Kvantitatívna analýza umožňuje inštalovať elementárne a molekulové zloženie skúmaný objekt alebo obsah jeho jednotlivých zložiek.
V závislosti od predmetu štúdia sa rozlišuje anorganická a organická analýza. Na druhej strane sa delia na elementárna analýza, ktorého úlohou je zistiť, koľko prvkov (iónov) je obsiahnutých v analyzovanom objekte, na molekulových a funkčná analýza s, dávajúc odpoveď o kvantitatívnom obsahu radikálov, zlúčenín, ako aj funkčné skupiny atómov v analyzovanom objekte.
Metódy kvantitatívnej analýzy
Klasické metódy kvantitatívnej analýzy sú gravimetrická (hmotnostná) analýza a titrimetrická (objemová) analýza.
Inštrumentálne metódy analýzy
Fotometria a spektrofotometria
Metóda je založená na využití základného zákona absorpcie svetla. A=elc. Kde A je absorpcia svetla, e je molárny koeficient absorpcie svetla, l je dĺžka absorbujúcej vrstvy v centimetroch, c je koncentrácia roztoku. Existuje niekoľko metód fotometrie:
1. Atómová absorpčná spektroskopia
2. Atómová emisná spektroskopia.
3. Molekulová spektroskopia.
Atómová absorpčná spektroskopia
Na vykonanie analýzy touto metódou je potrebný spektrometer. Podstatou analýzy je osvetliť atomizovanú vzorku monochromatickým svetlom a potom rozložiť svetlo, ktoré prešlo vzorkou, pomocou akéhokoľvek rozptylovača svetla a detektora na fixáciu absorpcie.
Na atomizáciu vzorky sa používajú rôzne atomizéry. Najmä: plameň, vysokonapäťová iskra, indukčne viazaná plazma. Každý atomizér má svoje pre a proti. Na rozklad svetla sa používajú aj rôzne disperzanty. Toto je difrakčná mriežka, hranol, svetelný filter.
Atómová emisná spektroskopia
Táto metóda sa mierne líši od metódy atómovej absorpcie. Ak v ňom bol samostatný zdroj svetla zdrojom svetla, potom pri metóde atómovej emisie slúži ako zdroj žiarenia samotná vzorka. Všetko ostatné je podobné.
Chromatografia
Chromatografia (z gréckeho chroma, Genitív chromatos - farba, farba a ... grafika), fyzikálno-chemická metóda na separáciu a analýzu zmesí, založená na rozdelení ich zložiek medzi dve fázy - stacionárnu a mobilnú (eluent), pretekajúcu cez stacionárnu fázu.
Odkaz na históriu. Metódu vyvinul v roku 1903 M. Tsvet, ktorý ukázal, že pri prechode zmesi rastlinných pigmentov cez vrstvu bezfarebného sorbentu sa jednotlivé látky usporiadajú do samostatných farebných zón. Takto získaný farebný sorbentový stĺpec sa nazýval Tsvetový chromatogram a metóda - X. Následne sa termín „chromatogram“ začal pripisovať tzv. rôzne cesty fixovanie výsledkov mnohých typov X. Avšak až do 40. rokov. H. nedostal náležitý vývoj. Až v roku 1941 objavili A. Martin a R. Sing metódu distribučnej chromatografie a ukázali jej široké možnosti pri štúdiu bielkovín a sacharidov. V 50. rokoch. Martin a americký vedec A. James vyvinuli röntgenovú metódu plyn-kvapalina.
Hlavné typy Ch Podľa charakteru interakcie, ktorá určuje distribúciu zložiek medzi eluentom a stacionárnou fázou, sa rozlišujú tieto hlavné typy Ch - adsorpčné, distribučné, iónomeničové, vylučovacie (molekulové sito) a sedimentárne. Adsorpčný chlór je založený na rozdiele v sorbovateľnosti látok, ktoré sa majú oddeliť adsorbentom ( pevný s rozvinutým povrchom); distribučná chémia - na rozdielnej rozpustnosti zložiek zmesi v stacionárnej fáze (vysokovriaca kvapalina nanesená na pevnom makroporéznom nosiči) a eluente (treba mať na pamäti, že pri distribučnom separačnom mechanizme dochádza k pohybu zón zložiek). je tiež čiastočne ovplyvnená adsorpčnou interakciou analyzovaných zložiek s pevným sorbentom); iónomeničová chémia - na rozdiele konštánt iónomeničovej rovnováhy medzi stacionárnou fázou (iónomeničom) a zložkami separovanej zmesi; vylučovanie (molekulové sito) Ch.- na rozdielnu priepustnosť molekúl zložiek do stacionárnej fázy (vysokoporézny neiónový gél). Veľkostne vylučovacia chromatografia sa delí na gélovú filtráciu (GPC), v ktorej je eluentom nevodné rozpúšťadlo, a gélovú filtráciu, v ktorej je eluentom voda. Sedimentárny X je založený na rozdielnej schopnosti oddelených zložiek zrážať sa na pevnej stacionárnej fáze.
Podľa stavu agregácie eluentu sa rozlišuje plyn a kvapalina X. V závislosti od stavu agregácie stacionárna fáza plynný chlór je plynová adsorpcia (stacionárna fáza je pevný adsorbent) a plyn-kvapalina (stacionárna fáza je kvapalná), zatiaľ čo kvapalný chlór je adsorpcia kvapalina (alebo pevná látka-kvapalina) a kvapalina-kvapalina. Ten, podobne ako plyn-kvapalina, je distributívna chemikália.Chémia tuhá látka-kvapalina zahŕňa chémiu tenkej vrstvy a chémiu papiera.
Existujú kolóny a rovinné X. V kolóne sú špeciálne rúrky - kolóny naplnené sorbentom a mobilná fáza sa v dôsledku poklesu tlaku pohybuje vo vnútri kolóny. Rôzne stĺpcovité X. - kapilárne, keď sa na vnútorné steny nanesie tenká vrstva sorbentu kapilárna trubica. Rovinný chlad sa delí na tenkovrstvový a papierový. V tenkovrstvovej chémii sa na sklo, resp. kovová platňa; v prípade papierovej chromatografie sa používa špeciálny chromatografický papier. V planárnej chémii dochádza k pohybu mobilnej fázy v dôsledku kapilárnych síl.
Pri chromatografii je možné meniť teplotu, zloženie eluentu, jeho prietok a ďalšie parametre podľa daného programu.
V závislosti od spôsobu pohybu separovanej zmesi pozdĺž vrstvy sorbentu sa rozlišujú tieto typy Xing: čelné, rozvíjajúce a premiestňovacie. Pri čelnom prevedení sa do vrstvy sorbentu kontinuálne zavádza oddelená zmes, pozostávajúca z nosného plynu a oddelených zložiek, napríklad 1, 2, 3, 4, ktorá je sama o sebe mobilnou fázou. Nejaký čas po začatí procesu je najmenej sorbovaná zložka (napríklad 1) pred ostatnými a vystupuje ako zóna čistej látky pred všetkými a za ňou, v poradí sorpcie, zóny zmesí komponenty sú postupne umiestnené: 1 + 2, 1 + 2 + 3, 1 + 2 + 3 + 4 (obr., a). Vo vyvíjacom variante prúd eluentu kontinuálne prechádza cez vrstvu sorbentu a do vrstvy sorbentu sa periodicky zavádza zmes látok, ktoré sa majú oddeliť. cez určitý čas dochádza k rozdeleniu počiatočná zmes na čistých látkach umiestnených v oddelených zónach na sorbente, medzi ktorými sú zóny eluentu (obr., b). Vo variante s vytesňovaním sa do sorbentu zavedie separovaná zmes a následne prúd nosného plynu obsahujúci vytesňovač (eluent), pri pohybe ktorého sa zmes po určitom čase rozdelí na zóny. čisté látky, medzi ktorými budú zóny ich zmesi (obr., c). Viacero typov chromatografií sa vykonáva pomocou prístrojov nazývaných chromatografy, vo väčšine z nich sa používa vývojový variant chromatografie Chromatografy sa používajú na analýzu a preparatívnu (aj priemyselnú) separáciu zmesí látok. Látky separované v chromatografickej kolóne spolu s eluentom v priebehu analýzy vstupujú v rôznych časových intervaloch do detekčného zariadenia inštalovaného na výstupe z chromatografickej kolóny, ktoré zaznamenáva ich koncentrácie v čase. Výsledná výstupná krivka sa nazýva chromatogram. Pre kvalitatívnu chromatografickú analýzu sa stanoví čas od okamihu vstreknutia vzorky po výstup každej zložky z kolóny pri danej teplote a pri použití určitého elučného činidla. Pre kvantitatívnu analýzu sa stanovia výšky alebo plochy chromatografických píkov, pričom sa zohľadnia koeficienty citlivosti detekčného zariadenia použitého na analyzované látky.
Plynová chromatografia, pri ktorej sa ako eluent (nosný plyn) používa hélium, dusík, argón a iné plyny, sa najčastejšie používa na analýzu a separáciu látok, ktoré prechádzajú do plynného stavu bez rozkladu. Ako sorbenty (častice s priemerom 0,1 – 0,5 mm) pre variant s plynovou adsorpciou sa používajú silikagély, hliníkové gély, molekulové sitá, porézne polyméry a iné sorbenty so špecifickým povrchom 5–500 m2/g. z X. Pre chémiu plyn-kvapalina sa sorbent pripravuje nanesením kvapaliny vo forme filmu (uhľovodíky s vysokou teplotou varu, estery, siloxány atď.) s hrúbkou niekoľkých mikrónov na pevnom nosiči so špecifickým povrchom 0,5-5 m2/g alebo viac. Limity prevádzkových teplôt pre plynovo-adsorpčnú verziu X. sú od -70 do 600 °C, pre plynovo-kvapalinovú verziu od -20 do 400 °C. Plynný chlór môže oddeliť niekoľko cm3 plynu alebo mg kvapalných (pevných) látok; čas analýzy od niekoľkých sekúnd do niekoľkých hodín.
V kvapalnej kolónovej chémii sa ako eluent používajú vysoko prchavé rozpúšťadlá (napríklad uhľovodíky, étery a alkoholy) a silikagély (vrátane silikagélov s rôznymi funkčnými skupinami, ako je éter, alkohol a iné, chemicky naočkované na povrch) sa používajú ako stacionárna fáza. ), hliníkové gély, porézne sklá; veľkosť častíc všetkých týchto sorbentov je niekoľko mikrónov. Dodávaním eluentu pod tlakom až do 50 MN/m2 (500 kgf/cm2) je možné skrátiť čas analýzy z 2-3 hodín na niekoľko minút. Na zvýšenie účinnosti separácie komplexných zmesí sa využíva časovo naprogramovaná zmena vlastností eluentu zmiešaním rozpúšťadiel rôznej polarity (gradientová elúcia).
Kvapalná chémia na molekulových sitách sa vyznačuje použitím sorbentov, ktoré majú póry presne definovanej veľkosti (porézne sklá, molekulové sitá vrátane dextránu a iné gély). V tenkovrstvovom a papierovom chlóre sa skúmaná kvapalná zmes nanesie na štartovaciu čiaru (začiatok dosky alebo prúžku papiera) a potom sa rozdelí na zložky vzostupným alebo zostupným prúdom eluentu. Následná detekcia (vývoj) separovaných látok na chromatograme (ako sa v týchto prípadoch nazýva platňa s naneseným sorbentom alebo chromatografický papier, na ktorom bola skúmaná zmes rozdelená na zložky) sa uskutočňuje pomocou ultrafialovej (UV) spektroskopie. infračervená (IR) spektroskopia alebo reakčné činidlá, ktoré tvoria farebné zlúčeniny s analyzovanými látkami.
Zloženie zmesí je pomocou týchto typov chlóru kvalitatívne charakterizované určitou rýchlosťou pohybu škvŕn látok v pomere k rýchlosti pohybu rozpúšťadla za daných podmienok. Kvantitatívna analýza sa vykonáva meraním intenzity farby látky na chromatograme.
Ch. je široko používaný v laboratóriách a priemysle na kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu viaczložkových systémov, riadenie výroby najmä v súvislosti s automatizáciou mnohých procesov a tiež na preparatívnu (aj priemyselnú) izoláciu jednotlivých látok (napr. ušľachtilé kovy), ktorý oddeľuje vzácne a stopové prvky.
Plynová chémia sa používa na separáciu plynov, stanovenie nečistôt škodlivé látky vo vzduchu, vode, pôde, priemyselných produktoch; stanovenie zloženia produktov hlavnej organickej a petrochemickej syntézy, výfukových plynov, lieky, ako aj v súdnom lekárstve atď. Zariadenia a metódy na analýzu plynov v vesmírne lode, analýza atmosféry Marsu, identifikácia organickej hmoty v mesačných horninách atď.
Chémia plynov sa používa aj na stanovenie fyzikálno-chemických charakteristík jednotlivých zlúčenín: adsorpčné a rozpúšťacie teplo, entalpia, entropia, rovnovážne konštanty a tvorba komplexu; pre pevné látky táto metóda umožňuje merať špecifický povrch, pórovitosť, katalytickú aktivitu.
Kvapalná chémia sa používa na analýzu, separáciu a čistenie syntetických polymérov, liečiv, detergentov, proteínov, hormónov a iných biologických látok. dôležité súvislosti. Použitie vysoko citlivých detektorov umožňuje pracovať s veľmi malými množstvami látok (10-11-10-9 g), čo je mimoriadne dôležité pri biologický výskum. Často používané molekulové sito X. a X. podľa afinity; ten druhý je založený na schopnosti molekúl biologické látky selektívne medzi sebou komunikovať.
Tenkovrstvové a papierové chemické látky sa používajú na analýzu tukov, sacharidov, bielkovín atď. prírodné látky a anorganické zlúčeniny.
V niektorých prípadoch sa na identifikáciu látok používa chromatografia v kombinácii s inými fyzikálno-chemickými a fyzikálnymi metódami, ako je hmotnostná spektrometria, IČ a UV spektroskopia a iné.Na interpretáciu chromatogramov a výber experimentálnych podmienok sa používajú počítače.
Lit.: Zhukhovitsky A.A., Turkeltaub N.M., Plynová chromatografia, M., 1962; Kiselev A.V., Yashin Ya.I., Plynová adsorpčná chromatografia, M., 1967; Sakodynsky K.I., Volkov S.A., Preparatívna plynová chromatografia, M., 1972; Golbert K.A., Vigdergauz M.S., Kurz plynovej chromatografie, M., 1974; Chromatografia na papieri, prekl. z Česka, M., 1962; Determan G., Gélová chromatografia, trans. z nemčiny, M., 1970; Morris C. J. O., Morris P., Separačné metódy v biochémii, L., 1964.
RFA
Aktivačná analýza
pozri tiež
Literatúra
Nadácia Wikimedia. 2010.
Pozrite si, čo je to „Kvantitatívna analýza“ v iných slovníkoch:
KVANTITATÍVNA ANALÝZA, identifikácia veličín chemických látok zahrnuté v materiáli alebo zmesi. Na analýzu sa používajú chemické metódy ako neutralizácia a oxidácia, počas ktorých sa určuje koncentrácia zložiek ... ... Vedecké a technické encyklopedický slovník
- (a. kvantitatívna analýza; n. Quantitatsanalyse; f. kvantitatívna analýza; i. analisis cuantitativo) stanovenie obsahu alebo množstiev. pomery prvkov, funkčných skupín, zlúčenín alebo fáz v analyzovanom objekte. K.a.…… Geologická encyklopédia
Stanovenie obsahu alebo kvantitatívnych pomerov zložiek v analyzovanom objekte. kapitola analytická chémia. Dôležitá charakteristika metód kvantitatívnej analýzy, okrem špecificity a detekčného limitu (pozri Kvalitatívna analýza), ... ... Veľký encyklopedický slovník
kvantitatívna analýza- - analýza, ktorej účelom je zistiť množstvo vo vzorke určitých chemické prvky atómové zoskupenia alebo štruktúry. Slovník analytickej chémie... Chemické termíny
KVANTITATÍVNA ANALÝZA- úsek analytickej chémie, ktorého úlohou je určiť množstvo (obsah) prvkov (iónov), radikálov, funkčných skupín, zlúčenín alebo fáz v analyzovanom objekte. K. a. umožňuje určiť elementárne a molekulárne zloženie ... ... Veľká polytechnická encyklopédia
Úlohou kvantitatívnej analýzy je určiť kvantitatívne
Všetky metódy kvantitatívnej analýzy sú rozdelené na chemické, fyzikálno-chemické a fyzikálne. Chemické metódy zahŕňajú gravimetrické, titrimetrické a plynové analýzy, fyzikálno-chemické metódy zahŕňajú fotometriu, elektrochemické a chromatografické analýzy, fyzikálne spektrálna analýza, luminiscenčné.
1. Gravimetrická analýza je založená na stanovení hmotnosti látky uvoľnenej v čistej forme alebo ako zlúčenina známeho zloženia. Napríklad na stanovenie množstva bária v jeho zlúčeninách sa ión Ba 2+ vyzráža zriedenou kyselinou sírovou. Zrazenina BaS04 sa odfiltruje, premyje, kalcinuje a presne odváži. Podľa hmotnosti zrazeniny BaSO 4 a jej vzorca vypočítajte, koľko obsahuje
bárium. Gravimetrická metóda poskytuje výsledky s vysokou presnosťou, ale je veľmi náročná na prácu.
2. Titračná analýza založené na presnom meraní objemu činidla,
vynaložené na reakciu s určitou zložkou. Činidlo sa odoberá vo forme roztoku určitej koncentrácie - titrovaného (štandardného) roztoku. Okamih, kedy bude činidlo pridané v množstve ekvivalentnom obsahu analytu, t.j. je určený koniec reakcie rôzne cesty. Počas titrácie sa činidlo naleje v množstve ekvivalentnom množstvu testovanej látky. Na základe znalosti objemu a presnej koncentrácie roztoku, ktorý reagoval s látkou, ktorá sa má stanoviť, sa vypočíta jeho množstvo.
Titračná analýza poskytuje menej presné výsledky ako gravimetrická analýza, ale jej dôležitou výhodou je vysoká rýchlosť analýza. V závislosti od typu reakcií, ktoré sa vyskytujú počas titrácie, titračná analýza zahŕňa acidobázické titračné metódy, oxidimetrické metódy a zrážacie a komplexačné metódy.
3. Metódy fotometrie sú založené na meraní absorpcie, priepustnosti a rozptylu svetla roztokom. Pre väčšinu fotometrických metód sa používajú takzvané farebné reakcie, t.j. chemické reakcie sprevádzané zmenou farby roztoku. Metóda založená na stanovení obsahu látky podľa intenzity farby sa nazýva kolorimetria. Intenzita farby roztoku sa hodnotí vizuálne alebo pomocou vhodných prístrojov.
Niekedy sa stanovovaná zložka premení na ťažko rozpustnú zlúčeninu a jej obsah sa posúdi podľa intenzity zákalu roztoku. Metóda založená na tomto princípe sa nazýva tzv nefelometria. Na stanovenie zložiek, ktoré tvoria zloženie analytu vo veľmi malých množstvách, sa používajú metódy kolorimetrie a nefelometrie. Presnosť tejto metódy je nižšia ako gravimetrická alebo titrimetrická.
4. Elektrochemické metódy. Tieto metódy zahŕňajú elektrogravimetrickú analýzu, konduktometriu, potenciometriu a polarografiu. Elektrogravimetrická metóda používa sa na stanovenie koncentrácie kovov. Prvok, ktorý sa má stanoviť, sa nanáša elektrolýzou na elektródu, ktorej hmotnosť je známa. Konduktometria a potenciometria súvisiace s elektrotitrimetriou. Koniec reakcie počas titrácie sa stanoví buď meraním elektrickej vodivosti roztoku alebo meraním potenciálu elektródy ponorenej do testovaného roztoku. Potenciometrická metóda sa používa aj na stanovenie pH roztoku. Definícia založená na meraní elektromotorická sila roztoku (emf), ktorý závisí od koncentrácie vodíkových iónov. Pri polarografickej metóde t. j. množstvo stanovovaného iónu sa posudzuje podľa charakteru krivky prúdu a napätia (polarogram) získanej elektrolýzou testovaného roztoku s kvapkou ortuťová katóda v špeciálnom prístroji - polarografe. Táto metóda je iná vysoká citlivosť. Pomocou polarografickej metódy je možné kvalitatívne a kvantitatívne stanoviť v rovnakom roztoku rôzne prvky bez použitia chemických reakcií.
Metódy analytickej chémie možno klasifikovať na základe rozdielne princípy. V závislosti od meranej vlastnosti látky sa rozlišujú tieto metódy: chemické; fyzikálne a chemické; fyzické (tabuľka 14). Základom chemických metód sú analytické chemické reakcie. Fyzikálne a chemické metódy sú založené na meraní akéhokoľvek fyzické parametre chemický systém v závislosti od povahy komponentov systému a meniace sa v priebehu chemickej reakcie. Medzi tieto parametre patria napríklad hodnoty potenciálov v potenciometrii, optické hustoty v spektrofotometrii a pod. Fyzikálne metódy nesúvisia s aplikáciou chemické reakcie. Zloženie látky sa určuje zmenou akéhokoľvek fyzikálne vlastnosti objekt (hustota, viskozita, intenzita žiarenia atď.). Neexistujú jasné hranice medzi chemickými a fyzikálno-chemickými a fyzikálno-chemickými a fyzikálnymi metódami. Fyzické a fyzikálne a chemické metódyčasto označované ako inštrumentálne. AT nedávne časy použiť takzvané „hybridné“ metódy, ktoré kombinujú dve alebo viac metód. Napríklad chromato-hmotnostná spektrometria.
Metódy kvantitatívnej analýzy
|
Analytické metódy |
||
|
Chemický |
Fyzikálno-chemické |
Fyzické |
|
gravimetria titrimetria |
elektrochemické spektroskopický (optický) fluorescenčné kinetická termometrické chromatografické |
spektroskopické (nie optické) jadrovej fyziky rádiochemický |
|
Analytický signál (hodnota funkčne súvisiaca s obsahom analytu) |
||
|
zmena farby indikátora, uvoľnenie plynu, sedimentu atď. |
|
|
Analýza látky spočíva v získaní empiricky informácie o jeho chemickom zložení. Bez ohľadu na použité metódy sa na analýzu kladú tieto požiadavky:
- 1. Presnosť analýzy je spoločnou charakteristikou metódy vrátane jej správnosti a reprodukovateľnosti.
- 2. Správnosť výsledkov analýzy - získanie výsledkov blízkych skutočným.
- 3. Reprodukovateľnosť – získanie rovnakých alebo podobných výsledkov pri opakovaných stanoveniach.
- 4. Expresivita - rýchlosť analýzy.
- 5. Citlivosť - minimálne množstvo látka, ktorá môže byť stanovená touto metódou.
- 6. Všestrannosť – schopnosť definovať veľa komponentov. Dôležité je najmä ich súčasné stanovenie v jednej vzorke.
- 7. Automatizácia analýzy. Pri vykonávaní hromadných homogénnych analýz by sa mala zvoliť metóda, ktorá umožňuje automatizáciu, ktorá znižuje náročnosť práce, chyby, zvyšuje rýchlosť a znižuje náklady na analýzu.
- 21. Metóda charakteristickej analýzy
Kvantitatívna analýza, kombinácia chemických, fyzikálno-chemických a fyzikálne metódy definície kvantitatívny pomer zložky, ktoré tvoria analyt. Spolu s kvalitatívnou analýzou To. a. je jedným z hlavných odborov analytickej chémie. Podľa množstva látky odobratej na analýzu sa rozlišujú makro-, semi-mikro-, mikro- a ultra-mikrometódy K. a. Pri makrometódach je hmotnosť vzorky zvyčajne > 100 mg, objem roztoku > 10 ml; v ultramikrometódach - 1-10-1 mg, respektíve 10-3-10-6 ml (pozri tiež Mikrochemická analýza, Ultramikrochemická analýza). V závislosti od predmetu štúdia sa rozlišujú anorganické a organické K. a., ktoré sa zase delia na elementárne, funkčné n molekulárna analýza. Elementárna analýza umožňuje určiť obsah prvkov (iónov), funkčná analýza - obsah funkčných (reaktívnych) atómov a skupín v analyzovanom objekte. Molekulárna K. a. zabezpečuje analýzu jednotlivca chemické zlúčeniny, vyznačujúci sa určitým molekulová hmotnosť. Dôležitosť má takzvanú fázovú analýzu - súbor metód na separáciu a analýzu jednotlivých štruktúrnych (fázových) zložiek heterogénne systémy. Okrem špecifickosti a citlivosti (pozri kvalitatívnu analýzu), dôležitá charakteristika metódy K. a. - presnosť, to znamená hodnota relatívnej chyby určenia; presnosť a citlivosť v K. a. vyjadrené v percentách.
Ku klasickým chemickým metódam K. a. zahŕňajú: gravimetrickú analýzu založenú na presnom meraní hmotnosti analytu a volumetrickú analýzu. Posledná zahŕňa volumetrickú titrimetrickú analýzu - metódy na meranie objemu roztoku činidla spotrebovaného pri reakcii s analytom a analýzu objemu plynu - metódy na meranie objemu analyzovaných plynných produktov (pozri Titrimetrická analýza, Analýza plynov).
Popri klasických chemických metódach sú široko používané fyzikálne a fyzikálno-chemické (inštrumentálne) metódy CA, založené na meraní optických, elektrických, adsorpčných, katalytických a iných charakteristík analyzovaných látok, ktoré závisia od ich množstva (koncentrácie). Obvykle sú tieto metódy rozdelené do nasledujúcich skupín: elektrochemické (konduktometria, polarografia, potenciometria atď.); spektrálne alebo optické (emisná a absorpčná spektrálna analýza, fotometria, kolorimetria, nefelometria, luminiscenčná analýza atď.); röntgenové žiarenie (absorpčná a emisná röntgenová spektrálna analýza, röntgenová fázová analýza atď.); chromatografická (kvapalina, plyn, plyn-kvapalina atď.); rádiometrické (aktivačná analýza atď.); hmotnostná spektrometria. Uvedené metódy, nižšie ako chemické v presnosti, výrazne ich prevyšujú v citlivosti, selektivite, rýchlosti vykonávania. Presnosť chemických metód K. a. je zvyčajne v rozsahu 0,005-0,1 %; chyby v určovaní inštrumentálnymi metódami sú 5-10% a niekedy oveľa viac. Citlivosť niektorých metód Do. a. je uvedené nižšie (%):
Objem ................................................. ......10-1
Gravimetrické ................................................. .. 10-2
Emisná spektrálna ............................. 10-4
Absorpčné röntgenové spektrum ...... 10-4
Hmotnostná spektrometria ................................... 10-4
Coulometrická ................................................... 10-5
Ide o gravimetrické a titrimetrické metódy. Hoci postupne ustupujú inštrumentálnym metódam, v presnosti zostávajú neprekonané: ich relatívna chyba menej ako 0,2%, zatiaľ čo inštrumentálne - 2-5%. Zostávajú štandardné pre hodnotenie správnosti výsledkov iných metód. Hlavné použitie: presné stanovenie veľkých a stredných množstiev látok.
gravimetrická metóda spočíva v izolácii látky v jej čistej forme a jej zvážení. Najčastejšie sa izolácia vykonáva zrážaním. Zrazenina by mala byť prakticky nerozpustná. Stanovená zložka by sa mala takmer úplne vyzrážať, aby koncentrácia zložky v roztoku nepresiahla 10 -6 M. Táto zrazenina by mala byť čo najhrubšia, aby sa dala ľahko vymyť. Zrazenina musí byť stechiometrická zlúčenina určitého zloženia. Pri zrážaní sa zachytávajú nečistoty (spoluzrážanie), preto ho treba umývať. Potom sa zrazenina musí vysušiť a odvážiť.
Aplikácia gravimetrických metód:
Môžete určiť väčšinu anorganických katiónov, aniónov, neutrálnych zlúčenín. Na zrážanie sa používajú anorganické a organické činidlá; posledné sú selektívnejšie. Príklady:
AgN03 + HCl \u003d AgCl + HNO3
(stanovenie strieborných alebo chloridových iónov),
BaCl2 + H2S04 \u003d BaS04 + 2HCl
(stanovenie báryových alebo síranových iónov).
Katióny niklu sa vyzrážajú dimetylglyoxímom.
Titrimetrické metódy použiť reakcie v roztokoch. Nazývajú sa aj objemové, pretože sú založené na meraní objemu roztoku. Spočívajú v postupnom pridávaní roztoku látky s neznámou koncentráciou do roztoku látky reagujúcej s ním (so známou koncentráciou), ktorá sa nazýva titran. Látky medzi sebou reagujú v ekvivalentných množstvách: n 1 =n 2 .
Od n \u003d CV, kde C - molárnej koncentrácie ekvivalent, V je objem, v ktorom je látka rozpustená, potom pre stechiometricky reagujúce látky platí:
C 1 V 1 \u003d C 2 V 2
Preto je možné nájsť neznámu koncentráciu jednej z látok (napríklad C 2), ak je známy objem jej roztoku a objem a koncentrácia látky, ktorá s ním reagovala. Keď poznáte molekulovú hmotnosť ekvivalentu M, môžete vypočítať hmotnosť látky: m 2 \u003d C 2 M.
Na určenie konca reakcie (tzv. bod ekvivalencie) sa používa zmena farby roztoku alebo sa meria nejaká fyzikálno-chemická vlastnosť roztoku. Používajú sa všetky typy reakcií: neutralizácia kyselín a zásad, oxidácia a redukcia, komplexácia, zrážanie. Klasifikácia titračných metód je uvedená v tabuľke:
|
Titračná metóda, typ reakcie |
Podskupiny metód |
Titranty |
|
Acidobázická |
Acidometria | |
|
Alkalimetria |
NaOH, Na2C03 |
|
|
redox |
permanganatometria | |
|
Jodometria | ||
|
dichromatometria | ||
|
Bromatometria | ||
|
Jodatometria | ||
|
Komplexometrické |
Komplexometria | |
|
Zrážky |
Argentometria |
Titrácia je buď priama alebo reverzná. Ak je rýchlosť reakcie nízka, pridá sa známy prebytok titračného činidla, aby sa reakcia dokončila, a potom sa množstvo nezreagovaného titračného činidla stanoví titráciou s iným činidlom.
Acidobázická titrácia je založená na neutralizačnej reakcii, počas reakcie sa mení pH roztoku. Graf závislosti pH na objeme titračného činidla sa nazýva titračná krivka a zvyčajne vyzerá takto:
Na určenie bodu ekvivalencie buď pH-metria alebo indikátory, ktoré kedy menia farbu určitú hodnotu pH. Citlivosť a presnosť titrácie sú charakterizované strmosťou titračnej krivky.
Komplexometria je založená na reakcii tvorby komplexu. Najčastejšie sa používa kyselina etyléndiamíntetraoctová (EDTA).
(HOOC)(OOC-H2C)NH-CH2CH2-NH(CH2COO)(CH2COOH)
alebo jej) disodná soľ. Tieto látky sa často nazývajú komplexóny. Tvoria silné komplexy s mnohými katiónmi kovov, takže titračné aplikácie vyžadujú separáciu.
Redoxná titrácia je sprevádzaná zmenou potenciálu systému. Priebeh titrácie sa zvyčajne riadi potenciometrickou metódou, pozri ďalej.
Titrácia zrážok - argentometria sa najčastejšie používa ako metóda na stanovenie halogenidových iónov. Posledne menované tvoria takmer nerozpustnú zrazeninu s katiónmi striebra.
Metódy titračná analýza majú vysokú presnosť (relatívna chyba stanovenia - 0,1 - 0,3%), nízku náročnosť na prácu, jednoduchosť prístrojového vybavenia. Titrimetria sa používa na rýchle stanovenie vysokých a stredných koncentrácií látok v roztokoch vrátane nevodných.
KVANTITATÍVNA ANALÝZA
Klasické chemické metódy analýzy
Gravimetria (rozbor hmotnosti).
Metóda je založená na meraní hmotnosti (hmotnosti) zle rozpustnej zlúčeniny (precipitátu) vytvorenej ako výsledok chemickej reakcie medzi určenú zložku a činidlo(precipitátor). Meranie sa vykonáva vážením na analytických gravimetrických váhach.
Stanovená zložka + zrážadlo = sediment odvážená forma
(stanovená forma) (činidlo, (precipitované (gravimetrické).
činidlo) forma) forma)
Titrimetria (titračná alebo volumetrická analýza).
Metóda je založená na presnom meraní objemu roztoku známeho činidla, ktoré reagovalo so stanovovanou zložkou. používané v titrimetrii. titrované roztoky, ktorého koncentrácia je známa. Tieto riešenia sú tzv titranty (pracovné roztoky). Proces postupného prilievania (po kvapkách) titračného roztoku do roztoku analytu sa nazýva titrácia. Počas titrácie sa pridáva množstvo titračného činidla ekvivalentné množstvu látka, ktorá sa určuje.
Koniec reakcie sa nazýva stechiometrický bod alebo bod ekvivalencie.
Experimentálne sa koniec titrácie určí objavením sa alebo vymiznutím farby roztoku, zastavením zrážania alebo pomocou indikátorov. Tento bod sa nazýva koncový bod titrácie
Požiadavky na reakcie, ktoré tvoria základ metód
kvantitatívna analýza
Interakcia medzi zložkou, ktorá sa má stanoviť, a činidlom musí prebiehať v určitých stechiometrických pomeroch podľa reakčnej rovnice. Reakcia by mala byť takmer dokončená. Reakčný produkt musí mať určité presné zloženie a vzorec.
Reakcia musí byť rýchla vysoká rýchlosť, čo je dôležité najmä pre priamu titráciu. Je ťažké presne stanoviť bod ekvivalencie pre pomalé reakcie. Nežiaduce alebo konkurenčné reakcie by sa mali obmedziť na minimum.
Musí existovať uspokojivý spôsob, ako nájsť (určiť) bod ekvivalencie a koniec titrácie.
Titrimetria
Klasifikácia metód titračnej analýzy
Podľa typov chemických reakcií
1. Acid – zásaditá titrácia (neutralizačná metóda)
Napríklad.
HCl + NaOH = NaCl + H2O
silná silná soľ
kyslá zásada
indikátor
HCl + NH40H \u003d NH4CI + H20
slabá soľ
základňu
titrant určený
komponent
2. Redoxná titrácia
Napríklad.
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
oxidačné činidlo redukčné činidlo kyslé prostredie
titrant určený
látka
Titračné metódy
1. Metóda priamej titrácie
Titranto sa pridáva po malých častiach (po kvapkách) do roztoku zložky, ktorá sa má stanoviť, až do bodu ekvivalencie.
Metóda priamej reverznej titrácie: k presnému objemu titračného činidla v kužeľovej banke pridajte po malých dávkach (po kvapkách) roztok analytu z byrety.
2.Spätná titrácia alebo titrácia rezíduí
V tomto prípade sa použijú dva titrátory so známymi presnými koncentráciami. V kužeľovej banke sa k roztoku analytu v nadbytku pridá presný objem prvého titrantu V 1 s presnou koncentráciou C 1 . Keďže sa prvý titrátor pridáva v nadbytku, jeho časť reaguje s analytom a nezreagovaná časť prvého titrantu zostáva v roztoku a titruje sa druhým titrantom, čím sa spotrebuje objem V 2 druhého titrantu s koncentráciou C2.
Ak sú koncentrácie titrantov navzájom rovnaké (C 1 \u003d C 2), potom množstvo roztoku prvého titrantu V, ktorý reagoval so stanovovanou zložkou, je určené rozdielom medzi pridaným V 1 a titrovaným Objem V 2:
Ak koncentrácie titrantov nie sú rovnaké, potom vypočítajte počet mólových ekvivalentov (n) prvého titrantu, ktorý reagoval s analytom, ako rozdiel medzi počtom mólových ekvivalentov prvého titrantu C 1 V 1 a počtom molárne ekvivalenty druhého titrantu C 2 V 2:
n \u003d C 1 V 1 - C 2 V 2
Metóda spätnej titrácie sa používa, keď nie je k dispozícii vhodný indikátor alebo keď hlavná reakcia neprebieha veľmi rýchlo.
Napríklad. Stanovenie množstva chloridu sodného NaCl.
K roztoku NaCl sa pridá nadbytočný objem prvého titrantu AgN03. Časť tohto titrantu reaguje s analytom podľa rovnice
AgN03 + NaCl = AgCl + NaN03
Titrant 1 biely
Zvyšok titračného činidla 1 (AgN03), ktorý nereagoval s NaCl, sa potom titruje druhým titračným činidlom NH4SCN.
AgN03 + NH4SCN = AgSCN + NH4NO3
Titrant 1 Titrant 2 červenohnedý
3. metóda substitučnej titrácie
Táto metóda sa používa vtedy, keď je z nejakého dôvodu obtiažne určiť bod ekvivalencie, najmä pri práci s nestabilnými látkami, ktoré ľahko oxidujú vzdušným kyslíkom a pod., alebo látkami, ktoré je ťažké určiť priamou titráciou, príp. reakcia prebieha pomaly.
Metóda spočíva v pridaní pomocného činidla k látke, ktorá sa má stanoviť, pri interakcii s ktorou kvantitatívne sa uvoľní reakčný produkt. Tento uvoľnený reakčný produkt sa nazýva námestník a potom titrovať vhodným titračným činidlom.
Napríklad.
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
určený pomocný kyslý produkt
látka činidlo reakčné médium
námestník
I 2 + 2 Na 2 S 2 O 3 \u003d 2 NaI + Na 2 S 4 O 6
Zástupca titračného indikátora
Výpočty v titrimetrii
Zákon ekvivalentov: Látky medzi sebou reagujú v ekvivalentných množstvách. AT všeobecný pohľad pre akékoľvek reagujúce látky podľa zákona ekvivalentov
kde n je počet molárnych ekvivalentov reaktantov.
kde C e je molárna koncentrácia ekvivalentu, mol / l.
C 1 V 1 = C 2 V 2
Pri rovnakej koncentrácii roztokov reagujúcich látok prebiehajú reakcie medzi ich rovnakými objemami.
Napríklad. Na 10,00 ml roztoku kyseliny sa spotrebuje 10,00 ml alkalického roztoku, ak sú ich koncentrácie 0,1 mol / l.
Titer(T) roztok je hmotnosť látky obsiahnutej v 1 ml roztoku (alebo 1 cm 3), rozmer je g / ml.
T \u003d m (látka) / V (roztok)
T \u003d C e M e / 1000
Napríklad. T (HCl/HCl) = 0,0023 g/ml odčítané: titer kyseliny chlorovodíkovej(alebo kyselina chlorovodíková) pre HCl je 0,0023 g/ml. To znamená, že každý 1 ml tohto roztoku kyseliny chlorovodíkovej obsahuje 0,0023 g HCl alebo 2,3 mg v 1 ml.
METÓDA NEUTRALIZÁCIE
Metóda jednej hmotnosti
Napríklad. Určitá vzorka sa odoberie do kužeľovej banky m(chemicky čistá) kyselina šťaveľová H 2 C 2 O 4 2H 2 O (navážená na analytických váhach s presnosťou na 0,0001 g). Rozpustí sa vo vode a úplne sa titruje roztokom NaOH s indikátorom metyloranže. Objem použitý na titráciu V ml roztoku NaOH. Vypočítajte koncentráciu NaOH.
Na výpočet koncentrácie NaOH používame vzorec:
m (H2C204 2H20) \u003d C (NaOH) x V (NaOH) x M (1/2 H2C204 2H20)
Z tohto vzorca odvodíme C (NaOH), všetky ostatné údaje sú známe.
KVANTITATÍVNA ANALÝZA
METÓDY KVANTITATÍVNEJ ANALÝZY
V kvantitatívnej analýze sa rozlišujú chemické, fyzikálne a fyzikálno-chemické metódy. Priradenie metódy k jednej alebo druhej skupine závisí od toho, do akej miery je definícia chemické zloženie látok touto metódou je založená na použití chemickej resp fyzikálnych procesov alebo kombináciou oboch procesov.
Vyvinuté analytické metódy, ktoré sú založené na využití takmer všetkých známych chemických a fyzikálnych vlastností atómov a molekúl. Malo by sa to vziať do úvahy analytická technika, spravidla pozostáva z niekoľkých etáp, z ktorých každá je založená na určitej vlastnosti.
Podľa troch súhrnné stavy látka - pevná, kvapalná, plynná - kvantitatívne merania možno vykonať stanovením hmotnosti (vážením) a stanovením objemov kvapalných alebo plynných látok.
Chemické metódy
Chemické metódy sú založené na týchto premenách: tvorba zrazeniny alebo rozpúšťanie zrazeniny, tvorba farebnej zlúčeniny alebo zmena farby roztoku, tvorba plynných látok.
Chemické metódy sa používajú v analýzach, ktoré sa nazývajú „klasické“. Sú dobre otestované, pozostávajú z niekoľkých etáp, z ktorých každá prináša svoju vlastnú chybu a vyžaduje si od analytika pozornosť, presnosť a veľkú trpezlivosť.
