Grundläggande metoder för kvantitativ analys. Beräkningar i titrimetrisk analys. Kvalitativa analysmetoder

20.09.2019

Kvantitativ analys låter dig fastställa den elementära och molekylära sammansättningen av föremålet som studeras eller innehållet i dess individuella komponenter.

Beroende på studieobjektet särskiljs oorganisk och organisk analys. I sin tur är de uppdelade i elementaranalys, vars uppgift är att fastställa hur många element (joner) som finns i det analyserade objektet, i molekylära och funktionella analyser, som ger svar om det kvantitativa innehållet av radikaler, föreningar, som samt funktionella grupper av atomer i det analyserade objektet.

Metoder för kvantitativ analys

De klassiska metoderna för kvantitativ analys är gravimetrisk (vikt) analys och titrimetrisk (volym) analys.

Instrumentella analysmetoder

Fotometri och spektrofotometri

Metoden bygger på användningen av den grundläggande lagen för ljusabsorption. A=elc. Där A är absorptionen av ljus, e är den molära koefficienten för ljusabsorption, l är längden på det absorberande skiktet i centimeter, c är koncentrationen av lösningen. Det finns flera metoder för fotometri:

1. Atomabsorptionsspektroskopi

2. Atomemissionsspektroskopi.

3. Molekylär spektroskopi.

Atomabsorptionsspektroskopi

En spektrometer krävs för att utföra analys med denna metod. Kärnan i analysen är att belysa ett finfördelat prov med monokromt ljus, sedan sönderdela ljuset som passerat genom provet med hjälp av valfri ljusspridare och en detektor för att fixera absorptionen.

Olika finfördelare används för att finfördela provet. Speciellt: låga, högspänningsgnista, induktivt kopplad plasma. Varje atomizer har sina för- och nackdelar. Olika dispergeringsmedel används också för att bryta ner ljus. Detta är ett diffraktionsgitter, prisma, ljusfilter.

Atomemissionsspektroskopi

Denna metod skiljer sig något från atomabsorptionsmetoden. Om en separat ljuskälla i den var en ljuskälla, fungerar själva provet i atomutsläppsmetoden som en strålningskälla. Allt annat är liknande.

Kromatografi

Kromatografi (från det grekiska chroma, genitiv chromatos - färg, färg och ... grafik), en fysikalisk-kemisk metod för att separera och analysera blandningar baserad på fördelningen av deras komponenter mellan två faser - stationär och mobil (eluent), som flyter genom en stationär ett.

Historik referens. Metoden utvecklades 1903 av M. Tsvet, som visade att när en blandning av växtpigment passerar genom ett skikt av en färglös sorbent, ordnas enskilda ämnen i separata färgade zoner. Tsvet kallade den lager-för-lager-färgade sorbentkolonnen som erhölls på detta sätt för ett kromatogram, och metoden - X. Därefter började termen "kromatogram" hänvisa till olika metoder för att fixa resultaten av många typer av X. H. fick inte ordentlig utveckling. Det var inte förrän 1941 som A. Martin och R. Sing upptäckte den distributiva kromatografimetoden och demonstrerade dess breda möjligheter att studera proteiner och kolhydrater. På 50-talet. Martin och den amerikanske vetenskapsmannen A. James utvecklade gas-vätskeröntgenmetoden.

Huvudtyperna av Ch. Beroende på arten av interaktionen som bestämmer fördelningen av komponenter mellan eluenten och den stationära fasen, särskiljs följande huvudtyper av Ch. - adsorption, distributiv, jonbyte, uteslutning (molekylsikt) och sedimentära. Adsorptionsklor baseras på skillnaden i sorberbarheten hos de ämnen som ska separeras av adsorbenten ( fast med en utvecklad yta); distributiv kemi - om den olika lösligheten av komponenterna i blandningen i den stationära fasen (högkokande vätska avsatt på en fast makroporös bärare) och eluent (man bör komma ihåg att med den fördelande separationsmekanismen, rörelsen av komponentzoner påverkas också delvis av adsorptionsinteraktionen mellan de analyserade komponenterna och en fast sorbent); jonbyteskemi - på skillnaden i konstanterna för jonbytesjämvikt mellan den stationära fasen (jonbytaren) och komponenterna i blandningen som separeras; exkludering (molekylsikt) Ch. - om olika permeabilitet hos komponenternas molekyler in i den stationära fasen (mycket porös nonjonisk gel). Storleksexklusionskromatografi är uppdelad i gelfiltrering (GPC), i vilken eluenten är ett icke-vattenhaltigt lösningsmedel, och gelfiltrering, i vilken eluenten är vatten. Sedimentärt X baseras på de separerade komponenternas olika förmåga att fällas ut på den fasta stationära fasen.

I enlighet med eluentens aggregationstillstånd särskiljs gas- och vätskekemi. Beroende på aggregationstillståndet för den stationära fasen kan gaskromatografi vara gasadsorption (den stationära fasen är en fast adsorbent) och gas-vätska ( den stationära fasen är en vätska), medan flytande klor är vätskeadsorption (eller fast-vätska) och vätska-vätska. Den senare, liksom gas-vätska, är distributiv kemi. Fast-vätskekemi inkluderar tunnskiktskemi och papperskemi.

Det finns kolumn och plan X. I kolonnen är speciella rör - kolonner fyllda med sorbenten, och den mobila fasen rör sig inuti kolonnen på grund av tryckfallet. En variant av kolonnklor är kapillär, när ett tunt skikt av sorbent appliceras på kapillärrörets innerväggar. Plan kyla är uppdelad i tunna lager och papper. I tunnskiktsklor appliceras ett tunt skikt av granulärt sorbent eller en porös film på glas- eller metallplattor; vid papperskromatografi används speciellt kromatografiskt papper. I plankemi sker rörelsen av den mobila fasen på grund av kapillärkrafter.

Under kromatografi är det möjligt att ändra temperaturen, sammansättningen av eluenten, dess flödeshastighet och andra parametrar enligt ett givet program.

Beroende på metoden för att flytta blandningen som ska separeras längs sorbentskiktet finns det följande alternativ X .: frontal, utvecklande och förskjutande. I frontversionen införs kontinuerligt en separerad blandning i sorbentskiktet, bestående av en bärargas och separerade komponenter, till exempel 1, 2, 3, 4, som i sig är en mobil fas. En tid efter processens start är den minst sorberade komponenten (till exempel 1) före resten och lämnar som en zon av ren substans före alla, och bakom den, i sorptionsordning, zonerna av blandningar av komponenter är sekventiellt placerade: 1 + 2, 1 + 2 + 3, 1 + 2 + 3 + 4 (Fig., a). I framkallningsvarianten passerar ett eluentflöde kontinuerligt genom sorbentskiktet och en blandning av ämnen som ska separeras införs periodiskt i sorbentskiktet. Efter en viss tid delas den initiala blandningen i rena ämnen, som är belägna i separata zoner på sorbenten, mellan vilka det finns eluentzoner (Fig., b). I förträngningsvarianten införs blandningen som ska separeras i sorbenten och sedan bärgasflödet innehållande förträngningsmedlet (eluenten), varvid blandningen efter en viss tid delas upp i zoner av rena ämnen, mellan vilka det är zoner av deras blandning (fig. c). Ett antal typer av kromatografi utförs med hjälp av instrument som kallas kromatografier, i de flesta av vilka den utvecklande varianten av kromatografi realiseras.Kromatografer används för analys och för preparativ (inklusive industriell) separation av blandningar av ämnen. Under analysens gång kommer de ämnen som separeras i kromatografikolonnen, tillsammans med eluenten, med olika tidsintervall in i en detektionsanordning installerad vid utloppet av den kromatografiska kolonnen, som registrerar deras koncentrationer över tiden. Den resulterande utgångskurvan kallas ett kromatogram. För en kvalitativ kromatografisk analys bestäms tiden från ögonblicket för provinjektion till att varje komponent lämnar kolonnen vid en given temperatur och med användning av ett visst elueringsmedel. För kvantitativ analys bestäms höjderna eller ytorna av kromatografiska toppar, med hänsyn tagen till känslighetskoefficienterna för den detektionsanordning som används för de analyserade ämnena.

Gaskromatografi, där helium, kväve, argon och andra gaser används som eluent (bärargas), används mest för analys och separation av ämnen som passerar in i ångtillstånd utan sönderdelning. Kiselgeler, aluminiumgeler, molekylsilar, porösa polymerer och andra sorbenter med en specifik yta på 5–500 m2/g används som sorbent (partiklar med en diameter på 0,1–0,5 mm) för gasadsorptionen variant av X. För gas-vätskekemi framställs en sorbent genom att applicera en vätska i form av en film (högkokande kolväten, estrar, siloxaner, etc.) flera mikrometer tjockt på ett fast underlag med en specifik yta av 0,5– 5 m2/g eller mer. Drifttemperaturgränserna för gasadsorptionsversionen av X. är från -70 till 600 °C, för gas-vätskeversionen från -20 till 400 °C. Gasklor kan separera flera cm3 gas eller mg flytande (fasta) ämnen; analystid från flera sekunder till flera timmar.

Inom vätskekolonnkemi används mycket flyktiga lösningsmedel (till exempel kolväten, etrar och alkoholer) som elueringsmedel, och kiselgeler (inklusive kiselgeler med olika funktionella grupper, såsom eter, alkohol och andra, kemiskt ympade till yta) används som den stationära fasen. ), aluminiumgeler, porösa glas; partikelstorleken för alla dessa sorbenter är flera mikrometer. Genom att tillföra eluenten under tryck upp till 50 MN/m2 (500 kgf/cm2) är det möjligt att minska analystiden från 2-3 timmar till flera minuter. För att öka effektiviteten av separationen av komplexa blandningar används en tidsprogrammerad förändring av elueringsmedlets egenskaper genom att blanda lösningsmedel med olika polaritet (gradienteluering).

Flytande molekylsiktskemi kännetecknas av användningen av sorbenter med porer strikt viss storlek(porösa glas, molekylsiktar, inklusive dextran och andra geler). I tunnskikts- och pappersklor appliceras den vätskeblandning som undersöks på startlinjen (början av en platta eller pappersremsa) och separeras sedan i komponenter genom ett stigande eller fallande elueringsflöde. Den efterföljande detekteringen (utvecklingen) av de separerade ämnena på ett kromatogram (som i dessa fall de kallar en platta med en sorbent applicerad på den eller kromatografiskt papper på vilket blandningen som studeras separerades i komponenter) utförs med hjälp av ultraviolett (UV) spektroskopi, infraröd (IR) spektroskopi eller processreagens som bildar färgade föreningar med de analyserade ämnena.

Kvalitativt kännetecknas sammansättningen av blandningar med hjälp av dessa typer av klor av en viss rörelsehastighet av fläckar av ämnen i förhållande till rörelsehastigheten för lösningsmedlet under givna förhållanden. Kvantitativ analys utförs genom att mäta ämnets färgintensitet på kromatogrammet.

Ch. används ofta i laboratorier och industri för kvalitativ och kvantitativ analys av flerkomponentsystem, produktionskontroll, särskilt i samband med automatisering av många processer, och även för preparativ (inklusive industriell) isolering av enskilda ämnen (till exempel, ädla metaller), som separerar sällsynta och spårämnen.

Gaskemi används för separation av gaser och för att bestämma föroreningar av skadliga ämnen i luft, vatten, jord och industriprodukter; bestämma sammansättningen av produkter från den huvudsakliga organiska och petrokemiska syntesen, avgaser, mediciner, samt inom kriminalteknik m.m. Utrustning och metoder för gasanalys i rymdskepp, analys av Mars atmosfär, identifiering organiskt material i månstenar osv.

Gaskemi används också för att bestämma de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos enskilda föreningar: adsorptions- och upplösningsvärme, entalpi, entropi, jämviktskonstanter och komplexbildning; för fasta ämnen låter den här metoden dig mäta den specifika ytan, porositeten och den katalytiska aktiviteten.

Vätskekemi används för analys, separation och rening av syntetiska polymerer, läkemedel, detergenter, proteiner, hormoner och andra biologiskt viktiga föreningar. Användningen av högkänsliga detektorer gör det möjligt att arbeta med mycket små mängder ämnen (10-11-10-9 g), vilket är oerhört viktigt i biologisk forskning. Används ofta molekylsil X. och X. genom affinitet; den senare bygger på förmågan hos molekyler av biologiska ämnen att selektivt binda till varandra.

Tunnskikts- och pappersklor används för att analysera fetter, kolhydrater, proteiner och andra naturliga ämnen och oorganiska föreningar.

I vissa fall används klor för att identifiera ämnen i kombination med andra fysikalisk-kemiska och fysiska metoder t ex med masspektrometri, IR, UV-spektroskopi etc. En dator används för att tolka kromatogram och välja experimentella förhållanden.

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 gas chromatography, M., 1974; Kromatografi på papper, övers. från Czech., M., 1962; Determan G., Gelkromatografi, trans. från German., M., 1970; Morris C. J. O., Morris P., Separation methods in biochemistry, L., 1964.

RFA

Aktiveringsanalys

se även

Litteratur

Wikimedia Foundation. 2010 .

Se vad "kvantitativ analys" är i andra ordböcker:

KVANTITATIV ANALYS, identifiering av kvantiteter kemiska substanser ingår i materialet eller blandningen. För analys används kemiska metoder som neutralisering och oxidation, under vilka koncentrationen av komponenter bestäms ... ... Vetenskapliga och tekniska encyklopedisk ordbok

- (a. kvantitativ analys; n. Quantitatsanalyse; f. analysera kvantitativ; i. analisis cuantitativo) bestämning av innehåll eller kvantiteter. förhållandet mellan grundämnen, funktionella grupper, föreningar eller faser i det analyserade objektet. K.a. … … Geologisk uppslagsverk

Bestämning av innehållet eller kvantitativa förhållanden av komponenter i det analyserade objektet. Avsnitt för analytisk kemi. En viktig egenskap hos kvantitativa analysmetoder, förutom specificitet och detektionsgräns (se Kvalitativ analys), ... ... Stor encyklopedisk ordbok

kvantitativ analys- - analys, vars syfte är att fastställa mängden i urvalet av vissa kemiska grundämnen atomgrupper eller strukturer. Dictionary of Analytical Chemistry ... Kemiska termer

KVANTITATIV ANALYS- en sektion av analytisk kemi, vars uppgift är att bestämma mängden (innehållet) av grundämnen (joner), radikaler, funktionella grupper, föreningar eller faser i det analyserade objektet. K. a. låter dig bestämma den elementära och molekylära sammansättningen ... ... Great Polytechnic Encyclopedia

Kvantitativ analys. Klassificering av metoder. gravimetrisk analys. Utfällda och gravimetriska former av sediment. Beräkningar i gravimetrisk analys.

Kvantitativ analysär utformad för att fastställa den kvantitativa sammansättningen av komponenterna i det analyserade provet. Det föregås kvalitativ analys, som fastställer vilka komponenter (grundämnen, joner, molekyler) som finns i det analyserade provet.

Det finns tre typer av kvantitativ analys: fullständig, partiell, allmän. Med en fullständig kvantitativ analys fastställs den fullständiga kvantitativa sammansättningen av alla komponenter som finns i det analyserade provet. Till exempel, för ett komplett kvantitativt blodprov, är det nödvändigt att bestämma innehållet av 12 komponenter: natrium, kalium, kalcium, glukos, bilirubin, etc. En fullständig analys kräver mycket tid och arbete.

Vid en delanalys bestäms innehållet endast för

komponentdata. Allmän analys anger innehållet av varje grundämne i det analyserade provet, oavsett sammansättningen av vilka föreningar de ingår. Sådan analys brukar kallas elementär.

KLASSIFICERING AV KVANTITATIV ANALYSMETODER

Metoder för kvantitativ analys kan delas in i tre stora grupper: kemisk, fysikalisk, fysikalisk-kemisk.

Kemiska metoder baserad på användningen av kvantitativt flödande kemiska reaktioner av olika slag: utbytes-, utfällnings-, redox- och komplexbildningsreaktioner. Kemiska metoder inkluderar gravimetriska och titrimetriska (volumetriska) analysmetoder.

gravimetrisk metod Analysen bygger på att mäta massan av den bestämda komponenten efter dess isolering i form av en gravimetrisk form. Metoden kännetecknas av hög noggrannhet, men är lång och mödosam. I farmaceutisk analys används det främst för att bestämma fukt- och askhalten i läkemedel.

Titrimetrisk metod analys är baserad på införandet av en exakt uppmätt volym av en lösning med en känd koncentration - en titrant - i en noggrant uppmätt volym av en lösning av analyten. Titranten injiceras tills analyten har reagerat fullständigt med den. Detta moment kallas slutpunkten för titreringen och ställs in med hjälp av speciella kemiska indikatorer eller instrumentella metoder. Bland

kemiska metoder för kvantitativ analys - detta är den vanligaste metoden.

Kemiska analysmetoder, även om de för närvarande är de viktigaste i kemiska laboratorier, uppfyller i många fall inte de ökade kraven på analys, såsom hög känslighet, snabbhet, selektivitet, automatisering etc. Dessa brister är inte instrumentella metoder analys, som kan delas in i tre stora grupper: optisk, elektrokemisk, kromatografisk .

GRAVIMETRISK ANALYS

gravimetrisk metod baseras på en noggrann mätning av massan av ett ämne med känd sammansättning, kemiskt förknippat med den komponent som bestäms och isoleras som en förening eller som en enkel substans. Metodens klassiska namn är viktanalys. Gravimetrisk analys är baserad på lagen om bevarande av massan av ett ämne under kemiska omvandlingar och är den mest exakta av de kemiska analysmetoderna: detektionsgränsen är 0,10 %; noggrannhet (relativt metodfel) ±0,2%.

I gravimetrisk analys används metoder för utfällning, destillation (direkt och indirekt), isolering, termogravimetri och elektrogravimetri.

PÅ utfällningsmetod den bestämda komponenten går in i en kemisk reaktion med reagenset och bildar en svårlöslig förening. Efter en serie analytiska operationer (schema 1.1) vägs en fast fällning med känd sammansättning och de nödvändiga beräkningarna utförs.

Sekvensen av analytiska operationer i den gravimetriska fällningsmetoden

1Beräkning av den vägda delen av analyten och dess vägning

2 Provupplösning

3 Deponeringsförhållanden

4 Nederbörd (att erhålla en deponerad form)

5 Separation av fällning genom filtrering

6 Tvätta fällningen

7 Erhålla en gravimetrisk form (torkning, kalcinering till konstant vikt)

8 Vägning av en gravimetrisk form

9 Beräkning av analysresultat

Avisoleringsmetoder kan vara direkt eller indirekt. I metod direkt destillation komponenten som ska bestämmas isoleras från provet i form av en gasformig produkt, fångas upp och sedan bestäms dess massa. I metoder indirekt destillation massan av den gasformiga produkten bestäms av skillnaden mellan massorna av den analyserade komponenten före och efter värmebehandling. I praktiken av farmaceutisk analys används denna metod i stor utsträckning för att bestämma fukthalten i läkemedel, växtmaterial. För vissa läkemedel, bestämningen av massförlusten ∆m vid torkning (torktemperatur t sushi ) är ett av de obligatoriska farmakopétesterna, till exempel: analgin - t sushi = 100...105˚С, Δm< 5,5 %; пиридоксина гидрохлорид (витамин В6) - t sushi = 100...105 ˚s, Δm< 0,5 %; парацетамол - t torr = 100...105 ˚, Δ m< 0,5 % и т. п.

PÅ termogravimetrisk analys de fixerar förändringen i ämnets massa under uppvärmning, vilket gör det möjligt att bedöma de omvandlingar som äger rum och att fastställa sammansättningen av de resulterande mellanprodukterna. Termogravimetrisk analys utförs med hjälp av derivatografinstrument. Under experimentets gång fixeras förändringen i massan av det analyserade provet (ordinataxeln) beroende på tid eller temperatur (abskissaxeln) och presenteras i form av en termogravimetrisk kurva - termo-ravigram. Termogravimetri används i stor utsträckning för att studera förändringar i ett ämnes sammansättning och för att välja förutsättningar för torkning eller kalcinering av sediment.

Elektrogravimetrisk analys baserad på elektrolytisk separation av metaller och vägning av fällningen som erhålls på elektroden. Det huvudsakliga fysiska villkoret för elektrolytisk separation av metaller är en viss spänning vid vilken vissa metaller avsätts och inga andra metaller separeras.

I analytisk praktik, mest bred tillämpning hittar gravitationen

metrisk nederbördsmetod, som kommer att diskuteras mer i detalj.

SEDIMENTBILDNINGSMEKANISM OCH SEDIMENTFÖRHÅLLANDEN

Bildningen av en fällning inträffar när produkten av koncentrationerna av jonerna som utgör dess sammansättning överstiger värdet av löslighetsprodukten ETC (KA)svårlöslig elektrolyt:

K + + Aˉ ↔ KA; [K + ] [Аˉ] > PR (KA),

d.v.s. när en lokal (relativ) övermättnad av lösningen inträffar, vilket beräknas med formeln:

(Q - S) /S,

där Q är koncentrationen av det lösta ämnet vid någon tidpunkt, mol/cm 3 ; S - ämnets löslighet i jämviktsögonblicket, mol/cm 3 På denna plats visas grodden till den framtida kristallen (kärnbildningsprocessen). Detta kräver särskild tid kallas inskolningsperioden. Med ytterligare tillsats av fällningsmedlet blir processen för kristalltillväxt mer sannolikt, snarare än ytterligare bildning av kristallisationscentra, som kombineras till större aggregat bestående av tiotals och hundratals molekyler (aggregationsprocess). I detta fall ökar partikelstorleken och större aggregat faller ut under inverkan av gravitationen. I detta skede orienterar de individuella partiklarna, som är dipoler, sig i förhållande till varandra så att deras motsatt laddade sidor närmar sig varandra (orienteringsprocess). Om orienteringshastigheten är större än aggregationshastigheten bildas ett regelbundet kristallgitter, om vice versa fälls en amorf fällning ut. Ju lägre löslighet ämnet har, desto snabbare bildas fällningen och desto mindre blir kristallerna. Samma svårlösliga ämnen kan isoleras både i det kristallina och i det amorfa tillståndet, vilket bestäms av utfällningsförhållandena.

Baserat på konceptet med relativ övermättnad av lösningen, följer det att ju lägre löslighet av fällningen S och ju högre koncentration av reaktanterna Q är, desto fler kärnor bildas och desto högre aggregationshastighet. Och vice versa: ju mindre skillnaden är (Q - S), det vill säga ju högre löslighet av fällningen och ju lägre koncentration av det utfällda ämnet, desto högre orienteringshastighet. För att erhålla stora kristaller som lätt kan filtreras och tvättas är det därför nödvändigt att utföra utfällning från utspädda lösningar genom att långsamt tillsätta ett utfällningsmedel och värma upp (tabell 1.1).

Förhållanden för avsättning av kristallina och amorfa fällningar

Påverkande faktor	Sedimentera naturen
Påverkande faktor	kristall-	amorf
Koncentration av lösningar av ämne och fällningsmedel	En utspädd lösning av fällningsmedlet tillsätts till en utspädd lösning av testämnet.	En koncentrerad lösning av ett fällningsmedel tillsätts till en koncentrerad lösning av testämnet.
Avräkningstakt	Fällningslösningen tillsätts droppvis	Fällningslösningen tillsätts snabbt
Temperatur	Utfällning utförs från heta lösningar (70 - 80˚С) med en het lösning av ett utfällningsmedel	Utfällning utförs från heta lösningar (70 - 80˚С)
Blandning	Utfällning utförs under kontinuerlig omrörning
Förekomst av främmande föremål	Solubiliseringsmedel tillsätts (vanligtvis starka syror)	Tillsätt koagulerande elektrolyter
Inställningstid	Under lång tid tåla sedimentet i moderluten för "mognad" ("åldrande")	Filtrerade omedelbart efter utfällning

Tabell 1.1

Renheten hos kristallina fällningar. Den specifika ytarean av kristallina fällningar (utfällningens area per massenhet, cm 2 /d) är vanligtvis liten, så samutfällning på grund av adsorption är försumbar. Andra typer av samplacering som är förknippad med kontaminering i kristallen kan dock leda till fel.

Det finns två typer av samfällning i kristallina sediment:

1) inkludering - föroreningar i form av individuella joner eller molekyler är homogent fördelade genom kristallen;

2) ocklusion - ojämn fördelning av många joner eller föroreningsmolekyler som har kommit in i kristallen på grund av ofullkomligheten i kristallgittret.

Ett effektivt sätt att minska ocklusion är "åldringen" ("mognad") av sedimentet, under vilken spontan tillväxt av större kristaller sker på grund av upplösningen av små partiklar, sedimentets kristallstruktur förbättras, dess specifika yta reduceras , som ett resultat av vilket föroreningar från tidigare absorberade partiklar desorberas och överförs till lösningsämnen. Utfällningens "mognande" tid kan förkortas genom att värma lösningen med fällningen.

Renheten hos amorfa fällningar minskar avsevärt som ett resultat av adsorptionsprocessen, eftersom den amorfa fällningen består av partiklar med en oordnad struktur, som bildar en lös porös massa med en stor yta. Mest effektivt sätt minska som ett resultat av adsorptionsprocessen är återfall. I detta fall löses filterkakan och fälls ut igen. Återfällning förlänger analysen avsevärt, men det är oundvikligt för hydratiserat järn ( III ) och aluminiumoxider, zink- och manganhydroxider, etc. Den omvända processen för koagulering av en amorf fällning är dess peptisering– ett fenomen där en koagulerad kolloid återgår till sitt ursprungliga spridda tillstånd. Peptisering observeras ofta när amorfa fällningar tvättas med destillerat vatten. Detta fel elimineras genom att välja rätt tvättvätska för den amorfa fällningen.

SEDIMENTERADE OCH GRAVIMETRISKA FORMER.

KRAV PÅ DEM.

I den gravimetriska metoden för sedimentering finns det begrepp om utfälld

och gravimetriska former av materia. belägrad formär en förening i form av vilken den komponent som ska bestämmas utfälls från lösning. Gravimetrisk (vikt) form namnge föreningen som vägs. I annat fall kan den definieras som den utfällda formen efter lämplig analytisk behandling av fällningen. Låt oss presentera scheman för gravimetrisk bestämning av joner SÅ 4 2-, Fe3+, Mg2+

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

detekterbart utfällningsmedel utfällt gravimetriskt

jonform

Fe3+ + 3OH‾ ↔ Fe(OH) 3 ↓ → Fe 2 O 3 ↓

detekterbart utfällningsmedel utfällt gravimetriskt

jonform

Mg 2+ + HPO 4 2 - + NH 4 ∙ H 2 O ↔ Mg NH 4 P0 4 ↓ + H 2 O → Mg 2 P 2 O 7 bestämdes. utfällningsmedel utfälld form gravimetrisk formuläret

Av de givna exemplen kan man se att den gravimetriska formen inte alltid sammanfaller med den utfällda formen av ämnet. Kraven på dem är också olika.

belägrad form måste vara:

· tillräckligt lösligt för att ge nästan fullständig

Isolering av analyten från lösningen. Vid nederbörd

Binära elektrolyter ( AgCl; BaSO4; SaS2O4 etc.) uppnås

Praktiskt taget fullständig utfällning, eftersom löslighetsprodukten av dessa

Nederbörd mindre än 10 - 8 ;

· den resulterande fällningen bör vara ren och lätt filtrerbar (vilket bestämmer fördelarna med kristallina fällningar);

· den utfällda formen bör lätt omvandlas till den gravimetriska formen.

Efter filtrering och tvättning av den utfällda formen torkas eller kalcineras den tills fällningens massa blir konstant, vilket bekräftar fullständigheten av omvandlingen av den utfällda formen till en gravimetrisk form och indikerar fullständigheten av avlägsnandet av flyktiga föroreningar. Fällningar som erhålls genom utfällning av den bestämda komponenten med ett organiskt reagens (diacetyldioxim, 8-hydroxikinolin, α-nitroso-β-naftol, etc.) torkas vanligtvis. Fällningar av oorganiska föreningar kalcineras vanligtvis

Huvudkraven för den gravimetriska formen är:

· exakt överensstämmelse mellan dess sammansättning och en viss kemisk formel;

· kemisk stabilitet i ett ganska brett temperaturområde, brist på hygroskopicitet;

· så hög molekylvikt som möjligt det minsta innehållet

I den, den bestämda komponenten för att minska inverkan av fel

När det vägs på analysresultatet.

BERÄKNING AV RESULTAT

I DEN GRAVIMETRISKA ANALYSMETODEN

Gravimetrisk analys inkluderar två experimentella mätningar: bestämning av provmassam nav analyten och massan av produkten med känd sammansättning erhållen från detta prov, det vill säga massan av den gravimetriska formenm gr.fanalyt.

Baserat på dessa data är det lätt att beräkna massprocenten w, % av den fastställda komponenten i provet:

w, % = m gr.ph ∙ F ∙ 100 / m n ,

var F- den gravimetriska faktorn (omvandlingsfaktor, analytisk faktor) beräknas som förhållandet mellan analytens molekylvikt och molekylvikten för den gravimetriska formen, med hänsyn tagen till stökiometriska koefficienter.

Värdet på gravimetriska faktorer, beräknade med hög noggrannhet, anges i referenslitteraturen.

Exempel 1. Hur många gram Fe 2 O 3 kan erhållas från 1,63 g Fe 3 O 4? Beräkna den gravimetriska faktorn.

Beslut.Det måste erkännas Fe 3 O 4 kvantifieras till Fe 2 O 3 och för detta finns det tillräckligt med syre:

2 Fe 3 O 4 + [O] ↔ 3 Fe 2 O 3

Från varje mol Fe3O4 erhålls 3/2 mol Fe2O3. Således är antalet mol Fe 2 O 3 3/2 gånger större än antalet mol Fe 3 O 4, det vill säga:

nM (Fe2O3) = 3/2 nM (Fe3O4);

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

var n - antalet mol av den bestämda komponenten, från vilken en mol av den gravimetriska formen erhålls; m - ämnets massa, g; M- ämnets molmassa, g/mol.

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

vi får

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

och ersätt numeriska värden i det:

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

Gravimetrisk faktor F är lika med:

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

Därför, i det allmänna fallet, bestäms den gravimetriska faktorn av formeln:

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

var a och bär små heltal med vilka molekylvikter måste multipliceras så att antalet mol i täljaren och nämnaren är kemiskt ekvivalent.

Dessa beräkningar är dock inte tillämpliga i alla fall. Vid den indirekta bestämningen av järn i Fe 2 (SO 4) 3, som består i utfällning och vägning av BaSO 4 (gravimetrisk form), finns det vid beräkning av den analytiska faktorn inget gemensamt element i formelns täljare och nämnare. Här behövs ett annat sätt att uttrycka den kemiska ekvivalensen mellan dessa kvantiteter:

2 M(Fe 3+ ) ≡≡ 1 M(Fe2 (SO 4) 3) ≡≡ 3 M(SO4 2-) ≡≡ 3 M(BaSO4).

Den gravimetriska faktorn för massprocenten av järn kommer att uttryckas som:

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

Exempel 2. En lösning av läkemedlet Na3PO4 (mn = 0,7030 g) fälldes ut i form av MgNH4PO4 ∙ 6H2O. Efter filtrering och tvättning kalcinerades fällningen vid 1000 ˚C. Massan av den resulterande fällningen Mg 2 P 2 O 7 var 0,4320 g. Beräkna massprocenten av fosfor i provet

Beslut.

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

F \u003d 2M (P) / M (Mg 2 P 2 O 7) \u003d 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%.

Exempel 3. Vid kalcinering av det kontaminerade preparatet av natriumoxalat m n = 1,3906 g erhölls en återstod med en massa m gr.f = 1,1436 g. Bestäm provets renhetsgrad. t

Na 2 C 2 O 4 → Na 2 CO 3 + CO

Beslut. Det bör antas att skillnaden mellan den initiala och slutliga massan motsvarar förlusten av koloxid under kalcineringen. Analysen baseras på mätningen av denna kvantitet:

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

därav,

w,% (Na2C2O4) \u003d (m n - m gr.f) ∙ F ∙ 100 / m n;

F \u003d M (Na2C2O4) / M (CO) \u003d 4,784;

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

VAL AV VIKT I GRAVIMETRI

Som bekant beror analysens noggrannhet både på provets vikt och på vikten av den gravimetriska formen som erhålls från den. Om provet tas med stor noggrannhet, och den gravimetriska formen som erhålls från den är ett litet värde mätt med ett stort fel, kommer hela analysen att utföras med ett fel som gjorts vid vägning av den gravimetriska formen. Därför måste ett sådant prov tas så att felet inte överstiger ± 0,2 % vid vägning av det och vid vägning av den gravimetriska formen som erhålls från det. För att göra detta är det nödvändigt att bestämma den minsta massan som fortfarande kan vägas med en noggrannhet på ± 0,2 % på en analytisk våg med ett absolut vägningsfel på ± 0,0001 g, och det minsta felet, med hänsyn till den möjliga spridningen ( ±), kommer i detta fall att vara lika med 2 ∙ ( ±0,000 1) = ±0,0002 g.

100 g - ± 0,2 g

x - ± 0,0002 g

x = 0,1 g

Därför en sådan minimimassamminär 0,1 g. Om värdet är mindre än 0,1 g kommer felet att överstiga 0,2 %. Vid beräkning av massan av ett prov i gravimetrisk analys likställs massan av den gravimetriska formen av komponenten med ämnets minimimassa:

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

Om värdet på provets massa beräknat enligt den angivna formeln visar sig vara mindre än 0,1 g, bör provet ökas till 0,1 g. och för kristallint från 0,1 till 0,5 g.

Beräkning av mängden fällningsmedel utförs med hänsyn till det möjliga innehållet av den bestämda komponenten i det analyserade provet. Ett måttligt överskott av fällningsmedlet används för att fullborda separationen av fällningen. Om fällningsmedlet är flyktigt (till exempel en lösning av saltsyra), tas ett två- eller trefaldigt överskott, som därefter avlägsnas genom upphettning av fällningen. Om fällningsmedlet är icke-flyktigt (lösningar av bariumklorid, ammoniumoxalat, silvernitrat, etc.), är ett en och en halv gångers överskott tillräckligt.

ANALYTISKA VÅGOR. REGLER FÖR HANTERING AV DEM

Analytisk balans - det är korrekt fysisk enhet, vars användning är tillåten med strikt iakttagande av reglerna som säkerställer nödvändig reproducerbarhet och noggrannhet vid vägning.

Regler för hantering av analytiska saldon inkludera följande grundläggande krav:

1. Vågen måste placeras på en styv yta,

skydda dem från olika stötar, och i ett specialutrustat rum - viktrummet.

2. Kraftiga temperaturfluktuationer, exponering för direkt solljus samt exponering för analytiska balanser av kemikalier är oacceptabla.

3. Den högsta tillåtna belastningen av analysvågen bör inte vara mer än 200 g.

4. Vid vägning av föremål på en analytisk våg är det nödvändigt att de har samma temperatur som vågrummet.

5. Ämnet som ska vägas placeras på den vänstra vågskålen i en speciell behållare (flaskflaskor, deglar, klockglas). Vikterna för den analytiska vikten placeras på den högra vågen.

6. De vägda föremålen och vikterna förs in genom vågens sidodörrar (gardiner). Vägning utförs endast med vågens dörrar stängda.

7. Vikter med analytisk vikt tas endast med en specialdesignad pincett. Alla operationer med viktförändring utförs med full burning av vågar.

8. Före och efter varje vägning, kontrollera vågens nollpunkt.

9. Placera vikterna och föremålen som ska vägas i mitten av kastrullerna för att undvika att kastrullarna lutar.

10. Registreringen av vägningsresultaten utförs i enlighet med de tomma bon för analysvikten och enligt data från faten med tiondels och hundradelar av ett gram. Den tredje och fjärde decimalen tas bort från den lysande displayen.

11. Efter avslutad vägning, se till att vågen är i bur, helt avlastad och att dörrarna till väskan är ordentligt stängda.

12. För att minska vägningsfelet är det nödvändigt att använda en analytisk vikt avsedd för strikt definierade analytiska vågar.

Det bör noteras att även om alla ovanstående regler följs

Vägningsfel kan uppstå beroende på olika anledningar:

· orsakad av obalansen i balansstrålen;

· på grund av förändringar i kroppsvikt under vägningsprocessen;

· på grund av vägning i luft, inte i vakuum;

· orsakas av skillnaden mellan vikterna (vikterna) av deras nominella

massa.

TILLÄMPNING AV GRAVIMETRISK ANALYSMETOD

Användningen av oorganiska utfällningsmedel gör det möjligt att erhålla antingen salter eller oxider av analyter i form av gravimetrisk form. Oorganiska reagenser skiljer sig inte i specificitet, men de vanligaste som används i analysen är: NH4OH(Fe2O3, Sn02); H 2S(C u S, ZnS eller ZnS04, As2S3 eller As2S5, Bi2S3); (NH4)2S(HgS); NH 4 H 2 PO 4(Mg2P2O7, Al3P04, Mn2P2O7); H 2 SO 4(PbS04, BaS04, SrS04); H2C2O4(CaO); NS l(AgCl, Hg2Cl2, Na som NaCl från butanol); AgNO 3(AgCl, AgBr, Agl); BaCl2(BaSO 4) etc.

Ibland är de gravimetriska definitionerna baserade på återställandet av den bestämda komponenten till ett element som fungerar som en gravimetrisk form.

För gravimetrisk bestämning av oorganiska ämnen har ett antal organiska reagens föreslagits, vilka i regel har större selektivitet. Två klasser av organiska reagens är kända. De förra bildar svårlösliga komplexa (koordinations) föreningar och innehåller minst två funktionella grupper med ett par odelade elektroner. De kallas också kelatbildare, till exempel fäller 8-hydroxikinolin ut mer än tjugo katjoner:

Åh

Lösligheten för metalloxikinolater varierar stort beroende på katjonens natur och mediets pH-värde.

1885 föreslogs l-nitroso-2-naftol - ett av de första selektiva organiska reagensen, som används allmänt för bestämning av kobolt i närvaro av nickel, såväl som för bestämning av vismut (3), krom ( III), kvicksilver (II), tenn (IV), etc.:

NEJ

Diacetyldioxim (dimetylglyoxim) är mycket selektiv och används ofta för gravimetrisk bestämning av låga nickelkoncentrationer:

CH 3 ─ C ─ C ─ CH 3

│ │

OH-NN-OH

GRAVIMETRI FEL

Den gravimetriska analysmetoden ger det mest korrekta resultatet, och trots varaktighet och mödosamhet används den mycket ofta som verifieringsmetod vid skiljedomsanalyser. Systematiska metodfel i gravimetri kan tas i beaktande och reduceras under loppet av att utföra motsvarande operationer ( flik. 1.2).

Metodologiska gravimetrifel

Gravimetrisk operation	Absolut fel
Gravimetrisk operation	positivt (uppblåst resultat)	negativt (lågt resultat)
Valet av avskiljare: a) utfällningsmedlets beskaffenhet b) mängd fällningsmedel	Icke-flyktigt, ospecifikt fällningsmedel Lätt överskott av utfällningsmedel, samutfällning av främmande joner	Hög löslighet av den utfällda formen, kolloidbildning Avsaknaden av en fällare. För mycket överskott av fällningsmedlet, ökad löslighet av fällningen som ett resultat av komplexbildning eller salteffekt
nederbörd	Samutfällning av främmande joner	Otillräcklig mognadstid (kristallin utfällning). Kolloidal bildning (amorfa utfällningar)
Filtrering		Felaktigt filterval - sedimentpartiklar passerar genom filtret
Tvättning	Tvätta med en icke-flyktig tvättvätska	Överskott av tvättvätska: peptisering av den amorfa fällningen; hydrolys av den kristallina fällningen. Förluster på grund av löslighet
Att erhålla en gravimetrisk form	Antändningstemperatur: erhållande av en förening med en annan sammansättning, hygroskopicitet, absorption av CO 2 från luften	Överskridande av torkningstemperaturen för sediment av organisk natur. Överskridande av kalcineringstemperaturen (att erhålla en förening med en annan kemisk sammansättning)

Tabell 1.2

Metodens riktighet förklaras av ett litet systematiskt mätfel i samband med noggrannheten av vägning på en analytisk våg:

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

var S a– Vägningsnoggrannhet på analytiska vågar (0,0002 g för vågar ADV-200; 0,00005 g för semi-mikrovågar, etc.); a– vägd del av det analyserade ämnet, g; t - vikten av den gravimetriska formen, g; P - antalet kalcinationer eller torkning för att erhålla en konstant massa.

Analysen av de givna uppgifterna visar att det är möjligt att identifiera typen av fel genom att överväga bestämningsmetoden, med hänsyn till mekanismen för nederbördsbildning, egenskaperna hos de ämnen som används och erhålls under analysen.

För närvarande har vikten av gravimetriska analysmetoder minskat något, men man bör inte glömma att gravimetrisk analys med fördelar och nackdelar är optimal för att lösa ett stort antal analytiska uppgifter.

Metoder för kvantitativ analys. Kvantitativ analys är utformad för att bestämma den kvantitativa sammansättningen av analyten. Det finns kemiska, fysikaliska och fysikalisk-kemiska metoder för kvantitativ analys. Grunden för all kvantitativ forskning är mätning. Kemiska metoder för kvantitativ analys baseras på mätning av massa och volym. Kvantitativ forskning lät forskare fastställa sådana grundläggande kemilagar som lagen om bevarande av materiens massa, lagen om kompositionens beständighet, lagen om ekvivalenter och andra lagar som kemivetenskapen bygger på. Principerna för kvantitativ analys ligger till grund för kemisk-analytisk styrning av produktionsprocesser olika branscher industri och utgöra föremål för den s.k. teknisk analys. Det finns två huvudmetoder för kvantitativ kemisk analys: vikt eller gravimetrisk och volumetrisk eller titrimetrisk.

Viktanalys är en metod för kvantitativ analys där endast massa mäts exakt. Volumetrisk analys - baserad på den exakta mätningen av massan av ämnen och volymen av en lösning av ett reagens med känd koncentration, som reagerar med en viss mängd av analyten. speciell sort räkneanalys är analys av gaser och gasblandningar, den sk. gasanalys, även utförd genom att mäta volymen eller massan av den analyserade blandningen eller gasen. Bestämningen av samma ämne kan utföras genom vikt- eller volymetriska analysmetoder. När man väljer en bestämningsmetod måste analytikern ta hänsyn till den erforderliga noggrannheten i resultatet, reaktionens känslighet och analysens hastighet, och i fallet massdefinitioner- Tillgänglighet och kostnad för använda reagenser. I samband med detta särskiljs makro-, mikro-, semi-mikro-, ultra-mikrometoder för talanalys, med hjälp av vilka det är möjligt att analysera minsta mängder av analyten. För närvarande ersätts enkla kemiska metoder i allt högre grad av fysikaliska och fysikalisk-kemiska metoder, som kräver dyra instrument och utrustning.

Optiska, elektrokemiska, kromatografiska, olika spektro- och fotometriska studier (infraröd, atomadsorption, flamma, etc.), potentiometri, polarografi, masspektrometri, NMR-studier. Å ena sidan påskyndar dessa metoder erhållandet av resultat, ökar deras noggrannhet och känslighet för mätningar: detektionsgräns (1-10 -9 μg) och begränsande koncentration (upp till 10 -15 g / ml), selektivitet (det är möjligt att bestämma de ingående komponenterna i en blandning utan att separera dem och välja), möjligheten till datorisering och automatisering. Men å andra sidan går de allt mer bort från kemi, vilket minskar kunskapen om kemiska analysmetoder bland analytiker, vilket ledde till en försämring av undervisningen i kemi i skolor, brist på bra kemilärare utrustade med skolkemiska laboratorier, och en minskade kunskaper om kemi bland skolbarn.

Nackdelarna inkluderar ett relativt stort fel i bestämningen (från 5 till 20%, medan kemisk analys ger ett fel vanligtvis från 0,1 till 0,5%), utrustningens komplexitet och dess höga kostnad. Krav på reaktioner i kvantitativ analys. Reaktioner bör fortgå snabbt, till slutet, om möjligt - vid rumstemperatur. De initiala ämnena som går in i reaktionen måste reagera i strikt definierade kvantitativa förhållanden (stökiometriskt) och utan sidoprocesser. Föroreningar bör inte störa den kvantitativa analysen. Fel, fel i mätningar och beräkningar är inte uteslutna vid mätningar. För att eliminera fel, reducera dem till ett minimum, mätningen utförs i repetitioner (parallella bestämningar), minst 2, och en metrologisk utvärdering av resultaten utförs (vilket betyder korrektheten och reproducerbarheten av analysresultaten).

De viktigaste egenskaperna hos analysmetoder är deras känslighet och noggrannhet. Känsligheten för en analysmetod är den minsta mängd av ett ämne som tillförlitligt kan bestämmas med denna metod. Analysens noggrannhet är det relativa bestämningsfelet, vilket är förhållandet mellan skillnaden mellan det hittade (x 1) och det sanna (x) innehållet i ämnet och det verkliga innehållet av ämnet och hittas med formeln:

Rel. osh. = (x 1 -x) / x, för uttryck i procent, multiplicera med 100. Det aritmetiska medelinnehållet av ämnet som hittades i analysen av provet i 5-7 bestämningar tas som det sanna innehållet.

Metod Känslighet, mol/l Noggrannhet, %

Titrimetrisk 10 -4 0,2

Gravimetrisk 10 -5 0,05

Vikt (gravimetrisk) analys är en metod för kvantitativ analys, där kvantitativ sammansättning av analyten bestäms på basis av massmätningar, genom att noggrant väga massan av ett stabilt slutämne med en känd sammansättning, till vilken denna analyt omvandlas fullständigt. Till exempel utförs gravimetrisk bestämning av svavelsyra i en vattenlösning med en vattenlösning av bariumsalt: ВаС1 2 + Н 2 SO 4 > ВаSO 4 v +2 HCl. Utfällning utförs under förhållanden där nästan hela sulfatjonen passerar in i fällningen BaSO 4 med största fullständighet - kvantitativt, med minimala förluster, på grund av den obetydliga, men fortfarande existerande, lösligheten av bariumsulfat. Därefter separeras fällningen från lösningen, tvättas för att avlägsna lösliga föroreningar, torkas, kalcineras för att avlägsna sorberade flyktiga föroreningar och vägs på en analytisk våg i form av rent vattenfritt bariumsulfat. Och beräkna sedan massan av svavelsyra. Klassificering av gravimetriska analysmetoder. Metoder för utfällning, destillation, isolering, termogravimetriska metoder (termogravimetri).

Utfällningsmetoder - komponenten som ska bestämmas är kvantitativt bunden till en kemisk förening i form av vilken den kan isoleras och vägas. Sammansättningen av denna förening måste vara strikt definierad; vara exakt kemisk formel, och den bör inte innehålla några främmande föroreningar. Den förening som komponenten som ska bestämmas vägs i kallas viktform xH 2 O följt av dess separation och kalcinering till oxid Fe 2 O 3 (viktform). Destillationsmetoder. Den komponent som ska bestämmas isoleras från det analyserade provet i form av ett gasformigt ämne och antingen det destillerade ämnets massa (direkt metod) eller återstodens massa (indirekt metod) mäts.

Den direkta metoden används i stor utsträckning för att bestämma vattenhalten i analyter genom att destillera det från ett vägt prov och kondensera det och sedan mäta volymen kondenserat vatten i behållaren. Med densitet räknas vattenvolymen om per massa och, med kännedom om massan av provet och vattnet, beräknas vattenhalten i det analyserade provet. Den indirekta destillationsmetoden används i stor utsträckning för att bestämma innehållet flyktiga ämnen(inklusive svagt bundet vatten) genom att ändra provets massa före och efter torkning till en konstant vikt i en termostat (i en ugn) vid en konstant temperatur. Villkoren för att genomföra sådana tester (temperatur, torktid) bestäms av provets natur och anges specifikt i metodhandböckerna.

Isoleringsmetoder är baserade på isolering av analyten från en lösning genom elektrolys på en av elektroderna (elektrogravimetrisk metod). Därefter tvättas, torkas och vägs elektroden med det frigjorda ämnet. Genom att öka massan på elektroden med ämnet hittas massan av ämnet som frigörs på elektroden (guld och kopparlegeringar överförs till lösning).

Termogravimetriska metoder åtföljs inte av separation av testämnet, utan själva provet undersöks, därför kallas dessa metoder villkorligt för gravimetriska analysmetoder. Metoderna är baserade på att mäta massan av det analyserade ämnet under dess kontinuerliga uppvärmning i ett givet temperaturområde på speciella enheter - derivatografier. Enligt de erhållna termogravigrammen är det möjligt att bestämma innehållet av fukt och andra komponenter i analyten när de dechiffreras.

De viktigaste stadierna av gravimetrisk bestämning: beräkning av den vägda vikten av det analyserade provet och volymen (eller massan) av utfällningsmedlet; väga (ta) en del av provet; upplösning av ett vägt prov av det analyserade provet; nederbörd, dvs. erhållande av en deponerad form av komponenten som ska bestämmas; filtrering (separering av fällningen från moderluten); tvätt av sediment; torkning och (om nödvändigt) kalcinering av fällningen till konstant vikt, dvs. erhållande av en gravimetrisk form; vägande gravimetrisk form; beräkning av analysresultat, deras statistiska bearbetning och presentation. Var och en av dessa operationer har sina egna egenskaper.

Vid beräkning av den optimala vikten av provet av analyten, den möjliga massandelen av analyten i det analyserade provet och i den gravimetriska formen, massan av den gravimetriska formen, det systematiska felet att väga på en analytisk våg (vanligtvis 0,0002), arten av den resulterande fällningen - amorf, finkristallin, grovkristallin, beaktas. Beräkningen av det initiala provet baseras på det faktum att massan av det gravimetriska provet måste vara minst 0,1 g. I det allmänna fallet är den nedre gränsen för den optimala massan m för det initiala provet av analyten (i gram) beräknat med formeln: m = 100m (GF) F / W (X), där m(GF) är massan av den gravimetriska formen i gram; F - gravimetrisk faktor, omvandlingsfaktor, analytisk faktor); W(X) - massfraktion (i%) av den bestämda komponenten i det analyserade ämnet. Den gravimetriska faktorn F är numeriskt lika med massan av den bestämda komponenten i gram, motsvarande ett gram av den gravimetriska formen.

Den gravimetriska faktorn beräknas med formeln som förhållandet mellan molmassan M(X) för den bestämda komponenten X och molär massa gravimetrisk form M(GF), multiplicerad med antalet n mol av analyten, från vilken en mol av den gravimetriska formen erhålls: F = n M(X) / M (GF). Så, om en mol av den gravimetriska formen Fe 2 O 3 erhålls från 2 mol Fe C1 3 6H 2 O, då n \u003d 2. Om en mol av den gravimetriska formen BaCrO 4 erhålls från en mol Ba(NO) 3) 2, sedan n \u003d en.

Metoder för kvantitativ analys. Kvantitativ analys är utformad för att bestämma den kvantitativa sammansättningen av analyten. Det finns kemiska, fysikaliska och fysikalisk-kemiska metoder för kvantitativ analys. Grunden för all kvantitativ forskning är mätning. Kemiska metoder för kvantitativ analys baseras på mätning av massa och volym. Kvantitativ forskning gjorde det möjligt för forskare att fastställa sådana grundläggande kemilagar som lagen om bevarande av materiens massa, lagen om sammansättningsbeständighet, lagen om ekvivalenter och andra lagar som kemivetenskapen bygger på. Principerna för kvantitativ analys ligger till grund för den kemisk-analytiska kontrollen av produktionsprocesser inom olika industrier och är föremål för den s.k. teknisk analys. Det finns två huvudmetoder för kvantitativ kemisk analys: vikt eller gravimetrisk och volumetrisk eller titrimetrisk.

Viktanalys är en metod för kvantitativ analys där endast massa mäts exakt. Volumetrisk analys - baserad på den exakta mätningen av massan av ämnen och volymen av en lösning av ett reagens med känd koncentration, som reagerar med en viss mängd av analyten. En speciell typ av talanalys är analys av gaser och gasblandningar, den sk. gasanalys, även utförd genom att mäta volymen eller massan av den analyserade blandningen eller gasen. Bestämningen av samma ämne kan utföras genom vikt- eller volymetriska analysmetoder. När analytikern väljer en bestämningsmetod måste den ta hänsyn till den erforderliga noggrannheten hos resultatet, reaktionens känslighet och analyshastigheten, och vid massbestämningar, tillgängligheten och kostnaden för de använda reagenserna.

I samband med detta särskiljs makro-, mikro-, semi-mikro-, ultra-mikrometoder för talanalys, med hjälp av vilka det är möjligt att analysera minsta mängder av analyten. För närvarande ersätts enkla kemiska metoder i allt högre grad av fysikaliska och fysikalisk-kemiska metoder, som kräver dyra instrument och utrustning. Optiska, elektrokemiska, kromatografiska, olika spektro- och fotometriska studier (infraröd, atomadsorption, flamma, etc.), potentiometri, polarografi, masspektrometri, NMR-studier. Å ena sidan påskyndar dessa metoder erhållandet av resultat, ökar deras noggrannhet och känslighet för mätningar: detektionsgräns (1-10 -9 μg) och begränsande koncentration (upp till 10 -15 g / ml), selektivitet (det är möjligt att bestämma de ingående komponenterna i en blandning utan att separera dem och välja), möjligheten till datorisering och automatisering.

Men å andra sidan går de allt mer bort från kemi, vilket minskar kunskapen om kemiska analysmetoder bland analytiker, vilket ledde till en försämring av undervisningen i kemi i skolor, brist på bra kemilärare utrustade med skolkemiska laboratorier, och en minskade kunskaper om kemi bland skolbarn. Nackdelarna inkluderar ett relativt stort fel i bestämningen (från 5 till 20%, medan kemisk analys ger ett fel vanligtvis från 0,1 till 0,5%), utrustningens komplexitet och dess höga kostnad. Krav på reaktioner i kvantitativ analys. Reaktioner bör fortgå snabbt, till slutet, om möjligt - vid rumstemperatur. De initiala ämnena som går in i reaktionen måste reagera i strikt definierade kvantitativa förhållanden (stökiometriskt) och utan sidoprocesser. Föroreningar bör inte störa den kvantitativa analysen. Fel, fel i mätningar och beräkningar är inte uteslutna vid mätningar. För att eliminera fel, reducera dem till ett minimum, mätningen utförs i repetitioner (parallella bestämningar), minst 2, och en metrologisk utvärdering av resultaten utförs (vilket betyder korrektheten och reproducerbarheten av analysresultaten).

Klassificering av kemiska metoder för kvantitativ analys:

Titrimetrisk metod. Mätning av volymen av en reagenslösning med exakt känd koncentration som förbrukas i en reaktion.

Gravimetrisk. Mätning av massan av analyten eller dess beståndsdelar, isolerad i form av motsvarande föreningar.

De viktigaste egenskaperna hos analysmetoder är deras känslighet och noggrannhet. Känsligheten för en analysmetod är den minsta mängd av ett ämne som tillförlitligt kan bestämmas med denna metod. Analysens noggrannhet är det relativa felet i bestämningen, vilket är förhållandet mellan den hittade skillnaden (x 1) och det sanna (x) innehållet av ämnet till det verkliga innehållet av ämnet och hittas av formeln:

Rel. osh. = (x 1 -x) / x, för uttryck i procent, multiplicera med 100. Det aritmetiska medelinnehållet av ämnet som hittades i analysen av provet i 5-7 bestämningar tas som det sanna innehållet.

Viktanalys (gravimetrisk) är en metod för kvantitativ analys, där den kvantitativa sammansättningen av analyten bestäms på basis av massmätningar, genom att noggrant väga massan av ett stabilt slutämne av en känd sammansättning, i vilken denna analyt är fullständigt konverterad. Till exempel utförs den gravimetriska bestämningen av svavelsyra i en vattenlösning med en vattenlösning av bariumsalt: ВаС1 2 + Н 2 SO 4 > ВаSO 4 v +2 HCl. Utfällning utförs under förhållanden där nästan hela sulfatjonen passerar in i fällningen BaSO 4 med största fullständighet - kvantitativt, med minimala förluster, på grund av den obetydliga, men fortfarande existerande, lösligheten av bariumsulfat.

Därefter separeras fällningen från lösningen, tvättas för att avlägsna lösliga föroreningar, torkas, kalcineras för att avlägsna sorberade flyktiga föroreningar och vägs på en analytisk våg i form av rent vattenfritt bariumsulfat. Och beräkna sedan massan av svavelsyra. Klassificering av gravimetriska analysmetoder. Metoder för utfällning, destillation, isolering, termogravimetriska metoder (termogravimetri). Utfällningsmetoder - komponenten som ska bestämmas är kvantitativt bunden till en kemisk förening i form av vilken den kan isoleras och vägas. Sammansättningen av denna förening måste vara strikt definierad; uttryckas korrekt med en kemisk formel, och den måste vara fri från främmande ämnen. Den förening som den komponent som ska bestämmas vägs i kallas viktformen.

Exempel, bestämning av H 2 SO 4 (ovan), bestämning av massfraktionen av järn i dess lösliga salter, baserat på utfällningen av järn (111) i form av Fe (OH) 3 x H 2 O-hydroxid, följt av dess separation och kalcinering till oxid Fe 2 O 3 (viktform). Destillationsmetoder. Den komponent som ska bestämmas isoleras från det analyserade provet i form av ett gasformigt ämne och antingen det destillerade ämnets massa (direkt metod) eller återstodens massa (indirekt metod) mäts. Den direkta metoden används i stor utsträckning för att bestämma vattenhalten i analyter genom att destillera det från ett vägt prov och kondensera det och sedan mäta volymen kondenserat vatten i behållaren. Med densitet räknas vattenvolymen om per massa och, med kännedom om massan av provet och vattnet, beräknas vattenhalten i det analyserade provet. Den indirekta destillationsmetoden används i stor utsträckning för att bestämma innehållet av flyktiga ämnen (inklusive svagt bundet vatten) genom att ändra massan av ett prov före och efter torkning till konstant vikt i en termostat (i en ugn) vid en konstant temperatur.

Villkoren för att genomföra sådana tester (temperatur, torktid) bestäms av provets natur och anges specifikt i metodhandböckerna. Isoleringsmetoder är baserade på isolering av analyten från en lösning genom elektrolys på en av elektroderna (elektrogravimetrisk metod). Därefter tvättas, torkas och vägs elektroden med det frigjorda ämnet. Genom att öka massan på elektroden med ämnet hittas massan av ämnet som frigörs på elektroden (guld och kopparlegeringar överförs till lösning). Termogravimetriska metoder åtföljs inte av separation av testämnet, utan själva provet undersöks, därför kallas dessa metoder villkorligt för gravimetriska analysmetoder. Metoderna är baserade på att mäta massan av det analyserade ämnet under dess kontinuerliga uppvärmning i ett givet temperaturområde på speciella enheter - derivatografier.

Enligt de erhållna termogravigrammen är det möjligt att bestämma innehållet av fukt och andra komponenter i analyten när de dechiffreras. De viktigaste stadierna av gravimetrisk bestämning: beräkning av den vägda vikten av det analyserade provet och volymen (eller massan) av utfällningsmedlet; väga (ta) en del av provet; upplösning av ett vägt prov av det analyserade provet; nederbörd, dvs. erhållande av en deponerad form av komponenten som ska bestämmas; filtrering (separering av fällningen från moderluten); tvätt av sediment; torkning och (om nödvändigt) kalcinering av fällningen till konstant vikt, dvs. erhållande av en gravimetrisk form; vägande gravimetrisk form; beräkning av analysresultat, deras statistiska bearbetning och presentation. Var och en av dessa operationer har sina egna egenskaper. Vid beräkning av den optimala vikten av provet av analyten, den möjliga massandelen av analyten i det analyserade provet och i den gravimetriska formen, massan av den gravimetriska formen, det systematiska felet att väga på en analytisk våg (vanligtvis 0,0002), arten av den resulterande fällningen - amorf, finkristallin, grovkristallin, beaktas. Beräkningen av det initiala provet baseras på det faktum att det gravimetriska provets massa måste vara minst 0,1 g.

I det allmänna fallet beräknas den nedre gränsen för den optimala massan m för det initiala provet av analyten (i gram) med formeln:

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

där m(GF) är massan av den gravimetriska formen i gram; F - gravimetrisk faktor, omvandlingsfaktor, analytisk faktor); W(X) - massfraktion (i%) av den bestämda komponenten i det analyserade ämnet. Den gravimetriska faktorn F är numeriskt lika med massan av den bestämda komponenten i gram, motsvarande ett gram av den gravimetriska formen.

Den gravimetriska faktorn beräknas med formeln som förhållandet mellan molmassan M(X) för den bestämda komponenten X och molmassan för den gravimetriska formen M(GF), multiplicerad med antalet n mol av den bestämda komponenten, från vilken en mol av den gravimetriska formen erhålls:

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

Så, om en mol av den gravimetriska formen Fe 2 O 3 erhålls från 2 mol Fe C1 3 6H 2 O, då n \u003d 2. Om en mol av den gravimetriska formen BaCrO 4 erhålls från en mol Ba(NO) 3) 2, sedan n \u003d en.

Den kvantitativa analysens uppgift är att bestämma det kvantitativa innehållet av enskilda beståndsdelar i testämnet eller blandningen. Resultaten av kvantitativ bestämning uttrycks vanligtvis i procent. Kvantitativ analys används inom biologi, fysiologi, medicin, biokemi, livsmedelskemi, etc.

Alla metoder för kvantitativ analys kan delas in i tre huvudgrupper.

1. Gravimetrisk (vikt) analys. Gravimetrisk analys är bestämningen av mängden av en komponent (grundämne eller jon) genom massan av ämnet som erhålls som ett resultat av analysen. I metoderna för denna grupp isoleras den bestämda delen av analyten i ren form eller i form av en förening med känd sammansättning, vars massa bestäms.

Till exempel, för att bestämma mängden barium i dess föreningar, fälls Ba 2+-jonen ut med utspädd svavelsyra:

ВаС12 + H2SO4 = BaS04 | + 2HC1.

Fällningen av BaS04 filtreras, tvättas, kalcineras och vägs noggrant. Genom att känna till massan av fällningen BaS0 4 och dess formel, beräkna hur mycket barium den innehåller. Den gravimetriska metoden ger resultat med hög noggrannhet, men den är mycket arbetsintensiv.

2. Titrimetrisk (volymetrisk) analys. Titrimetrisk analys baseras på den exakta mätningen av mängden reagens som används i reaktionen med analyten.
komponent. Reagenset tas i form av en lösning av en viss koncentration - titrerad lösning.Ögonblick,
när reagenset tillsätts i en mängd som motsvarar innehållet av den komponent som ska bestämmas, dvs. ögonblicket för reaktionens fullbordande bestäms på olika sätt. Under titreringen tillsätts en mängd reagens som motsvarar mängden analyt. Genom att känna till volymen och den exakta koncentrationen av lösningen som reagerade med analyten, beräknas mängden av analyten.

Titrimetrisk analys ger mindre exakta resultat än gravimetrisk analys, men dess viktiga fördel är den höga analyshastigheten. Beroende på vilken typ av reaktioner som inträffar under titreringen delas titrimetrisk analys in i tre grupper: syra-bastitreringsmetoder, redoximetrimetoder och metoder för utfällning och komplexbildning.

3. Metoder för fotometri. I denna metod bestäms mängden av ett ämne av lösningens färgintensitet. För att göra detta, använd de så kallade färgreaktionerna, det vill säga reaktioner åtföljda av en förändring i färgen på lösningen. Till exempel, när man bestämmer mängden järn, används reaktionen

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

leder till bildandet av en röd lösning. Lösningens färgintensitet bedöms visuellt eller med hjälp av lämpliga instrument.

Ibland omvandlas den komponent som ska bestämmas till en svårlöslig förening, och innehållet i analyten bedöms utifrån intensiteten av lösningens grumlighet. En metod som bygger på denna princip kallas nefelometri. Fotometri- och nefelometrimetoder används för att bestämma de komponenter som utgör analyten i mycket små mängder. Noggrannheten för denna metod är lägre än gravimetrisk eller titrimetrisk.

Utöver dessa metoder finns det andra: gasanalys, spektralanalys, elektrokemiska och kromatografiska metoder. Denna handledning täcker inte dessa metoder.

Alla metoder för kvantitativ analys är indelade i kemiska och fysikalisk-kemiska. Kemiska metoder inkluderar gravimetrisk, titrimetrisk och gasanalys, fysikalisk-kemiska metoder inkluderar fotometri och nefelometri, elektrokemiska, spektrala, kromatografiska analysmetoder

I kvantitativ analys särskiljs makro-, mikro- och semi-mikrometoder. Denna handledning täcker endast makrometoden. När man utför makrobestämningar bestäms relativt stora (0,01-0,1 g) mängder av ett ämne. Undantaget är fotometriska och nefelometriska metoder, där mängden analyt är en bråkdel av ett milligram.