Kvantitatiivse analüüsi põhimeetodid. Arvutused titrimeetrilises analüüsis. Kvalitatiivsed analüüsimeetodid

20.09.2019

Kvantitatiivne analüüs võimaldab teil määrata uuritava objekti elementaar- ja molekulaarkoostise või selle üksikute komponentide sisalduse.

Sõltuvalt uurimisobjektist eristatakse anorgaanilist ja orgaanilist analüüsi. Need jagunevad omakorda elementaaranalüüsiks, mille ülesandeks on teha kindlaks, kui palju elemente (ioone) analüüsitavas objektis sisaldub, molekulaar- ja funktsionaalanalüüsideks, mis annavad vastuse radikaalide, ühendite ja ühendite kvantitatiivse sisalduse kohta. aatomite funktsionaalsed rühmad analüüsitavas objektis.

Kvantitatiivse analüüsi meetodid

Klassikalised kvantitatiivse analüüsi meetodid on gravimeetriline (massi) analüüs ja titrimeetriline (mahu) analüüs.

Instrumentaalsed analüüsimeetodid

Fotomeetria ja spektrofotomeetria

Meetod põhineb valguse neeldumise põhiseaduse kasutamisel. A=elc. Kus A on valguse neeldumine, e on valguse neeldumise molaarne koefitsient, l on neelava kihi pikkus sentimeetrites, c on lahuse kontsentratsioon. Fotomeetria meetodeid on mitu:

1. Aatomabsorptsioonspektroskoopia

2. Aatomiemissioonispektroskoopia.

3. Molekulaarspektroskoopia.

Aatomabsorptsioonspektroskoopia

Selle meetodiga analüüsi tegemiseks on vaja spektromeetrit. Analüüsi põhiolemus on valgustada pihustatud proov monokroomse valgusega, seejärel lagundada proovi läbinud valgus, kasutades mis tahes valguse hajutajat ja detektorit neeldumise fikseerimiseks.

Proovi pihustamiseks kasutatakse erinevaid pihustajaid. Eelkõige: leek, kõrgepinge säde, induktiivsidestatud plasma. Igal pihustil on oma plussid ja miinused. Valguse lagundamiseks kasutatakse ka erinevaid dispergeerivaid aineid. See on difraktsioonvõre, prisma, valgusfilter.

Aatomiemissioonispektroskoopia

See meetod erineb veidi aatomiabsorptsiooni meetodist. Kui selles oli valgusallikaks eraldi valgusallikas, siis aatomikiirguse meetodi puhul toimib proov ise kiirgusallikana. Kõik muu on sarnane.

Kromatograafia

Kromatograafia (kreeka keelest chroma, genitive chromatos - värv, värv ja ... graafika), füüsikalis-keemiline meetod segude eraldamiseks ja analüüsimiseks, mis põhineb nende komponentide jaotumisel kahe faasi vahel - statsionaarne ja liikuv (eluent), mis voolab läbi statsionaarse faasi. üks.

Ajaloo viide. Meetodi töötas välja 1903. aastal M. Tsvet, kes näitas, et kui taimsete pigmentide segu lasta läbi värvitu sorbendi kihi, asetsevad üksikud ained eraldi värvitsoonidesse. Tsvet nimetas sel viisil saadud kiht-kihilise värvilise sorbendi kolonni kromatogrammiks ja meetodit - X. Edaspidi hakati terminiga "kromatogramm" tähistama mitmesuguseid X-tüüpi tulemuste fikseerimise meetodeid. H. ei saanud korralikku arengut. Alles 1941. aastal avastasid A. Martin ja R. Sing distributiivse kromatograafia meetodi ning demonstreerisid selle laialdasi võimalusi valkude ja süsivesikute uurimiseks. 50ndatel. Martin ja Ameerika teadlane A. James töötasid välja gaas-vedelik röntgenikiirguse meetodi.

Ch põhitüübid Olenevalt interaktsiooni iseloomust, mis määrab komponentide jaotuse eluendi ja statsionaarse faasi vahel, eristatakse järgmisi põhitüüpe Ch - adsorptsioon, distributiivne, ioonvahetus, väljajätmine (molekulaarsõel) , ja setteline. Adsorptsioonikloor põhineb adsorbendi poolt eraldatavate ainete sorbeerumisvõime erinevusel ( tahke arenenud pinnaga); jaotuskeemia - segu komponentide erineval lahustuvusel statsionaarses faasis (kõrgelt keev vedelik, mis on ladestunud tahkele makropoorsele kandjale) ja eluendis (tuleb meeles pidada, et distributiivse eraldusmehhanismi korral komponentide tsoonide liikumine on osaliselt mõjutatud ka analüüsitavate komponentide adsorptsiooni interaktsioonist tahke sorbendiga ); ioonivahetuskeemia - statsionaarse faasi (ioonvaheti) ja eraldatava segu komponentide ioonivahetuse tasakaalu konstantide erinevuse kohta; välistamine (molekulaarsõel) Ch. - komponentide molekulide erinevast läbilaskvusest statsionaarsesse faasi (väga poorne mitteioonne geel). Suuruskromatograafia jaguneb geelfiltratsiooniks (GPC), milles eluendiks on mittevesilahusti, ja geelfiltratsiooniks, milles eluendiks on vesi. Sette X põhineb eraldatud komponentide erineval võimel sadestuda tahkele statsionaarsele faasile.

Eluendi agregatsiooni oleku järgi eristatakse gaasi- ja vedelikukeemiat.Sõltuvalt statsionaarse faasi agregatsiooniseisundist võib gaasikromatograafia olla gaas-adsorptsioon (statsionaarne faas on tahke adsorbent) ja gaas-vedelik ( statsionaarne faas on vedelik), vedel kloor aga vedelik-adsorptsioon (või tahke-vedelik) ja vedelik-vedelik. Viimane, nagu gaas-vedelik, on distributiivne keemia.Tahke-vedeliku keemia hõlmab õhukese kihi ja paberi keemiat.

Seal on kolonn ja tasapinnaline X. Kolonnis on sorbendiga täidetud spetsiaalsed torud - kolonnid ja liikuv faas liigub kolonni sees rõhulanguse tõttu. Kolonni kloori variatsioon on kapillaar, kui kapillaartoru siseseintele kantakse õhuke sorbendi kiht. Tasapinnaline külm jaguneb õhukesekihiliseks ja paberiks. Õhukesekihilises klooris kantakse klaas- või metallplaatidele õhuke kiht granuleeritud sorbenti või poorne kile; paberkromatograafia puhul kasutatakse spetsiaalset kromatograafilist paberit. Tasapinnalises keemias toimub liikuva faasi liikumine kapillaarjõudude toimel.

Kromatograafia käigus on võimalik vastavalt etteantud programmile muuta temperatuuri, eluendi koostist, selle voolukiirust ja muid parameetreid.

Sõltuvalt eraldatava segu liigutamise meetodist piki sorbendikihti on olemas järgmisi valikuid X .: eesmine, arenev ja nihutav. Frontaalses versioonis sisestatakse sorbendikihti pidevalt eraldatud segu, mis koosneb kandegaasist ja eraldatud komponentidest, näiteks 1, 2, 3, 4, mis ise on liikuv faas. Mõni aeg pärast protsessi algust on kõige vähem sorbeeritud komponent (näiteks 1) ülejäänutest ees ja väljub enne kõike puhta aine tsoonina ning selle taga sorptsiooni järjekorras segude tsoonid. komponendid paiknevad järjestikku: 1 + 2, 1 + 2 + 3, 1 + 2 + 3 + 4 (joonis, a). Arendatavas variandis läbib sorbendikihti pidevalt eluendivool ja sorbendikihti juhitakse perioodiliselt eraldatavate ainete segu. Teatud aja möödudes jagatakse algsegu puhasteks aineteks, mis paiknevad sorbendil eraldi tsoonides, mille vahel on eluenditsoonid (joonis, b). Väljatõrjumise variandis juhitakse sorbendi eraldatav segu ja seejärel tõrjujat (eluenti) sisaldav kandegaasi vool, mille käigus jagatakse segu teatud aja möödudes puhaste ainete tsoonideks, mille vahel on nende segu tsoonid (joonis, c). Kromatograafideks nimetatavate instrumentide abil teostatakse mitut tüüpi kromatograafiat, millest enamikes realiseeritakse kromatograafia arenev variant Kromatograafe kasutatakse analüüsiks ja ainete segude preparatiivseks (sh tööstuslikuks) eraldamiseks. Analüüsi käigus sisenevad kromatograafi kolonnis eraldatud ained koos eluendiga erinevate ajavahemike järel kromatograafiakolonni väljalaskeavale paigaldatud detektorisse, mis salvestab nende kontsentratsioonid ajas. Saadud väljundkõverat nimetatakse kromatogrammiks. Kvalitatiivse kromatograafilise analüüsi jaoks määratakse aeg proovi süstimise hetkest kuni iga komponendi kolonnist väljumiseni teatud temperatuuril ja kindlat eluenti kasutades. Kvantitatiivseks analüüsiks määratakse kromatograafiliste piikide kõrgused või pindalad, võttes arvesse analüüsitavate ainete puhul kasutatava detektori tundlikkuse koefitsiente.

Gaasikromatograafiat, milles eluendina (kandegaasina) kasutatakse heeliumi, lämmastikku, argooni ja muid gaase, kasutatakse enim lagunemata auruolekusse minevate ainete analüüsiks ja eraldamiseks. Gaasi adsorptsiooniks kasutatakse sorbendina (osakesed läbimõõduga 0,1-0,5 mm) silikageele, alumiiniumgeele, molekulaarsõelu, poorseid polümeere ja muid sorbente eripinnaga 5–500 m2/g. X variant. Gaas-vedelik keemia jaoks valmistatakse sorbent, kandes mitme mikroni paksuse kile kujul oleva vedeliku (kõrgelt keevad süsivesinikud, estrid, siloksaanid jne) tahkele alusele, mille eripindala on 0,5– 5 m2/g või rohkem. X. gaasi-adsorptsiooni versiooni töötemperatuuri piirid on -70 kuni 600 °C, gaasi-vedeliku versiooni puhul -20 kuni 400 °C. Gaaskloor võib eraldada mitu cm3 gaasi või mg vedelaid (tahkeid) aineid; analüüsiaeg mõnest sekundist mitme tunnini.

Vedelkolonni keemias kasutatakse eluendina väga lenduvaid lahusteid (näiteks süsivesinikke, eetreid ja alkohole) ning silikageele (sealhulgas mitmesuguste funktsionaalrühmadega silikageele, nagu eeter, alkohol ja muud, mis on keemiliselt poogitud pind) kasutatakse statsionaarse faasina. ), alumiiniumgeelid, poorsed klaasid; kõigi nende sorbentide osakeste suurus on mitu mikronit. Varustades eluenti rõhu all kuni 50 MN/m2 (500 kgf/cm2), on võimalik analüüsiaega lühendada 2-3 tunnilt mitme minutini. Komplekssete segude eraldamise efektiivsuse tõstmiseks kasutatakse eluendi omaduste ajaprogrammeeritud muutmist erineva polaarsusega lahustite segamisel (gradientelueerimine).

Vedela molekulaarsõela keemiat eristab rangelt pooridega sorbentide kasutamine teatud suurus(poorsed klaasid, molekulaarsõelad, sh dekstraan ja muud geelid). Õhukesekihilises ja paberklooris kantakse uuritav vedelsegu stardijoonele (plaadi või pabeririba algusesse) ja eraldatakse seejärel tõusva või kahaneva eluendivooluga komponentideks. Eraldatud ainete hilisem tuvastamine (arendamine) kromatogrammil (nagu nendel juhtudel nimetatakse plaati, millele on kantud sorbent või kromatograafilist paberit, millel uuritav segu jaotati komponentideks) toimub ultraviolettkiirguse (UV) abil. spektroskoopia, infrapuna (IR) spektroskoopia või töötlemisreaktiivid, mis moodustavad analüüsitavate ainetega värvilisi ühendeid.

Kvalitatiivselt iseloomustab segude koostist seda tüüpi kloori abil ainete täppide teatud liikumiskiirus võrreldes lahusti liikumiskiirusega antud tingimustes. Kvantitatiivne analüüs viiakse läbi aine värvuse intensiivsuse mõõtmisega kromatogrammil.

Ch. kasutatakse laialdaselt laborites ja tööstuses mitmekomponentsete süsteemide kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks analüüsiks, tootmisjuhtimiseks, eriti seoses paljude protsesside automatiseerimisega, ning ka üksikute ainete ettevalmistavaks (sh tööstuslikuks) isoleerimiseks (näiteks väärismetallid), eraldades haruldased ja mikroelemendid.

Gaasikeemiat kasutatakse gaaside eraldamiseks ning kahjulike ainete lisandite määramiseks õhus, vees, pinnases ja tööstustoodetes; orgaanilise ja naftakeemia peamise sünteesi saaduste, heitgaaside koostise määramine, ravimid, samuti kohtuekspertiisis jne. Seadmed ja meetodid gaasi analüüsiks in kosmoselaevad, Marsi atmosfääri analüüs, tuvastamine orgaaniline aine Kuu kivides jne.

Gaasikeemiat kasutatakse ka üksikute ühendite füüsikalis-keemiliste omaduste määramiseks: adsorptsiooni- ja lahustumissoojus, entalpia, entroopia, tasakaalukonstandid ja kompleksi moodustumine; tahkete ainete puhul võimaldab see meetod mõõta eripinda, poorsust ja katalüütilist aktiivsust.

Vedelkeemiat kasutatakse sünteetiliste polümeeride, ravimite, detergentide, valkude, hormoonide ja muude bioloogiliselt oluliste ühendite analüüsiks, eraldamiseks ja puhastamiseks. Ülitundlike detektorite kasutamine võimaldab töötada väga väikeste ainekogustega (10-11-10-9 g), mis on äärmiselt oluline bioloogilised uuringud. Tihti kasutatav molekulaarsõel X. ja X. afiinsuse järgi; viimane põhineb bioloogiliste ainete molekulide võimel üksteisega selektiivselt seonduda.

Õhukesekihilist ja paberkloori kasutatakse rasvade, süsivesikute, valkude ja muude looduslike ainete ning anorgaaniliste ühendite analüüsimiseks.

Mõnel juhul kasutatakse ainete tuvastamiseks kloori koos teiste füüsikalis-keemiliste ja füüsilised meetodid nt massispektromeetria, IR, UV-spektroskoopia jne abil. Kromatogrammide tõlgendamiseks ja katsetingimuste valimiseks kasutatakse arvutit.

Lit .: Zhukhovitsky A. A., Turkeltaub N. M., Gas chromatography, M., 1962; Kiselev A.V., Yashin Ya.I., Gas-adsorption chromatography, M., 1967; Sakodynsky K. I., Volkov S. A., Preparative gas chromatography, M., 1972; Golbert K. A., Vigdergauz M. S., Course of Gaaskromatograafia, M., 1974; Kromatograafia paberil, trans. Tšehhi keelest, M., 1962; Determan G., geelkromatograafia, trans. saksa keelest, M., 1970; Morris C. J. O., Morris P., Separation Methods in biochemistry, L., 1964.

RFA

Aktiveerimise analüüs

Vaata ka

Kirjandus

Wikimedia sihtasutus. 2010 .

Vaadake, mis on "kvantitatiivne analüüs" teistes sõnaraamatutes:

KVANTITATIIVNE ANALÜÜS, koguste tuvastamine keemilised ained sisaldub materjalis või segus. Analüüsiks kasutatakse keemilisi meetodeid, nagu neutraliseerimine ja oksüdatsioon, mille käigus määratakse komponentide kontsentratsioon ... ... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnaraamat

- (a. kvantitatiivne analüüs; n. kvantitatiivne analüüs; f. kvantitatiivne analüüs; i. analisis cuantitativo) sisu või koguste määramine. elementide, funktsionaalrühmade, ühendite või faaside suhted analüüsitavas objektis. K.a…… Geoloogiline entsüklopeedia

Komponentide sisalduse või kvantitatiivsete suhete määramine analüüsitavas objektis. Analüütilise keemia osa. Kvantitatiivsete analüüsimeetodite oluline omadus, lisaks spetsiifilisusele ja avastamispiirile (vt Kvalitatiivne analüüs), ... ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

kvantitatiivne analüüs- - analüüs, mille eesmärk on kindlaks teha teatud kogus valimis keemilised elemendid, aatomirühmad või struktuurid. Analüütilise keemia sõnastik ... Keemilised terminid

KVANTITATIIVNE ANALÜÜS- analüütilise keemia osa, mille ülesandeks on elementide (ioonide), radikaalide, funktsionaalrühmade, ühendite või faaside hulga (sisalduse) määramine analüüsitavas objektis. K. a. võimaldab teil määrata elementaarse ja molekulaarse koostise ... ... Suur polütehniline entsüklopeedia

Kvantitatiivne analüüs. Meetodite klassifikatsioon. gravimeetriline analüüs. Setete sadestunud ja gravimeetrilised vormid. Arvutused gravimeetrilises analüüsis.

Kvantitatiivne analüüs eesmärk on määrata kindlaks analüüsitud proovi komponentide kvantitatiivne koostis. Sellele eelneb kvalitatiivne analüüs, mis määrab kindlaks, millised komponendid (elemendid, ioonid, molekulid) analüüsitavas proovis sisalduvad.

Kvantitatiivset analüüsi on kolme tüüpi: täielik, osaline, üldine. Täieliku kvantitatiivse analüüsiga tehakse kindlaks kõigi analüüsitud proovis sisalduvate komponentide täielik kvantitatiivne koostis. Näiteks täieliku kvantitatiivse vereanalüüsi jaoks on vaja määrata 12 komponendi sisaldus: naatrium, kaalium, kaltsium, glükoos, bilirubiin jne. Täielik analüüs nõuab palju aega ja tööjõudu.

Osalise analüüsi tegemisel määratakse sisu ainult jaoks

komponentide andmed. Üldine analüüs määrab iga elemendi sisalduse analüüsitavas proovis, sõltumata sellest, milliste ühendite koostises need sisalduvad. Sellist analüüsi nimetatakse tavaliselt elementaarseks.

KVANTITATIIVSE ANALÜÜSI MEETODITE KLASSIFIKATSIOON

Kvantitatiivse analüüsi meetodid võib jagada kolme suurde rühma: keemilised, füüsikalised, füüsikalis-keemilised.

Keemilised meetodid põhineb erinevat tüüpi kvantitatiivselt kulgevate keemiliste reaktsioonide kasutamisel: vahetus-, sadestamis-, redoks- ja kompleksreaktsioonid. Keemilised meetodid hõlmavad gravimeetrilisi ja titrimeetrilisi (mahulisi) analüüsimeetodeid.

gravimeetriline meetod Analüüs põhineb määratud komponendi massi mõõtmisel pärast selle eraldamist gravimeetrilise vormina. Meetodit iseloomustab suur täpsus, kuid see on pikk ja töömahukas. Farmatseutilises analüüsis kasutatakse seda peamiselt ravimite niiskuse ja tuhasisalduse määramiseks.

Titrimeetriline meetod analüüs põhineb teadaoleva kontsentratsiooniga lahuse – tiitri – täpselt mõõdetud mahu sisestamisel analüüdi lahuse täpselt mõõdetud ruumalasse. Tiitrit süstitakse seni, kuni analüüt on sellega täielikult reageerinud. Seda hetke nimetatakse tiitrimise lõpp-punktiks ja see määratakse spetsiaalsete keemiliste indikaatorite või instrumentaalsete meetodite abil. hulgas

kvantitatiivse analüüsi keemilised meetodid - see on kõige levinum meetod.

Keemilised analüüsimeetodid, kuigi need on praegu keemialaborites põhilised, ei vasta paljudel juhtudel analüüsi kõrgendatud nõuetele, nagu kõrge tundlikkus, kiirus, selektiivsus, automatiseerimine jne. Need puudused ei ole instrumentaalsed meetodid analüüs, mille võib jagada kolmeks suured rühmad: optiline, elektrokeemiline, kromatograafiline .

GRAVIMETRILINE ANALÜÜS

gravimeetriline meetod põhineb teadaoleva koostisega aine massi täpsel mõõtmisel, mis on keemiliselt seotud määratava komponendiga ja isoleeritakse ühendi või lihtainena. Meetodi klassikaline nimetus on kaaluanalüüs. Gravimeetriline analüüs põhineb aine massi jäävuse seadusel keemiliste transformatsioonide käigus ja on keemilistest analüüsimeetoditest kõige täpsem: avastamispiir on 0,10%; täpsus (suhteline meetodi viga) ±0,2%.

Gravimeetrilises analüüsis kasutatakse sadestamise, destilleerimise (otsene ja kaudne), isolatsiooni, termogravimeetria ja elektrogravimeetria meetodeid.

AT sadestamise meetod määratud komponent reageerib reaktiiviga keemiliselt, moodustades halvasti lahustuva ühendi. Pärast mitmeid analüütilisi toiminguid (skeem 1.1) kaalutakse teadaoleva koostisega tahke sade ja tehakse vajalikud arvutused.

Analüütiliste toimingute jada gravimeetrilise sadestamise meetodil

1 Analüüdi kaalutud osa massi arvutamine ja selle kaalumine

2 Proovi lahustamine

3 Sadestamise tingimused

4 Sade (deponeeritud vormi saamine)

5 Sademe eraldamine filtreerimisega

6 Sademe pesemine

7 Gravimeetrilise vormi saamine (kuivatamine, kaltsineerimine konstantse kaaluni)

8 Gravimeetrilise vormi kaalumine

9 Analüüsitulemuste arvutamine

Eemaldamise meetodid võib olla otsene või kaudne. Meetodi järgi otsedestilleerimine määratav komponent eraldatakse proovist gaasilise produktina, püütakse kinni ja seejärel määratakse selle mass. Meetodites kaudne destilleerimine gaasilise toote mass määratakse analüüsitava komponendi masside vahega enne ja pärast kuumtöötlust. Farmatseutilise analüüsi praktikas kasutatakse seda meetodit laialdaselt ravimite, taimsete materjalide niiskusesisalduse määramisel. Mõnede ravimite puhul massikao ∆m määramine kuivatamisel (kuivamistemperatuur t sushi ) on üks kohustuslikest farmakopöa testidest, näiteks: analgin - t sushi = 100...105˚С, Δm< 5,5 %; пиридоксина гидрохлорид (витамин В6) - t sushi = 100...105 ˚s, Δm< 0,5 %; парацетамол - t kuiv = 100...105 ˚, Δ m< 0,5 % и т. п.

AT termogravimeetriline analüüs need fikseerivad aine massi muutuse kuumutamisel, mis võimaldab hinnata toimuvaid muundumisi ja määrata tekkivate vaheproduktide koostist. Termogravimeetriline analüüs viiakse läbi derivatograafide abil. Katse käigus fikseeritakse analüüsitava proovi massi muutus (ordinaattelg) sõltuvalt ajast või temperatuurist (abstsisstell) ja esitatakse termogravimeetrilise kõvera - termoravigrammina. Laialdaselt kasutatakse termogravimeetriat aine koostise muutuste uurimiseks ja setete kuivatamise või kaltsineerimise tingimuste valimiseks.

Elektrogravimeetriline analüüs põhineb metallide elektrolüütilisel eraldamisel ja saadud sademe kaalumisel elektroodil. Metallide elektrolüütilise eraldamise peamine füüsiline tingimus on teatud pinge, mille juures osa metalle sadestatakse ja teisi metalle ei eraldu.

Analüütilises praktikas kõige rohkem lai rakendus leiab gravitatsiooni

metriline sademete meetod, millest tuleb lähemalt juttu.

SETTE TEKKE MEHANISM JA SETTE TINGIMUSED

Sade tekib siis, kui selle koostist moodustavate ioonide kontsentratsioonide korrutis ületab lahustuvusprodukti väärtuse JNE (KA)halvasti lahustuv elektrolüüt:

K + + Aˉ ↔ KA; [K + ] [Аˉ] > PR (KA),

st kui toimub lahuse lokaalne (suhteline) üleküllastumine, mis arvutatakse järgmise valemiga:

(Q - S) /S,

kus Q on lahustunud aine kontsentratsioon mis tahes ajahetkel, mol/cm 3 ; S - aine lahustuvus tasakaaluhetkel, mol/cm 3 Selles kohas ilmub tulevase kristalli idu (tuuma moodustumise protsess). See nõuab kindel aeg nimetatakse induktsiooniperioodiks. Sademe edasisel lisamisel muutub tõenäolisemaks kristallide kasvuprotsess, mitte kristallisatsioonitsentrite edasine moodustumine, mis ühinevad suuremateks agregaatideks, mis koosnevad kümnetest ja sadadest molekulidest (agregatsiooniprotsess). Sel juhul suureneb osakeste suurus ja gravitatsiooni mõjul sadestuvad suuremad agregaadid. Selles etapis orienteeruvad üksikud osakesed, olles dipoolid, üksteise suhtes nii, et nende vastaslaenguga küljed lähenevad üksteisele (orienteerumisprotsess). Kui orientatsioonikiirus on suurem kui agregatsioonikiirus, siis moodustub korrapärane kristallvõre, kui vastupidi, sadestub amorfne sade. Mida väiksem on aine lahustuvus, seda kiiremini tekib sade ja seda väiksemad on kristallid. Samu halvasti lahustuvaid aineid saab eraldada nii kristallilises kui ka amorfses olekus, mille määravad sademete tingimused.

Lahuse suhtelise üleküllastumise kontseptsioonist lähtudes järeldub, et mida madalam on sademe S lahustuvus ja suurem on reagentide Q kontsentratsioon, seda rohkem tekib tuumasid ja seda suurem on agregatsiooni kiirus. Ja vastupidi: mida väiksem on erinevus (Q - S), see tähendab, et mida suurem on sademe lahustuvus ja mida madalam on sadestunud aine kontsentratsioon, seda suurem on orientatsioonikiirus. Seetõttu tuleb suurte, kergesti filtreeritavate ja pestavate kristallide saamiseks läbi viia sadestamine lahjendatud lahustest, lisades aeglaselt sadet ja kuumutades (tabel 1.1).

Kristalliliste ja amorfsete sademete ladestumise tingimused

Mõjutav tegur	Sette iseloom
Mõjutav tegur	kristall	amorfne
Aine ja sademe lahuste kontsentratsioon	Sademe lahjendatud lahus lisatakse uuritava aine lahjendatud lahusele.	Sademe kontsentreeritud lahus lisatakse uuritava aine kontsentreeritud lahusele.
Arveldusmäär	Sademelahus lisatakse tilkhaaval	Sadestamislahus lisatakse kiiresti
Temperatuur	Sadestamine toimub kuumadest lahustest (70–80˚С) kuuma sadeaine lahusega	Sadestamine toimub kuumadest lahustest (70-80˚С)
Segamine	Sadestamine toimub pidevalt segades
Võõrkehade olemasolu	Lisatakse lahusteid (tavaliselt tugevaid happeid)	Lisage koaguleerivad elektrolüüdid
Arveldusaeg	Pikemat aega taluma emalahuses olevat setet "küpsemiseks" ("vananemiseks")	Filtreeritakse kohe pärast sadestumist

Tabel 1.1

Kristalliliste sademete puhtus. Kristallsete sademete eripind (sademe pindala massiühiku kohta, cm 2 /d) on tavaliselt väike, seega on adsorptsioonist tingitud koossadestamine tühine. Kuid muud tüüpi kaaspositsioon, mis on seotud saastumisega kristallis, võib põhjustada vigu.

Kristallsetes setetes on kahte tüüpi kaassadestamine:

1) kaasamine - üksikute ioonide või molekulide kujul esinevad lisandid on ühtlaselt jaotunud kogu kristalli ulatuses;

2) oklusioon - kristallivõre ebatäiuslikkuse tõttu kristalli sattunud arvukate ioonide või lisandimolekulide ebaühtlane jaotus.

Tõhus viis ummistuse vähendamiseks on sette "vananemine" ("küpsemine"), mille käigus toimub väikeste osakeste lahustumise tõttu suuremate kristallide spontaanne kasv, sette kristallstruktuur paraneb, selle eripind väheneb. , mille tulemusena desorbeeritakse ja viiakse lahusesse eelnevalt imendunud osakeste lisandid.ained. Sademe "küpsemise" aega saab lühendada, kuumutades lahust koos sademega.

Amorfsete sademete puhtus väheneb adsorptsiooniprotsessi tulemusena oluliselt, kuna amorfne sade koosneb korratu struktuuriga osakestest, moodustades suure pinnaga lahtise poorse massi. Enamik tõhus viis adsorptsiooniprotsessi tulemusena väheneb ümbersadestamine. Sel juhul filtrikook lahustatakse ja sadestatakse uuesti. Ümbersadestamine pikendab analüüsi oluliselt, kuid hüdraatunud raua puhul on see vältimatu ( III ) ja alumiiniumoksiidid, tsink- ja mangaanhüdroksiidid jne. Amorfse sademe koagulatsiooni pöördprotsess on selle peptiseerimine– nähtus, mille puhul koaguleerunud kolloid naaseb oma algsesse hajutatud olekusse. Peptiseerumist täheldatakse sageli, kui amorfseid sademeid pestakse destilleeritud veega. See viga kõrvaldatakse, valides amorfse sademe jaoks õige pesuvedeliku.

SETTE- JA GRAVIMETRILISED VORMID.

NÕUDED NENDELE.

Gravimeetrilises settimismeetodis on mõisted sade

ja aine gravimeetrilised vormid. ümberpiiratud vorm on ühend, mille kujul määratav komponent sadestub lahusest. Gravimeetriline (kaal) vorm nimetage kaalutav ühend. Vastasel juhul võib seda määratleda kui sadestunud vormi pärast sademe sobivat analüütilist töötlemist. Toome välja ioonide gravimeetrilise määramise skeemid SO 4 2 -, Fe 3+, Mg 2+

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

detekteeritav sade sadestunud gravimeetriline

ioonivormi vorm

Fe3+ + 3OH‾ ↔ Fe(OH) 3 ↓ → Fe 2 O 3 ↓

detekteeritav sade sadestunud gravimeetriline

ioonivormi vorm

Mg 2+ + HPO 4 2 - + NH 4 ∙H 2 O ↔ Mg NH 4 P0 4 ↓ + H 2 O → Mg 2 P 2 O 7 määratud. sade sadestunud vorm gravimeetriline vormi

Toodud näidetest on näha, et gravimeetriline vorm ei lange alati kokku aine sadestunud vormiga. Ka neile esitatavad nõuded on erinevad.

ümberpiiratud vorm peab olema:

· piisavalt halvasti lahustuv, et tagada peaaegu täielik

Analüüdi eraldamine lahusest. Sademete korral

Binaarsed elektrolüüdid ( AgCl; BaSO4; SaS 2 O 4 jne) on saavutatud

Peaaegu täielik sadestumine, kuna nende lahustuvusprodukt

Sademeid alla 10 - 8 ;

· tekkiv sade peaks olema puhas ja kergesti filtreeritav (mis määrab kristalsete sademete eelised);

· sadestunud vorm peaks kergesti muutuma gravimeetriliseks vormiks.

Pärast sadestunud vormi filtreerimist ja pesemist kuivatatakse või kaltsineeritakse, kuni sademe mass muutub konstantseks, mis kinnitab sadestunud vormi gravimeetriliseks muutumise täielikkust ja näitab lenduvate lisandite eemaldamise täielikkust. Määratud komponendi sadestamisel orgaanilise reagendiga (diatsetüüldioksiim, 8-hüdroksükinoliin, α-nitroso-β-naftool jne) saadud sademed tavaliselt kuivatatakse. Anorgaaniliste ühendite sademeid tavaliselt kaltsineeritakse

Gravimeetrilise vormi peamised nõuded on:

· selle koostise täpne vastavus teatud keemilisele valemile;

· keemiline stabiilsus üsna laias temperatuurivahemikus, hügroskoopsuse puudumine;

· võimalikult kõrge molekulmassiga väikseim sisu

See sisaldab komponenti, mis tuleb vigade mõju vähendamiseks määrata

Kui analüüsitulemust kaaluda.

TULEMUSTE ARVUTAMINE

GRAVIMETRILISES ANALÜÜSIMEETODIS

Gravimeetriline analüüs sisaldab kahte eksperimentaalset mõõtmist: proovi massi määramistm nanalüüdi ja sellest proovist saadud teadaoleva koostisega produkti massist, st gravimeetrilise vormi massistm gr.fanalüüt.

Nende andmete põhjal on massiprotsenti lihtne arvutada w, % määratud komponendist proovis:

w, % = m gr.ph ∙ F ∙ 100 / m n ,

kus F- gravimeetriline tegur (konversioonitegur, analüütiline tegur) arvutatakse analüüdi molekulmassi ja gravimeetrilise vormi molekulmassi suhtena, võttes arvesse stöhhiomeetrilisi koefitsiente.

Suure täpsusega arvutatud gravimeetriliste tegurite väärtus on toodud teatmekirjanduses.

Näide 1. Mitu grammi Fe 2 O 3 saab 1,63 g Fe 3 O 4-st? Arvutage gravimeetriline tegur.

Otsus.Tuleb tunnistada, et Fe3O4 kvantifitseerida Fe2O3 ja selleks on piisavalt hapnikku:

2 Fe 3 O 4 + [ O] ↔ 3 Fe 2 O 3

Igast Fe 3 O 4 moolist saadakse 3/2 mooli Fe 2 O 3. Seega on Fe 2 O 3 moolide arv 3/2 korda suurem kui Fe 3 O 4 moolide arv, see tähendab:

nM (Fe203) = 3/2 nM (Fe304);

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

kus n - määratud komponendi moolide arv, millest saadakse üks mool gravimeetrilist vormi; m - aine mass, g; M- aine molaarmass, g/mol.

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

saame

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

ja asendage see arvväärtustega:

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

Gravimeetriline tegur F võrdub:

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

Seetõttu määratakse gravimeetriline tegur üldiselt valemiga:

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

kus a ja bon väikesed täisarvud, millega molekulmassid tuleb korrutada, et moolide arv lugejas ja nimetajas oleks keemiliselt samaväärne.

Kuid need arvutused ei kehti kõigil juhtudel. Raua kaudsel määramisel Fe 2 (SO 4) 3-s, mis seisneb BaSO 4 (gravimeetriline vorm) sadestamisel ja kaalumisel, ei ole analüütilise teguri arvutamisel valemi lugejas ja nimetajas ühist elementi. Siin on vaja veel üht viisi nende koguste keemilise ekvivalentsuse väljendamiseks:

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

Raua massiprotsendi gravimeetriline tegur väljendatakse järgmiselt:

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

Näide 2. Ravimi Na 3 PO 4 (m n = 0,7030 g) lahus sadestati MgNH 4 PO 4 ∙ 6H 2 O kujul. Pärast filtreerimist ja pesemist kaltsineeriti sade temperatuuril 1000 ˚C. Saadud sademe Mg 2 P 2 O 7 mass oli 0,4320 g. Arvutage proovis sisalduva fosfori massiprotsent

Otsus.

m gr.f (Mg2P2O7) = 0,4320 g;

F = 2M (P) / M (Mg2P2O7) = 0,2782; m n \u003d 0,7030 g;

W ,% = m gr.f ∙ F ∙ 100 / m n

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

Näide 3. Naatriumoksalaadi saastunud preparaadi m n = 1,3906 g kaltsineerimisel saadi jääk massiga m gr.f = 1,1436 g Määrake proovi puhtusaste. t

Na 2 C 2 O 4 → Na 2 CO 3 + CO

Otsus. Tuleks eeldada, et alg- ja lõppmassi erinevus vastab süsinikoksiidi kadumisele kaltsineerimisel. Analüüs põhineb selle suuruse mõõtmisel:

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

seega,

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

F = M (Na2C2O4) / M (CO) = 4,784;

w,% (Na 2 C 2 O 4) \u003d (1,3906 - 1,1436) ∙ 4,784 ∙ 100 / 1,3906 \u003d 84,97%.

KAALU VALIK GRAVIMETRIAS

Teadupärast sõltub analüüsi täpsus nii proovi kaalust kui ka sellest saadava gravimeetrilise vormi massist. Kui proov on võetud suure täpsusega ja sellest saadud gravimeetriline vorm on suure veaga mõõdetud väike väärtus, siis tehakse kogu analüüs gravimeetrilise vormi kaalumisel tehtud veaga. Seetõttu tuleb selline proov võtta nii, et selle kaalumisel ja sellest saadud gravimeetrilise vormi kaalumisel ei ületaks viga ± 0,2%. Selleks on vaja määrata minimaalne mass, mida saab veel kaaluda ± 0,2% täpsusega analüütilistel kaaludel absoluutse kaalumisveaga ± 0,0001 g, ja minimaalne viga, võttes arvesse võimalikku levikut ( ±), on sel juhul võrdne 2 ∙ (±0,000 1) = ±0,0002 g.

100 g - ± 0,2 g

x - ± 0,0002 g

x = 0,1 g

Seega selline minimaalne massmminon 0,1 g Kui väärtus on väiksem kui 0,1 g, ületab viga 0,2%. Proovi massi arvutamisel gravimeetrilises analüüsis võrdsustatakse komponendi gravimeetrilise vormi mass aine minimaalse massiga:

m gr.f \u003d m min, m n \u003d m min ∙ F ∙ 100 / w, %.

Kui näidatud valemi järgi arvutatud proovi massi väärtus osutub alla 0,1 g, tuleks proovi suurendada 0,1 g-ni ja kristalse proovi massi väärtust 0,1 g-lt 0,5 g-ni.

Sadeaine koguse arvutamine tehakse, võttes arvesse määratud komponendi võimalikku sisaldust analüüsitavas proovis. Sademe eraldamise lõpuleviimiseks kasutatakse sadet mõõdukas liias. Kui sade on lenduv (näiteks vesinikkloriidhappe lahus), võetakse kahe- või kolmekordne liig, mis seejärel eemaldatakse sadet kuumutades. Kui sadeaine on mittelenduv (baariumkloriidi, ammooniumoksalaadi, hõbenitraadi jne lahused), piisab pooleteisekordsest liiast.

ANALÜÜTILISED KAALUD. NENDE KÄITLEMISE REEGLID

Analüütiline tasakaal - see on täpne füüsiline seade, mille kasutamine on lubatud, järgides täpselt reegleid, mis tagavad vajaliku korratavuse ja kaalumise täpsuse.

Analüütiliste saldode käsitlemise reeglid sisaldab järgmisi põhinõudeid:

1. Kaal tuleb asetada jäigale pinnale,

kaitstes neid erinevate põrutuste eest ja spetsiaalselt varustatud ruumis - kaalusaalis.

2. Teravad temperatuurikõikumised, otsese päikesevalguse käes viibimine, samuti kokkupuude kemikaalide analüütiliste tasakaaludega on vastuvõetamatud.

3. Analüütiliste kaalude maksimaalne lubatud koormus ei tohi olla suurem kui 200 g.

4. Esemete kaalumisel analüütilistel kaaludel on vajalik, et neil oleks kaalumisruumi temperatuur.

5. Kaalutav aine asetatakse vasakpoolsele kaalupannile spetsiaalsesse anumasse (pudelipudelid, tiiglid, kellaklaas). Analüütilise kaalu raskused asetatakse parempoolsele kaaluplaadile.

6. Kaalutud esemed ja raskused tuuakse sisse kaalu külgmiste uste (kardinate) kaudu. Kaalumine toimub ainult suletud kaalude ustega.

7. Analüütilise kaalu kaalud võetakse ainult spetsiaalselt selleks ette nähtud pintsettidega. Kõik kaalumuutusega toimingud tehakse täiskaalude puuris.

8. Enne ja pärast iga kaalumist kontrollige kaalu nullpunkti.

9. Asetage raskused ja kaalutavad esemed pannide keskele, et vältida pannide kaldumist.

10. Kaalumistulemuste registreerimine toimub analüütilise kaalu tühjade pesade ja trumlite andmete järgi kümnendiku- ja sajandikgrammiga. Kolmas ja neljas komakoht eemaldatakse helendavalt kuvalt.

11. Pärast kaalumise lõpetamist veenduge, et kaal on puuris, täielikult koormatud ja korpuse uksed on tihedalt suletud.

12. Kaalumisvea vähendamiseks on vaja kasutada rangelt määratletud analüütiliste kaalude jaoks mõeldud analüütilist kaalu.

Tuleb märkida, et isegi kui järgitakse kõiki ülaltoodud reegleid

Sõltuvalt sellest võivad esineda kaalumisvead erinevatel põhjustel:

· põhjustatud tasakaaluvihu tasakaalustamatusest;

· kehakaalu muutuste tõttu kaalumisprotsessi ajal;

· õhus, mitte vaakumis kaalumise tõttu;

· põhjustatud lahknevusest nende nominaalkaalude (kaalude) vahel

mass.

GRAVIMETRIA ANALÜÜSI MEETODI RAKENDAMINE

Anorgaaniliste sadestajate kasutamine võimaldab saada gravimeetrilisel kujul analüütide sooli või oksiide. Anorgaanilised reaktiivid ei erine spetsiifilisuse poolest, kuid analüüsis kasutatakse kõige sagedamini: NH4OH(Fe203, SnO2); H2S(C u S, ZnS või ZnS04, As2S3 või As2S5, Bi2S3); (NH4)2S(HgS); NH4H2PO4(Mg2P2O7, A13PO4, Mn2P2O7); H2SO4(PbS04, BaS04, SrS04); H2C2O4(CaO); NS l(AgCl, Hg2Cl2, Na kui NaCl butanoolist); AgNO 3(AgCl, AgBr, Agl); BaCl2(BaSO 4) jne.

Mõnikord põhinevad gravimeetrilised määratlused määratud komponendi taastamisel elemendiks, mis toimib gravimeetrilise vormina.

Anorgaaniliste ainete gravimeetriliseks määramiseks on välja pakutud mitmeid orgaanilisi reaktiive, millel on reeglina suurem selektiivsus. Tuntud on kahte orgaaniliste reaktiivide klassi. Esimesed moodustavad vähelahustuvaid kompleksseid (koordinatsioon) ühendeid ja sisaldavad vähemalt kahte funktsionaalset rühma, millel on jagamata elektronide paar. Neid nimetatakse ka kelaativateks aineteks, näiteks 8-hüdroksükinoliin sadestab rohkem kui kakskümmend katiooni:

Metalloksükinolaatide lahustuvus varieerub suuresti sõltuvalt katiooni olemusest ja keskkonna pH väärtusest.

1885. aastal pakuti välja l-nitroso-2-naftool - üks esimesi selektiivseid orgaanilisi reaktiive, mida kasutatakse laialdaselt koobalti määramiseks nikli juuresolekul, samuti vismuti (3), kroomi ( III), elavhõbe (II), tina (IV) jne:

Diatsetüüldioksiim (dimetüülglüoksiim) on väga selektiivne ja seda kasutatakse laialdaselt madala nikli kontsentratsiooni gravimeetriliseks määramiseks:

CH3-C-C-CH3

│ │

OH-NN-OH

GRAVIMETRIA VEAD

Kõige õigema tulemuse annab gravimeetriline analüüsimeetod, mida vaatamata kestusele ja töömahukusele kasutatakse arbitraažianalüüsides verifitseerimismeetodina väga sageli. Gravimeetria süstemaatilisi metoodilisi vigu saab arvesse võtta ja vastavate toimingute tegemisel vähendada ( sakk. 1.2).

Gravimeetria metoodilised vead

Gravimeetriline operatsioon	Absoluutne viga
Gravimeetriline operatsioon	positiivne (ülepaisutatud tulemus)	negatiivne (madal tulemus)
Sadesti valik: a) sadestaja olemus b) sadeaine kogus	Mittelenduv, mittespetsiifiline sade Sadeaine kerge liig, võõrioonide koossadestamine	Sadestunud vormi kõrge lahustuvus, kolloidi moodustumine Sadestaja puudumine. Liigne sadeaine liig, kompleksi moodustumise või soolaefekti tagajärjel sademe lahustuvus
sademed	Võõrioonide koossadestamine	Ebapiisav valmimisaeg (kristalliline sade). Kolloidne moodustumine (amorfsed sademed)
Filtreerimine		Vale filtri valik – filtrit läbivad setteosakesed
Pesemine	Pesemine mittelenduva pesuvedelikuga	Liigne pesuvedelik: amorfse sademe peptiseerumine; kristalse sademe hüdrolüüs. Kaod lahustuvusest
Gravimeetrilise vormi saamine	Süttimistemperatuur: erineva koostisega ühendi saamine, hügroskoopsus, CO 2 neeldumine õhust	Orgaanilise iseloomuga setete kuivamistemperatuuri ületamine. Kaltsineerimistemperatuuri ületamine (erineva keemilise koostisega ühendi saamine)

Tabel 1.2

Meetodi õigsust seletatakse väikese süstemaatilise mõõtmisveaga, mis on seotud analüütilisel kaalul kaalumise täpsusega:

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

kus S a– analüütiliste kaalude kaalumise täpsus (kaalude ADV-200 puhul 0,0002 g; poolmikrokaalude puhul 0,00005 g jne); a– analüüsitava aine kaalutud osa, g; t - gravimeetrilise vormi kaal, g; P – kaltsineerimiste või kuivatamiste arv konstantse massi saamiseks.

Antud andmete analüüs näitab, et vea tüüpi on võimalik tuvastada, arvestades määramismeetodit, võttes arvesse sademete tekkemehhanismi, kasutatud ja analüüsi käigus saadud ainete omadusi.

Praeguseks on gravimeetriliste analüüsimeetodite tähtsus mõnevõrra vähenenud, kuid ei tasu unustada, et oma eeliste ja puudustega on gravimeetriline analüüs lahendamiseks optimaalne. suur hulk analüütilised ülesanded.

Kvantitatiivse analüüsi meetodid. Kvantitatiivne analüüs on mõeldud analüüdi kvantitatiivse koostise määramiseks. Kvantitatiivse analüüsi jaoks on olemas keemilised, füüsikalised ja füüsikalis-keemilised meetodid. Iga kvantitatiivse uurimistöö aluseks on mõõtmine. Kvantitatiivse analüüsi keemilised meetodid põhinevad massi ja ruumala mõõtmisel. Kvantitatiivne uuring võimaldas teadlastel kehtestada sellised põhilised keemiaseadused nagu aine massi jäävuse seadus, koostise püsivuse seadus, ekvivalentide seadus ja muud seadused, millel keemiateadus põhineb. Kvantitatiivse analüüsi põhimõtted on tootmisprotsesside keemilis-analüütilise kontrolli aluseks erinevatest tööstusharudest tööstusele ja moodustavad nn. tehniline analüüs. Kvantitatiivsel keemilisel analüüsil on 2 peamist meetodit: massi- või gravimeetriline ja mahu- või titrimeetriline.

Kaaluanalüüs on kvantitatiivse analüüsi meetod, mille puhul mõõdetakse täpselt ainult massi. Mahuanalüüs – põhineb ainete massi ja lahuse ruumala täpsel mõõtmisel teadaoleva kontsentratsiooniga reagendiga, mis reageerib teatud koguse analüüdiga. eriline liik loendusanalüüs on gaaside ja gaasisegude analüüs, nn. gaasianalüüs, mida tehakse ka analüüsitava segu või gaasi mahu või massi mõõtmise teel. Sama ainet saab määrata kaalu- või mahuanalüüsi meetoditega. Määramismeetodi valikul peab analüütik arvestama tulemuse nõutavat täpsust, reaktsiooni tundlikkust ja analüüsi kiirust ning juhul, kui massimääratlused- kasutatud reaktiivide kättesaadavus ja maksumus. Seoses sellega eristatakse arvuanalüüsi makro-, mikro-, poolmikro-, ultramikro-meetodeid, mille abil on võimalik analüüsida minimaalseid analüüdi koguseid. Praegu asendatakse lihtsad keemilised meetodid üha enam füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste meetoditega, mis nõuavad kalleid instrumente ja seadmeid.

Optilised, elektrokeemilised, kromatograafilised, erinevad spektro- ja fotomeetrilised uuringud (infrapuna, aatomadsorptsioon, leek jne), potentsiomeetria, polarograafia, massispektromeetria, NMR uuringud. Ühelt poolt kiirendavad need meetodid tulemuste saamist, suurendavad nende täpsust ja mõõtmiste tundlikkust: avastamispiir (1-10 -9 μg) ja piirkontsentratsioon (kuni 10 -15 g / ml), selektiivsus (võimalik määrata segu koostisosad ilma neid eraldamata ja valimata), nende arvutistamise ja automatiseerimise võimalus. Kuid teisest küljest kaugenevad nad üha enam keemiast, vähendades analüütikute teadmisi keemiliste analüüsimeetodite kohta, mis tõi kaasa keemia õpetamise halvenemise koolides, heade keemiaõpetajate puudumise, kes on varustatud koolide keemialaboritega ja koolilaste keemiateadmiste vähenemine.

Puuduseks on suhteliselt suur määramisviga (5–20%, samas kui keemiline analüüs annab tavaliselt vea 0,1–0,5%), seadme keerukus ja kõrge hind. Nõuded reaktsioonidele kvantitatiivses analüüsis. Reaktsioonid peaksid kulgema kiiresti, võimalusel lõpuni, toatemperatuuril. Reaktsiooni sisenevad algained peavad reageerima rangelt määratletud kvantitatiivsetes suhetes (stöhhiomeetriliselt) ja ilma kõrvalprotsessideta. Lisandid ei tohiks segada kvantitatiivset analüüsi. Mõõtmisel ei ole välistatud vead, vead mõõtmistes ja arvutustes. Vigade kõrvaldamiseks viia need miinimumini, mõõtmine toimub kordustena (paralleelsed määramised), vähemalt 2, ning tulemuste metroloogiline hindamine (see tähendab analüüsitulemuste õigsust ja reprodutseeritavust).

Analüüsimeetodite olulisemad omadused on nende tundlikkus ja täpsus. Analüüsimeetodi tundlikkus on aine väikseim kogus, mida selle meetodiga saab usaldusväärselt määrata. Analüüsi täpsus on suhteline määramisviga, mis on aine leitud (x 1) ja tõelise (x) sisalduse erinevuse suhe aine tegeliku sisalduse vahel ning leitakse valemiga:

Rel. osh = (x 1 -x) / x, väljendades protsentides, korrutage 100-ga. Tõeliseks sisalduseks võetakse proovi analüüsimisel leitud aine aritmeetiline keskmine sisaldus 5-7 definitsioonis.

Meetodi tundlikkus, mol/l Täpsus,%

Titrimeetriline 10 -4 0.2

Gravimeetriline 10 -5 0,05

Kaalu (gravimeetriline) analüüs on kvantitatiivse analüüsi meetod, mille puhul kvantitatiivne koostis analüüdi kogus määratakse massimõõtmiste põhjal, kaaludes täpselt teadaoleva koostisega stabiilse lõppaine massi, milleks see analüüt täielikult muundatakse. Näiteks väävelhappe gravimeetriline määramine vesilahuses viiakse läbi baariumisoola vesilahusega: ВаС1 2 + Н 2 SO 4 > ВаSO 4 v +2 HCl. Sadestamine viiakse läbi tingimustes, kus peaaegu kogu sulfaadiioon läheb kõige täielikumalt sademesse BaSO 4 - kvantitatiivselt minimaalsete kadudega baariumsulfaadi ebaolulise, kuid siiski olemasoleva lahustuvuse tõttu. Seejärel eraldatakse sade lahusest, pestakse lahustuvate lisandite eemaldamiseks, kuivatatakse, kaltsineeritakse, et eemaldada sorbeerunud lenduvad lisandid, ja kaalutakse analüütilisel kaalul puhta veevaba baariumsulfaadi kujul. Ja siis arvutage väävelhappe mass. Gravimeetrilise analüüsi meetodite klassifikatsioon. Sadestamise, destilleerimise, eraldamise meetodid, termogravimeetrilised meetodid (termogravimeetria).

Sadestamismeetodid - määratav komponent seotakse kvantitatiivselt keemiliseks ühendiks, mille kujul seda saab eraldada ja kaaluda. Selle ühendi koostis peab olema rangelt määratletud; ole täpne keemiline valem ja see ei tohiks sisaldada võõrlisandeid. Ühendit, milles määratav komponent kaalutakse, nimetatakse massivormiks xH 2 O, millele järgneb selle eraldamine ja kaltsineerimine oksiidiks Fe 2 O 3 (kaaluvorm). Destilleerimismeetodid. Määratav komponent eraldatakse analüüsitavast proovist gaasilise aine kujul ja mõõdetakse kas destilleeritud aine mass (otsene meetod) või jäägi mass (kaudne meetod).

Otsest meetodit kasutatakse laialdaselt analüütide veesisalduse määramiseks, destilleeritakse see kaalutud proovist ja kondenseeritakse ning seejärel mõõdetakse vastuvõtjas kondenseerunud vee mahtu. Tiheduse järgi arvutatakse ümber vee ruumala massi kohta ning teades proovi ja vee massi, arvutatakse veesisaldus analüüsitavas proovis. Sisalduse määramiseks kasutatakse laialdaselt kaudse destilleerimise meetodit lenduvad ained(kaasa arvatud nõrgalt seotud vesi), muutes proovi massi enne ja pärast kuivatamist konstantse massini termostaadis (ahjus) konstantsel temperatuuril. Selliste katsete läbiviimise tingimused (temperatuur, kuivamisaeg) määratakse proovi iseloomu järgi ja need on metoodilistes juhendites konkreetselt näidatud.

Eraldamismeetodid põhinevad analüüdi eraldamisel lahusest elektrolüüsi teel ühel elektroodidel (elektrogravimeetriline meetod). Seejärel vabanenud ainega elektrood pestakse, kuivatatakse ja kaalutakse. Suurendades ainega elektroodi massi, leitakse elektroodile vabaneva aine mass (kuld ja vasesulamid viiakse lahusesse).

Termogravimeetriliste meetoditega ei kaasne uuritava aine eraldamist, vaid uuritakse proovi ennast, seetõttu nimetatakse neid meetodeid tinglikult gravimeetrilisteks analüüsimeetoditeks. Meetodid põhinevad analüüdi massi mõõtmisel selle pideva kuumutamise ajal antud temperatuurivahemikus spetsiaalsetel seadmetel - derivatograafidel. Saadud termogravigrammide järgi on nende dešifreerimisel võimalik määrata analüüdi niiskuse ja muude komponentide sisaldust.

Gravimeetrilise määramise põhietapid: analüüsitava proovi kaalutud massi ja sadestava aine mahu (või massi) arvutamine; proovi osa kaalumine (võtmine); analüüsitud proovi kaalutud proovi lahustamine; sademed, s.o. määratava komponendi deponeeritud vormi saamine; filtreerimine (sademe eraldamine emalahusest); setete pesemine; sademe kuivatamine ja (vajadusel) kaltsineerimine konstantse massini, st gravimeetrilise vormi saamine; kaalumine gravimeetriline vorm; analüüsitulemuste arvutamine, nende statistiline töötlemine ja esitamine. Igal neist toimingutest on oma omadused.

Analüüdi proovi optimaalse massi arvutamisel analüüdi võimalikku massiosa analüüsitavas proovis ja gravimeetrilisel kujul, gravimeetrilise vormi massi, analüütilisel kaalul kaalumise süstemaatilise vea (tavaliselt 0,0002), Arvesse võetakse tekkiva sademe olemust - amorfne, peenkristalne, jämekristalliline. Algproovi arvutamisel lähtutakse sellest, et gravimeetrilise proovi mass peab olema vähemalt 0,1 g Üldjuhul on analüüdi lähteproovi optimaalse massi m alampiir (grammides) arvutatakse järgmise valemiga: m = 100m (GF) F / W (X), kus m(GF) on gravimeetrilise vormi mass grammides; F - gravimeetriline tegur, teisendustegur, analüütiline tegur); W(X) - määratud komponendi massiosa (%) analüüsitavas aines. Gravimeetriline tegur F on arvuliselt võrdne määratud komponendi massiga grammides, mis vastab ühele grammile gravimeetrilisest vormist.

Gravimeetriline tegur arvutatakse valemiga, mis on määratud komponendi X molaarmassi M(X) ja molaarmass gravimeetriline vorm M(GF), mis on korrutatud analüüdi moolide arvuga n, millest saadakse üks gravimeetrilise vormi mool: F = n M(X) / M (GF). Seega, kui üks mool gravimeetrilist vormi Fe 2 O 3 saadakse 2 moolist Fe C1 3 6H 2 O, siis n \u003d 2. Kui BaCrO 4 gravimeetrilise vormi üks mool saadakse ühest moolist Ba(NO) 3) 2, siis n \u003d üks.

Kvantitatiivse analüüsi meetodid. Kvantitatiivne analüüs on mõeldud analüüdi kvantitatiivse koostise määramiseks. Kvantitatiivse analüüsi jaoks on olemas keemilised, füüsikalised ja füüsikalis-keemilised meetodid. Iga kvantitatiivse uurimistöö aluseks on mõõtmine. Kvantitatiivse analüüsi keemilised meetodid põhinevad massi ja ruumala mõõtmisel. Kvantitatiivsed uuringud võimaldasid teadlastel kehtestada sellised põhilised keemiaseadused nagu aine massi jäävuse seadus, koostise püsivuse seadus, ekvivalentide seadus ja muud seadused, millel keemiateadus põhineb. Kvantitatiivse analüüsi põhimõtted on aluseks tootmisprotsesside keemilis-analüütilisele kontrollile erinevates tööstusharudes ja on aineks nn. tehniline analüüs. Kvantitatiivsel keemilisel analüüsil on 2 peamist meetodit: massi- või gravimeetriline ja mahu- või titrimeetriline.

Seoses sellega eristatakse arvuanalüüsi makro-, mikro-, poolmikro-, ultramikro-meetodeid, mille abil on võimalik analüüsida minimaalseid analüüdi koguseid. Praegu asendatakse lihtsad keemilised meetodid üha enam füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste meetoditega, mis nõuavad kalleid instrumente ja seadmeid. Optilised, elektrokeemilised, kromatograafilised, erinevad spektro- ja fotomeetrilised uuringud (infrapuna, aatomadsorptsioon, leek jne), potentsiomeetria, polarograafia, massispektromeetria, NMR uuringud. Ühelt poolt kiirendavad need meetodid tulemuste saamist, suurendavad nende täpsust ja mõõtmiste tundlikkust: avastamispiir (1-10 -9 μg) ja piirkontsentratsioon (kuni 10 -15 g / ml), selektiivsus (võimalik määrata segu koostisosad ilma neid eraldamata ja valimata), nende arvutistamise ja automatiseerimise võimalus.

Kuid teisest küljest kaugenevad nad üha enam keemiast, vähendades analüütikute teadmisi keemiliste analüüsimeetodite kohta, mis tõi kaasa keemia õpetamise halvenemise koolides, heade keemiaõpetajate puudumise, kes on varustatud koolide keemialaboritega ja koolilaste keemiateadmiste vähenemine. Puuduseks on suhteliselt suur määramisviga (5–20%, samas kui keemiline analüüs annab tavaliselt vea 0,1–0,5%), seadme keerukus ja kõrge hind. Nõuded reaktsioonidele kvantitatiivses analüüsis. Reaktsioonid peaksid kulgema kiiresti, võimalusel lõpuni, toatemperatuuril. Reaktsiooni sisenevad algained peavad reageerima rangelt määratletud kvantitatiivsetes suhetes (stöhhiomeetriliselt) ja ilma kõrvalprotsessideta. Lisandid ei tohiks segada kvantitatiivset analüüsi. Mõõtmisel ei ole välistatud vead, vead mõõtmistes ja arvutustes. Vigade kõrvaldamiseks viia need miinimumini, mõõtmine toimub kordustena (paralleelsed määramised), vähemalt 2, ning tulemuste metroloogiline hindamine (see tähendab analüüsitulemuste õigsust ja reprodutseeritavust).

Kvantitatiivse analüüsi keemiliste meetodite klassifikatsioon:

Titrimeetriline meetod. Reaktsioonis kulunud täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga reaktiivilahuse mahu mõõtmine.

Gravimeetriline. Vastavate ühendite kujul eraldatud analüüdi või selle koostisosade massi mõõtmine.

Analüüsimeetodite olulisemad omadused on nende tundlikkus ja täpsus. Analüüsimeetodi tundlikkus on aine väikseim kogus, mida selle meetodiga saab usaldusväärselt määrata. Analüüsi täpsus on määramise suhteline viga, mis on leitud erinevuse suhe (x 1) ja aine tegelik (x) sisaldus aine tegelikule sisaldusele ning leitakse järgmise valemiga:

Rel. osh = (x 1 -x) / x, väljendades protsentides, korrutage 100-ga. Tõeliseks sisalduseks võetakse proovi analüüsimisel leitud aine aritmeetiline keskmine sisaldus 5-7 definitsioonis.

Kaalu (gravimeetriline) analüüs on kvantitatiivse analüüsi meetod, mille käigus määratakse analüüdi kvantitatiivne koostis massimõõtmiste põhjal, kaaludes täpselt teadaoleva koostisega stabiilse lõppaine massi, millesse see analüüt on täielikult sisse viidud. konverteeritud. Näiteks väävelhappe gravimeetriline määramine vesilahuses viiakse läbi baariumisoola vesilahusega: ВаС1 2 + Н 2 SO 4 > ВаSO 4 v +2 HCl. Sadestamine viiakse läbi tingimustes, kus peaaegu kogu sulfaadiioon läheb kõige täielikumalt sademesse BaSO 4 - kvantitatiivselt minimaalsete kadudega baariumsulfaadi ebaolulise, kuid siiski olemasoleva lahustuvuse tõttu.

Seejärel eraldatakse sade lahusest, pestakse lahustuvate lisandite eemaldamiseks, kuivatatakse, kaltsineeritakse sorbeeritud lenduvate lisandite eemaldamiseks ja kaalutakse analüütilisel kaalul puhta veevaba baariumsulfaadina. Ja siis arvutage väävelhappe mass. Gravimeetrilise analüüsi meetodite klassifikatsioon. Sadestamise, destilleerimise, eraldamise meetodid, termogravimeetrilised meetodid (termogravimeetria). Sadestamismeetodid - määratav komponent seotakse kvantitatiivselt keemiliseks ühendiks, mille kujul seda saab eraldada ja kaaluda. Selle ühendi koostis peab olema rangelt määratletud; olema täpselt väljendatud keemilise valemiga ja see ei tohi sisaldada võõrkehi. Ühendit, milles määratav komponent kaalutakse, nimetatakse kaaluvormiks.

Näide: H 2 SO 4 määramine (ülal), raua massiosa määramine selle lahustuvates soolades, mis põhineb raua (111) sadestamisel Fe (OH) 3 x H 2 O hüdroksiidi kujul, millele järgneb selle eraldamine ja kaltsineerimine Fe 2 O 3 oksiidiks (kaaluvorm). Destilleerimismeetodid. Määratav komponent eraldatakse analüüsitavast proovist gaasilise aine kujul ja mõõdetakse kas destilleeritud aine mass (otsene meetod) või jäägi mass (kaudne meetod). Otsest meetodit kasutatakse laialdaselt analüütide veesisalduse määramiseks, destilleeritakse see kaalutud proovist ja kondenseeritakse ning seejärel mõõdetakse vastuvõtjas kondenseerunud vee mahtu. Tiheduse järgi arvutatakse ümber vee ruumala massi kohta ning teades proovi ja vee massi, arvutatakse veesisaldus analüüsitavas proovis. Lenduvate ainete (sh nõrgalt seotud vee) sisalduse määramiseks kasutatakse laialdaselt kaudse destilleerimise meetodit, muutes proovi massi enne ja pärast kuivatamist konstantse massini termostaadis (ahjus) konstantsel temperatuuril.

Selliste katsete läbiviimise tingimused (temperatuur, kuivamisaeg) määratakse proovi iseloomu järgi ja need on metoodilistes juhendites konkreetselt näidatud. Eraldamismeetodid põhinevad analüüdi eraldamisel lahusest elektrolüüsi teel ühel elektroodidel (elektrogravimeetriline meetod). Seejärel vabanenud ainega elektrood pestakse, kuivatatakse ja kaalutakse. Suurendades ainega elektroodi massi, leitakse elektroodile vabaneva aine mass (kuld ja vasesulamid viiakse lahusesse). Termogravimeetriliste meetoditega ei kaasne uuritava aine eraldamist, vaid uuritakse proovi ennast, seetõttu nimetatakse neid meetodeid tinglikult gravimeetrilisteks analüüsimeetoditeks. Meetodid põhinevad analüüdi massi mõõtmisel selle pideva kuumutamise ajal antud temperatuurivahemikus spetsiaalsetel seadmetel - derivatograafidel.

Saadud termogravigrammide järgi on nende dešifreerimisel võimalik määrata analüüdi niiskuse ja muude komponentide sisaldust. Gravimeetrilise määramise põhietapid: analüüsitava proovi kaalutud massi ja sadestava aine mahu (või massi) arvutamine; proovi osa kaalumine (võtmine); analüüsitud proovi kaalutud proovi lahustamine; sademed, s.o. määratava komponendi deponeeritud vormi saamine; filtreerimine (sademe eraldamine emalahusest); setete pesemine; sademe kuivatamine ja (vajadusel) kaltsineerimine konstantse massini, st gravimeetrilise vormi saamine; kaalumine gravimeetriline vorm; analüüsitulemuste arvutamine, nende statistiline töötlemine ja esitamine. Igal neist toimingutest on oma omadused. Analüüdi proovi optimaalse massi arvutamisel analüüdi võimalikku massiosa analüüsitavas proovis ja gravimeetrilisel kujul, gravimeetrilise vormi massi, analüütilisel kaalul kaalumise süstemaatilise vea (tavaliselt 0,0002), Arvesse võetakse tekkiva sademe olemust - amorfne, peenkristalne, jämekristalliline. Algproovi arvutamisel lähtutakse sellest, et gravimeetrilise proovi mass peab olema vähemalt 0,1 g.

Üldjuhul arvutatakse analüüdi algproovi optimaalse massi m alumine piir (grammides) järgmise valemiga:

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

kus m(GF) on gravimeetrilise vormi mass grammides; F - gravimeetriline tegur, teisendustegur, analüütiline tegur); W(X) - määratud komponendi massiosa (%) analüüsitavas aines. Gravimeetriline tegur F on arvuliselt võrdne määratud komponendi massiga grammides, mis vastab ühele grammile gravimeetrilisest vormist.

Gravimeetriline tegur arvutatakse valemiga, mis on määratud komponendi X molaarmassi M(X) ja gravimeetrilise vormi M(GF) molaarmassi suhe, mis on korrutatud määratud komponendi moolide arvuga n, millest alates saadakse üks mool gravimeetrilist vormi:

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

Seega, kui üks mool gravimeetrilist vormi Fe 2 O 3 saadakse 2 moolist Fe C1 3 6H 2 O, siis n \u003d 2. Kui BaCrO 4 gravimeetrilise vormi üks mool saadakse ühest moolist Ba(NO) 3) 2, siis n \u003d üks.

Kvantitatiivse analüüsi ülesanne on määrata üksikute koostisosade kvantitatiivne sisaldus uuritavas aines või segus. Kvantitatiivse määramise tulemused väljendatakse tavaliselt protsentides. Kvantitatiivset analüüsi kasutatakse bioloogias, füsioloogias, meditsiinis, biokeemias, toidukeemias jne.

Kõik kvantitatiivse analüüsi meetodid võib jagada kolme põhirühma.

1. Gravimeetriline (massi) analüüs. Gravimeetriline analüüs on komponendi (elemendi või iooni) koguse määramine analüüsi tulemusena saadud aine massi järgi. Selle rühma meetodites eraldatakse määratud osa analüüdist puhtal kujul või teadaoleva koostisega ühendi kujul, mille mass määratakse.

Näiteks baariumi koguse määramiseks selle ühendites sadestatakse Ba 2+ ioon lahjendatud väävelhappega:

ВаС1 2 + H 2 S0 4 = BaS0 4 | + 2HC1.

BaS04 sade filtritakse, pestakse, kaltsineeritakse ja kaalutakse täpselt. Teades sademe BaS0 4 massi ja selle valemit, arvutage, kui palju baariumit see sisaldab. Gravimeetriline meetod annab suure täpsusega tulemusi, kuid see on väga töömahukas.

2. Titrimeetriline (mahuline) analüüs. Titrimeetriline analüüs põhineb reaktsioonis analüüdiga kasutatud reaktiivi koguse täpsel mõõtmisel.
komponent. Reaktiiv võetakse teatud kontsentratsiooniga lahuse kujul - tiitritud lahus. hetk,
kui reaktiivi lisatakse koguses, mis on võrdne määratava komponendi sisaldusega, st reaktsiooni lõppemise hetk määratakse mitmel viisil. Tiitrimise ajal lisatakse reaktiivi kogus, mis on võrdne analüüdi kogusega. Teades analüüdiga reageerinud lahuse mahtu ja täpset kontsentratsiooni, arvutatakse analüüdi kogus.

Titrimeetriline analüüs annab vähem täpseid tulemusi kui gravimeetriline analüüs, kuid selle oluliseks eeliseks on analüüsi suur kiirus. Sõltuvalt tiitrimisel toimuvate reaktsioonide tüübist jagatakse titrimeetriline analüüs kolme rühma: happe-aluse tiitrimismeetodid, redoksimeetria meetodid ning sadestamise ja kompleksi moodustamise meetodid.

3. Fotomeetria meetodid. Selle meetodi puhul määratakse aine kogus lahuse värvuse intensiivsuse järgi. Selleks kasutage nn värvireaktsioone, st reaktsioone, millega kaasneb lahuse värvuse muutus. Näiteks raua koguse määramisel kasutatakse reaktsiooni

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

mis viib punase lahuse moodustumiseni. Lahuse värviintensiivsust hinnatakse visuaalselt või vastavate instrumentide abil.

Mõnikord muudetakse määratav komponent halvasti lahustuvaks ühendiks ja analüüdi sisaldust hinnatakse lahuse hägususe intensiivsuse järgi. Sellel põhimõttel põhinevat meetodit nimetatakse nefelomeetriaks. Väga väikestes kogustes analüüdi moodustavate komponentide määramiseks kasutatakse fotomeetria ja nefelomeetria meetodeid. Selle meetodi täpsus on madalam kui gravimeetriline või titrimeetriline.

Lisaks nendele meetoditele on ka teisi: gaasianalüüs, spektraalanalüüs, elektrokeemilised ja kromatograafilised meetodid. See õpetus ei hõlma neid meetodeid.

Kõik kvantitatiivse analüüsi meetodid jagunevad keemilisteks ja füüsikalis-keemilisteks. Keemilised meetodid hõlmavad gravimeetrilist, titrimeetrilist ja gaasianalüüsi, füüsikalis-keemiliste meetodite hulka kuuluvad fotomeetria ja nefelomeetria, elektrokeemilised, spektraalsed ja kromatograafilised analüüsimeetodid.

Kvantitatiivses analüüsis eristatakse makro-, mikro- ja poolmikromeetodeid. See õpetus hõlmab ainult makromeetodit. Makromääramiste tegemisel määratakse suhteliselt suured (0,01-0,1 g) ainekogused. Erandiks on fotomeetrilised ja nefelomeetrilised meetodid, mille puhul analüüdi kogus on murdosa milligrammist.