การกำหนดปริมาณของสสารในวิชาฟิสิกส์ การคำนวณโดยใช้สมการปฏิกิริยาเคมี การคำนวณองค์ประกอบของส่วนผสมโดยใช้สมการปฏิกิริยาเคมี

หน่วยโครงสร้างหมายถึงอนุภาคใดๆ ที่ประกอบเป็นสาร (อะตอม โมเลกุล ไอออน อิเล็กตรอน หรืออนุภาคอื่นๆ) หน่วยวัดปริมาณของสารในระบบหน่วยสากล (SI) และในระบบ GHS คือ โมล

YouTube สารานุกรม

1 / 3

คุณสมบัติของสาร

út 29. ปริมาณสาร. งาน (ตอนที่ 3)

√ ฟิสิกส์ ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ mkt ปริมาณสาร

คำบรรยาย

แอปพลิเคชัน

ปริมาณทางกายภาพนี้ใช้ในการวัดปริมาณมหภาคของสารในกรณีที่จำเป็นต้องคำนึงถึงโครงสร้างจุลภาคของสารสำหรับคำอธิบายเชิงตัวเลขของกระบวนการที่กำลังศึกษา เช่น ในวิชาเคมี เมื่อศึกษากระบวนการอิเล็กโทรไลซิส หรือในอุณหพลศาสตร์เมื่ออธิบายสมการสถานะของก๊าซในอุดมคติ

ปริมาณของสารจะถูกระบุด้วยภาษาลาติน n (\displaystyle n)(en) และไม่แนะนำให้ใช้ตัวอักษรกรีก ν (\displaystyle \nu )(nu) เนื่องจากตัวอักษรนี้ในอุณหพลศาสตร์เคมีหมายถึง สัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์สารในปฏิกิริยา และตามคำนิยามแล้ว เป็นผลบวกต่อผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยา และเป็นลบต่อสารตั้งต้น อย่างไรก็ตาม เป็นอักษรกรีกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลักสูตรของโรงเรียน ν (\displaystyle \nu )(เปลือย).

ในการคำนวณปริมาณของสารตามมวลของสาร ให้ใช้แนวคิดเรื่องมวลโมลาร์: n = m / M (\รูปแบบการแสดงผล n=m/M)โดยที่ m คือมวลของสาร M คือมวลโมลาร์ของสาร มวลกรามคือมวลต่อโมลของสารที่กำหนด ผลิตภัณฑ์สามารถรับมวลโมลของสารได้

หน่วยพื้นฐานที่เจ็ดของระบบ SI - หน่วยปริมาณของสาร โมล - ครอบครองตำแหน่งที่พิเศษมากในบรรดาหน่วยพื้นฐาน มีหลายสาเหตุนี้. เหตุผลแรกก็คือค่านี้เกือบจะซ้ำกับหน่วยพื้นฐานที่มีอยู่ ซึ่งก็คือหน่วยมวล มวล หมายถึง การวัดความเฉื่อยของร่างกายหรือการวัดแรงโน้มถ่วง เป็นตัววัดปริมาณของสสาร เหตุผลที่สอง เนื่องจากเหตุผลแรกและเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดก็คือ ยังไม่มีการนำหน่วยมาตรฐานไปปฏิบัติสำหรับปริมาณทางกายภาพนี้ ความพยายามหลายครั้งในการทำซ้ำโมลอย่างอิสระนำไปสู่ความจริงที่ว่าในที่สุดการสะสมของปริมาณที่วัดได้อย่างแม่นยำของสารก็ลดลงไปเป็นมาตรฐานอื่นของปริมาณทางกายภาพพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น ความพยายามที่จะแยกสารด้วยไฟฟ้าทำให้จำเป็นต้องวัดมวลและความแรงของกระแสไฟฟ้า การวัดจำนวนอะตอมในคริสตัลอย่างแม่นยำ นำไปสู่การวัดขนาดเชิงเส้นของคริสตัลและมวลของมัน ในความพยายามอื่นๆ ที่คล้ายกันทั้งหมดเพื่อสร้างตุ่นอย่างอิสระ นักมาตรวิทยาก็ประสบปัญหาเดียวกัน

คำถามเกิดขึ้นตามธรรมชาติ: เหตุใดบริการมาตรวิทยาของประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่จึงเห็นพ้องกันว่าหน่วยพื้นฐานควรรวมสองหน่วยที่แตกต่างกันซึ่งมีลักษณะของแนวคิดทางกายภาพที่เหมือนกัน คำตอบสำหรับคำถามนี้ชัดเจนหากเราเริ่มต้นจากหลักการพื้นฐานของการสร้างระบบหน่วยของปริมาณทางกายภาพ - ใช้งานง่าย ในความเป็นจริงเพื่ออธิบายพารามิเตอร์ของกระบวนการทางกลจะสะดวกที่สุดในการใช้การวัดมวลเทียมโดยพลการ - กิโลกรัม เพื่ออธิบายกระบวนการทางเคมี จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องทราบจำนวนอนุภาคมูลฐาน อะตอม หรือโมเลกุลที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมี ด้วยเหตุนี้ โมลจึงถูกเรียกว่าหน่วยพื้นฐานทางเคมีของระบบ SI โดยเน้นความจริงที่ว่าโมลไม่ได้ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายปรากฏการณ์ใหม่บางอย่าง แต่เพื่อใช้ในการตรวจวัดเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาทางเคมีของสารและวัสดุ

ความจำเพาะนี้ทำให้เกิดคุณภาพที่สำคัญมากอีกประการหนึ่งของหน่วยปริมาณของสาร - โมล ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อแนะนำคำจำกัดความทางเคมีของหน่วย ไม่ใช่แค่ปริมาณของสารใด ๆ ที่ถูกควบคุม แต่เป็นปริมาณของสารในรูปอะตอมหรือโมเลกุลของประเภทที่กำหนด ดังนั้นโมลจึงสามารถเรียกได้ว่าเป็นหน่วยของปริมาณของสารแต่ละชนิด ด้วยคำจำกัดความนี้ โมลจะกลายเป็นหน่วยวัดปริมาณของสารที่เป็นสากลมากกว่าหน่วยกิโลกรัม ในความเป็นจริง สสารแต่ละชนิดมีคุณสมบัติของความเฉื่อยและแรงโน้มถ่วง ดังนั้นมาตรฐานของโมลหากนำไปใช้ในระดับความแม่นยำที่ต้องการ ก็สามารถใช้เป็นมาตรฐานมวลได้ สิ่งที่ตรงกันข้ามเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากการวัดมวลที่ทำขึ้น เช่น จากโลหะผสมของแพลตตินัมและอิริเดียม ไม่สามารถเป็นคุณสมบัติที่มีอยู่ในตัวได้ เช่น ในซิลิคอนหรือคาร์บอน

นอกเหนือจากความสะดวกในการใช้หน่วยปริมาณของสารในการทำปฏิกิริยาเคมีแล้ว การนำหน่วยปริมาณพื้นฐานที่สองของสารไปใช้ยังมีเหตุผลอีกสถานการณ์หนึ่งด้วย ประกอบด้วยความจริงที่ว่าการวัดปริมาณของสารจะต้องดำเนินการในช่วงการเปลี่ยนแปลงที่หลากหลายของค่านี้ ในปรากฏการณ์ที่มองเห็นด้วยตาเปล่า วัตถุที่ทำการวัดในรูปของของแข็งจะมีอะตอมประมาณ 10 23 อะตอม นี่คือลำดับความสำคัญของจำนวนอะตอมในหน่วยกรัมที่เทียบเท่ากับสาร ในปรากฏการณ์ระดับจุลภาคยังมีปัญหาในการตรวจจับอะตอมแต่ละตัวด้วยซ้ำ ดังนั้นจึงต้องวัดปริมาณของสารในช่วงมากกว่า 20 ลำดับความสำคัญ! แน่นอนว่าไม่ใช่อุปกรณ์ตัวเดียว ไม่ใช่อุปกรณ์ตัวเดียวในระดับอ้างอิงที่จะให้โอกาสดังกล่าว

ด้วยเหตุนี้ความปรารถนาของนักมาตรวิทยาที่จะมีหน่วยพื้นฐานปริมาณสองหน่วยของสารซึ่งหนึ่งในนั้นช่วยให้สามารถวัดได้อย่างแม่นยำในด้านปริมาณมากและอย่างที่สองอนุญาตให้หนึ่งวัดอนุภาคของสารบางชนิดทีละรายการได้ชัดเจน .

นักมาตรวิทยาไม่เต็มใจที่จะละทิ้งหน่วยพื้นฐานใดๆ ของปริมาณของสาร เช่น กิโลกรัม เนื่องจากการทำซ้ำหน่วยนี้โดยการทำสำเนาต้นแบบนั้นเป็นไปได้ด้วยความแม่นยำสูงมาก การสร้างมวลด้วยวิธีอิสระ เช่น การดึงน้ำหนึ่งลิตรหรือการตกตะกอนโลหะจำนวนหนึ่งด้วยไฟฟ้าจากสารละลาย จะมีความแม่นยำน้อยกว่าการชั่งน้ำหนักแบบสำเนากิโลกรัมมาก

เนื่องจากความยากลำบากที่ระบุไว้ จึงไม่มีการนำหน่วยปริมาณพื้นฐานของสารในรูปแบบของมาตรฐานไปใช้ คำจำกัดความของโมลอ่านว่า:

โมลคือปริมาณของสารที่มีหน่วยโครงสร้างมากเท่ากับที่มีอยู่ในไอโซโทปโมโนคาร์บอน C12 12 กรัม

ตามคำจำกัดความอย่างชัดเจนว่าค่านี้ยังไม่ได้รับการกำหนดแน่ชัด ในความหมายทางกายภาพ ค่าคงที่ของ Avogadro คือจำนวนอะตอมในหน่วยกรัมที่เทียบเท่ากับคาร์บอน ซึ่งทำให้สามารถกำหนดโมลเป็นส่วนกลับของค่าคงที่ของอาโวกาโดรได้ สำหรับคาร์บอน 12 กรัมที่มีเลขมวล 12 จำนวนอะตอมจะเป็น N A

ด้วยเหตุนี้ ปัญหาในการสร้างมาตรฐานสำหรับปริมาณของสารจะลดลงเพื่อทำให้ค่าคงที่ของ Avogadro ชัดเจนขึ้น ในทางเทคนิค ปัจจุบันมีการใช้ขั้นตอนต่อไปนี้:

มีการผลิตซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษจำนวนหนึ่ง (หลายร้อยกรัม)

แมสสเปกโตรมิเตอร์ที่มีความแม่นยำจะวัดองค์ประกอบไอโซโทปของซิลิคอนนี้

ผลึกซิลิคอนบริสุทธิ์พิเศษเพียงผลึกเดียวเติบโตขึ้น

ปริมาตรของผลึกเดี่ยววัดโดยการวัดมวลและความหนาแน่น V

อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เอ็กซ์เรย์จะวัดขนาดหน่วยเซลล์ของลูกบาศก์ในผลึกซิลิคอนเดี่ยว - a

เนื่องจากโครงตาข่ายคริสตัลในซิลิคอนมีรูปร่างเป็นลูกบาศก์ จำนวนหน่วยโครงสร้างในผลึกเดี่ยวจึงเท่ากับ

โดยการวัดมวลและน้ำหนักอะตอมที่เท่ากัน จะกำหนดจำนวนโมลของซิลิคอนในคริสตัล

โดยที่ m คือมวลของคริสตัล c - น้ำหนักอะตอมของตัวอย่าง โดยคำนึงถึงเปอร์เซ็นต์ของไอโซโทปที่แตกต่างกัน

ค่าคงที่ของอาโวกาโดรถูกกำหนดจากจำนวนหน่วยโครงสร้างในหน่วยกรัมที่เทียบเท่ากับซิลิคอน

งานเพื่อปรับแต่งค่าคงที่ของ Avogadro นั้นดำเนินการโดยศูนย์มาตรวิทยาระหว่างประเทศอย่างต่อเนื่อง RTV ห้องปฏิบัติการทางกายภาพแห่งชาติของเยอรมนีในเบราน์ชไวค์มีการใช้งานเป็นพิเศษ มีการต่อสู้อย่างต่อเนื่องเพื่อความบริสุทธิ์ของวัสดุต้นทาง (ซิลิคอน) ทั้งเนื่องจากการทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งเจือปนและเนื่องจากความสม่ำเสมอขององค์ประกอบไอโซโทป ระดับปริมาณสารเจือปนที่ได้รับในปัจจุบันคือองค์ประกอบส่วนใหญ่ไม่เกิน 1 อนุภาคต่อล้านอนุภาคซิลิคอน และสำหรับสิ่งเจือปนบางชนิดที่รบกวนการก่อตัวของคริสตัล คือ 1 อนุภาคต่อพันล้านอนุภาคซิลิคอน

การทำงานซ้ำเพื่อปรับแต่งค่าคงที่ของ Avogadro จะช่วยปรับปรุงวิธีการวัดมวลของผลึก ความหนาแน่น องค์ประกอบไอโซโทป และขนาดของโครงตาข่ายคริสตัล ปัจจุบันมีความเป็นไปได้ที่จะรับประกันความน่าเชื่อถือของการกำหนดค่าคงที่ของ Avogadro ที่ระดับ 10 -6 -10 -7 โดยพิจารณาจากข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ อย่างไรก็ตามค่านี้มากกว่าค่าความผิดพลาดในการทำสำเนามาตรฐานกิโลกรัมโดยการชั่งน้ำหนักมาก

นอกจากความแม่นยำจะด้อยกว่าความแม่นยำในการสร้างกิโลกรัมแล้ว ขั้นตอนการพิจารณาโมลที่อธิบายไว้ยังมีข้อเสียที่สำคัญหลายประการอีกด้วย สิ่งสำคัญที่สุดคือความเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างหน่วยวัดเท่ากับส่วนใดส่วนหนึ่งของโมลหรือหลายโมลนั่นคือการสร้างหน่วยวัดหลายหน่วยและหลายหน่วยย่อย ความพยายามใดๆ ที่จะทำเช่นนี้นำไปสู่ความจำเป็นในการชั่งน้ำหนัก เช่น การกำหนดมวลและการทำให้ถึงมาตรฐานกิโลกรัม ในกรณีนี้ความหมายของการสืบพันธุ์โมลจะหายไปโดยธรรมชาติ ข้อบกพร่องพื้นฐานอีกประการหนึ่งในขั้นตอนการใช้โมลคือการวัดจำนวนอนุภาคบนซิลิคอนนั้นยากมาก และบางครั้งก็เป็นไปไม่ได้เลยที่จะเปรียบเทียบกับอนุภาคอื่นๆ และโดยหลักๆ แล้ววัดด้วยคาร์บอนซึ่งเป็นตัวกำหนดโมลจริงๆ โดยทั่วไป ขั้นตอนที่แม่นยำเป็นพิเศษในการกำหนดจำนวนอนุภาคของสารอาจไม่เหมาะสมกับสารอื่นโดยสิ้นเชิง เราสามารถเปรียบเทียบมวลของสารใดๆ ซึ่งกันและกันได้ แต่จำนวนอนุภาคของสารหนึ่งอาจเทียบไม่ได้กับจำนวนอนุภาคของสารอื่น ตามหลักการแล้วเพื่อให้แน่ใจว่าการวัดองค์ประกอบของสารและวัสดุมีความสม่ำเสมอเราควรมีวิธีการสากลในการสร้างโมลของสารใด ๆ แต่บ่อยครั้งที่งานนี้กลายเป็นไปไม่ได้ สารจำนวนมากไม่เกิดปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างกัน

แม้จะมีปัญหาเหล่านี้ในการนำมาตรฐานโมลไปใช้ แต่ก็ยังมี "มาตรวิทยาเคมี" อยู่ และสะดวกมากสำหรับนักเคมีที่จะใช้หน่วยปริมาณของสาร ซึ่งกำหนดเป็นจำนวนอนุภาคในประเภทที่กำหนด นั่นคือเหตุผลที่ว่าทำไมโมลจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดองค์ประกอบของสารและวัสดุ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการวัดด้านสิ่งแวดล้อม ปัจจุบันปัญหาสิ่งแวดล้อมทั้งในระดับนานาชาติและระหว่างประเทศถือเป็นประเด็นหลักประการหนึ่งในการประยุกต์ใช้ความสำเร็จของมาตรวิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดมีความสม่ำเสมอ

ตุ่น. หนึ่งโมลถือเป็นหน่วยของปริมาณของสาร นี่คือปริมาณของสารที่มีมาก อนุภาคที่มีเงื่อนไขมีอะตอมกี่อะตอมในคาร์บอน -12 0.012 กิโลกรัมเช่น 6.02045 10 23 อนุภาคที่มีเงื่อนไขอาจเป็นโมเลกุล ไอออน อิเล็กตรอน กลุ่มของอนุภาค (เช่น หมู่ฟังก์ชัน ส่วนหนึ่งของโมเลกุล อนุมูล อนุมูลอิสระ ฯลฯ) พูดง่ายๆ ก็คือ อนุภาคที่มีเงื่อนไขคือหน่วยวัสดุที่ไม่ต่อเนื่องใดๆ (รวมถึงวัตถุมาโคร เช่น โต๊ะ เก้าอี้ ขาโต๊ะ ฯลฯ) อนุภาคที่มีเงื่อนไขบางอย่างมีอยู่จริง (โมเลกุล H 2, IO 3 - ไอออน, โต๊ะ, เก้าอี้) อนุภาคอื่น ๆ มีเงื่อนไขล้วนๆ (โมเลกุล NaCI ในสารละลาย, ครึ่งโมเลกุล, โปรตอนในสารละลาย)

วัตถุมาโครนั้นง่ายต่อการนับแยกกัน ในขณะที่วัตถุขนาดเล็ก (อะตอม โมเลกุล ฯลฯ) ไม่สามารถนับในวัตถุขนาดมหภาคได้ ดังนั้นหน่วย "โมล" ของอนุภาคทั่วไปจึงสะดวกและมักใช้เพื่อแสดงจำนวนวัตถุขนาดเล็ก จึงไม่เหมาะที่จะใช้เพื่อประมาณจำนวนวัตถุมาโคร หากต้องการระบุจำนวนโมลของสาร ให้ใช้สัญลักษณ์ n . การเขียน n(H +)= 1.0·10 -6 mol หมายถึง 6.02·10 23 10 -6 โปรตอน;

n(1/5KMn0 4) = 0.05 mol - 6.02·10 23 ·0.05 อนุภาคธรรมดา 1/5KMnO 4 ;

n(e)=1 โมล - 6.02·10 23 อิเล็กตรอน

ในทางปฏิบัติของการวิเคราะห์ทางเคมี ข้อมูลดังกล่าวไม่ค่อยจำเป็น

มวลกราม (M) -นี่คือมวลของสาร 1 โมล หากมีสารที่มีมวล ม, ที่ ม = ม./น.มวลกรามมีมิติ g โมล -1

ในเชิงตัวเลข มวลโมลาร์เท่ากับมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ กล่าวคือ มวลรวมของอะตอมทั้งหมดในอนุภาค หารด้วย 1/12 ของมวลอะตอมคาร์บอน น้ำหนักโมเลกุลสัมพัทธ์เป็นปริมาณไร้มิติและสามารถคำนวณได้ง่ายจากตารางมวลอะตอมของธาตุ

ปริมาตรฟันกราม (V o) -นี่คือปริมาตรของสาร 1 โมลภายใต้สภาวะปกติ โดยปกติแล้วค่านี้จะใช้สำหรับก๊าซ ในกรณีนี้ วี โอ = 22.4 ลิตร โมล -1 .

ค่าฟันกราม (Q) -นี่คือประจุรวมของสาร 1 โมล สำหรับอนุภาคที่มีประจุเพียงตัวเดียว ถาม= 96485 C โมล -1 (เลขฟาราเดย์ ฉ)สำหรับเครื่องชาร์จ z ถาม=zF.

วิธีแสดงสมาธิในเคมีวิเคราะห์ เรามักจะจัดการกับปริมาณของสารในปริมาตรหนึ่ง เช่น มีความเข้มข้น นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับสารในสารละลาย หน่วยปริมาตรคือลูกบาศก์เมตร (m3) หรือลูกบาศก์เดซิเมตร (dm3) ซึ่งเท่ากับ 1 ลิตร (L) พอดี

ความเข้มข้นของฟันกราม c -อัตราส่วนของจำนวนโมลของตัวถูกละลายต่อปริมาตรของสารละลาย คำนี้ใช้กับอนุภาคที่มีเงื่อนไขทุกประเภท (อะตอม ไอออน โมเลกุล ส่วนของโมเลกุล ฯลฯ) ดังนั้นความเข้มข้นของโมลาร์จะแสดงเป็นโมล dm -3 หรือโมล l -1 (โมลของตัวถูกละลายต่อลิตรของสารละลาย) ย่อว่า M

ตัวอย่างเช่น c(HC1)=0.1 โมล-l -1 หรือ c(HC1)=0.1 M; c(1/5KMn0 4)=0.05 โมล ลิตร -1 หรือ 0.05M(ลิตร/5 KMnO 4)

ลองพิจารณาวิธีอื่นในการแสดงสมาธิ ความเข้มข้นของมวล- อัตราส่วนมวลตัวถูกละลาย นางสาวถึงปริมาตรของสารละลาย วีหน่วยของความเข้มข้นของมวล kg dm -3 หรือ kg l -1 รวมถึงมัลติเพิลย่อย*

ความเข้มข้นของปริมาตร - อัตราส่วนของปริมาตรของตัวถูกละลายต่อปริมาตรของสารละลาย

บ่อยครั้งจะแสดงองค์ประกอบของสารละลายหรือวัตถุอื่นออกมา การแบ่งปันส่วนประกอบ ของปริมาณสารทั้งหมด ความสะดวกของวิธีการแสดงองค์ประกอบนี้ขึ้นอยู่กับความเป็นอิสระจากสถานะรวมของวัตถุ

**** เรียกว่าความเข้มข้นของมวลซึ่งแสดงเป็นกรัมของสารต่อมิลลิลิตร คำบรรยายภาพหน่วยนี้ตั้งชื่อให้กับวิธีการวิเคราะห์แบบคลาสสิก - ไทไตรเมทรี

“สัดส่วน” หมายถึง อัตราส่วนของจำนวนชิ้นส่วนของส่วนประกอบต่อจำนวนชิ้นส่วนทั้งหมดของวัตถุ ขึ้นอยู่กับหน่วยที่เลือก เศษส่วนของฟันกราม (a), มวล (ω), ปริมาตร (φ):

เศษส่วนจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ (เรียกว่าเศษส่วนมวลที่แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ ความเข้มข้นเป็นเปอร์เซ็นต์)ส่วนในล้านส่วน (ppm) ส่วนในพันล้านส่วน (ppb) ส่วนในล้านล้านส่วน (ppt) หน่วย ppm, ppb และ ppt มีประโยชน์สำหรับการประเมินสารในปริมาณเล็กน้อย ในกรณีนี้ เศษส่วน (a, ω หรือ φ) ควรคูณด้วย 10 6, 10 9 หรือ 10 12 เพื่อให้ได้จำนวนเต็มที่สะดวกหรือใกล้เคียงกัน

ตัวอย่างที่ 1ปริมาณวิตามินซีในการแช่โรสฮิปคือ 5.5 มก. ต่อ 1 ลิตร แสดงเนื้อหาของกรดแอสคอร์บิกเป็นเศษส่วนมวล

มาหาเศษส่วนมวลของกรดแอสคอร์บิกในสารละลาย (โดยพิจารณาว่า 1 ลิตรมีมวล 10 3 กรัม):

หมายเลขนี้ไม่สะดวกสำหรับการคำนวณ ลองแปลงมันเป็นหน่วย ppm (ล้าน -1):

5.5 10 -6 ·10 6 =5.5 ล้าน-ลิตร

โมลาลิตี้ - ปริมาณของสารต่อหน่วยมวล (1 กิโลกรัม) ของตัวทำละลาย ข้อดีของโมลาลิตีไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ อย่างไรก็ตาม หน่วยนี้ไม่ค่อยได้ใช้ในเคมีวิเคราะห์

เทียบเท่า. มีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างอนุภาคธรรมดาในสารประกอบที่เรียกว่าปริมาณสัมพันธ์ ตัวอย่างเช่น ในโมเลกุล NaCI โซเดียมหนึ่งอะตอมจะถูกพันธะกับอะตอมของคลอรีนหนึ่งอะตอม ในโมเลกุล H 2 CO 3 นั้นโปรตอนสองตัวจะถูกพันธะกับอนุภาค CO 3 2 หนึ่งอนุภาค ความสัมพันธ์เชิงปริมาณสัมพันธ์ยังเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคที่ทำปฏิกิริยา เช่น ในปฏิกิริยา

AA + บีB = ซีซี + ดีดี

และอนุภาคมีเงื่อนไขของสาร A ทำปฏิกิริยาด้วย ขอนุภาคแบบมีเงื่อนไขของสาร B ดังนั้น หนึ่งอนุภาค A จึงเท่ากับอนุภาค b/a ของสาร B

เรียกว่าอัตราส่วน b/a ปัจจัยความเท่าเทียมกันของสาร B และเขียนแทนด้วย ¦ eq (B) และอนุภาคแบบมีเงื่อนไข B ที่สอดคล้องกับอนุภาค A ในปฏิกิริยาที่กำหนดคือ b/a B หรือ ¦ eq B(B) เช่นในการทำปฏิกิริยา

2HC1 + นา 2 CO 3 = นาCI + H 2 CO 3

¦ eq (นา 2 CO 3) = 1/2 , และสิ่งที่เทียบเท่าคืออนุภาคธรรมดา 1/2 Na 2 CO 3

สารทำปฏิกิริยากันอย่างเท่าเทียมกัน - นี่ กฎแห่งทวีคูณ ดาลตันในเคมีเชิงวิเคราะห์ทำหน้าที่เป็นพื้นฐานสำหรับการคำนวณเชิงปริมาณทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวิธีการวิเคราะห์แบบไทไตรเมทริก

โมลที่เทียบเท่ากัน เช่นเดียวกับโมลของอนุภาค มีค่าเทียบเท่า 6.02 10 23 และมวลโมลาร์ที่เทียบเท่ากันจะเป็นตัวเลขเท่ากับผลรวมของมวลอะตอมของอะตอมที่เป็นส่วนประกอบทั้งหมด ความเท่าเทียมกันของสารชนิดเดียวกันอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา เช่นในการทำปฏิกิริยา

HC1 + นา 2 CO 3 = NaHCO 3 + NaCI

เทียบเท่ากับโซเดียมคาร์บอเนตเป็นอนุภาคทั่วไป Na 2 CO 3 (¦ eq = 1) ในขณะที่ปฏิกิริยาข้างต้น 1/2 Na 2 CO 3 (¦ eq = 1/2)

ในปฏิกิริยากรด-เบส ค่าที่เท่ากันคืออนุภาคที่มีเงื่อนไขซึ่งในปฏิกิริยาที่กำหนดจะรวม แทนที่ ปล่อยไฮโดรเจนไอออนหนึ่งตัว หรือในทางอื่นใดที่เทียบเท่ากับไฮโดรเจนไอออนหนึ่งตัว ในปฏิกิริยารีดอกซ์ ค่าที่เท่ากันคืออนุภาคที่มีเงื่อนไขซึ่งในปฏิกิริยาที่กำหนดจะเพิ่มหรือบริจาคอิเล็กตรอนหนึ่งตัว (หรือในทางอื่นที่เทียบเท่ากับอิเล็กตรอนหนึ่งตัว)

ในทางปฏิบัติ พวกมันไม่ได้เกี่ยวข้องกับสิ่งเทียบเท่าส่วนบุคคลหรือการกระทำทางเคมีเพียงอย่างเดียว แต่เกี่ยวข้องกับอนุภาคจำนวนมาก ในกรณีนี้ความสัมพันธ์ปริมาณสัมพันธ์ระหว่างสารจะแสดงในอัตราส่วนของปริมาณของสารในโมล:

พี(เอ):พี(บี)=ก:ข

2.2. การเลือกวิธีการวิเคราะห์

เมื่อเลือกวิธีการวิเคราะห์ คุณจะต้องทราบวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์อย่างชัดเจน ปัญหาที่ต้องแก้ไข และประเมินข้อดีและข้อเสียของวิธีการวิเคราะห์ที่มีอยู่

ก่อนที่จะพิจารณาปัจจัยที่ต้องนำมาพิจารณาเมื่อเลือกวิธีการวิเคราะห์โดยเฉพาะ เราจะหารือเกี่ยวกับแนวคิดของวิธีการและวิธีการ

วิธี - นี่คือชุดของหลักการที่เป็นรากฐานของการวิเคราะห์ โดยไม่คำนึงถึงวัตถุและสารเฉพาะที่ถูกกำหนด

วิธีการ - คำอธิบายโดยละเอียดของเงื่อนไขและการดำเนินการทั้งหมดสำหรับการวิเคราะห์วัตถุเฉพาะ

ตัวอย่างเช่น วิธีการวิเคราะห์แบบกราวิเมตริกนั้นขึ้นอยู่กับการหามวลของสารประกอบที่มีหรือสูญเสียส่วนประกอบที่กำลังหาอยู่ (น้อยกว่า) เทคนิคในการตรวจวัดแบบกราวิเมตริกของส่วนประกอบประกอบด้วย: คำอธิบายของเงื่อนไขสำหรับการตกตะกอนของสารประกอบที่ละลายได้ต่ำนี้ วิธีการแยกตะกอนออกจากสารละลาย การแปลงสารที่ตกตะกอนเป็นรูปแบบที่สะดวกสำหรับการชั่งน้ำหนัก เป็นต้น เมื่อพิจารณา ส่วนประกอบในวัตถุเฉพาะ คำอธิบายการปฏิบัติงานของการเลือกตัวอย่างและการเตรียมตัวอย่างยังรวมอยู่ในขั้นตอนการวิเคราะห์ด้วย (เช่น การละลายตัวอย่างในตัวทำละลายที่เหมาะสม และการกำจัดอิทธิพลของสารที่รบกวนการกำหนด) เรามาดูปัจจัยหลักที่ต้องคำนึงถึงเมื่อเลือกวิธีการและเทคนิค

เนื้อหาของส่วนประกอบเมื่อเลือกวิธีวิเคราะห์ จำเป็นต้องคำนึงถึงเนื้อหาที่คาดหวังของส่วนประกอบที่ตรวจพบหรือกำหนดด้วย ในกรณีนี้ สิ่งสำคัญไม่เพียงแต่ต้องประมาณเปอร์เซ็นต์ของส่วนประกอบในตัวอย่าง ความเข้มข้นของส่วนประกอบในสารละลายที่วิเคราะห์ แต่ยังรวมถึงปริมาณของสารที่สามารถนำมาใช้ในการวิเคราะห์ด้วย ดังนั้นการเลือกวิธีการวิเคราะห์จึงถูกกำหนดโดยเนื้อหาสัมบูรณ์ของส่วนประกอบ

ความเข้มข้นของส่วนประกอบที่ถูกกำหนดและปริมาณตัวอย่างที่เตรียมไว้สำหรับการวิเคราะห์อาจแตกต่างกันไปภายในขีดจำกัดที่กว้าง ดังนั้นเนื้อหาของทองแดง นิกเกิล โครเมียมสามารถมีได้สิบเปอร์เซ็นต์ในโลหะผสมของพวกเขา หนึ่งในสิบและร้อยเปอร์เซ็นต์ในแร่ธาตุ แร่ โลหะผสมของโลหะอื่น ๆ ในเวลาเดียวกัน ต้องมีการกำหนดเนื้อหาของโลหะเหล่านี้ในพืช สิ่งมีชีวิต และผลิตภัณฑ์อาหารอยู่แล้ว n 10 -7 - ป 10 -5 %, และโดยเฉพาะสารบริสุทธิ์-ใน n 10 -8 -10 -6 %.

ปริมาณตัวอย่างที่ได้รับสำหรับการวิเคราะห์ในบางกรณีอาจไม่มีการจำกัด แต่ในกรณีอื่นๆ (การกำหนดปริมาณแร่ธาตุ การวิเคราะห์เลือด ชีวมวล วัตถุในอวกาศ ฯลฯ) มีจำนวนน้อยมาก (มิลลิกรัมหรือเศษส่วนของมิลลิกรัม)

ความไว ของวิธีการหรือเทคนิคถูกกำหนดโดยปริมาณขั้นต่ำของสารที่สามารถตรวจพบหรือกำหนดโดยวิธีการที่กำหนด โดยใช้เทคนิคที่กำหนด (สำหรับคำจำกัดความที่เข้มงวดยิ่งขึ้นของแนวคิดนี้และการแสดงออกเชิงปริมาณ โปรดดูภายหลังในบทนี้) ในรูป ตารางที่ 2.1 แสดงความไวสัมพัทธ์ของบางวิธี ขีดจำกัดล่างของเนื้อหาที่กำหนดแสดงให้เห็นถึงความสามารถของวิธีการและผลลัพธ์ที่ดีที่สุดที่ได้รับเมื่อพิจารณาจำนวนสาร

ด้วยการเปรียบเทียบความไวของวิธีการต่างๆ และการประมาณค่าเนื้อหาโดยประมาณของส่วนประกอบในตัวอย่าง นักเคมีจะเลือกวิธีการวิเคราะห์อย่างใดอย่างหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ในการกำหนดปริมาณโซเดียมในหินซิลิเกต จะใช้วิธีการกราวิเมตริก ซึ่งทำให้สามารถระบุมิยะไดแกรมและปริมาณโซเดียมที่สูงขึ้นได้ เพื่อกำหนดปริมาณไมโครกรัมขององค์ประกอบเดียวกันในพืชและตัวอย่างทางชีวภาพจากสัตว์ - วิธีการวัดแสงด้วยเปลวไฟ สำหรับการหาปริมาณโซเดียมในน้ำที่มีความบริสุทธิ์พิเศษ (ปริมาณนาโนและพิโกกรัม) - วิธีเลเซอร์สเปกโทรสโกปี

หัวกะทิของวิธีการเมื่อทำการวิเคราะห์พวกเขาจะจัดการกับวัตถุที่หลากหลาย - ผลิตภัณฑ์ของการผลิตทางอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม, วัตถุสิ่งแวดล้อม, วัตถุอวกาศ, งานศิลปะ ฯลฯ โดยธรรมชาติแล้วการเลือกวิธีการและเทคนิคการวิเคราะห์นั้นไม่เพียงถูกกำหนดโดยงานของ การวิเคราะห์ แต่ยังรวมถึงคุณสมบัติและคุณสมบัติของตัวอย่างด้วย จำเป็นต้องคำนึงถึงคุณสมบัติทางกายภาพของวัตถุที่ถูกวิเคราะห์: สถานะของการรวมตัว, ความผันผวน, การดูดความชื้น, ความแข็งแรงเชิงกล ฯลฯ คุณสมบัติทางเคมีของตัวอย่างมีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อเลือกวิธีการวิเคราะห์ ในกรณีนี้ สิ่งสำคัญคือต้องทราบและคำนึงถึงคุณสมบัติทางเคมีของฐานตัวอย่าง ซึ่งมักเรียกว่าเมทริกซ์ของวัตถุที่วิเคราะห์ องค์ประกอบทางเคมีเชิงคุณภาพของตัวอย่าง คุณสมบัติทางเคมีของส่วนประกอบที่ถูกกำหนดและสิ่งเจือปนที่มาพร้อมกับมัน

การทราบคุณสมบัติทางเคมีของฐานและส่วนประกอบที่คาดหวังของวัตถุที่วิเคราะห์ การประเมินการรบกวนที่เป็นไปได้ เลือกให้มากที่สุด วิธีการเลือกสรร , นั่นคือวิธีการที่สามารถตรวจจับหรือระบุส่วนประกอบที่ต้องการได้ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดโดยไม่มีการรบกวนจากส่วนประกอบอื่นที่มีอยู่ ในเอกสารทางเคมี คำว่า "หัวกะทิ" ถูกนำมาใช้ควบคู่กับคำว่า "หัวกะทิ"

หากวิธีการหรือเทคนิคใดอนุญาตให้ตรวจจับหรือกำหนดส่วนประกอบเพียงชิ้นเดียวได้ ก็จะเรียกว่าวิธีนั้น เฉพาะเจาะจง .

เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับการเลือกสรรของวิธีการ เทคนิค และปฏิกิริยาส่วนบุคคลที่เป็นพื้นฐานของการตรวจจับหรือการกำหนดส่วนประกอบ ดังนั้นวิธีการเช่นไอโอโนเมตรี การดูดซับของอะตอม และวิธีการของเอนไซม์จึงมีลักษณะเฉพาะด้วยการเลือกสูง ปฏิกิริยาหลายอย่างที่เป็นพื้นฐานของเทคนิคต่างๆ ก็มีการคัดเลือกอย่างมากเช่นกัน

ตัวอย่างเช่น การก่อตัวของสารประกอบเชิงซ้อนบางชนิดด้วยรีเอเจนต์อินทรีย์ ปฏิกิริยาของเอนไซม์และเคมีไฟฟ้า ปฏิกิริยาระหว่างกันของไอโอดีนกับสารที่มีแป้งหรือแอมโมเนียมกับด่างซึ่งใช้ในการตรวจจับไอออนไอโอดีนหรือแอมโมเนียมนั้นมีความเฉพาะเจาะจง

เทคนิคการวิเคราะห์ทางเคมีสามารถเลือกได้มากขึ้นโดยการเปลี่ยนเงื่อนไขการวิเคราะห์ (pH ปานกลาง ความเข้มข้นของรีเอเจนต์ ตัวทำละลาย ฯลฯ) กำจัดอิทธิพลของส่วนประกอบที่รบกวนโดยการแปลงให้เป็นรูปแบบที่ไม่เกิดปฏิกิริยา (การปิดบัง) หรือแยกส่วนประกอบเหล่านั้น (การตกตะกอน การสกัด โครมาโตกราฟี) ออกจากส่วนประกอบหลัก ตัวอย่างของเทคนิคที่คัดเลือกมาอย่างดีคือ การหาปริมาณนิกเกิลในเหล็กโดยวิธีกราวิเมตริกโดยใช้ปฏิกิริยาการตกตะกอนของสารประกอบเชิงซ้อนที่ละลายน้ำได้ต่ำของนิกเกิลกับไดเมทิลไกลออกซิม การตกตะกอนจะดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่มีแอมโมเนียอ่อน ๆ เหล็กถูกปกปิดด้วยกรดทาร์ทาริกหรือกรดซิตริก

เมื่อพิจารณาถึงวิธีการและเทคนิคก็ควรกล่าวถึงสิ่งเหล่านี้ ความเก่งกาจ - ความสามารถในการตรวจจับหรือระบุส่วนประกอบต่างๆ มากมาย การตรวจจับหรือระบุส่วนประกอบจำนวนมากพร้อมกันจากตัวอย่างเดียวนั้นมีประโยชน์อย่างยิ่ง กล่าวคือ วิเคราะห์ระบบหลายองค์ประกอบ ความสามารถในการเลือกสรรสูงของวิธีการและความเก่งกาจนั้นไม่ได้ขัดแย้งกัน: วิธีการวิเคราะห์สากลหลายวิธีนั้นมีความโดดเด่นด้วยการเลือกสรรสูงในการกำหนดส่วนประกอบแต่ละส่วน เช่น วิธีการ เช่น โครมาโตกราฟี โวลแทมเมทรีบางประเภท สเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอมมิก เมื่อใช้วิธีการสเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอมมิกโดยใช้พลาสมาและควอนตัมมิเตอร์แบบเหนี่ยวนำ ทำให้สามารถระบุองค์ประกอบต่างๆ 25-30 รายการจากตัวอย่างเดียว (โดยไม่ต้องแยก)

ความแม่นยำในการวิเคราะห์เป็นคุณลักษณะโดยรวมของวิธีการหรือเทคนิค รวมถึงความถูกต้องและการทำซ้ำ เมื่อพูดถึงความแม่นยำสูง พวกเขาถือว่าผลลัพธ์นั้นถูกต้อง และการกระจายของข้อมูลการวิเคราะห์ไม่มีนัยสำคัญ ความแม่นยำมักมีลักษณะเฉพาะด้วยข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ (ข้อผิดพลาด) ของการกำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์

ข้อกำหนดสำหรับความถูกต้องแม่นยำของการวิเคราะห์มักจะถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์และวัตถุประสงค์ของการวิเคราะห์ และลักษณะของวัตถุ ไม่จำเป็นต้องมุ่งมั่นเพื่อให้ได้ความแม่นยำสูงเสมอไป

ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการตรวจสอบเป็นประจำของอุตสาหกรรมโลหะและเคมีจำนวนมาก การระบุส่วนประกอบสามารถทำได้โดยมีข้อผิดพลาด 10-15% ในกรณีที่สิ่งสำคัญคือต้องทราบทั้งเนื้อหาของส่วนประกอบหลักและเนื้อหาของสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายให้แม่นยำยิ่งขึ้น (เช่น ในอุตสาหกรรมยาและอาหาร) ข้อผิดพลาดไม่ควรเกิน 0.1-1% สำหรับเซมิคอนดักเตอร์ ข้อผิดพลาดในการกำหนดส่วนประกอบหลักควรต่ำกว่า 0.1% และหากเป็นไปได้ 0.01% เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพของสารประกอบเหล่านี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความคงที่ขององค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์

วิธีการแบบกราวิเมตริกและไทไตรเมตริกนั้นค่อนข้างแม่นยำ ซึ่งโดยปกติจะมีข้อผิดพลาดอยู่ที่ 0.05- 0,2 และ 0.1-0.5% วิธีการที่ทันสมัยที่สุดคือวิธีคูลอมเมตริกที่แม่นยำที่สุด ทำให้สามารถระบุส่วนประกอบที่มีข้อผิดพลาด 0.001-0.01%

ตามกฎแล้ว ข้อกำหนดด้านความถูกต้องแม่นยำของการวิเคราะห์ทางเคมีถูกกำหนดโดยนักเทคโนโลยี นักธรณีวิทยา แพทย์ นักฟิสิกส์ ฯลฯ แต่นักเคมีเชิงวิเคราะห์ควรมีความเข้าใจของตนเองเสมอถึงความจำเป็นในการบรรลุความถูกต้องแม่นยำเมื่อทำการวิเคราะห์ ข้อกำหนดที่ไม่ยุติธรรมสำหรับการระบุที่มีความแม่นยำสูงมักจะทำให้ต้นทุนการวิเคราะห์ทางเคมียาวนานขึ้นและเพิ่ม ดังนั้น เมื่อความแม่นยำในการกำหนดส่วนประกอบจำนวนหนึ่งเพิ่มขึ้นจาก 2 เป็น 0.2% เวลาในการวิเคราะห์จะเพิ่มขึ้นมากกว่า 20 เท่า ข้อกำหนดด้านความแม่นยำที่เกินจริงมักนำไปสู่ความจำเป็นในการใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพง ดังนั้น ผู้วิจัยจะต้องมีแนวทางที่ชัดเจนในการเลือกวิธีที่แม่นยำไม่มากก็น้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการวิเคราะห์ทางเคมีในปริมาณมาก

วิธีด่วน.ข้อกำหนดสำหรับ การแสดงออก , กล่าวคือ ความเร็วของการวิเคราะห์ มักถูกมองว่าเป็นหนึ่งในข้อกำหนดหลักในการเลือกวิธีหรือเทคนิคการวิเคราะห์ งานการวิเคราะห์บางครั้งกำหนดความจำเป็นในการเลือกวิธีด่วน ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการหลอมเหล็กคอนเวอร์เตอร์ ซึ่งใช้เวลา 15-30 นาที เนื้อหาขององค์ประกอบจะถูกกำหนดซ้ำๆ เช่น การวิเคราะห์แต่ละครั้งควรใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที เมื่อทำการผ่าตัด บางครั้งจำเป็นต้องตรวจสอบความเข้มข้นของสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (ยูเรีย กลูโคส ยา ฯลฯ) ในเลือดหรือเนื้อเยื่อของผู้ป่วยภายในไม่กี่นาที

มีวิธีการที่ช่วยให้การวิเคราะห์ดำเนินการได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้นวิธีการสเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอมโดยใช้ควอนตัมเมตรทำให้สามารถระบุองค์ประกอบ 15-20 องค์ประกอบได้ภายในไม่กี่วินาที วิธีไอโอโนเมทรีใช้อิเล็กโทรดคัดเลือกไอออน ซึ่งรวมถึงอิเล็กโทรดของเอนไซม์ ซึ่งมีเวลาตอบสนองต่อปริมาณส่วนประกอบอยู่ที่ 0.5-1 นาที

ควรสังเกตว่าในเทคนิคส่วนใหญ่ การวัดสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับเนื้อหามักเป็นขั้นตอนที่ค่อนข้างรวดเร็ว เวลาส่วนใหญ่ในระหว่างการวิเคราะห์ทางเคมีจะใช้เวลาไปกับการเตรียมตัวอย่าง ดังนั้น มีสิ่งอื่นๆ ที่เท่าเทียมกัน ควรเลือกวิธีการคัดเลือกมากที่สุดที่ไม่จำเป็นต้องเตรียมตัวอย่างพิเศษ เพื่อลดเวลาในการวิเคราะห์

ต้นทุนการวิเคราะห์เมื่อเลือกวิธีการวิเคราะห์ มักจะมีบทบาทสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อดำเนินการวิเคราะห์แบบอนุกรมและมวล ต้นทุนการวิเคราะห์ทางเคมีซึ่งรวมถึงต้นทุนของอุปกรณ์ที่ใช้ รีเอเจนต์ เวลาทำงานของนักวิเคราะห์ และบางครั้งอาจรวมถึงตัวอย่างด้วย

วิธีการจะแตกต่างกันไปตามต้นทุนฮาร์ดแวร์ วิธีที่ถูกที่สุดคือวิธีไทไตรเมทริก กราวิเมทริก และโพเทนชิโอเมตริก อุปกรณ์ที่มีต้นทุนสูงกว่าจะถูกนำมาใช้ เช่น ในโวลแทมเมทรี สเปกโตรโฟโตเมทรี การเรืองแสง และการดูดกลืนอะตอม ต้นทุนสูงสุดของอุปกรณ์ที่ใช้ในวิธีการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอน แมสสเปกโตรเมทรี สเปกโทรสโกปี NMR และ EPR และสเปกโทรสโกปีการปล่อยอะตอมของพลาสมาควบคู่แบบเหนี่ยวนำ

เมื่อประมาณต้นทุนการวิเคราะห์ ต้นทุนและความพร้อมใช้งานของรีเอเจนต์จะถูกนำมาพิจารณาด้วย เวลาที่ใช้ในการตรวจจับหรือระบุส่วนประกอบหนึ่งชิ้น มวลของตัวอย่างที่วิเคราะห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่วัสดุของวัตถุที่วิเคราะห์มีราคาแพง (โลหะผสมและแท่งโลหะแพลตตินัม ทองคำ ฯลฯ) สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่าเทียมกัน ในการแก้ปัญหา คุณควรเลือกวิธีการและเทคนิคการวิเคราะห์ที่ถูกที่สุด

ระบบอัตโนมัติของการวิเคราะห์เมื่อทำการวิเคราะห์ที่เป็นเนื้อเดียวกันจำนวนมาก คุณควรเลือกวิธีการที่ช่วยให้การวิเคราะห์เป็นแบบอัตโนมัติ ซึ่งช่วยให้คุณลดความยุ่งยากในการทำงานของนักวิเคราะห์โดยการแทนที่การดำเนินการแบบแมนนวลที่ใช้แรงงานเข้มข้นจำนวนมากด้วยการดำเนินการแบบอัตโนมัติ ลดข้อผิดพลาดของการดำเนินการแต่ละรายการ เพิ่มความเร็วของ วิเคราะห์ ลดต้นทุน ทำการวิเคราะห์ระยะไกล ฯลฯ

ในวิธีการวิเคราะห์สมัยใหม่ แนวโน้มไปสู่ระบบอัตโนมัติกำลังเพิ่มขึ้น แม้ว่าการวิเคราะห์แบบอัตโนมัติมักจะมีราคาแพง แต่การใช้งานนั้นได้รับแรงหนุนจากระบบอัตโนมัติของการผลิตโดยรวมและข้อกำหนดที่เพิ่มมากขึ้นสำหรับการควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์ สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบอัตโนมัติ ดูบทที่ 16

ข้อกำหนดอื่น ๆ สำหรับวิธีการวิเคราะห์นอกเหนือจากปัจจัยที่กล่าวข้างต้นซึ่งนำมาพิจารณาเมื่อเลือกวิธีการและเทคนิค งานการวิเคราะห์ยังอาจกำหนดข้อกำหนดเฉพาะอื่นๆ เกี่ยวกับวิธีการดังกล่าวด้วย

เช่น การทำการวิเคราะห์ โดยไม่ทำลายตัวอย่าง (การวิเคราะห์แบบไม่ทำลาย) เป็นสิ่งจำเป็นในการวิเคราะห์งานศิลปะ วัตถุทางโบราณคดี วัตถุทางนิติเวช ฯลฯ ในกรณีนี้ การวิเคราะห์มักดำเนินการโดยใช้วิธีการเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์และฟิสิกส์นิวเคลียร์

ในการวิเคราะห์ทางเคมีของการรวม ไมโครเฟสของแท่งโลหะ ตัวอย่างทางธรณีวิทยาและทางโบราณคดี ในระหว่างการวิเคราะห์ฟิล์มทีละชั้น จำเป็นต้องมีการชี้แจงองค์ประกอบของคราบ, ลายเส้นในต้นฉบับ, ในวัตถุของการตรวจทางนิติวิทยาศาสตร์ ฯลฯ การวิเคราะห์ในท้องถิ่น . ด้วยการวิเคราะห์นี้ คุณลักษณะใหม่ของวิธีการจึงถูกนำมาใช้ - ความละเอียดเชิงพื้นที่ , กล่าวคือ ความสามารถในการแยกแยะระหว่างพื้นที่ตัวอย่างที่มีระยะห่างใกล้เคียงกัน ความละเอียดเชิงพื้นที่ถูกกำหนดโดยเส้นผ่านศูนย์กลางและความลึกของพื้นที่ที่ถูกทำลายระหว่างการวิเคราะห์ ความละเอียดเชิงพื้นที่สูงสุดที่ทำได้โดยวิธีการวิเคราะห์ในท้องถิ่นสมัยใหม่คือ 1 ไมโครเมตรบนพื้นผิวและลึกถึง 1 นาโนเมตร (เช่น ชั้นโมโนอะตอมมิกหลายชั้น) ในการวิเคราะห์เฉพาะที่ จะใช้วิธีการเอ็กซเรย์สเปกตรัม (เครื่องวิเคราะห์ไมโครโพรบอิเล็กตรอน) วิธีสเปกตรัมการปล่อยอะตอมมิกด้วยการกระตุ้นด้วยเลเซอร์ และแมสสเปกโตรเมทรี

งานที่สำคัญอย่างหนึ่งของเคมีวิเคราะห์สมัยใหม่คือการทำสารเคมี การวิเคราะห์จากระยะไกล (การวิเคราะห์ระยะไกล) ปัญหานี้เกิดขึ้นเมื่อวิเคราะห์วัตถุอวกาศ ศึกษาก้นมหาสมุทรโลก หรือเมื่อวิเคราะห์สารกัมมันตภาพรังสีหรือสารอื่น ๆ ที่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ปัญหาการวิเคราะห์จากระยะไกลมักได้รับการแก้ไขโดยใช้ฟิสิกส์นิวเคลียร์ แมสสเปกโตรเมทรี และวิธีการอื่นๆ

ดังนั้น ปัจจัยจำนวนมากที่ต้องได้รับการประเมินและนำมาพิจารณาเมื่อเลือกวิธีการวิเคราะห์และวิธีการที่เหมาะสมที่สุดในการตรวจจับหรือระบุส่วนประกอบ ทำให้ขั้นตอนการวิเคราะห์ทางเคมีนี้ค่อนข้างซับซ้อน นักวิเคราะห์สามารถขอความช่วยเหลือได้โดยการแก้ปัญหานี้โดยใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์

2.3. สัญญาณการวิเคราะห์ การวัด

หลังจากการสุ่มตัวอย่างและเตรียมตัวอย่างแล้ว ขั้นตอนการวิเคราะห์ทางเคมีจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งเป็นจุดที่ตรวจพบส่วนประกอบหรือกำหนดปริมาณของส่วนประกอบนั้น เพื่อจุดประสงค์นี้ พวกเขาจึงวัด สัญญาณการวิเคราะห์. ในบางกรณีก็เป็นไปได้ที่จะกำหนดเนื้อหาได้โดยตรง ตัวอย่างเช่น ในวิธีกราวิเมตริก มวลของส่วนประกอบที่ต้องการหา เช่น ธาตุซัลเฟอร์หรือคาร์บอน บางครั้งอาจถูกวัดโดยตรง ในวิธีการส่วนใหญ่

สัญญาณการวิเคราะห์คือค่าเฉลี่ยของการวัดปริมาณทางกายภาพในขั้นตอนสุดท้ายของการวิเคราะห์ ซึ่งสัมพันธ์เชิงหน้าที่กับเนื้อหาของส่วนประกอบที่กำลังหาอยู่

นี่อาจเป็นความแรงของกระแส, แรงเคลื่อนไฟฟ้าของระบบ, ความหนาแน่นของแสง, ความเข้มของรังสี ฯลฯ

หากจำเป็นต้องตรวจจับส่วนประกอบใด ๆ ก็มักจะได้รับการแก้ไข รูปร่างสัญญาณการวิเคราะห์ - ลักษณะของตะกอน สี เส้นในสเปกตรัม ฯลฯ ลักษณะของสัญญาณการวิเคราะห์จะต้องได้รับการบันทึกอย่างน่าเชื่อถือ เมื่อกำหนดปริมาณของส่วนประกอบจะทำการวัด ขนาดสัญญาณการวิเคราะห์: มวลตะกอน ความแรงของกระแส ความเข้มของเส้นสเปกตรัม ฯลฯ จากนั้นเนื้อหาส่วนประกอบจะถูกคำนวณโดยใช้สัญญาณการวิเคราะห์ - ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันของเนื้อหา: y=ฉ(ค)ซึ่งกำหนดโดยการคำนวณหรือประสบการณ์และสามารถนำเสนอในรูปแบบสูตร ตาราง หรือกราฟได้ เนื้อหาสามารถแสดงเป็นจำนวนสัมบูรณ์ของส่วนประกอบที่กำหนดเป็นโมล หน่วยมวล หรือผ่านความเข้มข้นที่สอดคล้องกัน

เมื่อทำการวัดสัญญาณการวิเคราะห์ จะต้องคำนึงถึงการมีอยู่ของสัญญาณการวิเคราะห์ที่เป็นประโยชน์ซึ่งเป็นหน้าที่ของเนื้อหาของส่วนประกอบที่ถูกกำหนดด้วย และ พื้นหลังสัญญาณการวิเคราะห์, เกิดจากการเจือปนของส่วนประกอบที่ถูกกำหนดและรบกวนส่วนประกอบในสารละลาย ตัวทำละลาย และเมทริกซ์ตัวอย่าง รวมถึง "สัญญาณรบกวน" ที่เกิดขึ้นในเครื่องมือวัด เครื่องขยายเสียง และอุปกรณ์อื่น ๆ สัญญาณรบกวนเหล่านี้ไม่เกี่ยวข้องกับส่วนประกอบที่กำลังพิจารณา แต่จะซ้อนทับกับสัญญาณการวิเคราะห์ของตัวเอง งานของนักวิเคราะห์คือลดขนาดของสัญญาณพื้นหลังการวิเคราะห์ให้เหลือน้อยที่สุด และที่สำคัญที่สุดคือลดความผันผวนให้เหลือน้อยที่สุด โดยทั่วไปแล้ว สัญญาณเบื้องหลังการวิเคราะห์จะถูกนำมาพิจารณาเมื่อดำเนินการ การทดลองควบคุม (ว่าง)ในทุกขั้นตอนของการวิเคราะห์ทางเคมี เมื่อดำเนินการตัวอย่างที่ไม่มีส่วนประกอบที่กำหนด สัญญาณที่มีประโยชน์ในกรณีนี้จะเป็นสัญญาณการวิเคราะห์เท่ากับความแตกต่างระหว่างสัญญาณการวิเคราะห์ที่วัดได้และสัญญาณพื้นหลังของการวิเคราะห์

ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ที่มีอยู่ระหว่างสัญญาณการวิเคราะห์และเนื้อหา ความเข้มข้นของส่วนประกอบที่จะกำหนดจะถูกกำหนด โดยปกติแล้ว จะใช้เส้นโค้งการสอบเทียบ มาตรฐาน หรือวิธีการบวก วิธีการอื่นในการพิจารณาเนื้อหาส่วนประกอบที่อธิบายไว้ในวรรณกรรมมักจะเป็นการปรับเปลี่ยนวิธีการหลักทั้งสามวิธีนี้

ที่พบมากที่สุด วิธีเส้นโค้งการสอบเทียบ. ในกรณีนี้ กราฟจะถูกสร้างขึ้นในพิกัดสัญญาณวิเคราะห์ - เนื้อหาส่วนประกอบโดยใช้ตัวอย่างเปรียบเทียบกับเนื้อหาที่แตกต่างและทราบแน่ชัดของส่วนประกอบที่กำลังพิจารณา จากนั้น เมื่อวัดขนาดของสัญญาณการวิเคราะห์ในตัวอย่างที่วิเคราะห์แล้ว จะพบเนื้อหาของส่วนประกอบที่กำหนดตามกราฟการสอบเทียบ (รูปที่ 2.2)

ใน วิธีการมาตรฐาน วัดสัญญาณการวิเคราะห์ในตัวอย่างที่เปรียบเทียบ (ตัวอย่างอ้างอิง) ด้วยเนื้อหาส่วนประกอบที่ทราบและในตัวอย่างที่วิเคราะห์: ที่นี่ = ชั้นเอสและ ใช่ = สซีเอ็กซ์ที่ไหน ส- สัมประสิทธิ์สัดส่วน หากกำหนดค่าภายใต้เงื่อนไขที่เหมือนกัน สรู้ล่วงหน้าแล้วสามารถคำนวณโดยใช้สูตรได้ โดยที่ x = y x /Sโดยปกติจะใช้อัตราส่วน ใช่ และ /U x= s fl / s x จากที่ไหน

บางครั้งมีการใช้ตัวอย่างอ้างอิงสองตัวอย่าง ซึ่งเนื้อหาของส่วนประกอบแตกต่างจากที่คาดไว้ในตัวอย่างที่วิเคราะห์ ในกรณีหนึ่งในระดับที่น้อยกว่า ในอีกกรณีหนึ่ง - ในระดับที่สูงกว่า บางครั้งเรียกว่าวิธีมาตรฐานเวอร์ชันนี้ วิธีการแก้ปัญหาแบบจำกัด. เนื้อหาของส่วนประกอบที่กำหนดคำนวณโดยใช้สูตร

ในกรณีที่เมื่อพิจารณาส่วนประกอบปริมาณน้อย จำเป็นต้องคำนึงถึงอิทธิพลของเมทริกซ์ตัวอย่างที่มีต่อค่าของสัญญาณการวิเคราะห์ มักใช้ วิธีการเติม - การคำนวณและกราฟิก

เมื่อกำหนดเนื้อหา วิธีการคำนวณ แบ่งสารละลายตัวอย่างที่วิเคราะห์แล้วสองส่วน มีการเติมสารเติมแต่งของเนื้อหาที่รู้จักลงในหนึ่งในนั้น ในทั้งสองตัวอย่าง สัญญาณการวิเคราะห์จะถูกวัด - ใช่และ ใช่ x+ต่อความเข้มข้นที่ไม่รู้จักของส่วนประกอบที่กำลังหาอยู่คำนวณโดยใช้สูตร

โดยที่ V ext และ c ext คือปริมาตรและความเข้มข้นของสารละลายที่เติมเข้าไปของส่วนประกอบที่ถูกกำหนด วี-ส่วนแบ่งของกลุ่มตัวอย่างที่วิเคราะห์

เมื่อพิจารณาถึงเนื้อหาของส่วนประกอบ วิธีการแบบกราฟิก เอา nส่วนแบ่งของกลุ่มตัวอย่างที่วิเคราะห์: 1, 2, 3, ..., n.ในส่วนลงตัว 2, 3, ..., ปทราบแล้ว โดยเพิ่มปริมาณของส่วนประกอบที่กำลังกำหนด ในส่วนลงตัวทั้งหมด สัญญาณการวิเคราะห์จะถูกวัดและกราฟจะถูกพล็อตในพิกัดสัญญาณการวิเคราะห์ 3 เนื้อหาขององค์ประกอบการวิเคราะห์ โดยนำเนื้อหาขององค์ประกอบการวิเคราะห์ในส่วนลงตัวโดยไม่มีการบวก (ส่วนลงตัว 1) เป็นศูนย์แบบมีเงื่อนไข การประมาณค่าเส้นตรงที่เกิดขึ้นไปยังจุดตัดด้วยแกน x ให้ส่วนที่อยู่ทางด้านซ้ายของศูนย์พิกัดทั่วไป ค่าของมาตราส่วนที่เลือกและหน่วยการวัดสอดคล้องกับเนื้อหาที่ต้องการ (พร้อม x) ของ กำลังพิจารณาส่วนประกอบ (รูปที่ 2.3)

วิธีมาตรฐานและวิธีการบวกใช้ได้กับฟังก์ชันการสอบเทียบเชิงเส้น วิธีกราฟการสอบเทียบช่วยให้สามารถใช้ฟังก์ชันเนื้อหาสัญญาณการวิเคราะห์ทั้งแบบเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นได้ ในกรณีหลังนี้ จำเป็นต้องมีข้อมูลการทดลองจำนวนมากขึ้น และตามกฎแล้วผลลัพธ์ของการพิจารณาเนื้อหาส่วนประกอบจะมีความแม่นยำน้อยกว่า

ในการสร้างกราฟการสอบเทียบที่เหมาะกับข้อมูลการทดลองมากที่สุด เรามักจะใช้ วิธีกำลังสองน้อยที่สุด (เอ็มเอ็นซี)ข้อเสนอพื้นฐานของ OLS ระบุว่าถ้าสำหรับแต่ละ มจุดทดลองลากเส้นตรงขนานกับแกนกำหนดบนเส้นโค้งที่เหมาะสมที่สุด จากนั้นสำหรับเส้นโค้งที่เหมาะสมที่สุด (ตามทฤษฎี) ผลรวมของการเบี่ยงเบนกำลังสองของจุดจากเส้นโค้ง (d i) ควรมีค่าน้อยที่สุด เช่น

ในการวิเคราะห์ทางเคมี กราฟการสอบเทียบแบบเส้นตรงมักใช้บ่อยที่สุด ซึ่งสร้างขึ้นสำหรับข้อมูลเฉพาะเจาะจง ช่วงของเนื้อหาที่กำหนด, นั่นคือในช่วงของค่าที่กำหนดโดยเทคนิคนี้

เขียนสมการเส้นตรงได้เป็น ย = ก + บีเอ็กซ์ถ้ามี มคะแนนทดลอง (x 1 ปี 1 , x 2 ปี 2, ..., x ม Y ม)จากนั้น เมื่อใช้หลักการกำลังสองน้อยที่สุด เราก็จะสามารถหาพารามิเตอร์ได้ กและ ขเส้นตรงที่ตรงกับข้อมูลการทดลองมากที่สุด

สำหรับเส้นสอบเทียบที่ผ่านจุดกำเนิดของพิกัด y = ข"x,

โปรดทราบว่าพารามิเตอร์ กและ ขยิ่งมีความแม่นยำมากขึ้นและดังนั้น ยิ่งกราฟการสอบเทียบที่สร้างขึ้นอยู่ใกล้กับกราฟทางทฤษฎีมากเท่าใด ช่วงของเนื้อหาที่กำหนดที่กราฟจะถูกสร้างขึ้นก็จะยิ่งกว้างขึ้น และจำนวนตัวอย่างเปรียบเทียบ (มาตรฐาน) ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ตถูกนำตัวไปสร้างมัน

วิธีการทั้งหมดในการพิจารณาเนื้อหาที่ไม่รู้จักของส่วนประกอบใช้ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชัน y=Sx

ปัจจัยความไว S (บางครั้งเรียกว่าความไว) แสดงถึงการตอบสนองของสัญญาณการวิเคราะห์ต่อเนื้อหาของส่วนประกอบ ค่าสัมประสิทธิ์ความไว -นี่คือค่าของอนุพันธ์อันดับหนึ่งของฟังก์ชันการสอบเทียบที่เนื้อหาเฉพาะที่กำหนด สำหรับกราฟการปรับเทียบเส้นตรง นี่คือค่าแทนเจนต์ของมุมเอียงของเส้นตรง (ดูรูปที่ 2.2):

ยิ่งปัจจัยความไวสูงเท่าไร ส,สามารถตรวจจับและกำหนดส่วนประกอบจำนวนเล็กน้อยได้ โดยรับสัญญาณการวิเคราะห์เดียวกัน ที่สูงกว่า ส,ยิ่งสามารถกำหนดปริมาณของสารได้แม่นยำยิ่งขึ้น นั่นคือเหตุผลที่เมื่อพัฒนาวิธีการหรือเทคนิคใหม่สำหรับการวิเคราะห์ทางเคมี นักวิจัยพยายามเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ความไวจึงใช้เทคนิคต่างๆ เช่น ความเข้มข้น การปรับปรุงอุปกรณ์ การสร้างรีเอเจนต์ใหม่ เป็นต้น

ในวิธีการทั้งหมดที่พิจารณา จะใช้ตัวอย่างอ้างอิง (มาตรฐาน) เช่น ตัวอย่าง ตัวอย่าง สารละลายที่มีปริมาณส่วนประกอบที่กำหนดอย่างแม่นยำ วิธีการวิเคราะห์โดยใช้ตัวอย่างอ้างอิงเรียกว่าวิธีการวิเคราะห์ วิธีการที่เกี่ยวข้อง การวิเคราะห์ทางเคมี.

วิธีการแบบสัมบูรณ์ (ไม่มีมาตรฐาน) ในเคมีวิเคราะห์มีเพียงเล็กน้อย - ตัวอย่างเช่น วิธีกราวิเมตริก, คูลอมเมตริกโดยตรง, วิธีเคมีกัมมันตภาพรังสีบางรูปแบบ

ตัวอย่างเปรียบเทียบสำหรับวิธีการวิเคราะห์เชิงสัมพันธ์สามารถเตรียมได้จากสารบริสุทธิ์ทางเคมีที่มีความเสถียรซึ่งมีองค์ประกอบที่ทราบอยู่แล้ว (สารมาตรฐาน) ในกรณีนี้ เนื้อหาของส่วนประกอบที่ถูกกำหนดจะคำนวณโดยใช้สูตรทางเคมีของสารมาตรฐาน คุณสามารถเตรียมตัวอย่างเปรียบเทียบในห้องปฏิบัติการ สถาบัน หรืออุตสาหกรรมที่แยกจากกัน เมื่อนักวิเคราะห์หลายคนกำหนดเนื้อหาของส่วนประกอบด้วยวิธีการที่แตกต่างกัน โดยใช้เครื่องมือที่แตกต่างกัน ผลลัพธ์ที่น่าเชื่อถือที่สุดจะได้รับเมื่อใช้งาน ตัวอย่างมาตรฐาน(СО) - วัสดุที่เตรียมเป็นพิเศษองค์ประกอบและคุณสมบัติที่ได้รับการจัดตั้งและรับรองอย่างเป็นทางการโดยสถาบันมาตรวิทยาพิเศษของรัฐ

เมื่อทำการวิเคราะห์ทางเคมี มักจะไม่จำกัดอยู่เพียงเท่านั้น คำจำกัดความเดียวแต่ดำเนินการ คำจำกัดความคู่ขนานหลายประการ (ปกติ 3-5) สำหรับตัวอย่างเดียวกันภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน เรียกว่าผลลัพธ์โดยเฉลี่ยของการพิจารณาแบบขนาน ผลการวิเคราะห์และเขียนแทนด้วย cf หรือ x เฉลี่ยการเบี่ยงเบนของผลการวิเคราะห์จากเนื้อหาที่แท้จริงขององค์ประกอบที่กำหนด (C ist, x ist) เรียกว่า ข้อผิดพลาด (หรือ ความผิดพลาด ) คำจำกัดความ

นอกจากการตรวจจับหรือกำหนดเนื้อหาของส่วนประกอบแล้ว การประเมินความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ที่ได้รับและข้อผิดพลาดในการวัดก็เป็นสิ่งสำคัญ

2.4. ข้อผิดพลาดในการวิเคราะห์ทางเคมี การประมวลผลผลการวัด

ลองพิจารณาแนวทางพื้นฐานบางประการในการจำแนกข้อผิดพลาด ตามวิธีการคำนวณ ข้อผิดพลาดสามารถแบ่งออกเป็นแบบสัมบูรณ์และแบบสัมพัทธ์

ข้อผิดพลาดแน่นอน เท่ากับส่วนต่างในการวัดค่าเฉลี่ยของปริมาณ เอ็กซ์และมูลค่าที่แท้จริงของปริมาณนี้:

ในบางกรณี หากจำเป็น ให้คำนวณข้อผิดพลาดของการพิจารณาเพียงครั้งเดียว:

D = x i - x แหล่งที่มา

โปรดทราบว่าปริมาณที่วัดได้ในการวิเคราะห์ทางเคมีอาจเป็นปริมาณของส่วนประกอบหรือสัญญาณการวิเคราะห์ก็ได้ ขึ้นอยู่กับว่าผลการวิเคราะห์ประเมินค่าสูงเกินไปหรือประเมินค่าข้อผิดพลาดต่ำเกินไป ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นได้ เชิงบวกและ เชิงลบ.

ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ สามารถแสดงเป็นเศษส่วนหรือเปอร์เซ็นต์ได้ และมักไม่มีเครื่องหมาย:

ข้อผิดพลาดสามารถจำแนกตามแหล่งที่มาได้ เนื่องจากมีแหล่งที่มาของข้อผิดพลาดมากมาย การจำแนกประเภทจึงไม่สามารถทำให้ชัดเจนได้ ตัวอย่างการจำแนกข้อผิดพลาดตามแหล่งที่มาจะกล่าวถึงด้านล่าง

โดยส่วนใหญ่ข้อผิดพลาดจะถูกจัดประเภทตามลักษณะของสาเหตุที่ทำให้เกิดข้อผิดพลาด ในกรณีนี้ ข้อผิดพลาดจะถูกแบ่งออกเป็นระบบและแบบสุ่ม และข้อผิดพลาดที่พลาด (หรือข้อผิดพลาดขั้นต้น) ก็จะถูกแยกแยะเช่นกัน

ถึง อย่างเป็นระบบ หมายถึงข้อผิดพลาดที่เกิดจากสาเหตุที่ถาวร ค่าคงที่ในการวัดทั้งหมดหรือการเปลี่ยนแปลงตามกฎหมายที่ดำเนินการอยู่ตลอดเวลา และสามารถระบุและกำจัดได้ สุ่ม ข้อผิดพลาดซึ่งไม่ทราบสาเหตุสามารถประมาณได้ด้วยวิธีสถิติทางคณิตศาสตร์ นางสาว - นี่เป็นข้อผิดพลาดที่บิดเบือนผลลัพธ์ของการวิเคราะห์อย่างมาก และมักจะตรวจพบได้ง่าย ซึ่งมักเกิดจากความประมาทเลินเล่อหรือไร้ความสามารถของนักวิเคราะห์ ในรูป 2.4 นำเสนอแผนภาพที่อธิบายแนวคิดเกี่ยวกับข้อผิดพลาดและข้อผิดพลาดที่เป็นระบบและแบบสุ่ม เส้นตรง 1 สอดคล้องกับกรณีในอุดมคติเมื่อทั้งหมด เอ็นไม่มีข้อผิดพลาดที่เป็นระบบหรือแบบสุ่มในคำจำกัดความ บรรทัดที่ 2 และ 3 ตัวอย่างการวิเคราะห์ทางเคมีในอุดมคติด้วย ในกรณีหนึ่ง (บรรทัดที่ 2) ไม่มีข้อผิดพลาดแบบสุ่มเลย แต่ทั้งหมด เอ็นคำจำกัดความมีข้อผิดพลาดเชิงระบบเชิงลบอย่างต่อเนื่อง Dx; ในอีกกรณีหนึ่ง (บรรทัด 3) ไม่มีข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบอย่างแน่นอน เส้นนี้สะท้อนถึงสถานการณ์จริง 4: มีทั้งข้อผิดพลาดแบบสุ่มและเป็นระบบ

การแบ่งข้อผิดพลาดเป็นระบบและแบบสุ่มนั้นเป็นไปตามขอบเขตที่กำหนด

ข้อผิดพลาดที่เป็นระบบในตัวอย่างผลลัพธ์หนึ่งตัวอย่างอาจกลายเป็นข้อผิดพลาดแบบสุ่มเมื่อพิจารณาข้อมูลจำนวนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ข้อผิดพลาดอย่างเป็นระบบที่เกิดจากการอ่านเครื่องมือที่ไม่ถูกต้องจะกลายเป็นข้อผิดพลาดแบบสุ่มเมื่อทำการวัดสัญญาณการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือต่างๆ ในห้องปฏิบัติการต่างๆ ก่อนที่จะหารือเกี่ยวกับข้อผิดพลาดที่เป็นระบบและข้อผิดพลาดแบบสุ่มโดยละเอียด ให้เราพิจารณาแนวคิดต่างๆ - การทำซ้ำ และ ขวา.

อัลกอริธึมในการค้นหาปริมาณของสารนั้นค่อนข้างง่ายซึ่งมีประโยชน์ในการทำให้สารละลายง่ายขึ้น ทำความคุ้นเคยกับแนวคิดอื่นที่คุณจะต้องคำนวณปริมาณของสาร: มวลโมลาร์ หรือมวลของหนึ่งโมลของแต่ละอะตอมของธาตุ จากคำจำกัดความจะสังเกตได้ว่าวัดเป็น g/mol ใช้ตารางมาตรฐานที่มีค่ามวลโมลสำหรับองค์ประกอบบางอย่าง

ปริมาณของสารคืออะไรและมีการพิจารณาอย่างไร?

ในกรณีนี้มวลของไฮโดรเจนที่เข้าร่วมในปฏิกิริยาจะน้อยกว่ามวลออกซิเจนประมาณ 8 เท่า (เนื่องจากมวลอะตอมของไฮโดรเจนมีค่าน้อยกว่ามวลอะตอมของออกซิเจนประมาณ 16 เท่า) เมื่อความร้อนของปฏิกิริยาถูกเขียนตามที่อยู่ในสมการนี้ จะถือว่าความร้อนนั้นแสดงเป็นกิโลจูลต่อหน่วยปริมาณสัมพันธ์ ("โมล") ของปฏิกิริยาของสมการที่เขียน ความร้อนของปฏิกิริยาจะถูกจัดตารางต่อโมลของสารประกอบที่เกิดขึ้นเสมอ

เพื่อให้เข้าใจถึงปริมาณของสารในวิชาเคมี เรามานิยามคำศัพท์กันก่อน เพื่อให้เข้าใจถึงปริมาณของสาร เราสังเกตว่าปริมาณนี้มีการกำหนดชื่อของตัวเอง นักเรียนเกรด 8 ที่ยังไม่รู้วิธีเขียนสมการทางเคมีไม่รู้ว่าสารมีปริมาณเท่าใดหรือจะใช้ปริมาณนี้ในการคำนวณได้อย่างไร หลังจากคุ้นเคยกับกฎความคงตัวของมวลของสารแล้ว ความหมายของปริมาณนี้ก็ชัดเจนขึ้น โดยคำนี้เราหมายถึงมวลที่สอดคล้องกับหนึ่งโมลของสารเคมีเฉพาะ ไม่ใช่ปัญหาเดียวในหลักสูตรเคมีของโรงเรียนที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณโดยใช้สมการที่จะสมบูรณ์ได้โดยไม่ต้องใช้คำว่า "ปริมาณของสาร"

2.10.5. การสร้างสูตร
สารประกอบเคมีตามธาตุ
องค์ประกอบ

เราได้สูตรที่แท้จริงของสาร: C2H4 - เอทิลีน อะตอมไฮโดรเจน 2.5 โมล

ระบุว่าเป็น นาย. พบได้ตามตารางธาตุ - เป็นเพียงผลรวมของมวลอะตอมของสาร กฎการอนุรักษ์มวล - มวลของสารที่เข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีจะเท่ากับมวลของสารที่เกิดขึ้นเสมอ นั่นคือหากเราได้รับสภาวะปกติในปัญหาเมื่อทราบจำนวนโมล (n) เราก็จะสามารถหาปริมาตรของสารได้ สูตรพื้นฐานสำหรับการแก้ปัญหาทางเคมี นี่คือสูตร

ธาตุใดในตารางธาตุที่สอดคล้องกับสารและโลหะอย่างง่าย? จากประโยคด้านล่าง ให้เขียนตัวเลขที่ตรงกับโลหะในคอลัมน์หนึ่ง และตัวเลขที่ตรงกับอโลหะในอีกคอลัมน์หนึ่ง เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ในปริมาณหนึ่ง (ในห้องปฏิบัติการเคมีหรือในโรงงาน) จำเป็นต้องใช้สารตั้งต้นตามปริมาณที่กำหนดอย่างเคร่งครัด นักเคมีที่ทำการทดลองสังเกตว่าองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาบางอย่างขึ้นอยู่กับสัดส่วนของสารที่ทำปฏิกิริยา จะมีอะตอมจำนวนเท่าใดในมวลนี้?

N คือจำนวนลิงก์โครงสร้าง และ NA คือค่าคงที่ของ Avogadro ค่าคงที่ของ Avogadro คือสัมประสิทธิ์สัดส่วนที่ช่วยให้เปลี่ยนจากความสัมพันธ์ระดับโมเลกุลไปเป็นระดับฟันกรามได้ V คือปริมาตรก๊าซ (l) และ Vm คือปริมาตรโมล (l/mol)

หน่วยวัดปริมาณของสารในระบบหน่วยสากล (SI) คือ โมล ความหมาย เขียนสูตรในการคำนวณพลังงานนี้และชื่อของปริมาณทางกายภาพที่รวมอยู่ในสูตร คำถามนี้อยู่ในเกรด "10-11"

อะตอมและโมเลกุลเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดของสสาร ดังนั้นคุณสามารถเลือกมวลของอะตอมใดอะตอมหนึ่งเป็นหน่วยวัด และแสดงมวลของอะตอมอื่นๆ ที่สัมพันธ์กับมวลที่เลือกได้ มวลโมลาร์คืออะไร และมิติของมันคืออะไร?

มวลโมลคืออะไร?

ผู้ก่อตั้งทฤษฎีมวลอะตอมคือนักวิทยาศาสตร์ดาลตัน ซึ่งรวบรวมตารางมวลอะตอมและนำมวลของอะตอมไฮโดรเจนมาเป็นหนึ่งเดียว

มวลกรามคือมวลของสารหนึ่งโมล ในทางกลับกัน โมลคือปริมาณของสารที่ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กจำนวนหนึ่งที่มีส่วนร่วมในกระบวนการทางเคมี จำนวนโมเลกุลในหนึ่งโมลเรียกว่าเลขอาโวกาโดร ค่านี้เป็นค่าคงที่และไม่มีการเปลี่ยนแปลง

ข้าว. 1. สูตรเลขอาโวกาโดร

ดังนั้น มวลโมลาร์ของสารคือมวลของหนึ่งโมล ซึ่งมีอนุภาคมูลฐาน 6.02 * 10^23

หมายเลขของ Avogadro ได้รับการตั้งชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลี Amedeo Avagadro ซึ่งพิสูจน์ว่าจำนวนโมเลกุลในปริมาตรก๊าซเท่ากันจะเท่ากันเสมอ

มวลโมลาร์ในระบบ SI สากลวัดเป็นกิโลกรัม/โมล แม้ว่าค่านี้มักจะแสดงเป็นกรัม/โมลก็ตาม ปริมาณนี้แสดงด้วยตัวอักษรภาษาอังกฤษ M และสูตรมวลโมลาร์มีดังนี้:

โดยที่ m คือมวลของสาร และ v คือปริมาณของสาร

ข้าว. 2. การคำนวณมวลโมล

จะหามวลโมลาร์ของสารได้อย่างไร?

ตารางของ D.I. Mendeleev จะช่วยคุณคำนวณมวลโมลของสารเฉพาะ ลองใช้สารใด ๆ เช่นกรดซัลฟิวริก สูตรของมันคือ H 2 SO 4 ตอนนี้เรามาดูตารางกันดีกว่าว่ามวลอะตอมของแต่ละองค์ประกอบที่อยู่ในกรดคืออะไร กรดซัลฟิวริกประกอบด้วยสามองค์ประกอบ - ไฮโดรเจน, ซัลเฟอร์, ออกซิเจน มวลอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้คือ 1, 32, 16 ตามลำดับ

ปรากฎว่ามวลโมเลกุลทั้งหมดเท่ากับ 98 หน่วยมวลอะตอม (1*2+32+16*4) ดังนั้นเราจึงพบว่ากรดซัลฟิวริก 1 โมลหนัก 98 กรัม

มวลโมลาร์ของสารจะมีค่าเท่ากับมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ถ้าหน่วยโครงสร้างของสารเป็นโมเลกุล มวลโมลาร์ของสารสามารถเท่ากับมวลอะตอมสัมพัทธ์ได้หากหน่วยโครงสร้างของสารเป็นอะตอม

จนถึงปี 1961 อะตอมออกซิเจนถูกใช้เป็นหน่วยมวลอะตอม แต่ไม่ใช่อะตอมทั้งหมด แต่เป็น 1/16 ของมวลอะตอม ในเวลาเดียวกัน หน่วยเคมีและฟิสิกส์ของมวลไม่เท่ากัน สารเคมีมากกว่าทางกายภาพ 0.03%

ปัจจุบันมีการใช้ระบบการวัดแบบรวมศูนย์ในฟิสิกส์และเคมี ตามมาตรฐานอี.ม. เลือก 1/12 ของมวลอะตอมคาร์บอน

ข้าว. 3. สูตรหน่วยมวลอะตอมของคาร์บอน

มวลโมลของก๊าซหรือไอใดๆ ก็ตามนั้นวัดได้ง่ายมาก ใช้การควบคุมก็พอแล้ว ปริมาตรของสารที่เป็นก๊าซเท่ากันจะมีปริมาณเท่ากันที่อุณหภูมิเดียวกัน วิธีที่รู้จักกันดีในการวัดปริมาตรไอน้ำคือการกำหนดปริมาณอากาศที่ถูกแทนที่ กระบวนการนี้ดำเนินการโดยใช้สาขาด้านข้างที่นำไปสู่อุปกรณ์ตรวจวัด

แนวคิดเรื่องมวลโมลาร์มีความสำคัญมากสำหรับวิชาเคมี การคำนวณนี้จำเป็นสำหรับการสร้างโพลีเมอร์เชิงซ้อนและปฏิกิริยาอื่น ๆ อีกมากมาย ในทางเภสัชกรรม ความเข้มข้นของสารที่กำหนดในสารจะถูกกำหนดโดยใช้มวลโมลาร์ นอกจากนี้ มวลโมลาร์ยังมีความสำคัญเมื่อทำการวิจัยทางชีวเคมี (กระบวนการเมตาบอลิซึมในธาตุ)

ทุกวันนี้ ต้องขอบคุณการพัฒนาทางวิทยาศาสตร์ที่ทำให้ทราบมวลโมเลกุลของส่วนประกอบเกือบทั้งหมดของเลือด รวมถึงฮีโมโกลบินด้วย