Analiza cantitativa vă permite să instalați elementare și compozitia moleculara obiectul studiat sau conținutul componentelor sale individuale.
În funcție de obiectul de studiu, se disting analizele anorganice și cele organice. La rândul lor, ele sunt împărțite în analiza elementară, a cărui sarcină este să stabilească câte elemente (ioni) sunt cuprinse în obiectul analizat, pe moleculară și analiza functionala s, oferind un răspuns despre conținutul cantitativ de radicali, compuși, precum și grup functional atomi din obiectul analizat.
Metode de analiză cantitativă
Metodele clasice de analiză cantitativă sunt analiza gravimetrică (greutate) și analiza titrimetrică (volum).
Metode instrumentale de analiză
Fotometrie și spectrofotometrie
Metoda se bazează pe utilizarea legii de bază a absorbției luminii. A=elc. Unde A este absorbția luminii, e este coeficientul molar de absorbție a luminii, l este lungimea stratului absorbant în centimetri, c este concentrația soluției. Există mai multe metode de fotometrie:
1. Spectroscopie de absorbție atomică
2. Spectroscopie de emisie atomică.
3. Spectroscopie moleculară.
Spectroscopie de absorbție atomică
Este necesar un spectrometru pentru a efectua analiza cu această metodă. Esența analizei este iluminarea unei probe atomizate cu lumină monocromă, apoi descompunerea luminii care a trecut prin eșantion cu orice dispersor de lumină și un detector pentru a fixa absorbția.
Pentru atomizarea probei se folosesc diverse atomizatoare. În special: flacără, scânteie de înaltă tensiune, plasmă cuplată inductiv. Fiecare atomizor are avantajele și dezavantajele sale. Diferiți dispersanți sunt, de asemenea, utilizați pentru a descompune lumina. Aceasta este rețeaua de difracție, prismă, filtru de lumină.
Spectroscopie de emisie atomică
Această metodă este ușor diferită de metoda de absorbție atomică. Dacă în ea o sursă separată de lumină a fost o sursă de lumină, atunci în metoda de emisie atomică, proba în sine servește ca sursă de radiație. Toate celelalte sunt similare.
Cromatografia
Cromatografia (din greaca chroma, Genitiv chromatos - culoare, vopsea și ... grafică), o metodă fizico-chimică de separare și analiză a amestecurilor, bazată pe distribuția componentelor acestora între două faze - staționară și mobilă (eluent), care curge printr-una staționară.
Referință istorică. Metoda a fost dezvoltată în 1903 de M. Tsvet, care a arătat că, atunci când un amestec de pigmenți vegetali este trecut printr-un strat de sorbent incolor, substanțele individuale sunt aranjate sub formă de zone colorate separate. Coloana colorată de sorbant astfel obținută a fost numită cromatogramă Tsvet, iar metoda - X. Ulterior, termenul de „cromatogramă” a început să fie atribuit căi diferite fixând rezultatele multor tipuri de X. Cu toate acestea, până în anii 40. H. nu a primit o dezvoltare adecvată. Abia în 1941 A. Martin și R. Sing au descoperit metoda cromatografiei distributive și au demonstrat posibilitățile sale largi de studiere a proteinelor și carbohidraților. În anii 50. Martin și omul de știință american A. James au dezvoltat metoda cu raze X gaz-lichid.
Principalele tipuri de Ch. În funcție de natura interacțiunii care determină distribuția componentelor între eluant și faza staționară, se disting următoarele tipuri principale de Ch. - adsorbție, distributivă, schimbătoare de ioni, excludere (sita moleculară) , și sedimentare. Clorul de adsorbție se bazează pe diferența de absorbabilitate a substanțelor care urmează să fie separate de adsorbant ( solid cu o suprafață dezvoltată); chimie distributivă - asupra solubilității diferite a componentelor amestecului în faza staționară (lichid cu punct de fierbere ridicat depus pe un purtător solid macroporos) și eluent (trebuie ținut cont de faptul că odată cu mecanismul de separare distributivă, deplasarea zonelor componente este parțial afectată de interacțiunea de adsorbție a componentelor analizate cu un sorbant solid); chimie schimbătoare de ioni - asupra diferenței constantelor de echilibru schimbător de ioni dintre faza staționară (schimbător de ioni) și componentele amestecului care se separă; excludere (sita moleculară) Ch. - asupra permeabilității diferite a moleculelor componentelor în faza staționară (gel neionic foarte poros). Cromatografia de excludere a mărimii este împărțită în filtrare pe gel (GPC), în care eluentul este un solvent neapos și filtrare pe gel, în care eluentul este apă. Sedimentarul X se bazează pe capacitatea diferită a componentelor separate de a precipita pe faza staționară solidă.
În conformitate cu starea de agregare a eluentului, se disting gazul și lichidul X. În funcție de starea de agregare faza stationara clorul gazos este gaz-adsorbție (faza staționară este un adsorbant solid) și gaz-lichid (faza staționară este lichidă), în timp ce clorul lichid este lichid-adsorbție (sau solid-lichid) și lichid-lichid. Acesta din urmă, ca și gaz-lichid, este chimio-distributiv.Chimia solid-lichid include chimia în strat subțire și cea a hârtiei.
Există coloană și X plană. În coloană, tuburi speciale - coloanele sunt umplute cu sorbent, iar faza mobilă se deplasează în interiorul coloanei din cauza căderii de presiune. O varietate de X. columnar - capilar, atunci când un strat subțire de sorbant este aplicat pe pereții interiori tub capilar. Frigul planar este împărțit în strat subțire și hârtie. În chimiile cu strat subțire, un strat subțire de sorbant granular sau un film poros este aplicat pe sticlă sau placa metalica; in cazul cromatografiei pe hartie se foloseste hartie speciala cromatografica. În chimia plană, mișcarea fazei mobile are loc datorită forțelor capilare.
În timpul cromatografiei, este posibil să se modifice temperatura, compoziția eluentului, debitul acestuia și alți parametri conform unui program dat.
În funcție de metoda de deplasare a amestecului care urmează să fie separat de-a lungul stratului absorbant, se disting următoarele tipuri de Xing: frontal, în curs de dezvoltare și deplasare. În versiunea frontală, în stratul absorbant este introdus continuu un amestec separat, constând dintr-un gaz purtător și componente separate, de exemplu, 1, 2, 3, 4, care este în sine o fază mobilă. La ceva timp după începerea procesului, componenta cel mai puțin absorbită (de exemplu, 1) este înaintea restului și iese ca o zonă de substanță pură înainte de toate, iar în spatele acesteia, în ordinea sorbției, zonele de amestecuri de componentele sunt localizate secvenţial: 1 + 2, 1 + 2 + 3, 1 + 2 + 3 + 4 (Fig., a). În varianta de dezvoltare, un flux de eluent trece continuu prin stratul de sorbant și un amestec de substanțe de separat este introdus periodic în stratul de sorbant. Prin anumit timp apare diviziunea amestecul initial pe substanțe pure situate în zone separate pe sorbant, între care există zone de eluent (Fig., b). În varianta de deplasare, amestecul de separat este introdus în sorbent, iar apoi fluxul de gaz purtător care conține deplasantul (eluent), în timpul mișcării căruia amestecul este împărțit în zone după o anumită perioadă de timp. substante pure, între care vor exista zone ale amestecului lor (Fig., c). Se efectuează o serie de tipuri de cromatografie folosind instrumente numite cromatografe, în majoritatea cărora se utilizează varianta de dezvoltare a cromatografiei.Cromatografele sunt utilizate pentru analiză și pentru separarea preparativă (inclusiv industrială) a amestecurilor de substanțe. În cursul analizei, substanțele separate în coloana cromatografului, împreună cu eluentul, intră la diferite intervale de timp într-un dispozitiv de detectare instalat la ieșirea coloanei cromatografice, care înregistrează concentrațiile acestora în timp. Curba de ieșire rezultată se numește cromatogramă. Pentru o analiză cromatografică calitativă se determină timpul de la momentul injectării probei până la ieșirea fiecărui component din coloană la o temperatură dată și folosind un anumit eluant. Pentru analiza cantitativă se determină înălțimile sau ariile vârfurilor cromatografice, ținând cont de coeficienții de sensibilitate ai dispozitivului de detecție utilizat la substanțele analizate.
Cromatografia gazoasă, în care heliul, azotul, argonul și alte gaze sunt utilizate ca eluant (gaz purtător), este utilizată cel mai pe scară largă pentru analiza și separarea substanțelor care trec în stare de vapori fără a se descompune. Gelurile de silice, gelurile de aluminiu, sitele moleculare, polimerii poroși și alți adsorbanți cu o suprafață specifică de 5–500 m2/g sunt utilizați ca adsorbanți (particule cu un diametru de 0,1–0,5 mm) pentru varianta de adsorbție de gaz. de X. Pentru chimia gaz-lichid, sorbentul se prepară prin aplicarea unui lichid sub formă de peliculă (hidrocarburi cu punct de fierbere ridicat, esteri, siloxani etc.) grosimea de câțiva microni pe un suport solid cu o suprafață specifică de 0,5-5 m2/g sau mai mult. Limitele de temperatură de funcționare pentru versiunea de gaz-adsorbție a lui X. sunt de la -70 la 600 °C, pentru versiunea gaz-lichid de la -20 la 400 °C. Clorul gazos poate separa câțiva cm3 de gaz sau mg de substanțe lichide (solide); timpul de analiză de la câteva secunde la câteva ore.
În chimia coloanei lichide, solvenți foarte volatili (de exemplu, hidrocarburi, eteri și alcooli) sunt utilizați ca eluent și silicageluri (inclusiv silicageluri cu diferite grupe funcționale, cum ar fi eterul, alcoolul și altele, grefate chimic pe suprafață) sunt utilizate ca fază staționară. ), geluri de aluminiu, pahare poroase; dimensiunea particulelor tuturor acestor adsorbanți este de câțiva microni. Prin furnizarea eluentului sub presiune de până la 50 MN/m2 (500 kgf/cm2), este posibil să se reducă timpul de analiză de la 2-3 ore la câteva minute. Pentru a crește eficiența separării amestecurilor complexe, se folosește o modificare programată în timp a proprietăților eluentului prin amestecarea solvenților de polaritate diferită (eluare cu gradient).
Chimia sită moleculară lichidă se distinge prin utilizarea de adsorbanți care au pori de o dimensiune strict definită (pahare poroase, site moleculare, inclusiv dextran și alte geluri). În clorul în strat subțire și în hârtie, amestecul lichid studiat este aplicat pe linia de pornire (începutul unei plăci sau benzi de hârtie) și apoi separat în componente printr-un flux de eluant ascendent sau descendent. Detectarea (dezvoltarea) ulterioară a substanțelor separate pe o cromatogramă (așa cum în aceste cazuri ei numesc o placă cu un sorbent aplicat pe ea sau hârtie cromatografică pe care amestecul studiat a fost separat în componente) se realizează cu ajutorul ultravioletelor (UV). spectroscopie, spectroscopie în infraroșu (IR) sau reactivi de procesare care formează compuși colorați cu substanțele analizate.
Compoziția amestecurilor este caracterizată calitativ cu ajutorul acestor tipuri de clor printr-o anumită viteză de mișcare a petelor de substanțe în raport cu viteza de mișcare a solventului în condiții date. Analiza cantitativă se realizează prin măsurarea intensității culorii substanței pe cromatogramă.
Ch. este utilizat pe scară largă în laboratoare și industrie pentru analiza calitativă și cantitativă a sistemelor multicomponente, controlul producției, în special în legătură cu automatizarea multor procese, precum și pentru izolarea preparativă (inclusiv industrială) a substanțelor individuale (de exemplu, metale nobile), separând elementele rare și oligoelemente.
Chimia gazelor este utilizată pentru separarea gazelor, determinarea impurităților Substanțe dăunătoareîn aer, apă, sol, produse industriale; determinarea compoziției produselor principalelor sinteze organice și petrochimice, gaze de eșapament, medicamente, precum și în criminalistică etc. Echipamente si metode pentru analiza gazelor in nave spațiale, analiza atmosferei lui Marte, identificare materie organicăîn rocile lunare etc.
Chimia gazelor este, de asemenea, utilizată pentru a determina caracteristicile fizico-chimice ale compușilor individuali: căldura de adsorbție și dizolvare, entalpia, entropia, constantele de echilibru și formarea complexului; pentru solide această metodă vă permite să măsurați suprafața specifică, porozitatea, activitatea catalitică.
Chimia lichidă este utilizată pentru a analiza, separa și purifica polimeri sintetici, medicamente, detergenți, proteine, hormoni și alte substanțe biologice. compuși importanți. Utilizarea detectorilor foarte sensibili face posibilă lucrarea cu cantități foarte mici de substanțe (10-11-10-9 g), ceea ce este extrem de important în cercetare biologică. Adesea folosită sita moleculară X. și X. prin afinitate; acesta din urmă se bazează pe capacitatea moleculelor substante biologice comunica selectiv între ele.
Chimiile în strat subțire și hârtie sunt folosite pentru a analiza grăsimile, carbohidrații, proteinele și așa mai departe. substanțe naturaleși compuși anorganici.
În unele cazuri, cromatografia este utilizată pentru identificarea substanțelor în combinație cu alte metode fizico-chimice și fizice, cum ar fi spectrometria de masă, spectroscopia IR și UV și altele. Calculatoarele sunt folosite pentru a interpreta cromatogramele și a selecta condițiile experimentale.
Lit.: Zhukhovitsky A. A., Turkeltaub N. M., Cromatografia de gaze, M., 1962; Kiselev A. V., Yashin Ya. I., Cromatografia de adsorbție în gaz, M., 1967; Sakodynsky K. I., Volkov S. A., Cromatografia de gaz preparativă, M., 1972; Golbert K. A., Vigdergauz M. S., Curs de cromatografie gazoasă, M., 1974; Cromatografia pe hârtie, trad. din ceh., M., 1962; Determan G., Cromatografie pe gel, trans. din germană., M., 1970; Morris C. J. O., Morris P., Separation methods in biochemistry, L., 1964.
RFA
Analiza activării
Vezi si
Literatură
Fundația Wikimedia. 2010 .
Vedeți ce este „Analiza cantitativă” în alte dicționare:
ANALIZA CANTITATIVĂ, identificarea cantităților substanțe chimice incluse în material sau amestec. Pentru analiză se folosesc metode chimice precum neutralizarea și oxidarea, în timpul cărora se determină concentrația componentelor ... ... Științific și tehnic Dicţionar enciclopedic
- (a. analiză cantitativă; n. Quantitatsanalyse; f. analiză cantitativ; i. analisis cuantitativo) determinarea conținutului sau a cantităților. rapoartele elementelor, grupelor funcționale, compușilor sau fazelor din obiectul analizat. K.a.…… Enciclopedia Geologică
Determinarea conținutului sau a raporturilor cantitative ale componentelor din obiectul analizat. Capitol Chimie analitică. O caracteristică importantă a metodelor de analiză cantitativă, pe lângă specificitatea și limita de detecție (vezi Analiza calitativă), ... ... Dicţionar enciclopedic mare
analiza cantitativa- - analiză, al cărei scop este stabilirea sumei din eșantion de anumite elemente chimice, grupări sau structuri atomice. Dicționar de chimie analitică... Termeni chimici
ANALIZA CANTITATIVA- o secțiune de chimie analitică, a cărei sarcină este de a determina cantitatea (conținutul) de elemente (ioni), radicali, grupări funcționale, compuși sau faze din obiectul analizat. K. a. vă permite să determinați compoziția elementară și moleculară ...... Marea Enciclopedie Politehnică
Sarcina analizei cantitative este de a determina cantitativul
Toate metodele de analiză cantitativă sunt împărțite în chimice, fizico-chimice și fizice. Metodele chimice includ analize gravimetrice, titrimetrice și de gaze, metodele fizico-chimice includ fotometrie, analize electrochimice și cromatografice, analize fizice analiza spectrală, luminiscent.
1. Analiza gravimetrică se bazează pe determinarea masei unei substanţe eliberate în formă pură sau ca un compus de compoziție cunoscută. De exemplu, pentru a determina cantitatea de bariu din compușii săi, ionul Ba 2+ este precipitat cu acid sulfuric diluat. Precipitatul de BaS04 este filtrat, spălat, calcinat şi cântărit cu precizie. După masa precipitatului BaSO 4 și formula acestuia, calculați cât conține
bariu. Metoda gravimetrică oferă rezultate de mare precizie, dar necesită foarte multă muncă.
2. Analiza titrimetrică bazat pe măsurarea precisă a volumului reactivului,
cheltuită pentru reacția cu o anumită componentă. Reactivul este luat sub forma unei soluții de o anumită concentrație - o soluție titrată (standard). Momentul în care reactivul va fi adăugat într-o cantitate echivalentă cu conținutul de analit, i.e. se determină sfârşitul reacţiei căi diferite. În timpul titrarii, reactivul este turnat într-o cantitate echivalentă cu cantitatea de substanță de testat. Cunoscând volumul și concentrația exactă a soluției care a reacționat cu substanța de determinat, se calculează cantitatea acesteia.
Analiza titrimetrică oferă rezultate mai puțin precise decât analiza gravimetrică, dar avantajul său important este viteza mare analiză. În funcție de tipul de reacții care au loc în timpul titrarii, analiza titrimetrică include metode de titrare acido-bazică, metode de oxidimetrie și metode de precipitare și formare complexă.
3. Metode de fotometrie se bazează pe măsurarea absorbției, transmiterii și împrăștierii luminii de către o soluție. Pentru majoritatea metodelor fotometrice se folosesc așa-numitele reacții de culoare, adică. reacții chimice însoțite de modificarea culorii soluției. Se numește o metodă bazată pe determinarea conținutului unei substanțe prin intensitatea culorii colorimetrie. Intensitatea culorii soluției este evaluată vizual sau cu ajutorul instrumentelor adecvate.
Uneori, componenta care trebuie determinată este transformată într-un compus puțin solubil, iar conținutul său este judecat după intensitatea turbidității soluției. Se numește o metodă bazată pe acest principiu nefelometrie. Pentru determinarea componentelor care alcătuiesc compoziția analitului în cantități foarte mici se folosesc metode de colorimetrie și nefelometrie. Precizia acestei metode este mai mică decât gravimetrică sau titrimetrică.
4. Metode electrochimice. Aceste metode includ analiza electrogravimetrică, conductometria, potențiometria și polarografia. Metoda electrogravimetrică folosit pentru determinarea concentraţiei metalelor. Elementul de determinat se depune prin electroliză pe un electrod a cărui masă este cunoscută. Conductometrie și potențiometrie legate de electrotitrimetrie. Sfârșitul reacției în timpul titrarii se stabilește fie prin măsurarea conductivității electrice a soluției, fie prin măsurarea potențialului electrodului scufundat în soluția de testat. Metoda potențiometrică este, de asemenea, utilizată pentru a determina pH-ul unei soluții. Definiție bazată pe măsurare forta electromotoare soluție (emf), care depinde de concentrația ionilor de hidrogen. În metoda polarografică e, cantitatea de ion care se determină este judecată după natura curbei curent-tensiune (polarogramă) obținută prin electroliza soluției de testat cu o picătură catod de mercurîntr-un dispozitiv special - un polarograf. Această metodă este diferită sensibilitate crescută. Folosind metoda polarografică, se poate determina calitativ și cantitativ în aceeași soluție diverse elemente fără a recurge la reacţii chimice.
Metodele de chimie analitică pot fi clasificate pe baza principii diferite. În funcție de proprietatea măsurată a substanței, se disting următoarele metode: chimice; fizice și chimice; fizic (Tabelul 14). Baza metodelor chimice sunt reacțiile chimice analitice. Metodele fizice și chimice se bazează pe măsurarea oricăror parametrii fizici sistem chimic, în funcție de natura componentelor sistemului și modificându-se în cursul unei reacții chimice. Acești parametri includ, de exemplu, valorile potențialelor în potențiometrie, densități opticeîn spectrofotometrie etc. Metodele fizice nu sunt legate de aplicație reacții chimice. Compoziția unei substanțe se stabilește prin schimbarea oricăruia proprietăți fizice obiect (densitatea, vâscozitatea, intensitatea radiației etc.). Nu există limite clare între metodele chimice și fizico-chimice și fizico-chimice și fizice. Fizice și metode fizice si chimice adesea denumită instrumentală. LA timpuri recente utilizați așa-numitele metode „hibride”, combinând două sau mai multe metode. De exemplu, spectrometria cromato-masă.
Metode de analiză cantitativă
|
Metode de analiză |
||
|
Chimic |
Fizico-chimic |
Fizic |
|
gravimetrie titrimetrie |
electrochimic spectroscopic (optic) fluorescent cinetică termometric cromatografic |
spectroscopic (nu optic) fizica nucleara radiochimic |
|
Semnal analitic (valoare legată funcțional de conținutul analitului) |
||
|
modificarea culorii indicatorului, eliberarea de gaze, sedimente etc. |
|
|
Analiza unei substanţe constă în obţinerea empiric informații despre compoziția sa chimică. Indiferent de metodele utilizate, analizei se impun următoarele cerințe:
- 1. Acuratețea analizei este o caracteristică colectivă a metodei, inclusiv corectitudinea și reproductibilitatea acestora.
- 2. Corectitudinea rezultatelor analizei - obtinerea de rezultate apropiate de cele reale.
- 3. Reproductibilitate – obţinerea unor rezultate identice sau similare cu determinări repetate.
- 4. Expresivitatea - viteza analizei.
- 5. Sensibilitate - cantitate minimă substanță care poate fi determinată prin această metodă.
- 6. Versatilitate - capacitatea de a defini multe componente. Este deosebit de important să le determinăm simultan într-o singură probă.
- 7. Automatizarea analizei. Atunci când se efectuează analize omogene în masă, ar trebui să se aleagă o metodă care să permită automatizarea, care reduce intensitatea muncii, erorile, crește viteza și reduce costul analizei.
- 21. Metoda de analiză caracteristică
Analiza cantitativă, o combinație de substanțe chimice, fizico-chimice și metode fizice definiții raport cantitativ componentele care alcătuiesc analitul. Alături de analiza calitativă To. şi. este una dintre principalele ramuri ale chimiei analitice. După cantitatea de substanță luată pentru analiză se disting metodele macro-, semi-micro-, micro- și ultra-micro.K. a. În macrometode, greutatea probei este de obicei > 100 mg, volumul soluției > 10 ml; în ultramicrometode - 1-10-1 mg, respectiv 10-3-10-6 ml (vezi și Analiza microchimică, Analiza ultramicrochimică). În funcție de obiectul de studiu, se disting K. a. anorganice și organice care, la rândul lor, se împart în n elementare, funcționale. analiza moleculara. Analiza elementară vă permite să determinați conținutul elementelor (ioni), analiza funcțională - conținutul atomilor funcționali (reactivi) și al grupurilor din obiectul analizat. Molecular K. a. prevede analiza individului compuși chimici, caracterizat printr-un anumit greutate moleculară. Importanţă are o așa-numită analiză de fază - un set de metode pentru separarea și analiza componentelor structurale individuale (de fază) sisteme eterogene. Pe lângă specificitate și sensibilitate (vezi Analiza calitativă), caracteristică importantă metodele K. şi. - acurateţea, adică valoarea erorii relative de determinare; acuratețea și sensibilitatea în K. a. exprimat ca procent.
La metodele chimice clasice ale lui K. a. includ: analiza gravimetrică, bazată pe o măsurare precisă a masei analitului și analiza volumetrică. Acesta din urmă include analiza titrimetrică volumetrică - metode de măsurare a volumului unei soluții de reactiv consumată într-o reacție cu un analit și analiza volumului de gaz - metode de măsurare a volumului produselor gazoase analizate (vezi Analiza titrimetrică, Analiza gazelor).
Alături de metodele chimice clasice, sunt utilizate pe scară largă metodele fizico-fizico-chimice (instrumentale) ale CA, bazate pe măsurarea caracteristicilor optice, electrice, de adsorbție, catalitice și alte caracteristici ale substanțelor analizate, care depind de cantitatea (concentrația) acestora. De obicei, aceste metode sunt împărțite în următoarele grupe: electrochimice (conductometrie, polarografie, potențiometrie etc.); spectrale sau optice (analiza spectrală de emisie și absorbție, fotometrie, colorimetrie, nefelometrie, analiză de luminescență etc.); Raze X (analiza spectrală a razelor X de absorbție și emisie, analiză de fază cu raze X etc.); cromatografic (cromatografie lichid, gaz, gaz-lichid etc.); radiometric (analiza de activare etc.); spectrometrie de masă. Metode enumerate, inferioare celor chimice ca precizie, le depasesc semnificativ ca sensibilitate, selectivitate, viteza de executie. Precizia metodelor chimice K. a. este de obicei în intervalul 0,005-0,1%; erorile de determinare prin metode instrumentale sunt de 5-10%, iar uneori mult mai mult. Sensibilitatea unor metode La. şi. este prezentat mai jos (%):
Volum................................................. ......10-1
Gravimetric ................................................. .. 10-2
Spectrul de emisie..............................10-4
Raze X de absorbție spectrală ...... 10-4
Spectrometria de masă ...............................10-4
Coulometrică ................................................. 10-5
Acestea sunt metode gravimetrice și titrimetrice. Deși treptat dau loc metodelor instrumentale, ele rămân de neîntrecut în acuratețe: lor eroare relativă mai puțin de 0,2%, în timp ce instrumental - 2-5%. Ele rămân standard pentru evaluarea corectitudinii rezultatelor altor metode. Aplicație principală: determinarea cu precizie a cantităților mari și medii de substanțe.
metoda gravimetrică constă în izolarea unei substanţe în forma sa pură şi cântărirea ei. Cel mai adesea, izolarea se realizează prin precipitații. Precipitatul ar trebui să fie practic insolubil. Componenta de determinat trebuie să precipite aproape complet, astfel încât concentrația componentului în soluție să nu depășească 10 -6 M. Acest precipitat trebuie să fie cât mai grosier, astfel încât să poată fi spălat cu ușurință. Precipitatul trebuie să fie un compus stoichiometric cu o anumită compoziție. În timpul precipitațiilor, impuritățile sunt captate (co-precipitare), așa că trebuie spălat. Precipitatul trebuie apoi uscat și cântărit.
Aplicarea metodelor gravimetrice:
Puteți determina majoritatea cationilor anorganici, anionii, compușilor neutri. Pentru precipitare se folosesc reactivi anorganici si organici; acestea din urmă sunt mai selective. Exemple:
AgNO 3 + HCl \u003d AgCl + HNO 3
(determinarea ionilor de argint sau clorură),
BaCl2 + H2SO4 \u003d BaSO4 + 2HCl
(determinarea ionilor de bariu sau sulfat).
Cationii de nichel sunt precipitați de dimetilglioximă.
Metode titrimetrice utilizați reacțiile în soluții. Se mai numesc și volumetrice, deoarece se bazează pe măsurarea volumului unei soluții. Ele constau în adăugarea treptată la o soluție a unui analit cu o concentrație necunoscută a unei soluții a unei substanțe care reacționează cu acesta (cu o concentrație cunoscută), care se numește titrant. Substanţele reacţionează între ele în cantităţi echivalente: n 1 =n 2 .
Deoarece n \u003d CV, unde C - concentrația molară echivalent, V este volumul în care substanța este dizolvată, atunci pentru substanțele care reacţionează stoichiometric este adevărat:
C 1 V 1 \u003d C 2 V 2
Prin urmare, este posibil să se găsească o concentrație necunoscută a uneia dintre substanțe (de exemplu, C 2), dacă se cunosc volumul soluției sale și volumul și concentrația substanței care a reacționat cu aceasta. Cunoscând greutatea moleculară a echivalentului lui M, puteți calcula masa substanței: m 2 \u003d C 2 M.
Pentru a determina sfârșitul reacției (numit punct de echivalență), se folosește schimbarea de culoare a soluției sau se măsoară o proprietate fizico-chimică a soluției. Se folosesc toate tipurile de reacții: neutralizarea acizilor și bazelor, oxidarea și reducerea, complexarea, precipitarea. Clasificarea metodelor titrimetrice este dată în tabel:
|
Metoda de titrare, tipul de reacție |
Subgrupuri de metode |
Titranturi |
|
Bază acidă |
Acidimetrie | |
|
Alcalimetrie |
NaOH, Na2CO3 |
|
|
redox |
permanganatometrie | |
|
Iodometrie | ||
|
dicromatometrie | ||
|
Bromatometrie | ||
|
Iodatometrie | ||
|
Complexometrică |
Complexometrie | |
|
Precipitare |
Argentometrie |
Titrarea este fie directă, fie inversă. Dacă viteza de reacție este scăzută, se adaugă un exces cunoscut de titrant pentru a duce reacția la final, iar apoi cantitatea de titrant nereacționat este determinată prin titrare cu alt reactiv.
Titrarea acido-bazică se bazează pe reacția de neutralizare, în timpul reacției pH-ul soluției se modifică. O diagramă a pH-ului în funcție de volumul de titrant se numește curbă de titrare și arată de obicei astfel:
Pentru a determina punctul de echivalență, fie pH-metrie, fie indicatori care își schimbă culoarea când o anumită valoare pH. Sensibilitatea și acuratețea unei titrari sunt caracterizate de abruptul curbei de titrare.
Complexometria se bazează pe reacția de formare a complexului. Cel mai frecvent utilizat este acidul etilendiaminotetraacetic (EDTA).
(HOOC)(OOC-H2C)NH-CH2CH2-NH(CH2COO)(CH2COOH)
sau ea) sare disodica. Aceste substanțe sunt adesea numite complexe. Ele formează complexe puternice cu mulți cationi metalici, astfel încât aplicațiile de titrare necesită separare.
Titrarea redox este însoțită de o modificare a potențialului sistemului. Cursul titrarii este de obicei controlat prin metoda potentiometrica, vezi mai tarziu.
Titrarea precipitatiilor - argentometria este folosită cel mai adesea ca metodă de determinare a ionilor de halogenură. Acestea din urmă formează un precipitat aproape insolubil cu cationi de argint.
Metode analiza titrimetrică au precizie ridicată (eroare relativă de determinare - 0,1 - 0,3%), intensitate scăzută a muncii, ușurință în instrumentare. Titrimetria este utilizată pentru determinarea rapidă a concentrațiilor mari și medii de substanțe în soluții, inclusiv cele neapoase.
ANALIZA CANTITATIVA
Metode chimice clasice de analiză
Gravimetrie (analiza greutății).
Metoda se bazează pe măsurarea masei (greutății) unui compus slab solubil (precipitat) format ca urmare a unei reacții chimice între componentă şi reactiv determinate(precipitator). Măsurarea se realizează prin cântărire pe o balanță gravimetrică analitică.
Componentă determinată + precipitant = formă cântărită sediment
(formă determinată) (reactiv, (precipitat (gravimetric
reactiv) formă) formă)
Titrimetrie (analiza titrimetrică sau volumetrică).
Metoda se bazează pe măsurarea precisă a volumului unei soluții a unui reactiv cunoscut care a reacționat cu componenta determinată. folosit în titrimetrie. solutii titrate, a cărui concentrație este cunoscută. Aceste soluții se numesc titrant (soluții de lucru). Procesul de turnare treptat (adăugarea în picături) a unei soluții de titrant într-o soluție de analit se numește titrare.În timpul titrarii, se adaugă cantitatea de titrant echivalent cu cantitatea substanţa fiind determinată.
Sfârșitul reacției se numește punct stoichiometric sau punct de echivalență.
Experimental, sfârșitul titrarii este determinat de apariția sau dispariția culorii soluției, încetarea precipitațiilor, sau cu ajutorul indicatorilor. Acest punct, numit punctul final al titrarii
Cerințe de reacție care stau la baza metodelor
analiza cantitativa
Interacțiunea dintre componenta de determinat și reactiv trebuie să se desfășoare în anumite rapoarte stoechiometrice conform ecuației reacției. Reacția ar trebui să meargă aproape de final. Produsul de reacție trebuie să aibă o anumită compoziție și formulă exactă.
Reacția trebuie să fie rapidă viteza mare, care este deosebit de important pentru titrarea directă. Este dificil de fixat cu precizie punctul de echivalență pentru reacțiile lente. Reacțiile adverse sau concurente trebuie reduse la minimum.
Trebuie să existe o modalitate satisfăcătoare de a găsi (determina) punctul de echivalență și sfârșitul titrarii.
Titrimetrie
Clasificarea metodelor de analiză titrimetrică
După tipuri de reacții chimice
1. Titrare acid - bazică (metoda de neutralizare)
De exemplu.
HCl + NaOH = NaCI + H2O
sare tare tare
bază acidă
indicator
HCl + NH4OH \u003d NH4Cl + H2O
sare slabă
baza
titrant determinat
componentă
2. Titrare redox
De exemplu.
2 KMnO 4 + 10 FeSO 4 + 8 H 2 SO 4 = 2 MnSO 4 + 5 Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 8 H 2 O
agent oxidant agent reducător mediu acid
titrant determinat
substanţă
Metode de titrare
1. Metoda de titrare directă
Titrantul se adaugă în porții mici (în picături) în soluția de componentă care urmează să fie determinată până la punctul de echivalență.
Metoda de titrare inversă directă: la volumul exact al titrantului într-un balon conic, se adaugă în porții mici (picătură cu picătură) o soluție de analit din biuretă.
2.Titrare inversă sau titrare a reziduurilor
În acest caz, se folosesc doi titrant cu concentrații exacte cunoscute. Într-un balon conic, se adaugă în exces un volum exact al primului titrant V 1 cu o concentrație exactă C 1 la soluția de analit. Deoarece primul titrant este adăugat în exces, o parte din acesta reacţionează cu analitul, iar partea nereacţionată a primului titrant rămâne în soluţie şi este titrată cu al doilea titrant, iar acesta consumă volumul V2 al celui de-al doilea titrant cu o concentraţie. din C2.
Dacă concentrațiile titranților sunt egale între ele (C 1 \u003d C 2), atunci cantitatea de soluție a primului titrant V care a reacționat cu componenta care se determină este determinată de diferența dintre V 1 adăugat și cel titrat. V 2 volum:
Dacă concentrațiile de titrant nu sunt egale, atunci se calculează numărul de echivalenți molari (n) ai primului titrant care a reacționat cu analitul, prin diferența dintre numărul de echivalenți molari ai primului titrant C 1 V 1 și numărul de echivalenți molar ai celui de-al doilea titrant C 2 V 2:
n \u003d C 1 V 1 - C 2 V 2
Metoda de titrare inversă este utilizată atunci când nu este disponibil un indicator adecvat sau când reacția principală nu decurge foarte rapid.
De exemplu. Determinarea cantității de clorură de sodiu NaCl.
Se adaugă un volum în exces din primul titrant AgNO3 la soluția de NaCI. O parte din acest titrant reacţionează cu analitul conform ecuaţiei
AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3
Titrant 1 alb
Restul de titrant 1 (AgNO3), care nu a reacţionat cu NaCI, este apoi titrat cu un al doilea titrant NH4SCN.
AgN03 + NH4SCN = AgSCN + NH4NO3
Titrant 1 Titrant 2 roșu-brun
3. metoda de titrare prin substituție
Această metodă este utilizată atunci când din anumite motive este dificil să se determine punctul de echivalență, în special atunci când se lucrează cu substanțe instabile care se oxidează ușor de oxigenul atmosferic etc., sau substanțe greu de determinat prin titrare directă sau reacția continuăîncet.
Metoda constă în adăugarea unui reactiv auxiliar la substanța de determinat, la interacțiunea cu care cantitativ produsul de reacție este eliberat. Acest produs de reacție eliberat se numește adjunctși apoi titrată cu titrantul corespunzător.
De exemplu.
K 2 Cr 2 O 7 + 6 KI + 7 H 2 SO 4 \u003d 3 I 2 + 4 K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 7 H 2 O
produs acid auxiliar determinat
substanță reactiv mediu de reacție
adjunct
I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 \u003d 2 NaI + Na 2 S 4 O 6
Indicator de titrant adjunct
Calcule în titrimetrie
Legea echivalentelor: substanțele reacţionează între ele în cantităţi echivalente. LA vedere generala pentru orice substanţe care reacţionează conform legii echivalentelor
unde n este numărul de echivalenți molar ai reactanților.
unde C e este concentrația molară a echivalentului, mol / l.
C 1 V 1 = C 2 V 2
La aceeași concentrație de soluții ale substanțelor care reacţionează, reacțiile se desfășoară între volumele lor egale.
De exemplu. Pentru 10,00 ml de soluție acidă se consumă 10,00 ml de soluție alcalină dacă concentrația lor este de 0,1 mol/l.
Titrul(T) soluție este masa unei substanțe conținută în 1 ml de soluție (sau 1 cm 3), dimensiunea este g/ml.
T \u003d m (substanță) / V (soluție)
T \u003d C e M e / 1000
De exemplu. T (HCl / HCl) = 0,0023 g / ml se citește: titrul de acid clorhidric(sau acid clorhidric) pentru HCI este de 0,0023 g/ml. Aceasta înseamnă că fiecare 1 ml din această soluție de acid clorhidric conține 0,0023 g HCI sau 2,3 mg în 1 ml.
METODA DE NEUTRALIZARE
Metoda cu o singură greutate
De exemplu. O anumită probă este luată într-un balon conic m(chimic pur) acid oxalic H 2 C 2 O 4 2H 2 O (cântărit pe o balanță analitică cu cel mai apropiat 0,0001 g). Dizolvat în apă și titrat complet cu soluție de NaOH cu indicator metil-orange. Volumul folosit pentru titrare V ml soluție de NaOH. Calculați concentrația de NaOH.
Pentru a calcula concentrația de NaOH, folosim formula:
m (H 2 C 2 O 4 2H 2 O) \u003d C (NaOH) x V (NaOH) x M (1/2 H 2 C 2 O 4 2H 2 O)
Din această formulă derivăm C (NaOH), toate celelalte date sunt cunoscute.
ANALIZA CANTITATIVA
METODE DE ANALIZĂ CANTITATIVĂ
În analiza cantitativă se disting metodele chimice, fizice și fizico-chimice.Atribuirea unei metode la un grup sau altul depinde de măsura în care definiția compoziție chimică substanțe prin această metodă se bazează pe utilizarea substanțelor chimice sau procese fizice, sau o combinație a ambelor procese.
Dezvoltat metode de analiză, care se bazează pe utilizarea aproape tuturor proprietăților chimice și fizice cunoscute ale atomilor și moleculelor. Ar trebui luat în considerare faptul că tehnica analitica, de regulă, constă din mai multe etape, fiecare fiind bazată pe o anumită proprietate.
Potrivit a trei state agregate materie - solidă, lichidă, gazoasă - măsurători cantitative se poate realiza prin determinarea masei (prin cântărire) şi prin determinarea volumelor de substanţe lichide sau gazoase.
Metode chimice
Metodele chimice se bazează pe următoarele transformări: formarea unui precipitat sau dizolvarea unui precipitat, formarea unui compus colorat sau modificarea culorii unei soluții, formarea de substanțe gazoase.
Metodele chimice sunt folosite în analize care se numesc „clasice”. Sunt bine testate, constau din mai multe etape, fiecare introducând propria sa eroare și necesită ca analistul să fie atent, precis și să aibă o mare răbdare.
