit teljes megsemmisítését (porlasztását) foglalja magában. Ha meg kell állapítani a vizsgált szerves anyag összetételét alkotó különböző molekulák természetét és mennyiségi tartalmát, molekuláris elemzés), akkor az egyik legalkalmasabb módszer a kromatográfia lesz, amely nem jár molekulák roncsolásával.

Alatt elemanalízis az elemek azonosítása vagy számszerűsítése, függetlenül azok oxidációs fokától vagy bizonyos molekulák összetételében való részvételüktől. A vizsgálati anyag teljes elemi összetételét ritka esetekben határozzák meg. Általában elegendő néhány olyan elem meghatározása, amelyek jelentősen befolyásolják a vizsgált objektum tulajdonságait.

Igazi az elemzést viszonylag nemrég kezdték önálló formaként kiemelni, korábban az elemi részeként tekintették. Az anyagelemzés célja egyazon elem különböző formáinak tartalmának külön meghatározása. Például króm (III) és króm (VI) a szennyvízben. A kőolajtermékeknél a „szulfát-kén”, „szabad kén” és „szulfid-kén” külön kerül meghatározásra. A természetes vizek összetételét vizsgálva rájönnek, hogy a higanynak milyen része létezik erős (nem disszociáló) komplex és elemi elemek formájában. szerves vegyületek, és amely - szabad ionok formájában. Ezek a feladatok nehezebbek, mint az elemanalízisé.

Molekuláris elemzés különösen fontos a szerves anyagok és a biogén eredetű anyagok vizsgálatában. Példa erre a benzol meghatározása benzinben vagy aceton meghatározása a kilélegzett levegőben. Ilyen esetekben nemcsak az összetételt, hanem a molekulák szerkezetét is figyelembe kell venni. Valójában a vizsgált anyagban a meghatározott komponens izomerjei és homológjai lehetnek. Ezért gyakran meg kell határozni a glükóz tartalmát számos izomerje és más rokon vegyületei, például szacharóz jelenlétében.

Ha meg kell határozni az összes olyan molekula teljes tartalmát, amelyeknek közös szerkezeti jellemzői, azonos funkciós csoportjai vannak, és ezért közel állnak egymáshoz. Kémiai tulajdonságok, használja a kifejezést szerkezeti-csoport(vagy funkcionális) elemzés. Például az alkoholok (OH csoportot tartalmazó szerves vegyületek) mennyiségét úgy határozzuk meg, hogy minden alkoholra jellemző reakciót végzünk fémes nátriummal, majd mérjük a felszabaduló hidrogén térfogatát. A telítetlen (kettős vagy hármas kötésű) szénhidrogének mennyiségét jóddal történő oxidációval határozzuk meg. Az azonos típusú komponensek teljes tartalmát néha szervetlen analízis során is megállapítják - például a ritkaföldfémek teljes tartalmát.

Az elemzés egy speciális típusa fáziselemzés. Tehát az öntöttvasban és acélban lévő szén feloldódhat a vasban, képződhet kémiai vegyületek vassal (karbidok), és külön fázist képezhet (grafit). A termék fizikai tulajdonságai (szilárdság, keménység stb.) nemcsak a teljes széntartalomtól függenek, hanem a szén ezen formák közötti eloszlásától is. Ezért a kohászokat nemcsak az öntöttvas vagy acél összes széntartalma érdekli, hanem az is, hogy ezekben az anyagokban van-e külön grafitfázis (szabad szén), valamint ennek a fázisnak a mennyiségi tartalma.

Az analitikai kémia alaptanfolyam fő fókusza az elem- és molekulaanalízis. Más típusú elemzéseknél nagyon specifikus módszereket alkalmaznak, az izotóp-, fázis- és szerkezeti csoportelemzések nem szerepelnek az alaptanfolyam programjában.

Osztályozás az eredmények pontossága, az elemzések időtartama és költsége szerint. Az elemzés egyszerűsített, gyors és olcsó változatát ún expressz elemzés. Megvalósításukhoz gyakran használják vizsgálati módszerek. Például bárki (nem elemző) felmérheti a zöldségek nitráttartalmát (a vizeletben lévő cukor, nehéz fémek V vizet inni stb.), speciális indikátor papír. Az eredmény szemmel látható lesz, mivel a komponens tartalmát a papírhoz csatolt színskála határozza meg. A vizsgálati módszerek nem igénylik a minta laboratóriumba szállítását, a vizsgálati anyag bármilyen feldolgozását; ezek a módszerek nem használnak drága berendezéseket és nem végeznek számításokat. Csak az a fontos, hogy az eredmény ne függjön más komponensek jelenlététől a vizsgált anyagban, és ehhez szükséges, hogy a reagensek, amelyekkel a papírt a gyártás során impregnálják, specifikusak legyenek. Nagyon nehéz biztosítani a vizsgálati módszerek specifikusságát, és ez a fajta elemzés csak ben terjedt el utóbbi évek XX. század. Természetesen a vizsgálati módszerek nem tudnak nagy elemzési pontosságot biztosítani, de ez nem mindig szükséges.

Az expressz elemzés közvetlen ellentéte - választottbírósági elemzés. Ennek fő követelménye az eredmények lehető legnagyobb pontosságának biztosítása. Választottbírósági elemzéseket meglehetősen ritkán végeznek (például az ipari termékek gyártója és fogyasztója közötti konfliktus megoldására). Az ilyen elemzések elvégzéséhez a legképzettebb szakembereket vonják be, a legmegbízhatóbb és többszörösen bevált módszereket alkalmazzák. Az ilyen elemzés elvégzésére fordított időnek, valamint annak költségének nincs alapvető jelentősége.

Az expressz és az arbitrázs elemzés között - pontosság, időtartam, költség és egyéb mutatók tekintetében - köztes helyet foglal el az ún. rutin tesztek. A gyárban és más ellenőrző és analitikai laboratóriumokban végzett elemzések nagy része ilyen típusú.

Vannak más osztályozási módok, más típusú elemzések. Például vegye figyelembe a vizsgált anyag tömegét, amelyet közvetlenül felhasználnak az elemzés során. A megfelelő osztályozás keretein belül vannak makroanalízis(kilogramm, liter), félmikroanalízis(gramm töredékei, milliliterek) és mikroanalízis. Ez utóbbi esetben egy milligramm vagy annál kisebb nagyságrendű tömegeket használnak, az oldatok térfogatát mikroliterben mérik, és a reakció eredményét néha mikroszkóp alatt kell megfigyelni. A mikroanalízist ritkán alkalmazzák analitikai laboratóriumokban.

1.3. Elemzési módszerek

Az "analitikai módszer" fogalma a legfontosabb az analitikai kémiában. Ezt a kifejezést akkor használják, ha ennek vagy annak az elemzésnek a lényegét, fő elvét akarják feltárni. Az elemzési módszer meglehetősen univerzális és elméletileg indokolt módszer az elemzés elvégzésére, függetlenül attól, hogy melyik komponenst határozzák meg, és mit is elemeznek pontosan. A módszereknek három fő csoportja van (1-1. ábra). Némelyikük elsősorban a vizsgált keverék összetevőinek szétválasztására irányul (a művelet nélkül végzett utólagos elemzés pontatlannak vagy akár lehetetlennek bizonyul). Az elválasztás során általában a meghatározandó komponensek koncentrációja is előfordul (lásd 8. fejezet). Ilyen például az extrakciós módszerek vagy az ioncserélő módszerek. A kvalitatív elemzés során egyéb módszerek is használatosak, ezek a számunkra érdekes komponensek megbízható azonosítását (azonosítását) szolgálják. A harmadik, a legtöbb, az összetevők mennyiségi meghatározására szolgál. A megfelelő csoportokat ún elválasztási és sűrítési módszerek, azonosítási módszerek és meghatározási módszerek. Az első két csoport módszerei általában , támogató szerepet játszanak; később lesz szó róluk. Legmagasabb érték gyakorlathoz van meghatározási módszerek.

A három fő csoporton kívül vannak hibrid mód. Az 1.1. ábra nem mutatja ezeket a módszereket. A hibrid módszerekben a komponensek szétválasztása, azonosítása és meghatározása szervesen kombinálódik egy műszerben (vagy egyetlen műszerkészletben). Ezen módszerek közül a legfontosabb a kromatográfiás analízis. Egy speciális berendezésben (kromatográfban) a vizsgálandó minta (keverék) komponenseit szétválasztják, mivel ezek különböző sebességgel mozognak szilárd porral (szorbenssel) töltött oszlopon. A komponensnek az oszlopból való kiszabadulása időpontjára megtörténik annak jellege, és így a minta összes komponense azonosításra kerül. Az oszlopot elhagyó alkatrészek sorra a készülék másik részébe esnek, ahol egy speciális eszköz - detektor - méri és rögzíti az összes alkatrész jeleit. Gyakran az összes komponens tartalmának automatikus kiszámítása azonnal megtörténik. Nyilvánvaló, hogy a kromatográfiás analízis nem tekinthető csak a komponensek elválasztásának, vagy csak a mennyiségi meghatározás módszerének, ez pontosan egy hibrid módszer.

Mindegyik meghatározási módszer számos specifikus módszert kombinál, amelyekben ugyanazt a fizikai mennyiséget mérik. Például egy kvantitatív elemzés elvégzéséhez megmérhetjük a tesztoldatba merített elektróda potenciálját, majd a talált potenciálérték felhasználásával kiszámíthatjuk az oldat egy bizonyos komponensének tartalmát. Minden módszer, ahol a fő művelet az elektróda potenciáljának mérése, speciális esetnek minősül. potenciometrikus módszer. Amikor a módszertant egyiknek vagy másiknak tulajdonítják elemzési módszer nem számít, milyen tárgyat vizsgálnak, milyen anyagokat és milyen pontossággal határoznak meg, milyen eszközt használnak és hogyan végeznek számításokat - ez csak fontos amit mérünk. Az elemzés során mérve fizikai mennyiség, az analit koncentrációjától függően, általában az úgynevezett elemző jel.

Hasonló módon kiemelhető a módszer spektrális elemzés. Ebben az esetben a fő művelet a minta által adott hullámhosszon kibocsátott fény intenzitásának mérése. Módszer titrimetriás (térfogati) elemzés a minta meghatározott komponensével a kémiai reakcióra fordított oldat térfogatának mérésén alapul. A "módszer" szót gyakran kihagyják, egyszerűen azt mondják, hogy "potenciometria", "spektrális analízis", "titrimetria" stb. BAN BEN refraktometriás elemzés a jel a tesztoldat törésmutatója, in spektrofotometria- fényelnyelés (bizonyos hullámhosszon). A módszerek és a hozzájuk tartozó analitikai jelek listája folytatható, összesen több tucat egymástól független módszer ismert.

Minden definíciós módszernek megvan a sajátja elméleti alapjaés meghatározott berendezések használatával kapcsolatos. A különböző módszerek alkalmazási területei jelentősen eltérnek egymástól. Egyes módszereket elsősorban a kőolajtermékek elemzésére használnak, másokat - az elemzésre gyógyszerek, mások - fémek és ötvözetek tanulmányozására stb. Hasonlóképpen megkülönböztethetők az elemanalízis módszerei, az izotópos elemzés módszerei stb. Vannak még általános módszerek elemzése során használják a legtöbbet különböző anyagokés alkalmasak különböző összetevőik meghatározására. Például a spektrofotometriás módszer elem-, molekula- és szerkezeti csoportanalízisre használható.

Az azonos analitikai módszerhez kapcsolódó egyes módszerek pontossága, érzékenysége és egyéb jellemzői eltérnek, de nem annyira, mint a különböző módszerek jellemzői. Bármilyen analitikai probléma mindig több megoldással is megoldható különböző módszerek(mondjuk az ötvözött acélban a króm meghatározható spektrális módszerrel, valamint titrimetrikus és potenciometrikus). Az elemző kiválaszt egy módszert, figyelembe véve mindegyikük ismert képességeit és a konkrét követelményeket ezt az elemzést. Lehetetlen egyszer s mindenkorra kiválasztani a „legjobb” és a „legrosszabb” módszereket, minden a megoldandó problémától, az elemzési eredményekkel szemben támasztott követelményektől függ. Így a gravimetriás elemzés általában pontosabb eredményeket ad, mint a spektrális analízis, de sok munkát és időt igényel. Ezért a gravimetriás elemzés jó választási elemzésre, de nem alkalmas expressz elemzésre.

A meghatározási módszerek három csoportra oszthatók: kémiai, fizikai és fizikai-kémiai. A fizikai és fizikai-kémiai módszerek gyakran kombinálódnak gyakori név„instrumentális módszerek”, hiszen mindkét esetben ugyanazokat az eszközöket használják. Általában a módszercsoportok közötti határok nagyon önkényesek.

Kémiai módszerek alapja a meghatározott komponens és egy speciálisan hozzáadott reagens közötti kémiai reakció végrehajtása. A reakció a következő séma szerint megy végbe:

A továbbiakban az X a meghatározandó komponenst (molekula, ion, atom stb.), R a hozzáadott reagens, Y a reakciótermékek összességét jelöli. A kémiai módszerek csoportjába tartoznak a klasszikus (rég ismert és jól tanulmányozott) meghatározási módszerek, elsősorban a gravimetria és a titrimetria. A kémiai módszerek száma viszonylag kicsi, mindegyiknek ugyanaz az elméleti alapja (elmélet kémiai egyensúlyok, törvények kémiai kinetika stb.). A kémiai módszereknél analitikai jelként általában az anyag tömegét vagy térfogatát mérik. A kémiai módszerekben nem alkalmaznak összetett fizikai eszközöket, az analitikai mérlegek kivételével, és speciális kémiai összetételi szabványokat. Ezekben a módszerekben sok a közös képességük. Ezekről a 4. fejezetben lesz szó.

Fizikai módszerek nem kapcsolódik kémiai reakciókhoz és reagensek használatához. Fő alapelvük az X komponens azonos típusú analitikai jeleinek összehasonlítása a vizsgált anyagban és egy bizonyos referenciában (pontosan ismert X koncentrációjú mintában). Miután előzetesen felépítettünk egy kalibrációs grafikont (a jel függősége az X koncentrációtól vagy tömegtől), és megmértük a jelértéket a vizsgált anyag mintájára, kiszámítjuk az X koncentrációt ebben az anyagban. Vannak más módszerek is a koncentrációk kiszámítására (lásd a 6. fejezetet). A fizikai módszerek általában érzékenyebbek, mint a kémiai módszerek, ezért a mikroszennyeződések meghatározása elsősorban fizikai módszerekkel történik. Ezek a módszerek könnyen automatizálhatók, és kevesebb időt igényelnek az elemzéshez. azonban fizikai módszerek speciális szabványokat igényelnek, meglehetősen bonyolult, drága és magasan speciális berendezéseket igényelnek, ráadásul általában kevésbé pontosak, mint a vegyiek.

A kémiai és a fizikai módszerek között elvileg és képességeik tekintetében köztes helyet foglal el a fizikai és kémiai elemzési módszerek. Ebben az esetben az elemző kémiai reakciót hajt végre, de annak lefolyását vagy eredményét nem vizuálisan, hanem fizikai eszközök segítségével követi nyomon. Például fokozatosan hozzáad a tesztoldathoz egy másikat - az oldott reagens ismert koncentrációjával, és ezzel egyidejűleg szabályozza a titrált oldatba mártott elektróda potenciálját. (potenciometrikus titrálás), Az elemző a potenciál ugrása alapján ítéli meg a reakció befejeződését, megméri az erre fordított titrálószer térfogatát, és kiszámítja az elemzés eredményét. Az ilyen módszerek általában ugyanolyan pontosak, mint a kémiai módszerek, és majdnem olyan érzékenyek, mint a fizikai módszerek.

A műszeres módszereket gyakran egy másik, világosabban kifejezett jellemző szerint osztják fel - a mért jel természete szerint. Ebben az esetben az optikai, elektrokémiai, rezonáns, aktiválási és egyéb módszerek alcsoportjait különböztetjük meg. Kevés és még fejletlen módszer is létezik biológiai és biokémiai módszerek.

Előadás terv:

1. Általános jellemzők fizikai és kémiai módszerek

2. Általános tudnivalók a spektroszkópiai elemzési módszerekről.

3. Fotometriai elemzési módszer: fotokolorimetria, kolorimetria, spektrofotometria.

4. Általános tudnivalók a nefelometrikus, lumineszcens, polarimetriás elemzési módszerekről.

5. Refraktometriás elemzési módszer.

6. Általános tudnivalók a tömegspektrális, radiometriai elemzésekről.

7. Elektrokémiai elemzési módszerek (potenciometria, konduktometria, coulometria, amperometria, polarográfia).

8. Kromatográfiás elemzési módszer.

A fizikai-kémiai elemzési módszerek lényege. Besorolásuk.

A fizikai-kémiai elemzési módszerek a kémiai módszerekhez hasonlóan egyik vagy másik kémiai reakció végrehajtásán alapulnak. A fizikai módszerekben a kémiai reakciók hiányoznak, vagy másodlagos jelentőséggel bírnak, bár spektrális analízisben a vonalak intenzitása mindig jelentősen függ a szénelektródában vagy a gázlángban zajló kémiai reakcióktól. Ezért esetenként a fizikai módszerek a fiziko-kémiai módszerek körébe tartoznak, mivel a fizikai és fizikokémiai módszerek között nincs kellően szigorú, egyértelmű különbség, és a fizikai módszerek külön csoportba sorolása sem alapvető fontosságú.

A kémiai elemzési módszerek nem tudták kielégíteni a gyakorlat sokrétű igényeit, amelyek a tudományos és technológiai fejlődés, a félvezetőipar, az elektronika és a számítógépek fejlődése, valamint a tiszta és ultratiszta anyagok technológiai elterjedése következtében megnövekedett.

A fizikai és kémiai elemzési módszerek alkalmazása megjelenik az élelmiszer-termelés technológiai kémiai szabályozásában, a kutató- és termelő laboratóriumokban. Ezeket a módszereket nagy érzékenység és gyors elemzés jellemzi. Ezek az anyagok fizikai és kémiai tulajdonságainak felhasználásán alapulnak.

Fiziko-kémiai módszerekkel végzett elemzések során az ekvivalenciapont (a reakció vége) meghatározása nem vizuálisan történik, hanem olyan műszerek segítségével, amelyek rögzítik a vizsgált anyag fizikai tulajdonságainak változását az ekvivalenciaponton. Erre a célra általában viszonylag bonyolult optikai vagy elektromos áramkörrel rendelkező eszközöket használnak, ezért ezeket a módszereket módszereknek nevezzük. műszeres elemzés.

Ezek a módszerek sok esetben nem igényelnek kémiai reakciót az elemzés elvégzéséhez, ellentétben a kémiai elemzési módszerekkel. Csak a vizsgált anyag fizikai tulajdonságainak mutatóit kell mérni: elektromos vezetőképesség, fényelnyelés, fénytörés stb. A fizikai-kémiai módszerek lehetővé teszik az alapanyagok, félkész termékek és késztermékek folyamatos nyomon követését az iparban.

A fizikai-kémiai elemzési módszereket később kezdték alkalmazni, mint a kémiai elemzési módszereket, amikor az anyagok fizikai tulajdonságai és összetétele közötti kapcsolatot megállapították és tanulmányozták.

A fizikai-kémiai módszerek pontossága a módszertől függően nagymértékben változik. A legnagyobb pontosság (akár 0,001%) coulometria, a meghatározandó ionok vagy elemek elektrokémiai oxidációjára vagy redukciójára fordított villamos energia mennyiségének mérésén alapul. A legtöbb fizikai-kémiai módszer hibája 2-5%-on belül van, ami meghaladja a kémiai elemzési módszerek hibáját. A hibák ilyen összehasonlítása azonban nem teljesen helyes, mivel különböző koncentrációs régiókra vonatkozik. Alacsony (körülbelül 10-3% vagy kevesebb) meghatározott komponens esetén a klasszikus kémiai elemzési módszerek általában alkalmatlanok; nagy koncentrációban a fizikai-kémiai módszerek sikeresen versenyeznek a kémiai módszerekkel. A legtöbb fizikai-kémiai módszer jelentős hiányosságai közé tartozik a szabványok és standard oldatok kötelező elérhetősége.

A fiziko-kémiai módszerek közül a leggyakrabban alkalmazhatók:

1. spektrális és egyéb optikai módszerek (refraktometria, polarimetria);

2. elektrokémiai elemzési módszerek;

3. kromatográfiás elemzési módszerek.

Ezen kívül van még 2 fizikai-kémiai módszercsoport:

1. egy adott elem radioaktív emissziójának mérésén alapuló radiometriai módszerek;

2. az egyes ionizált atomok, molekulák és gyökök tömegének meghatározásán alapuló tömegspektrometriás elemzési módszerek.

A módszerek számát tekintve a legkiterjedtebb és gyakorlati érték szempontjából fontos a spektrális és egyéb optikai módszerek csoportja. Ezek a módszerek az anyagok és az elektromágneses sugárzás kölcsönhatásán alapulnak. Sokféle elektromágneses sugárzás létezik: röntgensugarak, ultraibolya, látható, infravörös, mikrohullámú és rádiófrekvenciás. Az elektromágneses sugárzás anyaggal való kölcsönhatásának típusától függően az optikai módszereket a következőképpen osztályozzuk.

Egy anyag molekuláinak polarizációs hatásainak mérésén alapulnak refraktometria, polarimetria.

Az elemzett anyagok elnyelhetik az elektromágneses sugárzást, és ennek a jelenségnek a felhasználása alapján különítünk el egy csoportot abszorpciós optikai módszerek.

Az analitok atomjai általi fényelnyelést használják atomabszorpciós elemzés. A spektrum ultraibolya, látható és infravörös tartományában lévő molekulák és ionok fényelnyelő képessége lehetővé tette molekuláris abszorpciós elemzés (kolorimetria, fotokolorimetria, spektrofotometria).

Az oldatban (szuszpenzióban) lebegő részecskék fényelnyelése és szóródása módszerek megjelenéséhez vezetett turbidimetria és nefelometria.

A vizsgált anyag gerjesztett molekulái és atomjai által felszabaduló energiafelszabadulásból származó sugárzás intenzitásának mérésén alapuló módszerek ún. kibocsátási módszerek. NAK NEK molekuláris emissziós módszerek magukban foglalják a lumineszcenciát (fluoreszcenciát), hogy atomkibocsátás- emissziós spektrális elemzés és lángfotometria.

Elektrokémiai módszerek az elemzések mérésen alapulnak elektromos vezetőképesség (konduktometria); lehetséges különbség ( potenciometria); az oldaton áthaladó elektromosság mennyisége coulometria); az áram függősége az alkalmazott potenciáltól ( voltammetria).

A csoporthoz kromatográfiás elemzési módszerek magában foglalja a gáz- és gáz-folyadék kromatográfiás, eloszlási, vékonyréteg-, adszorpciós, ioncserés és más típusú kromatográfiás módszereket.

Spektroszkópos elemzési módszerek: Általános információ

A spektroszkópiai elemzési módszer fogalma, változatai

Spektroszkópiai elemzési módszerek- az elektromágneses sugárzás anyaggal való kölcsönhatásán alapuló fizikai módszerek. A kölcsönhatás különféle energiaátmenetekhez vezet, amelyeket műszeresen rögzítenek az elektromágneses sugárzás sugárzáselnyelése, visszaverődése és szórása formájában.

Osztályozás:

Az emissziós spektrális elemzés a különböző anyagok emissziós (sugárzási) vagy emissziós spektrumainak vizsgálatán alapul. Ennek az elemzésnek egy változata a lángfotometria, amely egy anyag lángban hevítésével gerjesztett atomi sugárzás intenzitásának mérésén alapul.

Az abszorpciós spektrális analízis a vizsgált anyagok abszorpciós spektrumának vizsgálatán alapul. Ha a sugárzást atomok abszorbeálják, akkor az abszorpciót atominak, ha pedig molekuláknak nevezzük, akkor molekulárisnak. Az abszorpciós spektrális elemzésnek többféle típusa van:

1. Spektrofotometria - figyelembe veszi az elemzett anyag bizonyos hullámhosszúságú fényelnyelését, pl. monokromatikus sugárzás elnyelése.

2. Fotometria - a vizsgált anyag fényelnyelésének mérésén alapul, nem szigorúan monokromatikus sugárzás.

3. A kolorimetria a spektrum látható részén lévő színes oldatok fényelnyelésének mérésén alapul.

4. A nefelometria az oldatban szuszpendált szilárd részecskék által szórt fény intenzitásának mérésén alapul, pl. a felfüggesztés által szórt fény.

A lumineszcencia spektroszkópia a vizsgált tárgy fényét használja, amely ultraibolya sugárzás hatására lép fel.

Attól függően, hogy a spektrum mely részében történik abszorpció vagy emisszió, a spektroszkópiát a spektrum ultraibolya, látható és infravörös tartományában különböztetjük meg.

A spektroszkópia érzékeny módszer több mint 60 elem meghatározására. Számos anyag elemzésére használják, beleértve a biológiai közegeket, növényi anyagokat, cementeket, üvegeket és természetes vizeket.

Fotometriai elemzési módszerek

A fotometriás elemzési módszerek az analit szelektív fényelnyelésén vagy annak megfelelő reagenssel való kombinálásán alapulnak. Az abszorpciós intenzitás bármilyen módszerrel mérhető, függetlenül a színezett vegyület természetétől. A módszer pontossága a mérési módszertől függ. Léteznek kolorimetriás, fotokolorimetriás és spektrofotometriás módszerek.

Fotokolorimetriás elemzési módszer.

A fotokolorimetriás elemzési módszer lehetővé teszi a vizsgált oldat fényelnyelésének intenzitásának kvantitatív meghatározását fotoelektrokoloriméterek (néha egyszerűen fotokoloriméterek) segítségével. Ehhez készítsen egy sor standard oldatot, és ábrázolja az analit fényelnyelésének függését a koncentrációjától. Ezt a függőséget kalibrációs görbének nevezzük. A fotokoloriméterekben az oldaton áthaladó fényáramok széles abszorpciós régióval rendelkeznek - 30-50 nm, így a fény itt polikromatikus. Ez az elemzés reprodukálhatóságának, pontosságának és szelektivitásának elvesztéséhez vezet. A fotokoloriméter előnyei a tervezés egyszerűségében és a nagy érzékenységben rejlenek a sugárforrás - egy izzólámpa - nagy fényereje miatt.

Kolorimetriás elemzési módszer.

A kolorimetriás elemzési módszer egy anyag fényelnyelésének mérésén alapul. Ebben az esetben a színintenzitást hasonlítják össze, azaz. a vizsgálati oldat optikai sűrűsége a standard oldat színével (optikai sűrűsége), amelynek koncentrációja ismert. A módszer nagyon érzékeny, mikro- és félmikro mennyiségek meghatározására szolgál.

A kolorimetriás módszerrel végzett elemzés sokkal kevesebb időt vesz igénybe, mint a kémiai elemzés.

A vizuális analízis során a vizsgált és a festett oldat festődési intenzitása egyenlő. Ezt 2 módon lehet elérni:

1. a szín kiegyenlítése a rétegvastagság változtatásával;

2. válasszuk ki a különböző koncentrációjú standard oldatokat (a standard sorozatok módszere).

Vizuálisan azonban lehetetlen számszerűsíteni, hogy az egyik oldat hányszor van intenzívebben színezve, mint a másik. Ebben az esetben lehetséges, hogy az elemzett oldatnak csak azonos színét állapítjuk meg a standard oldattal való összehasonlításkor.

A fényelnyelés alaptörvénye.

Ha az I 0 intenzitású fényáramot egy lapos üvegedényben (küvettában) lévő oldatra irányítjuk, akkor I r intenzitásának egy része a küvetta felületéről, másik része pedig intenzitással verődik vissza. I a-t az oldat elnyeli, és az I t intenzitású harmadik rész áthalad az oldaton. Van kapcsolat ezen értékek között:

I 0 \u003d I r + I a + I t (1)

Mert a fényáram visszavert részének I r intenzitása azonos küvettákkal végzett munka esetén állandó és jelentéktelen, akkor a számításoknál elhanyagolható. Ekkor az (1) egyenlőség a következőképpen alakul:

I 0 \u003d I a + I t (2)

Ez az egyenlőség jellemzi a megoldás optikai tulajdonságait, azaz. fényelnyelő vagy -áteresztő képessége.

Az elnyelt fény intenzitása az oldatban lévő színes részecskék számától függ, amelyek jobban elnyelik a fényt, mint az oldószer.

Az oldaton áthaladó fényáram elveszíti intenzitásának egy részét - minél nagyobb, annál nagyobb az oldatréteg koncentrációja és vastagsága. A színes oldatok esetében a Bouguer-Lambert-Beer törvénynek nevezett összefüggés van (a fényelnyelés mértéke, a beeső fény intenzitása, a színes anyag koncentrációja és a rétegvastagság között).

E törvény szerint a színes folyadékrétegen áthaladó monokromatográfiás fény abszorpciója arányos a réteg koncentrációjával és vastagságával:

I \u003d I 0 10 - kCh,

Ahol én az oldaton áthaladó fényáram intenzitása; én 0 a beeső fény intenzitása; VAL VEL- koncentráció, mol/l; h- rétegvastagság, cm; k a moláris abszorpciós együttható.

Moláris abszorpciós együttható k az 1-et tartalmazó oldat optikai sűrűsége mol/l nedvszívó anyag, 1 rétegvastagsággal cm. Attól függ kémiai természetÉs fizikai állapot fényelnyelő anyag és a monokromatikus fény hullámhosszán.

Szabványos sorozatmódszer.

A standard sorozatmódszer a teszt és a standard oldatok azonos színintenzitásán alapul, azonos rétegvastagság mellett. A vizsgálati oldat színét összehasonlítjuk számos standard oldat színével. Azonos színintenzitás mellett a vizsgálati és a standard oldatok koncentrációja egyenlő.

A standard oldatok sorozatának elkészítéséhez 11 azonos alakú, méretű és üvegcsövet veszünk. Öntse a standardoldatot a bürettából fokozatosan növekvő mennyiségben, például: 1 kémcsőbe 0,5 ml, a 2. sz 1 ml, a 3.-ban 1,5 ml stb. - előtte 5 ml(minden következő kémcsőben 0,5 ml-rel több, mint az előzőben). Minden kémcsőbe egyenlő térfogatú oldatot öntünk, amely színreakciót ad a meghatározandó ionnal. Az oldatokat úgy hígítjuk, hogy a folyadékszint minden csőben azonos legyen. A csöveket lezárjuk, a tartalmát alaposan összekeverjük, és növekvő koncentrációban állványra helyezzük. Ily módon színskálát kapunk.

Ugyanabban a kémcsőben ugyanannyi reagenst adunk a tesztoldathoz, vízzel azonos térfogatra hígítva, mint más kémcsövekben. Zárja le a parafát, alaposan keverje össze a tartalmát. A vizsgálati oldat színét összehasonlítjuk a fehér alapon lévő standard oldatok színével. Az oldatokat szórt fénnyel jól meg kell világítani. Ha a vizsgálati oldat színintenzitása egybeesik a színskála valamelyik oldatának színintenzitásával, akkor ennek és a vizsgálati oldatnak a koncentrációja megegyezik. Ha a vizsgálati oldat színintenzitása két szomszédos skálaoldat intenzitása között közepes, akkor koncentrációja megegyezik ezen oldatok átlagos koncentrációjával.

A standard oldatok módszerének alkalmazása csak az anyag tömegének meghatározásához javasolt. Az elkészített standard oldatsorozat viszonylag rövid ideig tart.

Az oldatok színintenzitásának kiegyenlítésének módszere.

A vizsgálati és standard oldatok színintenzitásának kiegyenlítésének módszerét az egyik oldat rétegmagasságának változtatásával hajtjuk végre. Ehhez a színes oldatokat 2 azonos edénybe helyezzük: teszt és standard. Változtassa meg az oldatréteg magasságát az egyik edényben, amíg a színintenzitás mindkét oldatban azonos lesz. Ebben az esetben kutatással határozzuk meg a vizsgálati oldat koncentrációját. , összehasonlítva a standard oldat koncentrációjával:

A kutatásból \u003d C st h st / h kutatás,

ahol h st és h kutatás a standard, illetve a tesztoldat rétegmagassága.

A vizsgált oldatok koncentrációjának a színintenzitás kiegyenlítésével történő meghatározására szolgáló eszközöket ún színmérők.

Vannak vizuális és fotoelektromos koloriméterek. A vizuális kolorimetriás meghatározások során a színintenzitást közvetlen megfigyeléssel mérik. A fotoelektromos módszerek fotocellák-fotokoloriméterek használatán alapulnak. A beeső fénysugár intenzitásától függően a fotocellában elektromos áram keletkezik. A fény hatására keletkező áram erősségét galvanométerrel mérjük. A nyíl elhajlása a szín intenzitását jelzi.

Spektrofotometria.

Fotometriai módszer az elemzett anyag nem szigorúan monokromatikus sugárzás fényelnyelésének mérésén alapul.

Ha a fotometriás elemzési módszerben monokromatikus sugárzást (egy hullámhosszú sugárzást) alkalmazunk, akkor ezt a módszert ún. spektrofotometria. Az elektromágneses sugárzás áramlásának monokromatikusságának mértékét a hullámhosszok minimális intervalluma határozza meg, amelyet az alkalmazott monokromátor (fényszűrő, diffrakciós rács vagy prizma) választ el az elektromágneses sugárzás folyamatos áramlásától.

NAK NEK spektrofotometria ide tartozik a méréstechnika területe is, amely egyesíti a spektrometriát, a fotometriát és a metrológiát, és módszer- és műszerrendszer kifejlesztésével foglalkozik az abszorpciós, reflexiós, sugárzási, spektrális fényességi együtthatók mennyiségi mérésére, mint a közegek, bevonatok jellemzőire, felületek, emitterek.

A spektrofotometriás kutatás szakaszai:

1) kémiai reakció végrehajtása spektrofotometriás elemzésre alkalmas rendszerek előállítására;

2) a kapott oldatok abszorpciójának mérése.

A spektrofotometriás módszer lényege

Egy anyag oldatának abszorpciójának a hullámhossztól való függését a grafikonon egy anyag abszorpciós spektruma formájában ábrázoljuk, amelyen könnyen megkülönböztethető a maximálisan elnyelt fény hullámhosszán elhelyezkedő abszorpciós maximum. az anyag által. Az anyagok oldatainak optikai sűrűségének spektrofotométereken történő mérése az abszorpciós maximum hullámhosszán történik. Ez lehetővé teszi olyan anyagok egy oldatban történő elemzését, amelyek abszorpciós maximumai különböző hullámhosszakon helyezkednek el.

A spektrofotometriában az ultraibolya és a látható területeken elektronikus abszorpciós spektrumokat használnak.

Ezek jellemzik a legmagasabb energiaátmeneteket, amelyek korlátozott számú vegyületre és funkciós csoportra képesek. A szervetlen vegyületekben az elektronikus spektrumok az anyag molekuláját alkotó atomok magas polarizációjához kapcsolódnak, és általában összetett vegyületekben jelennek meg. A szerves vegyületekben az elektronspektrumok megjelenését az elektronok talajról gerjesztett szintekre való átmenete okozza.

Az abszorpciós sávok helyzetét és intenzitását erősen befolyásolja az ionizáció. A savas típusú ionizáció során további magányos elektronpár jelenik meg a molekulában, ami további batokróm eltolódáshoz (eltolódás a spektrum hosszú hullámhosszú tartományába) és az abszorpciós sáv intenzitásának növekedéséhez vezet.

Sok anyag spektrumának több abszorpciós sávja van.

Az ultraibolya és a látható tartományban végzett spektrofotometriás mérésekhez kétféle műszert használnak: nem regisztráció(az eredményt a műszerskálán vizuálisan figyeljük meg) és spektrofotométer rögzítése.

Lumineszcens elemzési módszer.

Lumineszcencia- az önlumineszcencia képessége, amely különféle behatások hatására keletkezik.

A lumineszcenciát okozó folyamatok osztályozása:

1) fotolumineszcencia (látható vagy ultraibolya fénnyel történő gerjesztés);

2) kemilumineszcencia (a kémiai reakciók energiája miatti gerjesztés);

3) katódlumineszcencia (elektronütéssel történő gerjesztés);

4) termolumineszcencia (hevítéssel történő gerjesztés);

5) tribolumineszcencia (mechanikai hatású gerjesztés).

A kémiai elemzésben a lumineszcencia első két típusa számít.

A lumineszcencia osztályozása az utófény jelenléte alapján. Azonnal leállhat a gerjesztés eltűnésével - fluoreszcencia vagy folytatni egy bizonyos ideig az izgalmas hatás megszűnése után - foszforeszcencia. Főleg a fluoreszcencia jelenségét alkalmazzák, ezért a módszert elnevezték fluorimetria.

Fluorimetria alkalmazása: fémek, szerves (aromás) vegyületek, vitaminok nyomainak elemzése D, B 6. Fluoreszcens indikátorokat használnak a titráláshoz zavaros vagy sötét színű közegben (a titrálást sötétben végezzük, a titrált oldatot, amelyhez az indikátort adjuk, fénycső fényével megvilágítva).

Nefelometriai elemzés.

Nefelometria F. Kober javasolta 1912-ben, és a részecskék szuszpenziója által szórt fény intenzitásának fotocellák segítségével történő mérésén alapul.

A nefelometria segítségével a vízben oldhatatlan, de stabil szuszpenziót képező anyagok koncentrációját mérjük.

Nefelometriás mérésekhez, nefelométerek, elvileg hasonló a koloriméterekhez, azzal az egyetlen különbséggel, hogy a nefelometriával

Vezetéskor fotonefelometriai elemzés először a standard oldatok sorozatának meghatározásának eredményei alapján kalibrációs grafikont készítünk, majd a tesztoldatot elemezzük és a grafikonról meghatározzuk az analit koncentrációját. A kapott szuszpenziók stabilizálása érdekében védőkolloidot adnak hozzá - keményítő, zselatin stb.

Polarimetriás elemzés.

Elektromágneses rezgések természetes fény minden, a sugár irányára merőleges síkban előfordul. A kristályrács csak bizonyos irányú sugarakat képes továbbítani. A kristályból való kilépéskor a sugár csak egy síkban oszcillál. Olyan nyalábnak nevezzük, amelynek rezgései ugyanabban a síkban vannak polarizált. Azt a síkot, amelyben a rezgések fellépnek, ún oszcillációs sík polarizált nyaláb, és a rá merőleges sík - polarizációs sík.

A polarimetriás elemzési módszer a polarizált fény vizsgálatán alapul.

Refraktometriás elemzési módszer.

A refraktometriás elemzési módszer alapja a vizsgált anyag törésmutatójának meghatározása, hiszen egyedi anyag bizonyos törésmutatóval jellemezhető.

A műszaki termékek mindig tartalmaznak olyan szennyeződéseket, amelyek befolyásolják a törésmutatót. Ezért a törésmutató bizonyos esetekben a termék tisztaságának jellemzőjeként szolgálhat. Például a tisztított terpentin fajtáit törésmutatók különböztetik meg. Így a terpentin törésmutatói 20°-on for sárga szín n 20 D (a bejegyzés azt jelenti, hogy a törésmutatót 20 °C-on mérik, a beeső fény hullámhossza 598 mmk), egyenlő:

Első osztály Második osztály Harmadik osztály

1,469 – 1,472 1,472 – 1,476 1,476 – 1,480

A refraktometriás elemzési módszer bináris rendszerekben használható, például valamely anyag koncentrációjának meghatározására vizes vagy szerves oldatokban. Ebben az esetben az elemzés az oldat törésmutatójának az oldott anyag koncentrációjától való függésén alapul.

Egyes megoldásokhoz vannak táblázatok a törésmutatók koncentrációjától való függésére. Más esetekben kalibrációs görbe módszerrel elemezzük őket: ismert koncentrációjú oldatok sorozatát készítjük, megmérjük a törésmutatóikat, és a törésmutatók koncentráció függvényében ábrázoljuk, i.e. kalibrációs görbét készítsen. Meghatározza a vizsgálati oldat koncentrációját.

törésmutató.

Amikor egy fénysugár átmegy egyik közegből a másikba, iránya megváltozik. Megtöri. Törésmutató egyenlő az aránnyal a beesési szög szinusza a törésszög szinuszához (ez az érték állandó és az adott közegre jellemző):

n = sinα / sinβ,

ahol α és β a sugarak iránya és mindkét közeg határfelületére merőleges szög (1. ábra)

A törésmutató a fény sebességének aránya a levegőben és a vizsgált közegben (ha a fénysugár leesik a levegőből).

A törésmutató a következőktől függ:

1. A beeső fény hullámhossza (a hullámhossz növekedésével az indikátor

a fénytörés csökken).

2. hőmérséklet (a hőmérséklet emelkedésével a törésmutató csökken);

3. nyomás (gázoknál).

A törésmutató a beeső fény hullámhosszát és a mérés hőmérsékletét jelzi. Például az n 20 D bejegyzés azt jelenti, hogy a törésmutatót 20°C-on mérik, a beeső fény hullámhossza 598 mikron. A műszaki kézikönyvekben a törésmutatókat n 20 D-ben adják meg.

Folyadék törésmutatójának meghatározása.

A munka megkezdése előtt a refraktométer prizmáinak felületét desztillált vízzel és alkohollal mossuk, ellenőrizzük a készülék nullapontjának helyességét, és meghatározzuk a vizsgált folyadék törésmutatóját. Ehhez a mérőprizma felületét a vizsgált folyadékkal megnedvesített vattakoronggal óvatosan letöröljük, majd néhány cseppet erre a felületre csepegtetünk. A prizmák zárva vannak, és elforgatva a fény és az árnyék határát az okulárszálak keresztezésére irányítják. A kompenzátor megszünteti a spektrumot. A törésmutató leolvasásakor három tizedesjegyet veszünk a refraktométer skálán, a negyediket pedig a szem. Ezután eltolják a chiaroscuro határát, ismét összekapcsolják a célkereszt középpontjával, és egy másodpercet számolnak. Hogy. 3 vagy 5 leolvasás történik, majd a prizmák munkafelületeit lemossák és letörlik. A vizsgált anyagot ismét felvisszük a mérőprizma felületére, és el kell végezni a második méréssorozatot. A kapott adatokból a számtani átlagot veszik.

Radiometriai elemzés.

Radiometriai elemzés h radioaktív elemek sugárzásának mérésén alapul, és a vizsgálati anyag radioaktív izotópjainak mennyiségi meghatározására szolgál. Ebben az esetben vagy a meghatározandó elem természetes radioaktivitását mérik, vagy a radioaktív izotópok felhasználásával nyert mesterséges radioaktivitást.

A radioaktív izotópokat felezési idejük vagy a kibocsátott sugárzás típusa és energiája alapján azonosítják. A kvantitatív elemzés gyakorlatában a radioaktív izotópok aktivitását leggyakrabban α-, β- és γ-sugárzásukkal mérik.

Radiometriai elemzés alkalmazása:

A kémiai reakciók mechanizmusának tanulmányozása.

A jelölt atomok módszerével vizsgálják a különböző műtrágya-kijuttatási módszerek hatékonyságát, a növény leveleire juttatott mikroelemek szervezetbe jutásának módjait stb. A radioaktív foszfor 32 P és a nitrogén 13 N különösen széles körben használatos az agrokémiai kutatásokban.

Onkológiai betegségek kezelésére, hormonok, enzimek meghatározására használt radioaktív izotópok elemzése.

Tömegspektrum elemzés.

Az egyes ionizált atomok, molekulák és gyökök tömegének meghatározása alapján, elektromos és mágneses mezők együttes hatásának eredményeként. Az elválasztott részecskék regisztrálása elektromos (tömegspektrometria) vagy fényképészeti (tömegspektrográfia) módszerekkel történik. A meghatározást műszereken – tömegspektrométereken vagy tömegspektrográfokon – végezzük.

Elektrokémiai elemzési módszerek.

Az elektrokémiai elemzési és kutatási módszerek az elektródák felületén vagy az elektródához közeli térben lezajló folyamatok vizsgálatán és felhasználásán alapulnak. Analitikai jel- elektromos paraméter (potenciál, áramerősség, ellenállás), amely az analit koncentrációjától függ.

Megkülönböztetni egyenesÉs indirekt elektrokémiai módszerek. A közvetlen módszereknél az áramerősségnek az analit koncentrációjától való függését alkalmazzák. Közvetett módon - az áramerősséget (potenciált) mérik, hogy megtalálják a titráló által meghatározott komponens titrálásának végpontját (ekvivalenciapontját).

Az elektrokémiai elemzési módszerek a következők:

1. potenciometria;

2. konduktometria;

3. coulometria;

4. amperometria;

5. polarográfia.

Elektrokémiai eljárásokban használt elektródák.

1. Referenciaelektróda és indikátorelektróda.

Referencia elektróda- Ez egy állandó potenciálú elektróda, amely érzéketlen az oldat ionjaira. A referenciaelektróda időstabil reprodukálható potenciállal rendelkezik, amely nem változik kis áram áthaladásakor, és az indikátor elektróda potenciálja ehhez képest van megadva. Ezüst-klorid és kalomel elektródákat használnak. Az ezüst-klorid elektróda egy ezüsthuzal, amelyet AgCl-réteggel vonnak be, és KCl-oldatba helyezik. Az elektródpotenciált az oldatban lévő klórion koncentrációja határozza meg:

A kalomel elektróda fémhiganyból, kalomelből és KCI oldatból áll. Az elektródpotenciál a kloridionok koncentrációjától és a hőmérséklettől függ.

Kijelző elektróda- ez egy elektróda, amely a meghatározandó ionok koncentrációjára reagál. Az indikátorelektróda megváltoztatja potenciálját a "potenciál-meghatározó ionok" koncentrációjának változásával. Az indikátorelektródák fel vannak osztva visszafordíthatatlan és visszafordítható. A reverzibilis indikátorelektródák potenciális ugrásai a fázishatárokon az elektródreakciókban résztvevők aktivitásától függenek a termodinamikai egyenleteknek megfelelően; az egyensúly elég gyorsan kialakul. Az irreverzibilis indikátorelektródák nem felelnek meg a reverzibilisek követelményeinek. Az analitikai kémiában reverzibilis elektródákat használnak, amelyekre a Nernst-egyenlet teljesül.

2. Fémelektródák: elektroncsere és ioncsere.

Elektroncsere elektródát a határfelület határán, reakció megy végbe az elektronok részvételével. Az elektroncserélő elektródák elektródákra vannak osztva első fajtaés elektródák második fajta. Az első típusú elektródák - fémlemez (ezüst, higany, kadmium), amelyet ennek a fémnek a jól oldódó sójának oldatába merítenek. Elektródák a második fajta - egy fém bevont réteg egy nehezen oldódó vegyület ennek a fémnek, és mártott egy oldatba egy jól oldódó vegyület ugyanazt az aniont (ezüst-klorid, kalomel elektródák).

Ioncserélő elektródák- elektródák, amelyek potenciálja egy vagy több anyag oxidált és redukált formáinak koncentrációinak arányától függ az oldatban. Az ilyen elektródák inert fémekből, például platinából vagy aranyból készülnek.

3. Membránelektródák vízzel nem elegyedő folyadékkal impregnált porózus lemezek, amelyek bizonyos ionok szelektív adszorpciójára képesek (például Ni 2+, Cd 2+, Fe 2+ kelátok szerves oldatban készült oldatai). A membránelektródák működése a fázishatáron potenciálkülönbség fellépésén, valamint a membrán és az oldat közötti csereegyensúly kialakításán alapul.

Potenciometrikus elemzési módszer.

A potenciometrikus elemzési módszer egy oldatba merített elektróda potenciáljának mérésén alapul. A potenciometrikus méréseknél egy galvánelemet indikátorelektródából és referenciaelektródából állítanak fel, és megmérik az elektromotoros erőt (EMF).

A potenciometria fajtái:

Közvetlen potenciometria a koncentráció közvetlen meghatározására szolgál az indikátorelektróda potenciálértéke alapján, feltéve, hogy az elektróda folyamat reverzibilis.

Közvetett potenciometria azon a tényen alapul, hogy egy ion koncentrációjának változása a titrált oldatba merített elektródánál a potenciál változásával jár együtt.

A potenciometrikus titrálásnál egy végpontot találnak a potenciálugrás szempontjából, mivel az elektrokémiai reakciót egy másikkal helyettesítik az E ° (standard elektródpotenciál) értékekkel összhangban.

A potenciál értéke az oldatban lévő megfelelő ionok koncentrációjától függ. Például egy ezüstsó-oldatba merített ezüstelektróda potenciálja az oldatban lévő Ag + -ionok koncentrációjának változásával változik. Ezért egy adott, ismeretlen koncentrációjú só oldatába merített elektróda potenciáljának mérésével meg lehet határozni a megfelelő ionok tartalmát az oldatban.

Az elektródát, amelynek potenciálja alapján ítéljük meg az oldatban a meghatározandó ionok koncentrációját, ún indikátor elektróda.

Az indikátorelektróda potenciálját úgy határozzuk meg, hogy összehasonlítjuk egy másik elektróda potenciáljával, amelyet általában ún. referencia elektróda. Referenciaelektródaként csak olyan elektróda használható, amelynek potenciálja a meghatározandó ionok koncentrációjának változása esetén változatlan marad. Referenciaelektródaként szabványos (normál) hidrogénelektródát használnak.

A gyakorlatban a hidrogénelektród helyett gyakran kalomelt használnak referenciaelektródaként ismert elektródpotenciál értékkel (1. ábra). A kalomelelektród potenciálja telített CO-oldattal 20 °C-on 0,2490 V.

Konduktometrikus elemzési módszer.

A konduktometrikus elemzési módszer az oldatok elektromos vezetőképességének mérésén alapul, amely a kémiai reakciók hatására változik.

Az oldat elektromos vezetőképessége az elektrolit természetétől, hőmérsékletétől és az oldott anyag koncentrációjától függ. A híg oldatok elektromos vezetőképessége a különböző mobilitásban eltérő kationok és anionok mozgásának köszönhető.

A hőmérséklet emelkedésével az elektromos vezetőképesség növekszik, ahogy az ionok mobilitása nő. Adott hőmérsékleten az elektrolit oldat elektromos vezetőképessége a koncentrációjától függ: általában minél nagyobb a koncentráció, annál nagyobb az elektromos vezetőképesség! Ezért egy adott oldat elektromos vezetőképessége az oldott anyag koncentrációjának indikátoraként szolgál, és az ionok mobilitása határozza meg.

A konduktometrikus kvantifikáció legegyszerűbb esetben, amikor az oldat csak egy elektrolitot tartalmaz, egy grafikont ábrázolunk az analitoldat elektromos vezetőképességének függvényében a koncentráció függvényében. A tesztoldat elektromos vezetőképességének meghatározása után a grafikonon megtaláljuk az analit koncentrációját.

Így a baritvíz elektromos vezetőképessége egyenes arányban változik az oldat Ba(OH) 2 tartalmával. Ezt a függést grafikusan egyenes vonallal fejezzük ki. Az ismeretlen koncentrációjú baritvíz Ba(OH) 2 tartalmának meghatározásához meg kell határozni annak elektromos vezetőképességét, és a kalibrációs grafikon segítségével meg kell keresni az elektromos vezetőképesség ezen értékének megfelelő Ba(OH) 2 koncentrációt. Ha mért térfogatú szén-dioxidot tartalmazó gázt vezetünk át egy ismert elektromos vezetőképességű Ba (OH) 2 oldaton, akkor a CO 2 reakcióba lép Ba (OH) 2 -vel:

Ba (OH) 2 + CO 2 → BaCO 3 + H 2 0

A reakció eredményeként az oldat Ba(OH) 2 tartalma csökken, és a baritvíz elektromos vezetőképessége csökken. A baritvíz CO 2 elnyelése utáni elektromos vezetőképességének mérésével megállapítható, hogy az oldatban mennyivel csökkent a Ba(OH) 2 koncentrációja. A baritvízben a Ba (OH) 2 koncentrációjának különbsége alapján könnyen kiszámítható az elnyelt mennyiség

A kvantitatív elemzést a szekvencia fejezi ki kísérleti módszerek, amelyek meghatározzák az egyes komponensek és szennyeződések tartalmát (koncentrációit) a vizsgált anyag mintájában. Feladata a vizsgált anyagokból mintákat alkotó kémiai vegyületek, ionok, elemek mennyiségi arányának meghatározása.

Feladatok

A kvalitatív és kvantitatív elemzés az analitikai kémia ágai. Ez utóbbi különösen különböző kérdésekkel foglalkozik modern tudományés a termelés. Ez a technika meghatározza a kémiai-technológiai folyamatok lefolytatásának optimális feltételeit, ellenőrzi a nyersanyagok minőségét, a késztermékek tisztasági fokát, beleértve a gyógyszereket is, megállapítja a keverékek komponenseinek tartalmát, az anyagok tulajdonságai közötti kapcsolatot.

Osztályozás

A kvantitatív elemzés módszerei a következőkre oszthatók:

• fizikai;
• vegyi (klasszikus);
• fizikai és kémiai.

kémiai módszer

Különféle reakciók felhasználásán alapul, amelyek mennyiségileg oldatokban, gázokban, testekben stb. fordulnak elő. A kvantitatív kémiai elemzés a következőkre oszlik:

• Gravimetriás (súly). Ez a vizsgált anyagban lévő elemzett komponens tömegének pontos (szigorú) meghatározásából áll.
• Titrimetrikus (térfogat). A vizsgálati minta mennyiségi összetételét egy ismert koncentrációjú reagens (titráló) térfogatának szigorú mérésével határozzák meg, amely egyenértékű mennyiségben lép kölcsönhatásba a meghatározandó anyaggal.
• Gázelemzés. A kémiai reakció eredményeként képződő vagy elnyelt gáz térfogatának mérésén alapul.

Az anyagok kémiai kvantitatív elemzése klasszikusnak számít. Ez a legfejlettebb elemzési módszer, amely folyamatosan fejlődik. Pontos, könnyen kivitelezhető, nem igényel speciális felszerelést. Használata azonban néha bizonyos nehézségekkel jár az összetett keverékek tanulmányozása során, és az érzékenység viszonylag kis jellemzője.

fizikai módszer

Ez egy kvantitatív elemzés, amely a vizsgált anyagok vagy oldatok fizikai paramétereinek értékeinek mérésén alapul, amelyek mennyiségi összetételük függvényei. Felosztva:

• Refraktometria (törésmutató értékek mérése).
• Polarimetria (optikai forgásértékek mérése).
• Fluorimetria (fluoreszcencia intenzitás meghatározása) és mások

A fizikai módszereket a gyorsaság, a meghatározhatóság alacsony határa, az eredmények objektivitása és a folyamat automatizálásának lehetősége jellemzi. De nem mindig specifikusak, mivel a fizikai mennyiséget nem csak a vizsgált anyag koncentrációja befolyásolja, hanem más anyagok és szennyeződések jelenléte is. Alkalmazásuk gyakran igényes berendezések használatát igényli.

Fizikai és kémiai módszerek

A kvantitatív elemzés feladatai a vizsgált rendszer fizikai paramétereinek azon értékeinek mérése, amelyek kémiai reakciók eredményeként jelennek meg vagy változnak. Ezeket a módszereket alacsony észlelési határ és végrehajtási sebesség jellemzi, bizonyos műszerek használatát igénylik.

gravimetriás módszer

Ez a legrégebbi és legfejlettebb kvantitatív elemzési technológia. Valójában az analitikai kémia a gravimetriával kezdődött. A műveletek sorozata lehetővé teszi a meghatározott komponens tömegének pontos mérését a vizsgált rendszer többi összetevőjétől elválasztva, állandó kémiai elem formájában.

A gravimetria egy gyógyszerkönyvi módszer, amelyet az eredmények nagy pontossága és reprodukálhatósága, a könnyű kivitelezés, de munkaigényesség jellemez. Trükköket tartalmaz:

• lerakódás;
• lepárlás;
• kisülés;
• elektrogravimetria;
• termogravimetriás módszerek.

Lerakási módszer

A kvantitatív precipitációs analízis az analit és a kicsapószer kémiai reakcióján alapul, és rosszul oldódó vegyület keletkezik, amelyet elválasztanak, majd mosnak és kalcinálnak (szárítanak). A célban a kiválasztott komponenst lemérjük.

Például a Ba 2+ -ionok gravimetriás meghatározásánál sóoldatokban, kénsav. A reakció során fehér kristályos BaSO 4 csapadék képződik (kicsapódott forma). Ennek az üledéknek a pörkölése után kialakul az úgynevezett gravimetrikus forma, amely teljesen egybeesik a kicsapódott formával.

A Ca 2+ -ionok meghatározásánál oxálsav használható kicsapószerként. A csapadék analitikai kezelése után a kicsapódott forma (CaC 2 O 4) gravimetriás formává (CaO) alakul. Így a kicsapódott forma a kémiai képlet szempontjából vagy egybeeshet a gravimetrikus formával, vagy eltérhet attól.

Mérleg

Az analitikai kémia rendkívül pontos méréseket igényel. A gravimetriás elemzési módszerben nagyon pontos skálákat használnak fő műszerként.

• A mérést a szükséges ± 0,01 g pontossággal gyógyszertárban (kézi) vagy műszaki vegyi mérlegen végezzük.
• A kívánt ±0,0001 g pontosságú mérést analitikai mérlegen kell elvégezni.
• ± 0,00001 g pontossággal - mikrotereken.

Mérési technika

Kvantitatív elemzést végezve az anyag tömegének technokémiai vagy műszaki mérlegen történő meghatározása a következőképpen történik: a vizsgált tárgyat a mérleg bal serpenyőjére, a kiegyenlítő súlyokat a jobb oldalra helyezzük. A mérlegelési folyamat akkor fejeződik be, amikor a mérlegmutató középső helyzetben van.

Gyógyszertári mérlegen történő mérlegelés folyamatában központi gyűrű tartsa bal kézzel, könyökével a laboratóriumi asztalra támaszkodva. A kar csillapítása mérés közben felgyorsítható, ha a mérőedény alját enyhén megérinti az asztal felületéhez.

Az analitikai mérlegek külön kijelölt laboratóriumi helyiségekben (súlyzótermekben) vannak felszerelve speciális monolit polcokra-állványokra. A légingadozás, a por és a nedvesség hatásának megelőzése érdekében a mérlegeket speciális üvegtokok védik. Az analitikai mérleggel végzett munka során a következő követelményeket és szabályokat kell betartani:

• minden mérés előtt ellenőrizze a mérleg állapotát és állítsa be a nullapontot;
• a kimért anyagokat edénybe (palack, óraüveg, tégely, kémcső) helyezzük;
• a mérendő anyagok hőmérsékletét a mérőhelyiségben 20 percre a mérleg hőmérsékletére hozzák;
• A mérleget a megadott határterheléseken túl nem szabad terhelni.

A gravimetria szakaszai a precipitációs módszer szerint

A gravimetrikus kvalitatív és kvantitatív elemzés a következő lépéseket tartalmazza:

• az elemzett minta lemért tömegének és a kicsapószer térfogatának kiszámítása;
• a minta lemérése és feloldása;
• lerakódás (a meghatározandó komponens kicsapódott formájának kinyerése);
• a csapadék eltávolítása az anyalúgból;
• üledékmosás;
• a csapadék tömegállandóságig szárítása vagy kalcinálása;
• súlymérő gravimetrikus forma;
• elemzési eredmények kiszámítása.

A leválasztó kiválasztása

A mennyiségi elemzés alapjául szolgáló precipitálószer kiválasztásakor vegye figyelembe a mintában lévő elemzett komponens lehetséges tartalmát. Az üledékeltávolítás teljességének növelésére mérsékelt feleslegben alkalmazzuk a kicsapószert. A használt kicsapószernek rendelkeznie kell:

• specificitás, szelektivitás a meghatározandó ionhoz képest;
• illékonyság, könnyen eltávolítható a gravimetrikus forma szárításával vagy kalcinálásával.

A szervetlen kicsapószerek közül a legelterjedtebb oldatok: HCL; H2S04; H3PO4; NaOH; AgNO3; BaCL 2 és mások. A szerves kicsapószerek közül előnyben részesítjük a diacetil-dioxim, 8-hidroxi-kinolin, oxálsav és más olyan oldatokat, amelyek fémionokkal komplexen belül stabil vegyületeket képeznek, amelyek a következő előnyökkel rendelkeznek:

• A fémekkel alkotott összetett vegyületek általában enyhén oldódnak vízben, biztosítva a fémionok teljes kicsapódását.
• Az intra-komplex csapadékok (molekuláris kristályrács) adszorpciós kapacitása kisebb, mint az ionos szerkezetű szervetlen csapadékok adszorpciós kapacitása, ami lehetővé teszi a tiszta csapadék előállítását.
• Fémionok szelektív vagy specifikus kicsapásának lehetősége más kationok jelenlétében.
• A gravimetriás formák viszonylag nagy molekulatömege miatt a meghatározás relatív hibája csökken (szemben a kis móltömegű szervetlen kicsapószerek használatával).

Lerakódási folyamat

Ez a kvantitatív elemzés jellemzésének legfontosabb lépése. A kicsapott forma előállítása során a csapadék anyalúgban való oldhatóságából adódó költségek minimalizálása, az adszorpciós, elzáródási, koprecipitációs folyamatok csökkentése szükséges. Megfelelően nagy üledékrészecskéket kell előállítani, amelyek nem jutnak át a szűrési pórusokon.

A kicsapott formára vonatkozó követelmények:

• A meghatározott komponensnek mennyiségileg ki kell csapódnia, és meg kell felelnie a Ks≥10 -8 értéknek.
• Az üledék nem tartalmazhat idegen szennyeződéseket, és a külső környezethez képest stabilnak kell lennie.
• A kicsapódott formát a vizsgált anyag szárítása vagy kalcinálása után a lehető legteljesebben gravimetrikus formává kell alakítani.
• A csapadék aggregált állapotának meg kell felelnie a szűrés és a mosás körülményeinek.
• Előnyben részesítjük a nagy részecskéket tartalmazó, kisebb abszorpciós kapacitású kristályos csapadékot. Könnyebben szűrhetők anélkül, hogy eltömítenék a szűrő pórusait.

Kristályos csapadék kinyerése

Az optimális kristályos csapadék előállításának feltételei:

• A kicsapást a vizsgált anyag és a kicsapószer hígított oldatának hígított oldatában végezzük.
• Lassan, cseppenként adagoljuk hozzá a kicsapó oldatot, enyhe keverés közben.
• A kicsapást a vizsgált anyag forró oldószerrel készült forró oldatában végezzük.
• Néha a kicsapást olyan vegyületek (például kis mennyiségű sav) jelenlétében hajtják végre, amelyek kissé növelik a csapadék oldhatóságát, de nem képeznek vele oldható komplex vegyületeket.
• A csapadékot egy ideig a kiindulási oldatban hagyjuk, ezalatt megtörténik a „csapadék kiválása”.
• Azokban az esetekben, amikor a kivált forma amorf csapadékként képződik, a szűrés megkönnyítése érdekében megpróbálják vastagabbá tenni.

Amorf csapadék kinyerése

Az optimális amorf csapadék előállításának feltételei:

• A kicsapószer forró koncentrált oldatát adjuk a vizsgált anyag forró koncentrált oldatához, ami elősegíti a részecskék koagulációját. Az üledék sűrűsödik.
• Gyorsan adjuk hozzá a csapadékot.
• Szükség esetén koaguláns-elektrolitot vezetünk be a vizsgálati oldatba.

Szűrés

A kvantitatív elemzési módszerek közé tartozik mérföldkő mint a szűrés. A csapadék szűrése és mosása üvegszűrőkkel vagy hamut nem tartalmazó papírszűrőkkel történik. A papírszűrők sűrűsége és pórusmérete változó. A sűrű szűrőket kék szalaggal jelölik, a kevésbé sűrűt - feketével és pirossal. A hamumentes papírszűrők átmérője 6-11 cm, szűrés előtt a csapadék feletti tiszta oldatot lecsepegtetjük.

Elektrogravimetria

A kvantitatív elemzés elektrogravimetriával végezhető. A vizsgált gyógyszert eltávolítják (leggyakrabban az oldatokból) az elektrolízis során az egyik elektródán. A reakció befejeződése után az elektródát mossuk, szárítjuk és lemérjük. Az elektróda tömegének növelésével meghatározzuk az elektródán képződött anyag tömegét. Így elemezzük az arany és a réz ötvözetét. Az arany oldatban történő elválasztása után meghatározzuk az elektródán felhalmozódott rézionokat.

Termogravimetriás módszer

Ezt úgy hajtják végre, hogy megmérik az anyag tömegét folyamatos melegítés közben egy bizonyos hőmérsékleti tartományban. A változásokat egy speciális eszköz – egy derivatográf – rögzíti. Fel van szerelve folyamatos mérésű hőmérőkkel, elektromos kemencével a vizsgálati minta melegítésére, hőelemmel a hőmérséklet mérésére, szabványos és folyamatos rögzítővel. A minta tömegében bekövetkezett változás automatikusan rögzítésre kerül termogravigram (derivatogram) formájában - a koordinátákba épített tömegváltozási görbe:

• idő (vagy hőmérséklet);
• tömegvesztés.

Következtetés

A mennyiségi eredményeknek pontosnak, helyesnek és reprodukálhatónak kell lenniük. Ebből a célból megfelelő analitikai reakciókat vagy az anyag fizikai tulajdonságait alkalmazzák, minden analitikai műveletet helyesen hajtanak végre, és megbízható mérési módszereket alkalmaznak az elemzés eredményeinek mérésére. Bármely mennyiségi meghatározás elvégzése során el kell végezni az eredmények megbízhatóságának értékelését.

elemzési módszer Nevezze meg az anyagelemzés alapelveit, vagyis az anyag kémiai részecskéinek perturbációját okozó energia típusát és jellegét!

Az elemzés a rögzített analitikai jelnek az analit jelenlététől vagy koncentrációjától való függésén alapul.

Analitikai jel egy tárgy rögzített és mérhető tulajdonsága.

Az analitikai kémiában az elemzési módszereket a meghatározandó tulajdonság jellege és az analitikai jel rögzítésének módja szerint osztályozzák:

1.vegyi

2.fizikai

3. Fizikai és kémiai

A fizikai-kémiai módszereket műszeresnek vagy mérésnek nevezzük, mivel műszerek, mérőműszerek használatát igénylik.

Fontolja meg a kémiai elemzési módszerek teljes osztályozását.

Kémiai elemzési módszerek- kémiai reakció energiájának mérésén alapul.

A reakció során megváltoznak a kiindulási anyagok felhasználásával vagy a reakciótermékek képződésével kapcsolatos paraméterek. Ezek a változások vagy közvetlenül megfigyelhetők (csapadék, gáz, szín), vagy mérhetők, például reagensfogyasztás, termék tömege, reakcióidő stb.

Által célokat A kémiai elemzési módszerek két csoportra oszthatók:

I. Kvalitatív elemzés- a vizsgált anyagot alkotó egyedi elemek (vagy ionok) kimutatásából áll.

A kvalitatív elemzési módszerek osztályozása:

1. kationanalízis

2. anionanalízis

3. összetett keverékek elemzése.

II.Kvantitatív elemzés- egy összetett anyag egyes összetevőinek mennyiségi tartalmának meghatározásából áll.

A kvantitatív kémiai módszerek osztályozzák:

1. Gravimetrikus(súly) analízis módszere az analit tiszta formában történő izolálásán és annak mérésén alapul.

A gravimetriás módszerek a reakciótermék előállítási módja szerint a következőkre oszthatók:

a) a kemogravimetriás módszerek a kémiai reakció termékének tömegének mérésén alapulnak;

b) az elektrogravimetriás módszerek egy elektrokémiai reakció termékének tömegének mérésén alapulnak;

c) a termogravimetriás módszerek a termikus expozíció során keletkező anyag tömegének mérésén alapulnak.

2. Térfogat Az elemzési módszerek egy anyaggal való kölcsönhatáshoz felhasznált reagens térfogatának mérésén alapulnak.

A térfogati módszerek a reagens aggregációs állapotától függően a következőkre oszthatók:

a) gáztérfogat-mérő módszerek, amelyek a gázelegy meghatározott komponensének szelektív abszorpcióján és a keverék térfogatának abszorpció előtti és utáni mérésén alapulnak;

b) folyékony térfogatmérő (titrimetriás vagy volumetrikus) módszerek az analittal való kölcsönhatáshoz felhasznált folyékony reagens térfogatának mérésén alapulnak.

A kémiai reakció típusától függően a térfogati elemzés módszerei megkülönböztethetők:

A protolitometria egy semlegesítési reakció lefolyásán alapuló módszer;

redoxometria - redox reakciók előfordulásán alapuló módszer;

komplexometria - a komplexképzési reakció lefolyásán alapuló módszer;

· csapadékképzési módszerek - a csapadékképződés reakcióin alapuló módszerek.

3. Kinetikus Az elemzési módszerek a kémiai reakció sebességének a reagensek koncentrációjától való függésének meghatározásán alapulnak.

2. sz. előadás. Az elemzési folyamat szakaszai

Az analitikai probléma megoldása az anyag elemzésével történik. Az IUPAC terminológiája szerint elemzés [‡] az anyag kémiai összetételére vonatkozó kísérleti adatok beszerzésének eljárását.

A választott módszertől függetlenül minden elemzés a következő szakaszokból áll:

1) mintavétel (mintavétel);

2) minta-előkészítés (minta-előkészítés);

3) mérés (definíció);

4) mérési eredmények feldolgozása és értékelése.

1. ábra. Az elemzési folyamat sematikus ábrázolása.

Mintaválasztás

A kémiai elemzés elvégzése a minták kiválasztásával és elemzésre való előkészítésével kezdődik. Meg kell jegyezni, hogy az elemzés minden szakasza összefügg egymással. Így a gondosan mért analitikai jel nem ad pontos információt az analit tartalmáról, ha a minta kiválasztása vagy előkészítése az analízisre nem megfelelően történik. A mintavételi hiba gyakran meghatározza a komponensmeghatározás általános pontosságát, és értelmetlenné teszi a nagy pontosságú módszerek alkalmazását. A mintavétel és a minta-előkészítés viszont nemcsak az elemzett tárgy természetétől, hanem az analitikai jel mérési módszerétől is függ. A mintavételi és minta-előkészítési technikák és eljárások olyan fontosak a kémiai elemzésben, hogy általában előírják őket Állami szabvány(GOST).

Fontolja meg a mintavétel alapvető szabályait:

Az eredmény csak akkor lehet helyes, ha a minta elegendő reprezentatív, azaz pontosan tükrözi annak az anyagnak az összetételét, amelyből kiválasztották. Minél több anyagot választanak ki a mintához, annál reprezentatívabb. A nagyon nagy minta azonban nehezen kezelhető, és növeli az elemzési időt és költséget. Ezért úgy kell mintát venni, hogy az reprezentatív és ne legyen túl nagy.

· A minta optimális tömegét a vizsgált objektum heterogenitása, a részecskék mérete, amelyekből a heterogenitás kiindul, és az elemzés pontosságának követelményei határozzák meg.

· A tételek homogenitását biztosítani kell a minta reprezentativitásának biztosítása érdekében. Ha nem lehet homogén sarzsot képezni, akkor a tételt homogén részekre kell rétegezni.

Mintavételkor vegye figyelembe az összesítés állapota tárgy.

· Teljesíteni kell a mintavételi módszerek egységességének feltételét: véletlenszerű mintavétel, időszakos, lépcsőzetes, többlépcsős mintavétel, vakmintavétel, szisztematikus mintavétel.

· A mintavételi módszer kiválasztásakor figyelembe veendő tényezők egyike az objektum összetételének és a meghatározott komponens tartalmának időbeli változásának lehetősége. Például a víz változó összetétele egy folyóban, az összetevők koncentrációjának változása az élelmiszerekben stb.