Osnovne metode kvantitativne analize. Proračuni u titrimetrijskoj analizi. Metode kvalitativne analize

20.09.2019

Kvantitativna analiza vam omogućava da utvrdite elementarni i molekularni sastav predmeta koji se proučava ili sadržaj njegovih pojedinačnih komponenti.

U zavisnosti od predmeta proučavanja, razlikuju se neorganska i organska analiza. Zauzvrat, one se dijele na elementarnu analizu, čiji je zadatak da ustanovi koliko elemenata (jona) sadrži analizirani objekt, na molekularne i funkcionalne analize koje daju odgovor o kvantitativnom sadržaju radikala, spojeva i funkcionalne grupe atoma u analiziranom objektu.

Metode kvantitativne analize

Klasične metode kvantitativne analize su gravimetrijska (težinska) analiza i titrimetrijska (volumenska) analiza.

Instrumentalne metode analize

Fotometrija i spektrofotometrija

Metoda se zasniva na korištenju osnovnog zakona apsorpcije svjetlosti. A=elc. Gdje je A apsorpcija svjetlosti, e je molarni koeficijent apsorpcije svjetlosti, l je dužina apsorpcionog sloja u centimetrima, c je koncentracija otopine. Postoji nekoliko metoda fotometrije:

1. Atomska apsorpciona spektroskopija

2. Atomska emisiona spektroskopija.

3. Molekularna spektroskopija.

Atomska apsorpciona spektroskopija

Za analizu ovom metodom potreban je spektrometar. Suština analize je da se atomizirani uzorak osvijetli monohromatskim svjetlom, zatim razloži svjetlost koja je prošla kroz uzorak bilo kojim raspršivačem svjetlosti i detektorom za fiksiranje apsorpcije.

Za atomizaciju uzorka koriste se različiti atomizeri. Posebno: plamen, visokonaponska iskra, induktivno spregnuta plazma. Svaki atomizer ima svoje prednosti i nedostatke. Razni disperzanti se također koriste za razlaganje svjetlosti. Ovo je difrakciona rešetka, prizma, svjetlosni filter.

Atomska emisiona spektroskopija

Ova metoda se malo razlikuje od metode atomske apsorpcije. Ako je u njemu poseban izvor svjetlosti bio izvor svjetlosti, tada u metodi atomske emisije sam uzorak služi kao izvor zračenja. Sve ostalo je slično.

hromatografija

Kromatografija (od grčkog chroma, genitiv chromatos - boja, boja i ... grafika), fizikalno-hemijska metoda za odvajanje i analizu smjesa zasnovana na distribuciji njihovih komponenti između dvije faze - stacionarne i pokretne (eluent), koja protiče kroz stacionarnu jedan.

Istorijat. Metodu je 1903. razvio M. Tsvet, koji je pokazao da kada se mješavina biljnih pigmenata provuče kroz sloj bezbojnog sorbenta, pojedinačne tvari se raspoređuju u obliku odvojenih obojenih zona. Cvet po sloju obojenu kolonu sorbenta dobijenu na ovaj način nazvao je hromatogramom, a metodu - X. Kasnije je termin "hromatogram" počeo da se odnosi na različite metode fiksiranja rezultata mnogih tipova X. H. nije dobio odgovarajući razvoj. Tek 1941. godine A. Martin i R. Sing su otkrili metodu distributivne hromatografije i pokazali njene široke mogućnosti za proučavanje proteina i ugljenih hidrata. U 50-im godinama. Martin i američki naučnik A. James razvili su metodu rendgenskih zraka gas-tečnost.

Glavni tipovi Ch. Ovisno o prirodi interakcije koja određuje distribuciju komponenti između eluenta i stacionarne faze, razlikuju se sljedeće glavne vrste Ch. - adsorpcijska, distributivna, ionsko-izmjenjivačka, isključujuća (molekularno sito) i sedimentne. Adsorpcijski klor se zasniva na razlici u sorbabilnosti supstanci koje se odvajaju od strane adsorbenta ( solidan sa razvijenom površinom); distributivna hemija - o različitoj rastvorljivosti komponenti smeše u stacionarnoj fazi (tečnost sa visokim ključanjem deponovanom na čvrsti makroporozni nosač) i eluentu (treba imati na umu da se kod mehanizma distributivnog odvajanja pomeraju zone komponenti). na njega djelimično utiče i adsorpciona interakcija analiziranih komponenti sa čvrstim sorbentom ); hemija jonske izmjene - o razlici konstanti ravnoteže jonske izmjene između stacionarne faze (jonski izmjenjivač) i komponenti smjese koja se odvaja; isključenje (molekularno sito) Ch. - o različitoj permeabilnosti molekula komponenti u stacionarnu fazu (visoko porozni nejonski gel). Kromatografija isključivanja po veličini je podijeljena na gel filtraciju (GPC), u kojoj je eluent nevodeni rastvarač, i gel filtracija, u kojoj je eluent voda. Sedimentni X se zasniva na različitoj sposobnosti odvojenih komponenti da se talože na čvrstu stacionarnu fazu.

U skladu sa stanjem agregacije eluenta razlikuju se gasne i tečne hemije.U zavisnosti od agregacionog stanja stacionarne faze, gasovita hromatografija može biti gasno-adsorpciona (stacionarna faza je čvrsti adsorbent) i gasno-tečna ( stacionarna faza je tečnost), dok je tečni hlor tečno-adsorpcioni (ili čvrsto-tečno) i tečno-tečno. Potonji, kao i gas-tečnost, je distributivna hemikalija. Hemije čvrstog i tečnog obuhvata hemije tankog sloja i hemije papira.

Postoje stubni i planarni X. U koloni su specijalne cijevi - kolone napunjene sorbentom, a mobilna faza se kreće unutar kolone zbog pada tlaka. Varijacija stupca hlora je kapilarna, kada se tanak sloj sorbenta nanese na unutrašnje zidove kapilarne cijevi. Planarna hladnoća se dijeli na tankoslojnu i papirnu. Kod tankoslojnog hlora, tanak sloj granuliranog sorbenta ili poroznog filma nanosi se na staklene ili metalne ploče; u slučaju papirne hromatografije koristi se specijalni hromatografski papir. U planarnoj hemiji, kretanje mobilne faze nastaje zbog kapilarnih sila.

Tokom hromatografije moguće je menjati temperaturu, sastav eluenta, njegov protok i druge parametre prema datom programu.

U zavisnosti od načina pomeranja smeše koja se odvaja duž sloja sorbenta, postoje sljedeće opcije X .: frontalni, razvijajući i pomjerajući. U frontalnoj verziji, odvojena smjesa se kontinuirano uvodi u sloj sorbenta, koji se sastoji od plina nosača i odvojenih komponenti, na primjer, 1, 2, 3, 4, koji je sam po sebi mobilna faza. Neko vrijeme nakon početka procesa, najmanje sorbirana komponenta (npr. 1) je ispred ostalih i prije svih izlazi kao zona čiste tvari, a iza nje, po redosljedu sorpcije, nalaze se zone mješavina komponente su uzastopno locirane: 1 + 2, 1 + 2 + 3, 1 + 2 + 3 + 4 (Sl., a). U razvojnoj varijanti, tok eluenta kontinuirano prolazi kroz sloj sorbenta, a mješavina supstanci koje se odvajaju periodično se unosi u sloj sorbenta. Nakon određenog vremena, početna smjesa se dijeli na čiste tvari, koje se nalaze u zasebnim zonama na sorbentu, između kojih se nalaze zone eluenta (Sl., b). U varijanti istiskivanja u sorbent se uvodi smjesa koja se odvaja, a zatim u tok plina-nosača koji sadrži displacer (eluent), pri čemu se smjesa nakon određenog vremenskog perioda dijeli na zone čistih supstanci, između kojih se nalazi su zone njihove mješavine (sl., c). Brojne vrste hromatografije se izvode pomoću instrumenata koji se nazivaju hromatografi, u većini od kojih se koristi razvojna varijanta hromatografije.Hromatografi se koriste za analizu i za preparativno (uključujući industrijsko) odvajanje smeša supstanci. U toku analize, supstance izdvojene u hromatografskoj koloni, zajedno sa eluentom, ulaze u različitim vremenskim intervalima u detektorski uređaj postavljen na izlazu iz hromatografske kolone, koji beleži njihove koncentracije tokom vremena. Dobivena izlazna kriva naziva se hromatogram. Za kvalitativnu hromatografsku analizu određuje se vrijeme od trenutka ubrizgavanja uzorka do izlaska svake komponente iz kolone na datoj temperaturi i korištenjem određenog eluenta. Za kvantitativnu analizu određuju se visine ili površine hromatografskih pikova, uzimajući u obzir koeficijente osjetljivosti uređaja za detekciju koji se koristi za analizirane supstance.

Plinska hromatografija, u kojoj se kao eluent (gas-nosač) koriste helijum, dušik, argon i drugi plinovi, najčešće se koristi za analizu i odvajanje tvari koje prelaze u stanje pare bez raspadanja. Silika gelovi, aluminijumski gelovi, molekularna sita, porozni polimeri i drugi sorbenti sa specifičnom površinom od 5–500 m2/g koriste se kao sorbenti (čestice prečnika 0,1–0,5 mm) za varijantu gasa adsorpcije od X. Za hemiju gas-tečnost, sorbent se priprema nanošenjem tečnosti u obliku filma (ugljovodonici visokog ključanja, esteri, siloksani, itd.) debljine nekoliko mikrona na čvrsti nosač sa specifičnom površinom od 0,5– 5 m2/g ili više. Granice radne temperature za verziju X. sa adsorpcijom gasa su od -70 do 600 °C, za verziju gas-tečnost od -20 do 400 °C. Plinoviti hlor može izdvojiti nekoliko cm3 plina ili mg tekućih (čvrstih) tvari; vrijeme analize od nekoliko sekundi do nekoliko sati.

U hemiji tečne kolone, kao eluens koriste se visoko hlapljivi rastvarači (na primjer, ugljovodonici, eteri i alkoholi), a silika gelovi (uključujući silika gelove sa različitim funkcionalnim grupama, kao što su etar, alkohol i drugi, hemijski kalemljeni na površina) se koriste kao stacionarna faza. ), aluminijumski gelovi, porozna stakla; veličina čestica svih ovih sorbenata je nekoliko mikrona. Dovođenjem eluenta pod pritiskom do 50 MN/m2 (500 kgf/cm2), moguće je smanjiti vrijeme analize sa 2-3 sata na nekoliko minuta. Da bi se povećala efikasnost razdvajanja složenih smeša, koristi se vremenski programirana promena svojstava eluenta mešanjem rastvarača različitog polariteta (gradijent eluiranja).

Kemija tečnih molekularnih sita odlikuje se upotrebom sorbenata sa strogo porama određene veličine(porozna stakla, molekularna sita, uključujući dekstran i druge gelove). U tankoslojnom i papirnom hloru, ispitivana tečna smeša se nanosi na početnu liniju (početak ploče ili trake papira), a zatim se razdvaja na komponente uzlaznim ili silaznim tokom eluenta. Naknadna detekcija (razvoj) odvojenih supstanci na kromatogramu (kako se u ovim slučajevima naziva ploča sa nanesenim sorbentom ili kromatografski papir na kojem je ispitivana smjesa razdvojena na komponente) provodi se ultraljubičastom (UV) spektroskopijom. , infracrvena (IR) spektroskopija ili procesni reagensi koji formiraju obojena jedinjenja sa analiziranim supstancama.

Sastav smeša se kvalitativno karakteriše uz pomoć ovih vrsta hlora određenom brzinom kretanja mrlja supstanci u odnosu na brzinu kretanja rastvarača u datim uslovima. Kvantitativna analiza se vrši mjerenjem intenziteta boje supstance na hromatogramu.

Ch. se široko koristi u laboratorijama i industriji za kvalitativnu i kvantitativnu analizu višekomponentnih sistema, kontrolu proizvodnje, posebno u vezi sa automatizacijom mnogih procesa, kao i za preparativno (uključujući industrijsku) izolaciju pojedinačnih supstanci (npr. plemenitih metala), razdvajajući rijetke i elemente u tragovima.

Gasna hemija se koristi za separaciju gasova i za određivanje nečistoća štetnih materija u vazduhu, vodi, zemljištu i industrijskim proizvodima; određivanje sastava proizvoda glavne organske i petrokemijske sinteze, izduvnih gasova, lijekovi, kao i u forenzici itd. Oprema i metode za analizu gasa u svemirski brodovi, analiza atmosfere Marsa, identifikacija organska materija u lunarnim stenama itd.

Hemija gasa se takođe koristi za određivanje fizičko-hemijskih karakteristika pojedinačnih jedinjenja: toplota adsorpcije i rastvaranja, entalpija, entropija, konstante ravnoteže i formiranje kompleksa; za čvrste materije, ova metoda omogućava mjerenje specifične površine, poroznosti, katalitičke aktivnosti.

Tečni hlor se koristi za analizu, odvajanje i prečišćavanje sintetičkih polimera, lekova, deterdženata, proteina, hormona i drugih biološki važnih jedinjenja. Upotreba visokoosjetljivih detektora omogućava rad sa vrlo malim količinama supstanci (10-11-10-9 g), što je izuzetno važno u biološka istraživanja. Često korišteno molekularno sito X. i X. po afinitetu; potonje se zasniva na sposobnosti molekula bioloških supstanci da se selektivno vežu jedna za drugu.

Tankoslojni i papirni hlor se koriste za analizu masti, ugljenih hidrata, proteina i drugih prirodnih supstanci i neorganskih jedinjenja.

U nekim slučajevima, hlor se koristi za identifikaciju supstanci u kombinaciji sa drugim fizičko-hemijskim i fizičke metode, na primjer, sa masenom spektrometrijom, IR, UV spektroskopijom, itd. Kompjuter se koristi za interpretaciju hromatograma i odabir eksperimentalnih uslova.

Lit.: Zhukhovitsky A. A., Turkeltaub N. M., Plinska hromatografija, M., 1962; Kiselev A. V., Yashin Ya. I., Gas-adsorpciona hromatografija, M., 1967; Sakodynsky K. I., Volkov S. A., Preparativna plinska kromatografija, M., 1972; Golbert K. A., Vigdergauz M. S., Kurs plinske hromatografije, M., 1974; Kromatografija na papiru, trans. iz Češke, M., 1962; Determan G., Gel kromatografija, trans. iz njemačkog, M., 1970; Morris C. J. O., Morris P., Metode razdvajanja u biohemiji, L., 1964.

RFA

Analiza aktivacije

vidi takođe

Književnost

Wikimedia fondacija. 2010 .

Pogledajte šta je "Kvantitativna analiza" u drugim rječnicima:

KVANTITATIVNA ANALIZA, identifikacija količina hemijske supstance uključeni u materijal ili smjesu. Za analizu se koriste hemijske metode kao što su neutralizacija i oksidacija, tokom kojih se određuje koncentracija komponenti ... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rječnik

- (a. kvantitativna analiza; n. Quantitatsanalyse; f. kvantitativna analiza; i. analisis cuantitativo) određivanje sadržaja ili količina. omjere elemenata, funkcionalnih grupa, spojeva ili faza u analiziranom objektu. K.a.… … Geološka enciklopedija

Određivanje sadržaja ili kvantitativnih odnosa komponenti u analiziranom objektu. Sekcija za analitičku hemiju. Važna karakteristika metoda kvantitativne analize, pored specifičnosti i granice detekcije (vidi Kvalitativna analiza), ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

kvantitativna analiza- - analiza, čija je svrha utvrđivanje količine u uzorku određenih hemijski elementi, atomske grupe ili strukture. Rječnik analitičke hemije... Hemijski pojmovi

KVANTITATIVNA ANALIZA- dio analitičke hemije, čiji je zadatak da odredi količinu (sadržaj) elemenata (jona), radikala, funkcionalnih grupa, jedinjenja ili faza u analiziranom objektu. K. a. omogućava vam da odredite elementarni i molekularni sastav ... ... Velika politehnička enciklopedija

Kvantitativna analiza. Klasifikacija metoda. gravimetrijska analiza. Precipitirani i gravimetrijski oblici sedimenata. Proračuni u gravimetrijskoj analizi.

Kvantitativna analiza je dizajniran da utvrdi kvantitativni sastav komponenti u analiziranom uzorku. To je prethodilo kvalitativna analiza, kojim se utvrđuje koje su komponente (elementi, joni, molekuli) prisutne u analiziranom uzorku.

Postoje tri vrste kvantitativne analize: potpuna, parcijalna, opšta. Kompletnom kvantitativnom analizom utvrđuje se potpuni kvantitativni sastav svih komponenti prisutnih u analiziranom uzorku. Na primjer, za kompletan kvantitativni test krvi potrebno je odrediti sadržaj 12 komponenti: natrijuma, kalija, kalcija, glukoze, bilirubina itd. Kompletna analiza zahtijeva puno vremena i truda.

Prilikom parcijalne analize sadržaj se određuje samo za

podaci o komponentama. Opća analiza postavlja sadržaj svakog elementa u analiziranom uzorku, bez obzira u čiji sastav su uključeni. Takva analiza se obično naziva elementarnom.

KLASIFIKACIJA METODA KVANTITATIVNE ANALIZE

Metode kvantitativne analize mogu se podijeliti u tri velike grupe: hemijske, fizičke, fizičko-hemijske.

Hemijske metode baziran na upotrebi kvantitativno tekućih hemijskih reakcija različitih tipova: reakcije razmene, precipitacije, redoks i reakcije formiranja kompleksa. Hemijske metode uključuju gravimetrijske i titrimetrijske (volumetrijske) metode analize.

gravimetrijska metoda Analiza se zasniva na mjerenju mase utvrđene komponente nakon njene izolacije u obliku gravimetrijskog oblika. Metoda se odlikuje visokom preciznošću, ali je dugotrajna i naporna. U farmaceutskoj analizi se uglavnom koristi za određivanje sadržaja vlage i pepela u lijekovima.

Titrimetrijska metoda analiza se zasniva na uvođenju precizno izmerene zapremine rastvora poznate koncentracije - titranta - u tačno izmerenu zapreminu rastvora analita. Titrant se ubrizgava sve dok analit potpuno ne reaguje s njim. Ovaj trenutak se naziva krajnja tačka titracije i postavlja se pomoću posebnih hemijskih indikatora ili instrumentalnih metoda. Među

hemijske metode kvantitativne analize - ovo je najčešća metoda.

Hemijske metode analize, iako su trenutno glavne u hemijskim laboratorijama, u velikom broju slučajeva ne ispunjavaju povećane zahtjeve za analizu, kao što su visoka osjetljivost, brzina, selektivnost, automatizacija itd. Ovi nedostaci nisu instrumentalne metode analizu, koja se može podijeliti u tri velike grupe: optički, elektrohemijski, hromatografski .

GRAVIMETRIJSKA ANALIZA

gravimetrijska metoda zasniva se na preciznom mjerenju mase supstance poznatog sastava, hemijski povezane sa komponentom koja se određuje i izoluje kao jedinjenje ili kao jednostavna supstanca. Klasični naziv metode je analiza težine. Gravimetrijska analiza se zasniva na zakonu očuvanja mase supstance tokom hemijskih transformacija i najtačnija je od hemijskih metoda analize: granica detekcije je 0,10%; tačnost (relativna greška metode) ±0,2%.

U gravimetrijskoj analizi koriste se metode precipitacije, destilacije (direktne i indirektne), izolacije, termogravimetrije i elektrogravimetrije.

AT metoda padavina određena komponenta ulazi u hemijsku reakciju sa reagensom, formirajući slabo rastvorljivo jedinjenje. Nakon niza analitičkih operacija (Shema 1.1), vaga se čvrsti talog poznatog sastava i izvode se potrebni proračuni.

Redoslijed analitičkih operacija u metodi gravimetrijske precipitacije

1Izračunavanje izvaganog dijela analita i njegovo vaganje

2 Rastvaranje uzorka

3 Uslovi taloženja

4 Padavine (dobivanje deponovanog obrasca)

5 Odvajanje taloga filtracijom

6 Ispiranje taloga

7 Dobijanje gravimetrijskog oblika (sušenje, kalciniranje do konstantne težine)

8 Vaganje gravimetrijskog oblika

9 Proračun rezultata analize

Metode skidanja može biti direktna ili indirektna. U metodi direktna destilacija komponenta koju treba odrediti se izoluje iz uzorka u obliku gasovitog proizvoda, uhvati, a zatim se odredi njena masa. U metodama indirektna destilacija masa plinovitog proizvoda određena je razlikom masa analizirane komponente prije i nakon toplinske obrade. U praksi farmaceutske analize, ova metoda se široko koristi za određivanje sadržaja vlage u lijekovima, biljnim materijalima. Za neke lijekove, određivanje gubitka mase ∆m pri sušenju (temperatura sušenja t sushi ) je jedan od obaveznih farmakopejskih testova, na primjer: analgin - t sushi = 100...105˚S, Δm< 5,5 %; пиридоксина гидрохлорид (витамин В6) - t sushi = 100...105 ˚s, Δm< 0,5 %; парацетамол - t suha = 100...105 ˚, Δ m< 0,5 % и т. п.

AT termogravimetrijska analiza oni fiksiraju promjenu mase tvari tijekom zagrijavanja, što omogućava procjenu transformacija koje se odvijaju i utvrđivanje sastava nastalih međuproizvoda. Termogravimetrijska analiza se vrši pomoću derivatografskih instrumenata. U toku eksperimenta fiksira se promjena mase analiziranog uzorka (os ordinate) u zavisnosti od vremena ili temperature (os apscise) i prikazuje u obliku termogravimetrijske krive - termoravigrama. Termogravimetrija se široko koristi za proučavanje promjena u sastavu tvari i odabir uslova za sušenje ili kalciniranje sedimenata.

Elektrogravimetrijska analiza baziran na elektrolitičkom odvajanju metala i vaganju precipitata dobijenog na elektrodi. Glavni fizički uvjet za elektrolitičko odvajanje metala je određeni napon pri kojem se neki metali talože, a drugi metali se ne odvajaju.

U analitičkoj praksi najviše široka primena pronalazi gravitaciju

metričke metode padavina, o čemu će biti više riječi.

MEHANIZAM NASTANKA SEDIMENTA I USLOVI SEDIMENTA

Do stvaranja precipitata dolazi kada proizvod koncentracija jona koji čine njegov sastav premašuje vrijednost proizvoda rastvorljivosti ETC (KA)slabo rastvorljivi elektrolit:

K + + Aˉ ↔ KA; [K + ] [Aˉ] > PR (KA),

tj. kada dođe do lokalnog (relativnog) prezasićenja otopine, što se izračunava po formuli:

(Q - S) /S,

gdje je Q koncentracija otopljene tvari u bilo kojem trenutku, mol/cm 3 ; S - rastvorljivost supstance u trenutku ravnoteže, mol/cm 3 Na ovom mjestu se pojavljuje klica budućeg kristala (proces nukleacije). Ovo zahtijeva određeno vrijeme naziva se period indukcije. Daljnjim dodavanjem taložnika, vjerovatniji je proces rasta kristala, a ne daljnje formiranje kristalizacijskih centara, koji se spajaju u veće agregate koji se sastoje od desetina i stotina molekula (proces agregacije). U tom slučaju se povećava veličina čestica, a veći agregati se talože pod djelovanjem gravitacije. U ovoj fazi, pojedinačne čestice, kao dipoli, orijentiraju se jedna u odnosu na drugu tako da se njihove suprotno nabijene strane približavaju jedna drugoj (proces orijentacije). Ako je brzina orijentacije veća od brzine agregacije, tada se formira pravilna kristalna rešetka, ako je obrnuto, taloži se amorfni precipitat. Što je manja rastvorljivost supstance, to se brže formira talog i manji su kristali. Iste slabo rastvorljive supstance mogu se izolovati i u kristalnom i u amorfnom stanju, što je određeno uslovima taloženja.

Na osnovu koncepta relativne prezasićenosti rastvora, proizilazi da što je manja rastvorljivost taloga S i veća koncentracija reaktanata Q, formira se više jezgara i veća je brzina agregacije. I obrnuto: što je manja razlika (Q - S), odnosno što je veća rastvorljivost taloga i što je niža koncentracija istaložene supstance, to je veća brzina orijentacije. Stoga, da bi se dobili krupni kristali koji se lako mogu filtrirati i ispirati, potrebno je izvršiti precipitaciju iz razrijeđenih otopina polaganim dodavanjem taloga i zagrijavanjem (tabela 1.1).

Uslovi za taloženje kristalnih i amorfnih taloga

Faktor uticaja	Priroda sedimenta
Faktor uticaja	kristal	amorfan
Koncentracija rastvora supstance i taloga	Razrijeđena otopina taloga dodaje se u razrijeđenu otopinu ispitivane tvari.	Koncentrovani rastvor taloga dodaje se u koncentrovani rastvor ispitivane supstance.
Stopa poravnanja	Taložni rastvor se dodaje kap po kap	Taložni rastvor se dodaje brzo
Temperatura	Taloženje se vrši iz vrućih otopina (70 - 80 °C) sa vrućim rastvorom taloga	Taloženje se vrši iz vrućih rastvora (70 - 80˚S)
Miješanje	Taloženje se vrši uz neprekidno mešanje
Prisustvo stranih materija	Dodaju se solubilizatori (obično jake kiseline)	Dodajte koagulantne elektrolite
Vrijeme poravnanja	Dugo vremena izdržati talog u matičnoj tečnosti za "zrenje" ("starenje")	Filtriran odmah nakon taloženja

Tabela 1.1

Čistoća kristalnih taloga. Specifična površina kristalnih precipitata (površina taloga po jedinici mase, cm 2 /d) je obično mala, tako da je koprecipitacija zbog adsorpcije zanemarljiva. Međutim, druge vrste kodopozicije povezane sa kontaminacijom unutar kristala mogu dovesti do grešaka.

Postoje dvije vrste koprecipitacije u kristalnim sedimentima:

1) inkluzija - nečistoće u obliku pojedinačnih jona ili molekula su homogeno raspoređene po kristalu;

2) okluzija - neravnomjerna raspodjela brojnih jona ili molekula nečistoća koji su ušli u kristal zbog nesavršenosti kristalne rešetke.

Efikasan način za smanjenje okluzije je "starenje" ("sazrevanje") sedimenta, tokom kojeg dolazi do spontanog rasta većih kristala zbog rastvaranja sitnih čestica, poboljšava se kristalna struktura sedimenta, smanjuje se njegova specifična površina. , usled čega se nečistoće prethodno apsorbovanih čestica desorbuju i prenose u rastvor. Vrijeme "zrenja" precipitata može se skratiti zagrijavanjem otopine sa talogom.

Čistoća amorfnih taloga značajno se smanjuje kao rezultat procesa adsorpcije, budući da se amorfni talog sastoji od čestica neuređene strukture, formirajući labavu poroznu masu s velikom površinom. Većina efikasan način smanjenje kao rezultat procesa adsorpcije je reprecipitacija. U tom slučaju, filter kolač se otapa i ponovo taloži. Reprecipitacija značajno produžava analizu, ali je neizbježna za hidratizirano željezo ( III ) i oksidi aluminijuma, hidroksidi cinka i mangana itd. Obrnuti proces koagulacije amorfnog taloga je njegov peptizacija– fenomen u kojem se koagulirani koloid vraća u prvobitno dispergirano stanje. Peptizacija se često opaža kada se amorfni precipitati isperu destilovanom vodom. Ova greška se eliminiše odabirom prave tečnosti za pranje amorfnog taloga.

SEDIMENTOVANI I GRAVIMETRIJSKI OBLICI.

ZAHTJEVI PREMA NJIMA.

U gravimetrijskoj metodi sedimentacije postoje koncepti precipitacije

i gravimetrijski oblici materije. opkoljena forma je spoj u obliku kojeg se komponenta koja se određuje taloži iz otopine. Gravimetrijski (težinski) oblik navedite jedinjenje koje se vaga. Inače, može se definirati kao precipitirani oblik nakon odgovarajuće analitičke obrade taloga. Predstavimo šeme gravimetrijskog određivanja jona SO 4 2 -, Fe 3+, Mg 2+

S0 4 2 - + Ba 2+ ↔ BaS0 4 ↓ → BaS0 4 ↓

detektabilni precipitant precipitirani gravimetrijski

oblik jonskog oblika

Fe3+ + 3OH‾ ↔ Fe(OH) 3 ↓ → Fe 2 O 3 ↓

detektabilni precipitant precipitirani gravimetrijski

oblik jonskog oblika

Mg 2+ + HPO 4 2 - + NH 4 ∙H 2 O ↔ Mg NH 4 P0 4 ↓ + H 2 O → Mg 2 P 2 O 7 određen. precipitant precipitirani oblik gravimetrijski obrazac

Iz datih primjera se vidi da se gravimetrijska forma ne poklapa uvijek sa precipitiranim oblikom tvari. Zahtjevi za njih su također različiti.

opkoljena forma mora biti:

· dovoljno slabo rastvorljiv da obezbedi skoro kompletan

Izolacija analita iz otopine. U slučaju padavina

Binarni elektroliti ( AgCl; BaS0 4 ; SaS 2 O 4 itd.) se postiže

Praktično potpuna precipitacija, budući da je proizvod rastvorljivosti ovih

Padavine manje od 10 - 8 ;

· nastali precipitat treba da bude čist i lako filtriran (što određuje prednosti kristalnih taloga);

· precipitirani oblik bi se trebao lako transformirati u gravimetrijski oblik.

Nakon filtriranja i ispiranja istaloženog oblika, on se suši ili kalcinira dok masa taloga ne postane konstantna, što potvrđuje potpunost transformacije istaloženog oblika u gravimetrijski i ukazuje na potpunost uklanjanja hlapljivih nečistoća. Precipitati dobijeni taloženjem određene komponente organskim reagensom (diacetildioksim, 8-hidroksihinolin, α-nitrozo-β-naftol i dr.) obično se suše. Precipitati neorganskih jedinjenja se obično kalciniraju

Glavni zahtjevi za gravimetrijski oblik su:

· tačna korespondencija njegovog sastava sa određenom hemijskom formulom;

· hemijska stabilnost u prilično širokom temperaturnom rasponu, nedostatak higroskopnosti;

· što veće molekularne težine najmanji sadržaj

U njemu je određena komponenta za smanjenje uticaja grešaka

Kada se odmjeri rezultat analize.

PRORAČUN REZULTATA

U GRAVIMETRIJSKOJ METODI ANALIZE

Gravimetrijska analiza uključuje dva eksperimentalna mjerenja: određivanje mase uzorkam nanalita i mase proizvoda poznatog sastava dobijenog iz ovog uzorka, odnosno mase gravimetrijskog oblikam gr.fanalit.

Na osnovu ovih podataka, lako je izračunati maseni procenat w, % utvrđene komponente u uzorku:

w, % = m gr.ph ∙ F ∙ 100 / m n ,

gdje F- gravimetrijski faktor (faktor konverzije, analitički faktor) se izračunava kao omjer molekulske težine analita prema molekulskoj težini gravimetrijskog oblika, uzimajući u obzir stehiometrijske koeficijente.

Vrijednost gravimetrijskih faktora, izračunata sa velikom preciznošću, data je u referentnoj literaturi.

Primjer 1. Koliko se grama Fe 2 O 3 može dobiti iz 1,63 g Fe 3 O 4? Izračunajte gravimetrijski faktor.

Odluka.Mora se priznati da Fe 3 O 4 kvantificirano u Fe 2 O 3 a za to ima dovoljno kiseonika:

2 Fe 3 O 4 + [O] ↔ 3 Fe 2 O 3

Od svakog mola Fe 3 O 4 dobije se 3/2 mola Fe 2 O 3. Dakle, broj molova Fe 2 O 3 je 3/2 puta veći od broja molova Fe 3 O 4, odnosno:

nM (Fe 2 O 3) = 3/2 nM (Fe 3 O 4);

m (Fe 2 O 3) / M (Fe 2 O 3) \u003d 3/2 m (Fe 3 O 4) / M (Fe 3 O 4)

gdje n - broj molova utvrđene komponente od kojih se dobija jedan mol gravimetrijskog oblika; m - masa supstance, g; M- molarna masa supstance, g/mol.

Iz formule m (Fe 2 O 3) \u003d 3/2 (m (Fe 3 O 4) ∙ M (Fe 2 O 3)) / M (Fe 3 O 4)

dobijamo

m (Fe 2 O 3) \u003d m (Fe 3 O 4) ∙ 3M (Fe 2 O 3) / 2M (Fe 3 O 4)

i zamijenite numeričke vrijednosti u njega:

m (Fe 2 O 3) \u003d 1,63 ∙ (3 ∙ 159,7) / (2 ∙ 231,5) = 1,687 ≈ 1,69 g.

Gravimetrijski faktor F jednako:

F \u003d 3M (Fe 2 O 3) / 2M (Fe 3 O 4) = 1,035.

Stoga se u općem slučaju gravimetrijski faktor određuje formulom:

F = (a ∙ M def. in-in) / ( b ∙ M gr.f),

gdje a i bsu mali cijeli brojevi s kojima se molekulske težine moraju pomnožiti tako da broj molova u brojniku i nazivniku bude kemijski ekvivalentan.

Međutim, ovi proračuni nisu primjenjivi u svim slučajevima. U indirektnom određivanju gvožđa u Fe 2 (SO 4) 3, koje se sastoji u taloženju i vaganju BaSO 4 (gravimetrijski oblik), pri izračunavanju analitičkog faktora nema zajedničkog elementa u brojniku i nazivniku formule. Ovdje je potreban još jedan način izražavanja kemijske ekvivalencije između ovih veličina:

2 M(Fe 3+ ) ≡≡ l M(Fe 2 (SO 4) 3) ≡≡ 3 M(SO 4 2-) ≡≡ 3 M(BaSO 4).

Gravimetrijski faktor za maseni procenat gvožđa biće izražen kao:

F \u003d 2M (Fe 3+) / 3M (BaSO 4) .

Primjer 2. Otopina lijeka Na 3 PO 4 (m n = 0,7030 g) istaložena je u obliku MgNH 4 PO 4 ∙ 6H 2 O. Nakon filtriranja i ispiranja, talog je kalciniran na 1000 ˚C. Masa nastalog taloga Mg 2 P 2 O 7 bila je 0,4320 g. Izračunajte maseni procenat fosfora u uzorku

Odluka.

m gr.f (Mg 2 P 2 O 7) = 0,4320 g;

F \u003d 2M (P) / M (Mg 2 P 2 O 7) = 0,2782; m n \u003d 0,7030 g;

W ,% = m gr.f ∙ F ∙ 100 / m n

w,% (P) = 0,4320 ∙ 0,2782 ∙ 100 / 0,7030 = 17,10%.

Primjer 3. Prilikom kalcinacije kontaminiranog preparata natrijum oksalata m n = 1,3906 g dobijen je ostatak mase m gr.f = 1,1436 g. Odrediti stepen čistoće uzorka. t

Na 2 C 2 O 4 → Na 2 CO 3 + CO

Odluka. Treba pretpostaviti da razlika između početne i konačne mase odgovara gubitku ugljičnog oksida tokom kalcinacije. Analiza se zasniva na mjerenju ove količine:

n (CO) \u003d n (Na 2 C 2 O 4),

dakle,

w,% (Na 2 C 2 O 4) \u003d (m n - m gr.f) ∙ F ∙ 100 / m n;

F = M (Na 2 C 2 O 4) / M (CO) = 4,784;

w,% (Na 2 C 2 O 4) = (1,3906 - 1,1436) ∙ 4,784 ∙ 100 / 1,3906 = 84,97%.

IZBOR TEŽINE U GRAVIMETRIJI

Kao što je poznato, tačnost analize zavisi i od težine uzorka i od težine gravimetrijskog oblika dobijenog iz njega. Ako je uzorak uzet sa velikom preciznošću, a dobijena gravimetrijska forma je mala vrijednost mjerena sa velikom greškom, tada će se cijela analiza izvršiti sa greškom napravljenom prilikom vaganja gravimetrijskog oblika. Stoga se takav uzorak mora uzeti tako da prilikom vaganja i vaganja gravimetrijskog oblika dobijenog iz njega greška ne prelazi ± 0,2%. Da biste to učinili, potrebno je odrediti minimalnu masu koja se još može izvagati s preciznošću od ± 0,2% na analitičkoj vagi s apsolutnom greškom vaganja od ± 0,0001 g, te minimalnu grešku, uzimajući u obzir moguće širenje ( ±), u ovom slučaju će biti jednako 2 ∙ ( ±0,000 1) = ±0,0002 g.

100 g - ± 0,2 g

x - ± 0,0002 g

x = 0,1 g

Dakle, takva minimalna masamminje 0,1 g. Ako je vrijednost manja od 0,1 g, greška će premašiti 0,2%. Prilikom izračunavanja mase uzorka u gravimetrijskoj analizi, masa gravimetrijskog oblika komponente izjednačava se s minimalnom masom tvari:

m gr.f = m min, m n = m min ∙ F ∙ 100 / w, %.

Ako se vrijednost mase uzorka izračunata prema navedenoj formuli pokaže manjom od 0,1 g, tada uzorak treba povećati na 0,1 g, a za kristalni od 0,1 do 0,5 g.

Proračun količine taložnika sprovedeno uzimajući u obzir mogući sadržaj utvrđene komponente u analiziranom uzorku. Umjereni višak taloga se koristi da se završi odvajanje precipitata. Ako je taložnik hlapljiv (na primjer, otopina klorovodične kiseline), uzima se dvostruki ili trostruki višak, koji se zatim uklanja zagrijavanjem taloga. Ako je taložnik neisparljiv (rastvori barijum hlorida, amonijum oksalata, srebrnog nitrata itd.), dovoljan je jedan i po puta višak.

ANALITIČKE SKALE. PRAVILA ZA RUKOVANJE NJIMA

Analitička ravnoteža - tacno je fizički uređaj, čija je upotreba dozvoljena uz strogo poštivanje pravila koja osiguravaju potrebnu ponovljivost i tačnost vaganja.

Pravila za rukovanje analitičkim bilansima uključuju sljedeće osnovne zahtjeve:

1. Vaga mora biti postavljena na krutu podlogu,

štiteći ih od raznih udaraca, au posebno opremljenoj prostoriji - sala za tegove.

2. Neprihvatljive su oštre fluktuacije temperature, izlaganje direktnoj sunčevoj svjetlosti, kao i izlaganje analitičkim ravnotežama hemikalija.

3. Maksimalno dozvoljeno opterećenje analitičke vage ne bi trebalo da bude veće od 200 g.

4. Prilikom vaganja predmeta na analitičkoj vagi potrebno je da imaju temperaturu prostorije za vaganje.

5. Supstanca koja se vaga stavlja se na lijevu posudu vage u posebnu posudu (boce za flaše, lončići, satno staklo). Utezi analitičkog utega se stavljaju na desnu skalu.

6. Izvagani predmeti i tegovi se unose kroz bočna vrata vage (zavjese). Vaganje se vrši samo sa zatvorenim vratima vage.

7. Utezi analitičke težine uzimaju se samo specijalno dizajniranim pincetama. Sve operacije sa promjenom težine izvode se s punim kavezom vage.

8. Prije i nakon svakog vaganja provjerite nultu tačku vage.

9. Postavite utege i predmete za vaganje u sredinu posuda kako biste izbjegli naginjanje posuda.

10. Snimanje rezultata vaganja vrši se prema praznim gnijezdima analitičke težine i prema podacima bubnjeva sa desetinkama i stotim dionicama grama. Treća i četvrta decimalna mjesta su uklonjena sa svjetlećeg displeja.

11. Po završetku vaganja uvjerite se da je vaga zatvorena, potpuno ispražnjena i da su vrata kućišta dobro zatvorena.

12. Da bi se umanjila greška vaganja, potrebno je koristiti analitičku težinu namijenjenu strogo definiranim analitičkim vage.

Treba napomenuti da čak i ako se poštuju sva gore navedena pravila

U zavisnosti od toga može doći do grešaka u vaganju raznih razloga:

· uzrokovano neravnotežom grede za ravnotežu;

· zbog promjena tjelesne težine tokom procesa vaganja;

· zbog vaganja u zraku, a ne u vakuumu;

· uzrokovano neskladom između težina (težina) njihove nominalne

masa.

PRIMJENA GRAVIMETRIJSKE METODE ANALIZE

Upotreba anorganskih precipitanata omogućava dobijanje soli ili oksida analita u obliku gravimetrijskog oblika. Anorganski reagensi se ne razlikuju po specifičnosti, ali najčešće korišteni u analizi su: NH 4 OH(Fe 2 O 3, SnO 2); H 2 S(C u S, ZnS ili ZnSO 4 , As 2 S 3 ili As 2 S 5 , Bi 2 S 3); (NH4)2S(HgS); NH 4 H 2 PO 4(Mg 2 P 2 O 7, Al 3 PO 4, Mn 2 P 2 O 7); H 2 SO 4(PbSO 4 , BaSO 4 , SrSO 4); H 2 C 2 O 4(CaO); NS l(AgCl, Hg 2 Cl 2 , Na kao NaCl iz butanola); AgNO 3(AgCl, AgBr, AgI); BaCl2(BaSO 4) itd.

Ponekad se gravimetrijske definicije zasnivaju na vraćanju određene komponente na element koji služi kao gravimetrijska forma.

Za gravimetrijsko određivanje anorganskih supstanci predloženo je više organskih reagensa, koji po pravilu imaju veću selektivnost. Poznate su dvije klase organskih reagensa. Prvi formiraju teško rastvorljive kompleksne (koordinacione) spojeve i sadrže najmanje dvije funkcionalne grupe koje imaju par nepodijeljenih elektrona. Nazivaju se i helatnim agensima, na primjer, 8-hidroksikinolin precipitira više od dvadeset kationa:

Rastvorljivost metalnih oksihinolata uveliko varira ovisno o prirodi kationa i pH vrijednosti medija.

Godine 1885. predložen je l-nitrozo-2-naftol - jedan od prvih selektivnih organskih reagensa, koji se široko koristi za određivanje kobalta u prisustvu nikla, kao i za određivanje bizmuta (3), hroma ( III), živa (II), kalaj (IV) itd.:

Diacetildioksim (dimetilglioksim) je visoko selektivan i široko se koristi za gravimetrijsko određivanje niskih koncentracija nikla:

CH 3 ─ C ─ C ─ CH 3

│ │

OH-NN-OH

GRAVIMETRIJSKE GREŠKE

Gravimetrijska metoda analize daje najispravniji rezultat, a uprkos dugotrajnosti i mukotrpnosti, vrlo se često koristi kao metoda verifikacije u arbitražnim analizama. Sistematske metodološke greške u gravimetriji mogu se uzeti u obzir i smanjiti u toku izvođenja odgovarajućih operacija ( tab. 1.2).

Metodološke greške gravimetrije

Gravimetrijska operacija	Apsolutna greška
Gravimetrijska operacija	pozitivan (napuhan rezultat)	negativan (nizak rezultat)
Izbor taložnika: a) prirodu taložnika b) količinu taložnika	Neisparljiv, nespecifičan taložnik Mali višak taložnika, koprecipitacija stranih jona	Visoka rastvorljivost istaloženog oblika, formiranje koloida Nedostatak taložnika. Previše taloga, povećana rastvorljivost precipitata kao rezultat kompleksiranja ili efekta soli
padavine	Koprecipitacija stranih jona	Nedovoljno vrijeme zrenja (kristalna precipitacija). Koloidno formiranje (amorfni precipitati)
Filtracija		Pogrešan odabir filtera - čestice sedimenta prolaze kroz filter
Pranje	Pranje nehlapljivom tečnošću za pranje	Višak tečnosti za pranje: peptizacija amorfnog taloga; hidroliza kristalnog taloga. Gubici zbog rastvorljivosti
Dobivanje gravimetrijskog oblika	Temperatura paljenja: dobijanje jedinjenja različitog sastava, higroskopnosti, apsorpcije CO 2 iz vazduha	Prekoračenje temperature sušenja za sedimente organske prirode. Prekoračenje temperature kalcinacije (dobivanje jedinjenja različitog hemijskog sastava)

Tabela 1.2

Ispravnost metode objašnjava se malom sistematskom greškom mjerenja povezanom s preciznošću vaganja na analitičkoj vagi:

S x / x = √(S a / a ) 2 + 1/n (S m / m ) 2 ,

gdje S a– tačnost vaganja na analitičkim vagama (0,0002 g za vage ADV-200; 0,00005 g za polumikrovagne, itd.); a– izvagani udio analizirane supstance, g; t - težina gravimetrijskog obrasca, g; P - broj kalcinacija ili sušenja da bi se dobila konstantna masa.

Analiza datih podataka pokazuje da je moguće identifikovati vrstu greške uzimajući u obzir metodu određivanja, uzimajući u obzir mehanizam nastanka padavina, svojstva upotrebljenih i dobijenih supstanci tokom analize.

Trenutno je značaj gravimetrijskih metoda analize donekle opao, ali ne treba zaboraviti da je, imajući prednosti i nedostatke, gravimetrijska analiza optimalna za rješavanje problema. veliki broj analitičke zadatke.

Metode kvantitativne analize. Kvantitativna analiza je dizajnirana da odredi kvantitativni sastav analita. Postoje hemijske, fizičke i fizičko-hemijske metode kvantitativne analize. Osnova svakog kvantitativnog istraživanja je mjerenje. Hemijske metode kvantitativne analize zasnivaju se na mjerenju mase i zapremine. Kvantitativno istraživanje omogućilo naučnicima da uspostave takve osnovne zakone hemije kao što su zakon održanja mase materije, zakon konstantnosti sastava, zakon ekvivalenata i druge zakone na kojima se zasniva hemijska nauka. Principi kvantitativne analize su osnova za hemijsko-analitičko upravljanje proizvodnim procesima razne industrije industrije i čine predmet tzv. tehnička analiza. Postoje 2 glavne metode kvantitativne hemijske analize: težinska ili gravimetrijska i volumetrijska ili titrimetrijska.

Analiza težine je metoda kvantitativne analize u kojoj se precizno mjeri samo masa. Volumetrijska analiza - bazirana na preciznom mjerenju mase supstanci i zapremine rastvora reagensa poznate koncentracije, koji reaguje sa određenom količinom analita. posebna vrsta count analiza je analiza gasova i gasnih mešavina, tzv. analiza gasa, koja se takođe vrši merenjem zapremine ili mase analizirane smeše ili gasa. Određivanje iste supstance može se izvršiti težinskim ili volumetrijskim metodama analize. Prilikom odabira metode određivanja, analitičar mora uzeti u obzir potrebnu tačnost rezultata, osjetljivost reakcije i brzinu analize, a u slučaju masovne definicije- dostupnost i cijenu korištenih reagensa. S tim u vezi razlikuju se makro-, mikro-, polu-mikro-, ultra-mikro metode analize brojeva, uz pomoć kojih je moguće analizirati minimalne količine analita. Trenutno se jednostavne hemijske metode sve više zamenjuju fizičkim i fizičko-hemijskim metodama, koje zahtevaju skupe instrumente i opremu.

Optičke, elektrohemijske, hromatografske, razne spektro- i fotometrijske studije (infracrvena, atomska adsorpcija, plamen, itd.), potenciometrija, polarografija, masena spektrometrija, NMR studije. S jedne strane, ove metode ubrzavaju dobijanje rezultata, povećavaju njihovu tačnost i osjetljivost mjerenja: granica detekcije (1-10 -9 μg) i granična koncentracija (do 10 -15 g/ml), selektivnost (moguće je odrediti sastavne komponente mješavine bez njihovog razdvajanja i selekcije), mogućnost njihove kompjuterizacije i automatizacije. Ali s druge strane, oni se sve više udaljavaju od hemije, smanjujući poznavanje hemijskih metoda analize među analitičarima, što je dovelo do pogoršanja nastave hemije u školama, nedostatka dobrih nastavnika hemije opremljenih školskim hemijskim laboratorijama i smanjenje znanja iz hemije kod školaraca.

Nedostaci su relativno velika greška u određivanju (od 5 do 20%, dok hemijska analiza daje grešku obično od 0,1 do 0,5%), složenost opreme i njenu visoku cenu. Zahtjevi za reakcije u kvantitativnoj analizi. Reakcije treba da se odvijaju brzo, do kraja, ako je moguće - na sobnoj temperaturi. Početne tvari koje ulaze u reakciju moraju reagirati u strogo određenim kvantitativnim omjerima (stehiometrijski) i bez sporednih procesa. Nečistoće ne bi trebalo da ometaju kvantitativnu analizu. Prilikom mjerenja nisu isključene greške, greške u mjerenjima i proračunima. Da bi se eliminisale greške, svele na minimum, merenje se vrši u ponavljanjima (paralelna određivanja), najmanje 2, i vrši se metrološka evaluacija rezultata (što znači ispravnost i ponovljivost rezultata analize).

Najvažnije karakteristike metoda analize su njihova osjetljivost i tačnost. Osetljivost metode analize je najmanja količina supstance koja se ovom metodom može pouzdano odrediti. Preciznost analize je relativna greška određivanja, koja je odnos razlike između pronađenog (x 1) i pravog (x) sadržaja supstance i pravog sadržaja supstance i nalazi se po formuli:

Rel. osh = (x 1 -x) / x, za izražavanje u procentima, pomnožiti sa 100. Kao pravi sadržaj uzima se srednji aritmetički sadržaj supstance pronađen u analizi uzorka u 5-7 definicija.

Osetljivost metode, mol/l tačnost,%

Titrimetrijski 10 -4 0.2

Gravimetrijski 10 -5 0,05

Težina (gravimetrijska) analiza je metoda kvantitativne analize, u kojoj kvantitativni sastav analit se određuje na osnovu mjerenja mase, tačnim vaganjem mase stabilne krajnje supstance poznatog sastava, u koju se ovaj analit u potpunosti pretvara. Na primjer, gravimetrijsko određivanje sumporne kiseline u vodenom rastvoru vrši se pomoću vodenog rastvora soli barijuma: VaS1 2 + N 2 SO 4 > VaSO 4 v +2 HCl. Taloženje se vrši u uslovima u kojima skoro ceo sulfatni jon prelazi u talog BaSO 4 sa najvećom kompletnošću – kvantitativno, uz minimalne gubitke, zbog neznatne, ali još uvek postojeće, rastvorljivosti barijum sulfata. Zatim se talog odvoji od rastvora, ispere da bi se uklonile rastvorljive nečistoće, osuši, kalcinira da bi se uklonile sorbovane isparljive nečistoće i izvaže na analitičkoj vagi u obliku čistog bezvodnog barijum sulfata. Zatim izračunajte masu sumporne kiseline. Klasifikacija metoda gravimetrijske analize. Metode precipitacije, destilacije, izolacije, termogravimetrijske metode (termogravimetrija).

Metode precipitacije - komponenta koju treba odrediti je kvantitativno vezana u hemijsko jedinjenje u obliku kojeg se može izolovati i izvagati. Sastav ovog jedinjenja mora biti striktno definisan; budi precizan hemijska formula, i ne bi trebao sadržavati strane nečistoće. Jedinjenje u čijem obliku se važe komponenta koju treba odrediti naziva se težinski oblik xH 2 O nakon čega slijedi njegovo odvajanje i kalcinacija u oksid Fe 2 O 3 (težinski oblik). Metode destilacije. Komponenta koju treba odrediti se izoluje iz analiziranog uzorka u obliku gasovite supstance i meri se ili masa destilovane supstance (direktna metoda) ili masa ostatka (indirektna metoda).

Direktna metoda se široko koristi za određivanje sadržaja vode u analitima destilacijom iz izvaganog uzorka i kondenzacijom, a zatim mjerenjem volumena kondenzirane vode u prijemniku. Po gustini se preračunava zapremina vode po masi i, znajući masu uzorka i vode, izračunava se sadržaj vode u analiziranom uzorku. Metoda indirektne destilacije se široko koristi za određivanje sadržaja isparljive supstance(uključujući slabo vezanu vodu) promjenom mase uzorka prije i nakon sušenja na konstantnu težinu u termostatu (u pećnici) na konstantnoj temperaturi. Uslovi za provođenje takvih ispitivanja (temperatura, vrijeme sušenja) određeni su prirodom uzorka i posebno su naznačeni u metodološkim priručnicima.

Metode izolacije zasnivaju se na izolaciji analita iz otopine elektrolizom na jednoj od elektroda (elektrogravimetrijska metoda). Zatim se elektroda sa oslobođenom supstancom ispere, osuši i izmeri. Povećanjem mase elektrode sa supstancom, nalazi se masa supstance koja se oslobađa na elektrodi (legure zlata i bakra prelaze u rastvor).

Termogravimetrijske metode nisu praćene odvajanjem ispitivane tvari, već se ispituje sam uzorak, pa se ove metode uvjetno nazivaju gravimetrijskim metodama analize. Metode se zasnivaju na merenju mase analita tokom njegovog neprekidnog zagrevanja u datom temperaturnom opsegu na posebnim uređajima - derivatografima. Prema dobijenim termogravigramima, prilikom njihovog dešifriranja, moguće je odrediti sadržaj vlage i drugih komponenti analita.

Glavne faze gravimetrijskog određivanja: izračunavanje izvagane mase analiziranog uzorka i zapremine (ili mase) taložnika; vaganje (uzimanje) dijela uzorka; otapanje izvaganog uzorka analiziranog uzorka; padavina, tj. dobijanje deponovanog oblika komponente koja se utvrđuje; filtracija (odvajanje taloga od matične tečnosti); ispiranje sedimenta; sušenje i (po potrebi) kalciniranje taloga do konstantne težine, odnosno dobijanje gravimetrijskog oblika; gravimetrijska forma za vaganje; izračunavanje rezultata analize, njihova statistička obrada i prezentacija. Svaka od ovih operacija ima svoje karakteristike.

Prilikom izračunavanja optimalne težine uzorka analita, mogućeg masenog udjela analita u analiziranom uzorku i u gravimetrijskom obliku, mase gravimetrijskog oblika, sistematske greške vaganja na analitičkoj vagi (obično 0,0002), U obzir se uzima priroda nastalog taloga - amorfan, fino kristalan, grubo kristalan. Proračun početnog uzorka zasniva se na činjenici da masa gravimetrijskog uzorka mora biti najmanje 0,1 g. U opštem slučaju, donja granica optimalne mase m početnog uzorka analita (u gramima) je izračunato po formuli: m = 100m (GF) F / W (X), gdje je m(GF) masa gravimetrijskog oblika u gramima; F - gravimetrijski faktor, faktor konverzije, analitički faktor); W(X) - maseni udio (u%) utvrđene komponente u analiziranoj supstanci. Gravimetrijski faktor F je numerički jednak masi određene komponente u gramima, što odgovara jednom gramu gravimetrijskog oblika.

Gravimetrijski faktor se izračunava po formuli kao omjer molarne mase M(X) određene komponente X prema molarna masa gravimetrijski oblik M(GF), pomnožen sa brojem n molova analita, iz kojeg se dobija jedan mol gravimetrijskog oblika: F = n M(X) / M (GF). Dakle, ako se jedan mol gravimetrijskog oblika Fe 2 O 3 dobije iz 2 mola Fe C1 3 6H 2 O, tada je n \u003d 2. Ako se jedan mol gravimetrijskog oblika BaCrO 4 dobije iz jednog mola Ba(NO 3) 2, zatim n \u003d jedan.

Metode kvantitativne analize. Kvantitativna analiza je dizajnirana da odredi kvantitativni sastav analita. Postoje hemijske, fizičke i fizičko-hemijske metode kvantitativne analize. Osnova svakog kvantitativnog istraživanja je mjerenje. Hemijske metode kvantitativne analize zasnivaju se na mjerenju mase i zapremine. Kvantitativna istraživanja omogućila su naučnicima da uspostave takve osnovne zakone hemije kao što su zakon održanja mase materije, zakon konstantnosti sastava, zakon ekvivalenata i druge zakone na kojima se zasniva hemijska nauka. Principi kvantitativne analize su osnova za hemijsko-analitičko upravljanje proizvodnim procesima u različitim industrijama i predmet su tzv. tehnička analiza. Postoje 2 glavne metode kvantitativne hemijske analize: težinska ili gravimetrijska i volumetrijska ili titrimetrijska.

Analiza težine je metoda kvantitativne analize u kojoj se precizno mjeri samo masa. Volumetrijska analiza - bazirana na preciznom mjerenju mase supstanci i zapremine rastvora reagensa poznate koncentracije, koji reaguje sa određenom količinom analita. Posebna vrsta analize brojeva je analiza gasova i gasnih mešavina, tzv. analiza gasa, koja se takođe vrši merenjem zapremine ili mase analizirane smeše ili gasa. Određivanje iste supstance može se izvršiti težinskim ili volumetrijskim metodama analize. Prilikom odabira metode određivanja, analitičar mora uzeti u obzir potrebnu tačnost rezultata, osjetljivost reakcije i brzinu analize, a u slučaju određivanja mase, dostupnost i cijenu upotrijebljenih reagensa.

S tim u vezi razlikuju se makro-, mikro-, polu-mikro-, ultra-mikro metode analize brojeva, uz pomoć kojih je moguće analizirati minimalne količine analita. Trenutno se jednostavne hemijske metode sve više zamenjuju fizičkim i fizičko-hemijskim metodama, koje zahtevaju skupe instrumente i opremu. Optičke, elektrohemijske, hromatografske, razne spektro- i fotometrijske studije (infracrvena, atomska adsorpcija, plamen, itd.), potenciometrija, polarografija, masena spektrometrija, NMR studije. S jedne strane, ove metode ubrzavaju dobijanje rezultata, povećavaju njihovu tačnost i osjetljivost mjerenja: granica detekcije (1-10 -9 μg) i granična koncentracija (do 10 -15 g/ml), selektivnost (moguće je odrediti sastavne komponente mješavine bez njihovog razdvajanja i selekcije), mogućnost njihove kompjuterizacije i automatizacije.

Ali s druge strane, oni se sve više udaljavaju od hemije, smanjujući poznavanje hemijskih metoda analize među analitičarima, što je dovelo do pogoršanja nastave hemije u školama, nedostatka dobrih nastavnika hemije opremljenih školskim hemijskim laboratorijama i smanjenje znanja iz hemije kod školaraca. Nedostaci su relativno velika greška u određivanju (od 5 do 20%, dok hemijska analiza daje grešku obično od 0,1 do 0,5%), složenost opreme i njenu visoku cenu. Zahtjevi za reakcije u kvantitativnoj analizi. Reakcije treba da se odvijaju brzo, do kraja, ako je moguće - na sobnoj temperaturi. Početne tvari koje ulaze u reakciju moraju reagirati u strogo određenim kvantitativnim omjerima (stehiometrijski) i bez sporednih procesa. Nečistoće ne bi trebalo da ometaju kvantitativnu analizu. Prilikom mjerenja nisu isključene greške, greške u mjerenjima i proračunima. Da bi se eliminisale greške, svele na minimum, merenje se vrši u ponavljanjima (paralelna određivanja), najmanje 2, i vrši se metrološka evaluacija rezultata (što znači ispravnost i ponovljivost rezultata analize).

Klasifikacija hemijskih metoda kvantitativne analize:

Titrimetrijska metoda. Mjerenje zapremine rastvora reagensa tačno poznate koncentracije potrošene u reakciji.

Gravimetrijska. Mjerenje mase analita ili njegovih sastojaka, izolovanih u obliku odgovarajućih jedinjenja.

Najvažnije karakteristike metoda analize su njihova osjetljivost i tačnost. Osetljivost metode analize je najmanja količina supstance koja se ovom metodom može pouzdano odrediti. Tačnost analize je relativna greška determinacije, koja je omjer pronađene razlike (x 1) i pravi (x) sadržaj supstance prema pravom sadržaju supstance i nalaze se po formuli:

Rel. osh = (x 1 -x) / x, za izražavanje u procentima, pomnožiti sa 100. Kao pravi sadržaj uzima se srednji aritmetički sadržaj supstance pronađen u analizi uzorka u 5-7 definicija.

Težinska (gravimetrijska) analiza je metoda kvantitativne analize, u kojoj se kvantitativni sastav analita utvrđuje na osnovu mjerenja mase, tačnim vaganjem mase stabilne konačne supstance poznatog sastava, u koju se ovaj analit u potpunosti nalazi. konvertovan. Na primjer, gravimetrijsko određivanje sumporne kiseline u vodenom rastvoru vrši se pomoću vodenog rastvora soli barijuma: VaS1 2 + N 2 SO 4 > VaSO 4 v +2 HCl. Taloženje se vrši u uslovima u kojima skoro ceo sulfatni jon prelazi u talog BaSO 4 sa najvećom kompletnošću – kvantitativno, uz minimalne gubitke, zbog neznatne, ali još uvek postojeće, rastvorljivosti barijum sulfata.

Zatim se talog odvoji od rastvora, ispere da bi se uklonile rastvorljive nečistoće, osuši, kalcinira da bi se uklonile sorbovane isparljive nečistoće i izvaže na analitičkoj vagi u obliku čistog bezvodnog barijum sulfata. Zatim izračunajte masu sumporne kiseline. Klasifikacija metoda gravimetrijske analize. Metode precipitacije, destilacije, izolacije, termogravimetrijske metode (termogravimetrija). Metode precipitacije - komponenta koju treba odrediti je kvantitativno vezana u hemijsko jedinjenje u obliku kojeg se može izolovati i izvagati. Sastav ovog jedinjenja mora biti striktno definisan; biti tačno izražen hemijskom formulom i mora biti bez bilo kakvih stranih materija. Jedinjenje u kojem se važe komponenta koju treba odrediti naziva se težinski oblik.

Primer, određivanje H 2 SO 4 (gore), određivanje masenog udela gvožđa u njegovim rastvorljivim solima, na osnovu taloženja gvožđa (111) u obliku Fe (OH) 3 x H 2 O hidroksida, zatim njegovo odvajanje i kalciniranje u oksid Fe 2 O 3 (težinski oblik). Metode destilacije. Komponenta koju treba odrediti se izoluje iz analiziranog uzorka u obliku gasovite supstance i meri se ili masa destilovane supstance (direktna metoda) ili masa ostatka (indirektna metoda). Direktna metoda se široko koristi za određivanje sadržaja vode u analitima destilacijom iz izvaganog uzorka i kondenzacijom, a zatim mjerenjem volumena kondenzirane vode u prijemniku. Po gustini se preračunava zapremina vode po masi i, znajući masu uzorka i vode, izračunava se sadržaj vode u analiziranom uzorku. Metoda indirektne destilacije se široko koristi za određivanje sadržaja hlapljivih tvari (uključujući slabo vezanu vodu) promjenom mase uzorka prije i nakon sušenja na konstantnu težinu u termostatu (u pećnici) na konstantnoj temperaturi.

Uslovi za provođenje takvih ispitivanja (temperatura, vrijeme sušenja) određeni su prirodom uzorka i posebno su naznačeni u metodološkim priručnicima. Metode izolacije zasnivaju se na izolaciji analita iz otopine elektrolizom na jednoj od elektroda (elektrogravimetrijska metoda). Zatim se elektroda sa oslobođenom supstancom ispere, osuši i izmeri. Povećanjem mase elektrode sa supstancom, nalazi se masa supstance koja se oslobađa na elektrodi (legure zlata i bakra prelaze u rastvor). Termogravimetrijske metode nisu praćene odvajanjem ispitivane tvari, već se ispituje sam uzorak, pa se ove metode uvjetno nazivaju gravimetrijskim metodama analize. Metode se zasnivaju na merenju mase analita tokom njegovog neprekidnog zagrevanja u datom temperaturnom opsegu na posebnim uređajima - derivatografima.

Prema dobijenim termogravigramima, prilikom njihovog dešifriranja, moguće je odrediti sadržaj vlage i drugih komponenti analita. Glavne faze gravimetrijskog određivanja: izračunavanje izvagane mase analiziranog uzorka i zapremine (ili mase) taložnika; vaganje (uzimanje) dijela uzorka; otapanje izvaganog uzorka analiziranog uzorka; padavina, tj. dobijanje deponovanog oblika komponente koja se utvrđuje; filtracija (odvajanje taloga od matične tečnosti); ispiranje sedimenta; sušenje i (po potrebi) kalciniranje taloga do konstantne težine, odnosno dobijanje gravimetrijskog oblika; gravimetrijska forma za vaganje; izračunavanje rezultata analize, njihova statistička obrada i prezentacija. Svaka od ovih operacija ima svoje karakteristike. Prilikom izračunavanja optimalne težine uzorka analita, mogućeg masenog udjela analita u analiziranom uzorku i u gravimetrijskom obliku, mase gravimetrijskog oblika, sistematske greške vaganja na analitičkoj vagi (obično 0,0002), U obzir se uzima priroda nastalog taloga - amorfan, fino kristalan, grubo kristalan. Proračun početnog uzorka zasniva se na činjenici da masa gravimetrijskog uzorka mora biti najmanje 0,1 g.

U opštem slučaju, donja granica optimalne mase m početnog uzorka analita (u gramima) izračunava se po formuli:

m = 100m (GF) F/ W(X),

gdje je m(GF) masa gravimetrijskog oblika u gramima; F - gravimetrijski faktor, faktor konverzije, analitički faktor); W(X) - maseni udio (u%) utvrđene komponente u analiziranoj supstanci. Gravimetrijski faktor F je numerički jednak masi određene komponente u gramima, što odgovara jednom gramu gravimetrijskog oblika.

Gravimetrijski faktor se izračunava po formuli kao omjer molarne mase M(X) određene komponente X i molarne mase gravimetrijskog oblika M(GF), pomnožene brojem n molova određene komponente, od čega dobija se jedan mol gravimetrijskog oblika:

F = n M(X) / M (GF).

Dakle, ako se jedan mol gravimetrijskog oblika Fe 2 O 3 dobije iz 2 mola Fe C1 3 6H 2 O, tada je n \u003d 2. Ako se jedan mol gravimetrijskog oblika BaCrO 4 dobije iz jednog mola Ba(NO 3) 2, zatim n \u003d jedan.

Zadatak kvantitativne analize je odrediti kvantitativni sadržaj pojedinih sastojaka u ispitivanoj supstanci ili smjesi. Rezultati kvantitativnog određivanja obično se izražavaju u procentima. Kvantitativna analiza se koristi u biologiji, fiziologiji, medicini, biohemiji, hemiji hrane itd.

Sve metode kvantitativne analize mogu se podijeliti u tri glavne grupe.

1. Gravimetrijska (težina) analiza. Gravimetrijska analiza je određivanje količine komponente (elementa ili jona) prema masi supstance dobijene kao rezultat analize. U metodama ove grupe, određeni dio analita se izoluje u čistom obliku ili u obliku jedinjenja poznatog sastava čija se masa određuje.

Na primjer, da bi se odredila količina barija u njegovim spojevima, ion Ba 2+ precipitira se razrijeđenom sumpornom kiselinom:

VaS1 2 + H 2 S0 4 = BaS0 4 | + 2HC1.

Precipitat BaSO 4 se filtrira, ispere, kalciniše i tačno odmeri. Poznavajući masu taloga BaS0 4 i njegovu formulu, izračunajte koliko barija sadrži. Gravimetrijska metoda daje rezultate visoke tačnosti, ali je vrlo radno intenzivna.

2. Titrimetrijska (volumetrijska) analiza. Titrimetrijska analiza se zasniva na preciznom merenju količine reagensa koji se koristi u reakciji sa analitom.
komponenta. Reagens se uzima u obliku otopine određene koncentracije - titrirani rastvor. Momenat,
kada se reagens doda u količini koja je ekvivalentna sadržaju komponente koja se utvrđuje, odnosno trenutak završetka reakcije se određuje na različite načine. Tokom titracije dodaje se količina reagensa koja je ekvivalentna količini analita. Poznavajući zapreminu i tačnu koncentraciju rastvora koji je reagovao sa analitom, izračunava se količina analita.

Titrimetrijska analiza daje manje precizne rezultate od gravimetrijske analize, ali njena važna prednost je velika brzina analize. U zavisnosti od vrste reakcija koje se javljaju tokom titracije, titrimetrijska analiza se deli u tri grupe: metode kiselinsko-bazne titracije, metode redoksimetrije i metode precipitacije i formiranja kompleksa.

3. Metode fotometrije. U ovoj metodi, količina supstance je određena intenzitetom boje rastvora. Da biste to učinili, koristite takozvane reakcije u boji, odnosno reakcije praćene promjenom boje otopine. Na primjer, kada se određuje količina željeza, koristi se reakcija

FeCl3 + 3KSCN 7-Fe(SCN)3 + 3KCI,

što dovodi do stvaranja crvenog rastvora. Intenzitet boje rastvora se procenjuje vizuelno ili uz pomoć odgovarajućih instrumenata.

Ponekad se komponenta koju treba odrediti pretvara u slabo rastvorljivo jedinjenje, a sadržaj analita se ocenjuje po intenzitetu zamućenosti rastvora. Metoda zasnovana na ovom principu naziva se nefelometrija. Metode fotometrije i nefelometrije koriste se za određivanje komponenti koje čine analit u vrlo malim količinama. Preciznost ove metode je niža od gravimetrijske ili titrimetrijske.

Pored ovih metoda, postoje i druge: analiza gasa, spektralna analiza, elektrohemijske i hromatografske metode. Ovaj vodič ne pokriva ove metode.

Sve metode kvantitativne analize dele se na hemijske i fizičko-hemijske. Hemijske metode uključuju gravimetrijsku, titrimetrijsku i plinsku analizu, fizičko-hemijske metode uključuju fotometriju i nefelometriju, elektrohemijske, spektralne, kromatografske metode analize

U kvantitativnoj analizi razlikuju se makro-, mikro- i polu-mikro metode. Ovaj vodič pokriva samo makro metodu. Prilikom izvođenja makro određivanja određuju se relativno velike (0,01-0,1 g) količine supstance. Izuzetak su fotometrijske i nefelometrijske metode, u kojima je količina analita djelić miligrama.