Instrumentális kutatási módszerek. a meghatározási technika egyszerű, nincs szükség bonyolult drága berendezésekre A kémiai elemzés korszerű műszeres módszerei

1. A műszeres elemzési módszerek osztályozása a mérési paraméter és a mérési módszer szerint. Példák az anyagok kvalitatív elemzésére szolgáló műszeres analitikai módszerekre

A műszeres (fizikokémiai) módszerek osztályozásának egyik módszerében az elemzés az elemzett rendszer mért fizikai paraméterének jellegén és mérési módszerén alapul; ennek a paraméternek az értéke az anyag mennyiségének függvénye. Ennek megfelelően az összes instrumentális módszer öt nagy csoportra osztható:

Elektrokémiai;

Optikai;

kromatográfiás;

Radiometrikus;

Tömegspektrometriás.

Elektrokémiai módszerek az elemzések az elemzett anyagok elektrokémiai tulajdonságainak felhasználásán alapulnak. Ezek közé tartoznak a következő módszerek.

Az elektrogravimetriás módszer a vizsgált anyag vagy összetevői tömegének pontos mérésén alapul, amelyek az elektródákon szabadulnak fel, amikor egyenáram áramlik át a vizsgált oldaton.

A konduktometriás módszer az oldatok elektromos vezetőképességének mérésén alapul, amely a folyamatban lévő kémiai reakciók hatására változik, és függ az elektrolit tulajdonságaitól, hőmérsékletétől és az oldott anyag koncentrációjától.

Potenciometrikus módszer - a vizsgált anyag oldatába merített elektróda potenciáljának mérésén alapul. Az elektródpotenciál függ a megfelelő ionok koncentrációjától az oldatban állandó mérési körülmények között, amelyeket potenciométerekkel végeznek.

A polarográfiai módszer a koncentráció polarizáció jelenségének alkalmazásán alapul, amely egy kis felületű elektródán lép fel, amikor elektromos áramot vezetnek át a vizsgált elektrolitoldaton.

A coulometriás módszer egy bizonyos mennyiségű anyag elektrolízisére fordított villamos energia mennyiségének mérésén alapul. A módszer Faraday törvényén alapul.

Optikai módszerek elemzése a vizsgált vegyületek optikai tulajdonságainak felhasználásán alapul. Ezek közé tartoznak a következő módszerek.

Az emissziós spektrális elemzés az anyagok gőzei által kibocsátott vonalspektrumok megfigyelésén alapul, amikor azokat gázégő, szikra vagy elektromos ív lángjában hevítik. A módszer lehetővé teszi az anyagok elemi összetételének meghatározását.

Abszorpciós spektrális analízis a spektrum ultraibolya, látható és infravörös tartományában. Léteznek spektrofotometriás és fotokolorimetriás módszerek. A spektrofotometriás elemzési módszer egy bizonyos hullámhosszú fényelnyelés (monokromatikus sugárzás) mérésén alapul, amely megfelel az anyag abszorpciós görbéjének maximumának. A fotokolorimetriás elemzési módszer a fényelnyelés mérésén vagy az abszorpciós spektrum meghatározásán alapul eszközökben - fotokoloriméterekben a spektrum látható részén.

A refraktometria a törésmutató mérésén alapul.

Polarimetria - a polarizációs sík forgásának mérésén alapul.

A nefelometria az oldatban szuszpendált színtelen részecskék fényvisszaverődésének vagy szóródásának jelenségén alapul. A módszer lehetővé teszi egy oldatban szuszpenzió formájában jelen lévő anyag nagyon kis mennyiségének meghatározását.

Turbidimetria - az oldatban szuszpendált színes részecskék fényvisszaverődésének vagy szóródásának jelenségén alapul. Az oldat által elnyelt vagy átbocsátott fényt ugyanúgy mérjük, mint a színes oldatok fotokolorimetriájánál.

Lumineszcens vagy fluoreszcens elemzés - ultraibolya fénnyel besugárzott anyagok fluoreszcenciáján alapul. Ez a kibocsátott vagy látható fény intenzitását méri.

A lángfotometria (lángfotometria) a vizsgált anyagok oldatának lángba permetezésén alapul, a vizsgált elemre jellemző sugárzás elkülönítésén és annak intenzitásának mérésén. A módszert alkálifémek, alkáliföldfémek és néhány egyéb elem elemzésére használják.

Kromatográfiás módszerek az elemzések szelektív adszorpciós jelenségek felhasználásán alapulnak. A módszert szervetlen és szerves anyagok elválasztására, koncentrálására, az egyes komponensek keverékből való elkülönítésére és a szennyeződésektől való tisztítására használják.

Radiometriai módszerek az elemzések egy adott elem radioaktív sugárzásának mérésén alapulnak.

Tömegspektrometria Az elemzési módszerek az egyes ionizált atomok, molekulák és gyökök tömegének meghatározásán alapulnak, elektromos és mágneses mezők együttes hatásának eredményeként. Az elválasztott részecskék regisztrálása elektromos (tömegspektrometria) vagy fényképészeti (tömegspektrográfia) módszerekkel történik. A meghatározást műszerekkel - tömegspektrométerekkel vagy tömegspektrográfokkal - végezzük.

Példák az anyagok kvalitatív elemzésére szolgáló műszeres elemzési módszerekre: röntgenfluoreszcencia, kromatográfia, kulometria, emissziós fotometria, lángfotometria stb.

2.

2. 1 A potenciometrikus titrálás lényege. Reakciókövetelmények. Példák oxidáció-redukcióra, kicsapásra, komplexképző reakciókra és a megfelelő elektródrendszerekre. Grafikus módszerek a meghatározására titrálás végpontja

Potenciometrikus titrálás Az ekvivalens pont meghatározásán alapul a titrált oldatba merített elektródák potenciálváltozása alapján. A potenciometrikus titrálásnál nem polarizáló (azon keresztül áramló áram nélkül) és polarizáló (árammal átfolyó) elektródákat is használnak.

Az első esetben a titrálás során meghatározzák az egyik ion koncentrációját az oldatban, amelyhez van megfelelő elektróda a rögzítéshez.

Az Ex potenciál ezen az indikátorelektródán a Nernst-egyenlet szerint van beállítva. Például az oxidációs-redukciós reakciók esetében a Nernst-egyenlet a következő:

ahol Ex az elektróda potenciálja ezen speciális feltételek mellett; Aok a fém oxidált formájának koncentrációja; Az Aresc a fém redukált formájának koncentrációja; E0 - normál potenciál; R - univerzális gázállandó (8,314 J/(deg*mol)); T - abszolút hőmérséklet; n a fémionok oxidált és redukált formáinak vegyértékeinek különbsége.

Az elektromos áramkör kialakításához a titrált oldatba egy második úgynevezett referenciaelektródát, például kalomelelektródát helyeznek, amelynek potenciálja a reakció során állandó marad. Az említett oxidációs-redukciós reakciókon kívül a nem polarizáló elektródákon végzett potenciometrikus titrálást is alkalmazzák a semlegesítési reakciókhoz. A fémeket (Pt, Wo, Mo) indikátorelektródákként használják oxidációs-redukciós reakciókhoz. A semlegesítési reakciókban leggyakrabban üvegelektródát használnak, amelynek jellemzője széles tartományban hasonlít a hidrogénelektródához. Hidrogénelektróda esetén a potenciál függését a hidrogénionok koncentrációjától a következő függés fejezi ki:

Vagy 25°C-on:

A potenciometrikus titrálásnál a titrálást gyakran nem egy adott potenciálra, hanem egy bizonyos pH-értékre, például semleges pH=7-re alkalmazzák. A fentebb tárgyalt, általánosan elfogadott potenciometrikus titrálási módszerektől (az elektródákon áramló áram nélkül) léteznek polarizáló elektródákkal végzett, állandó áram melletti potenciometrikus titrálási módszerek is. Leggyakrabban két polarizáló elektródát használnak, de néha egy polarizáló elektródát.

Ellentétben a nem polarizáló elektródákkal végzett potenciometrikus titrálással, amelyben gyakorlatilag nem folyik áram az elektródákon, ebben az esetben kis (körülbelül néhány mikroamperes) egyenáramot vezetnek át az elektródákon (általában platina), amelyet stabilizált áramforrásból nyernek. Az áramforrás lehet egy nagyfeszültségű (kb. 45 V) tápegység, viszonylag nagy ellenállással, sorba kapcsolva. Az elektródákon mért potenciálkülönbség az elektródák polarizációja miatt meredeken növekszik, ahogy a reakció az ekvivalens ponthoz közelít. A potenciálugrás nagysága sokkal nagyobb lehet, mint nulláramú, nem polarizáló elektródákkal végzett titráláskor.

A potenciometrikus titrálás során a reakciókkal szemben támasztott követelmények a reakció teljessége; kellően magas reakciósebesség (hogy ne kelljen várnia az eredményekre, és lehetőség van az automatizálásra); a reakció során egyetlen tiszta terméket kapunk, és nem különböző koncentrációkban nyerhető termékek keverékét.

Példák reakciókra és a megfelelő elektródarendszerekre:

Oxidáció-felépülése:

Elektróda rendszer:

Mindkét esetben egy platinaelektródából és egy ezüst-klorid elektródából álló rendszert használnak.

RÓL RŐLmélységeke:

Ag+ + Cl- =AgClv.

Elektróda rendszer:

NAK NEKkomplexitáse:

Elektróda rendszer:

Grafikus módszerek a titrálás végpontjának meghatározására. Az elv a teljes titrálási görbe vizuális vizsgálata. Ha az indikátorelektróda potenciáljának a titrálótérfogattól való függését ábrázoljuk, akkor a kapott görbe maximális meredekségű - pl. maximális érték DE/DV- ami ekvivalenciapontnak tekinthető. Rizs. A 2.1, amely éppen ilyen függőséget mutat, a táblázat adatai szerint épült fel. 2.1.

2.1. táblázat: 3,737 mmol klorid 0,2314 F-es ezüst-nitrát oldattal végzett potenciometrikus titrálása

Rizs. 2.1 Titrálási görbék 3,737 mmol kloridhoz 0,2314 F ezüst-nitrát oldattal: A- egy hagyományos titrálási görbe, amely az ekvivalenciaponthoz közeli tartományt mutatja; b- differenciális titrálási görbe (minden adat a 2.1. táblázatból)

Nagyi módszere. Készíthet grafikont DE/DV- a titráló adag térfogatára jutó potenciál változása a titráló térfogat függvényében. Egy ilyen grafikont a táblázatban megadott titrálási eredményekből kaptunk. ábrán látható 2.1. 2.2.

Rizs. 2.2 Gran-görbe, a táblázatban bemutatott potenciometrikus titrálási adatokból. 2.1

2.2 Feladat: V számítsa ki a platinaelektród potenciálját 50%-os és 100,1%-os kálium-permanganát-oldattal titrált vas(II)-szulfát-oldatban; ha a FeI-ionok koncentrációja ? , H? és MnO?? egyenlő 1 mol/dm3

A platinaelektród - egy harmadik típusú elektróda - potenciálját a konjugált redoxpár természete, valamint oxidált és redukált formáinak koncentrációja határozza meg. Ez a megoldás egy párat tartalmaz:

amelyekre:

Mivel az eredeti oldatot 50%-kal titráltuk, akkor / = 50/50 és 1.

Ezért E = 0,77 + 0,058 log1 = 0,77 V.

3. Amperometrikus titrálás

3.1 Amperometrikus titrálás, lényege, feltételei. A titrálási görbék típusai a titrált anyag és a titrálószer természetétől függően specifikus reakciók példáival th

Amperometrikus titrálás. A titrálás amperometriás indikációjához ugyanolyan alapfelépítésű cellát használhat, mint a közvetlen amperometriánál. Ebben az esetben a módszert amperometrikus titrálásnak nevezzük egyetlen polarizált elektróddal. A titrálás során az analit, a titrálószer vagy a reakciótermék által keltett áramot a munkaelektróda potenciáljának állandó értékén szabályozzuk, amely a diffúziós áramot korlátozó áram potenciáltartományában helyezkedik el.

Példaként tekintsük a Pb2+ ionok kicsapásos titrálását kálium-kromát oldattal a munkaelektród különböző potenciáljainál.

A Pb2+/Pb és CrO42-/Cr(OH)3 redox párok diffúziós áramának határterületei úgy helyezkednek el, hogy 0 V-os potenciálnál a kromát ion már redukálódott, de a Pb2+ ion még nem (ez folyamat csak több negatív potenciálon megy végbe).

A munkaelektróda potenciáljától függően különböző alakú titrálási görbék nyerhetők.

a) A potenciál - 1V (3.1. ábra):

Az ekvivalencia pontig a cellán átfolyó áram a Pb2+ ionok redukciójának katódos árama. Ha titrálószert adunk hozzá, koncentrációjuk csökken, és az áram csökken. Az ekvivalenciapont után az áram a Cr(VI) Cr(III)-ra való redukciójából adódik, aminek következtében a katódos áram a titrálószer hozzáadásával növekedni kezd. Az ekvivalencia pontnál (φ = 1) éles törés figyelhető meg a titrálási görbén (a gyakorlatban ez kevésbé hangsúlyos, mint a 3.1. ábrán).

b) A potenciál 0 V:

Ennél a potenciálnál a Pb2+-ionok nem redukálódnak. Ezért csak kis állandó maradékáram figyelhető meg az ekvivalencia pontig. Az ekvivalenciapont után szabad kromát ionok jelennek meg a rendszerben, amelyek redukcióra képesek. Ebben az esetben a titráló hozzáadásával a katódáram növekszik, mint a -1V-os titrálás során (3.1. ábra).

Rizs. 3.1 A Pb2+ amperometrikus titrálási görbéi kromát ionokkal munkaelektródapotenciálokon - 1 V és 0 V

A közvetlen amperometriához képest az amperometrikus titrálást, mint minden titrimetriás módszert, nagyobb pontosság jellemzi. Az amperometrikus titrálási módszer azonban munkaigényesebb. A gyakorlatban legszélesebb körben alkalmazott amperometrikus titrálási technikák két polarizált elektródával.

Biamperometrikus titrálás. Ez a fajta amperometrikus titrálás két polarizálható elektróda, általában platina felhasználásán alapul, amelyekre kis, 10-500 mV potenciálkülönbséget alkalmaznak. Ebben az esetben az áram áthaladása csak akkor lehetséges, ha mindkét elektródán reverzibilis elektrokémiai reakciók lépnek fel. Ha legalább az egyik reakció kinetikailag gátolt, az elektróda polarizációja következik be, és az áram jelentéktelenné válik.

A két polarizálható elektródával rendelkező cella áram-feszültség függőségeit az ábra mutatja. 3.2. Ebben az esetben csak a két elektróda közötti potenciálkülönbség játszik szerepet. Az egyes elektródák potenciálértéke egyenként bizonytalan marad a referenciaelektróda hiánya miatt.

3.2 ábra Áram-feszültség függőségek két azonos polarizálható elektródával rendelkező cella esetén reverzibilis reakció esetén túlfeszültség nélkül ( A) és irreverzibilis reakció túlfeszültséggel ( b).

Az elektródreakciók reverzibilitásának mértékétől függően különböző alakú titrálási görbék nyerhetők.

a) Egy reverzibilis redoxpár komponensének titrálása egy irreverzibilis pár komponensével, például jód-tioszulfáttal (3.3. ábra, A):

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62-.

Az ekvivalencia pontig áram folyik át a cellán a következő folyamat következtében:

Az áramerősség 0,5 titrálási fokig nő, amelynél az I2/I-pár mindkét komponense egyenlő koncentrációban van. Ezután az áram csökkenni kezd az ekvivalencia pontig. Az ekvivalenciapont után, mivel az S4O62-/S2O32- pár irreverzibilis, az elektródák polarizációja következik be és az áram leáll.

b) Egy irreverzibilis pár komponensének titrálása egy reverzibilis pár komponensével, például As(III)-ionok brómmal (3.3. ábra, b):

Az ekvivalencia pontig az elektródák polarizáltak, mivel az As(V)/As(III) redox rendszer irreverzibilis. A cellán nem folyik áram. Az ekvivalenciapont után az áram növekszik, mert az oldatban egy reverzibilis Br2/Br- redox rendszer jelenik meg.

c) A meghatározandó anyag és a titráló reverzibilis redox párokat alkot: Fe(II) ionok titrálása Ce(IV) ionokkal (3.3. ábra, V):

Itt a titrálás egyik szakaszában sem figyelhető meg az elektródák polarizációja. Az ekvivalencia pontig a görbe lefutása megegyezik az ábrán láthatóval. 3.3, A, az ekvivalenciapont után - mint az ábrán. 3.3, b.

Rizs. 3.3. Jód titrálási görbéi tioszulfáttal ( a), As(III)bróm ( b) és Fe(II) ionok Ce(IV) ionokkal ( V)

3.2 Feladat: V platina mikroelektródával és referenciaelektródával ellátott elektrokémiai cellába 10,00 cm3-es NaCl-oldatot helyeztünk, és 0,0500 mol/dm3-es AgNO-oldattal titráltuk. 3 térfogata 2,30 cm. Számítsa ki a NaCl-tartalmatmegoldásban (%)

A reakció az oldatban megy végbe:

Ag+ + Cl- =AgClv.

V(AgNO3) = 0,0023 (dm3);

n(AgNO3) = n(NaCl);

n(AgNO3)=c(AgNO3)*V(AgNO3)=0,0500*0,0023=0,000115,

vagy 1,15*104 (mol).

n(NaCl) = 1,15*10-4 (mol);

m(NaCl)=M(NaCl)* n(NaCl)=58,5*1,15*10-4=6,73*10-3 g.

Vegyük a NaCl-oldat sűrűségét 1 g/cm3-nek, akkor az oldat tömege 10 g lesz, tehát:

n(NaCl)=6,73*10-3/10*100%=0,0673%.

Válasz: 0,0673 %.

4. Kromatográfiás elemzési módszerek

4.1 A kromatográfiás elemzési módszerek fázisai, jellemzőik. Folyadékkromatográfia alapjai

A folyadék megoszlási kromatográfiás módszert Martin és Synge javasolta, akik kimutatták, hogy egy megfelelően megtöltött oszlop elméleti lemezének megfelelő magassága elérheti a 0,002 cm-t, így egy 10 cm hosszú oszlop körülbelül 5000 lemezt tartalmazhat; Magas elválasztási hatékonyság várható még viszonylag rövid oszlopoktól is.

Stacionárius fázis. A megosztási kromatográfiában a legáltalánosabb szilárd hordozó a kovasav vagy szilikagél. Ez az anyag erősen felszívja a vizet; így az állófázis a víz. Egyes elválasztásokhoz hasznos valamilyen puffert vagy erős savat (vagy bázist) beépíteni a vízfilmbe. A szilikagél állófázisaként poláris oldószereket, például alifás alkoholokat, glikolokat vagy nitro-metánt is alkalmaztak. Egyéb hordozóanyagok közé tartozik a kovaföld, keményítő, cellulóz és zúzott üveg; E szilárd hordozóanyagok nedvesítésére vizet és különféle szerves folyadékokat használnak.

Mobil fázis. A mozgófázis lehet tiszta oldószer vagy olyan oldószerek keveréke, amelyek nem elegyednek észrevehetően az állófázissal. Az elválasztás hatékonysága néha növelhető az oldószerkeverék összetételének az eluens előrehaladtával történő folyamatos változtatásával (gradiens elúció). Egyes esetekben az elválasztás javul, ha az eluálást számos különböző oldószerrel végezzük. A mozgó fázist elsősorban empirikusan választjuk ki.

A modern műszerek gyakran szivattyúval vannak felszerelve, hogy felgyorsítsák a folyadék áramlását az oszlopon.

A fő LC paraméterek, amelyek egy anyag viselkedését jellemzik egy oszlopban, a keverék komponensének retenciós ideje és a retenciós térfogat. Az elemzett minta bevezetésétől a csúcsmaximum regisztrálásáig eltelt időt nevezzük retenciós idő (elúció) tR. A retenciós idő két összetevőből áll - az anyag tartózkodási idejéből a mobilban t0 és mozdulatlanul ts fázisok:

tR.= t0 +ts. (4.1)

Jelentése t0 valójában egyenlő az adszorbeált komponensnek az oszlopon való áthaladásának idejével. Jelentése tR nem a minta mennyiségétől, hanem az anyag és a szorbens jellegétől, valamint a szorbens csomagolásától függ, és oszloponként változhat. Ezért a valódi tartóképesség jellemzéséhez be kell vezetni korrigált retenciós idő t?R:

t?R= tR -t0 . (4.2)

A megtartás jellemzésére gyakran használják ezt a fogalmat megtartott V. kötetR - a mozgófázis térfogata, amelyet bizonyos sebességgel át kell vezetni az oszlopon az anyag eluálásához:

VR= tRF, (4.3)

Ahol F- a mozgófázis térfogatáram, cm3s-1.

A nem felszívódó komponens kimosásának térfogatát (holt térfogat) keresztül fejezzük ki t0 : V0 = t0 F, és magában foglalja a szorbens által nem foglalt oszlop térfogatát, a mintainjektáló eszköz és az oszlop, valamint az oszlop és a detektor közötti kommunikáció mennyiségét.

Korrigált retenciós térfogat V?R rendre egyenlő:

V?R= VR -V0 . . (4.4)

Állandó kromatográfiás körülmények között (áramlási sebesség, nyomás, hőmérséklet, fázisösszetétel) az értékek tR És VR szigorúan reprodukálhatók, és anyagok azonosítására használhatók.

Az anyag két fázis közötti eloszlásának bármely folyamatát az jellemzi eloszlási együttható D. Nagyságrend D hozzáállás cs/c0 , Ahol Val velT És Val vel0 - az anyag koncentrációja a mozgó és állófázisban. Az eloszlási együttható a kromatográfiás paraméterekhez kapcsolódik.

A tartási karakterisztika egyben a kapacitási együttható is k", amelyet az állófázisban lévő anyag tömegének a mozgófázisban lévő anyag tömegéhez viszonyított arányaként határoznak meg: k" = mn/mP. A kapacitási együttható azt mutatja meg, hogy egy anyag hányszor hosszabb ideig marad az állófázisban, mint a mozgó fázisban. Méret k" a kísérleti adatokból a következő képlet segítségével számítjuk ki:

A kromatográfiás elválasztás legfontosabb paramétere a kromatográfiás oszlop hatékonysága, melynek mennyiségi mértéke a magasság N, egy elméleti táblával egyenértékű, és az elméleti táblák száma N.

Az elméleti lemez egy hipotetikus zóna, amelynek magassága megfelel a két fázis közötti egyensúly elérésének. Minél több elméleti lemez van egy oszlopban, i.e. Minél többször jön létre az egyensúly, annál hatékonyabb az oszlop. Az elméleti lemezek száma könnyen kiszámítható közvetlenül a kromatogramból a csúcsszélesség összehasonlításával wés maradjon idő tR komponens az oszlopban:

Miután elhatározta Nés az oszlop hosszának ismeretében L, könnyen kiszámítható N:

A kromatográfiás oszlop hatékonyságát a megfelelő csúcs szimmetriája is jellemzi: minél szimmetrikusabb a csúcs, annál hatékonyabb az oszlop. Numerikusan a szimmetriát a szimmetria-együtthatóval fejezzük ki KS, amely a következő képlettel határozható meg:

Ahol b0.05 - csúcsszélesség a csúcsmagasság egy huszadánál; A- a csúcs maximumáról leesett merőleges és a csúcs elülső éle közötti távolság a csúcs magasságának egy huszadánál.

A kromatográfiás elemzés reprodukálhatóságának értékeléséhez a relatív szórást ( RSD), az eredmények szórásának jellemzése a mintapopulációban:

Ahol n- párhuzamos kromatogramok száma; x- a mintában lévő komponens tartalma, amelyet a kromatogram megfelelő csúcsának területének vagy magasságának kiszámításával határoznak meg; - a komponenstartalom átlagos értéke, párhuzamos kromatogramok adatai alapján számítva; s2 - a kapott eredmények szórása.

A kromatográfiás elemzés eredményei akkor tekinthetők valószínűnek, ha a kromatográfiás rendszer alkalmasságának feltételei teljesülnek:

A megfelelő csúcsból számított elméleti lemezek száma nem lehet kevesebb, mint az előírt érték;

A megfelelő csúcsok elválasztási tényezője nem lehet kisebb, mint az előírt érték;

A megfelelő csúcs magasságára vagy területére számított relatív szórás nem lehet nagyobb, mint a szükséges érték;

A megfelelő csúcs szimmetria-együtthatójának az előírt határokon belül kell lennie.

4.2 MertKúria: R Számítsa ki a minta analittartalmát a belső standard módszerével (g-ban és %-ban), ha a kromatográfia során a következő adatokat kapjuk: kalibrálás közben: qB=0,00735,S² = 6,38 cm²,qST=0,00869 g,SST = 8,47 cm², -elemzéskor:S²=9,38 cm²,V = 47 mmі,qST=0,00465 g,SST = 4,51 cm²

SCT/SV = k*(qCT/qB);

k = (SCT/SV)/(qCT/qB) = (8,47/6,38)/(0,00869/0,00735) = 1,123;

qB = k*qST* (SV/SST) = 1,123*0,00465* (9,38/4,51) = 0,01086 g.

x, % = k*r*(SV/SCT)*100;

r = qCT/qB = 0,00465/0,01086 = 0,4282;

x, % = 1,123*0,4282*(9,38/4,51) = 100%.

5. Fotometriai titrálás

5.1 Fotometriai titrálás. A titrálás lényege és feltételei. Titrálási görbék. A fotometriás titrálás előnyei összehasonlítás a közvetlen fotometriával

A titrálás végpontjának rögzítésére fotometriai és spektrofotometriai mérések használhatók. A közvetlen fotometriás titrálás végpontja a reaktáns és a reakciótermék koncentrációjának változása következtében jön létre, vagy mindkettő egyidejűleg; Nyilvánvaló, hogy ezen anyagok közül legalább egynek el kell nyelnie a fényt a kiválasztott hullámhosszon. Az indirekt módszer az indikátor optikai sűrűségének a titrálószer térfogatától való függésén alapul.

Rizs. 5.1 Tipikus fotometriai titrálási görbék. Az analit, a reakciótermék és a titrálószer moláris abszorpciós együtthatóit es, ep, et szimbólumok jelölik.

Titrálási görbék. A fotometrikus titrálási görbe a korrigált abszorbancia grafikonja a titráló térfogat függvényében. A feltételek helyes megválasztása esetén a görbe két különböző meredekségű egyenes szakaszból áll: az egyik a titrálás kezdetének, a másik az ekvivalenciaponton túli folytatásnak felel meg. Gyakran van egy észrevehető inflexiós pont az ekvivalenciapont közelében; A végpont az egyenes szakaszok metszéspontja az extrapoláció után.

ábrán. Az 5.1. ábra néhány tipikus titrálási görbét mutat be. Ha a nem felszívódó anyagokat színes titrálóval titrálják, hogy színtelen terméket kapjanak, a titrálás elején vízszintes vonalat kapunk; az ekvivalenciaponton túl az optikai sűrűség gyorsan növekszik (5.1. ábra, görbe A). Ha színtelen reagensekből színes termékeket állítanak elő, akkor először az optikai sűrűség lineáris növekedése figyelhető meg, majd megjelenik egy olyan tartomány, amelyben az abszorpció nem függ a titrálószer térfogatától (5.1. ábra, görbe). b). A reagensek és reakciótermékek spektrális jellemzőitől függően más alakú görbék is lehetségesek (5.1. ábra).

Ahhoz, hogy a fotometriai titrálás végpontja kellően elkülönüljön, az elnyelő rendszernek vagy rendszereknek be kell tartaniuk Beer törvényét; ellenkező esetben a titrálási görbe extrapolációhoz szükséges szegmenseinek linearitása megszakad. Szükséges továbbá a térfogatváltozások korrekciója az optikai sűrűség szorzójával (V+v)/V, Ahol V- az oldat kezdeti térfogata, a v- hozzáadott titrálószer térfogata.

A fotometriai titrálás gyakran pontosabb eredményeket ad, mint a közvetlen fotometriai elemzés, mivel több mérésből származó adatokat kombinálnak a végpont meghatározásához. Emellett a fotometriás titrálásnál elhanyagolható az egyéb elnyelő anyagok jelenléte, mivel csak az abszorbancia változását mérjük.

5.2 Feladat:n 0,0284 g tömegű kálium-dikromát lemért adagját feloldottuk egy 100,00 cm3 űrtartalmú mérőlombikban. A kapott oldat optikai sűrűsége l-nél max=430 nm egyenlő 0,728-val 1 cm elnyelt rétegvastagság mellett Számítsa ki ennek az oldatnak a moláris és százalékos koncentrációját, moláris és fajlagos abszorpciós együtthatóit

ahol az oldat optikai sűrűsége; e - az anyag moláris abszorpciós együtthatója, dm3*mol-1*cm-1; Val vel - abszorbeáló anyag koncentrációja, mol/dm3; l az elnyelő réteg vastagsága, cm.

Ahol k- az anyag fajlagos abszorpciós együtthatója, dm3*g-1*cm-1.

n(K2Cr2O7)=m(K2Cr2O7)/M(K2Cr2O7)=0,0284/294=9,67*10-5 (mol);

c(K2Cr2O7) = 9,67*10-5/0,1 = 9,67*10-4 (mol/l);

Vegyük a K2Cr2O7 oldat sűrűségét 1 g/cm3-nek, akkor az oldat tömege 100 g lesz, tehát:

n(NaCl) = 0,0284/100*100% = 0,0284%.

e=D/cl=0,728/9,67*10-4*1=753 (dm3*mol-1*cm-1).

k = D/cl = 0,728/0,284 *1 = 2,56 (dm3*g-1*cm-1).

6. Ismertesse és magyarázza el a műszeres elemzési módszerek (optikai, elektrokémiai, kromatográfiás) alkalmazásának lehetőségét a cink-klorid minőségi és mennyiségi meghatározására

klorid ZnCl2; M=136,29; bts. trig., elmosódás; c=2,9125; tmel=318; forráspont = 732; С°р=71,33; S°=111,5; DN°=-415,05; ДG°=-369,4; DNpl=10,25; DNsp=119,2; y=53,8320; 53,6400; 52,2700; p=1428; 10506; s=2080; 27210; 36720; 40825; 43830; 45340; 47150; 49560; 54980; 614100; h.r.eff.; r.et. 10012.5, ac. 43,518; ünnep. 2,620; n.r.z. NH3.

A halogenidek közül a legtöbbet vizsgált cink-klorid, a ZnCl2, amelyet cinkkeverék, cink-oxid vagy cink fém sósavban való feloldásával nyernek. A vízmentes cink-klorid egy fehér szemcsés por, amely hatszögletű-romboéderes kristályokból áll, könnyen olvad, és gyors lehűlés hatására átlátszó porcelánszerű masszává szilárdul. Az olvadt cink-klorid elég jól vezeti az elektromosságot. Melegítéskor a cink-klorid elpárolog és gőze fehér tűk formájában lecsapódik. Nagyon higroszkópos, ugyanakkor könnyen előállítható vízmentesen. A cink-klorid 28°C feletti hőmérsékleten víz nélkül kristályosodik, tömény oldatokból 10°C-on is vízmentesen izolálható. A cink-klorid vízben oldódik, és nagy mennyiségű hőt (15,6 kcal/mol) szabadít fel. Híg oldatokban a cink-klorid jól disszociál ionokká. A cink-kloridban lévő kötés kovalens jellege abban nyilvánul meg, hogy jól oldódik metil- és etil-alkoholokban, acetonban, dietil-éterben, glicerinben, etil-acetátban és más oxigéntartalmú oldószerekben, valamint dimetil-formamidban, piridinben, anilinben és más nitrogéntartalmú oldószerekben. bázikus természetű vegyületek.

A cink-klorid hajlamos az Me–Me4 általános képleteknek megfelelő komplex sók képzésére, de a legelterjedtebbek és stabilabbak azok a sók, amelyekben négy klóranion koordinálódik a cinkatom körül, és a legtöbb só összetétele megfelel az Me2 képletnek. Amint a Raman-spektrumok vizsgálata kimutatta, magának a cink-kloridnak az oldataiban, koncentrációjától függően, 2+, ZnCl+(ad), 2- ionok lehetnek jelen, és - vagy 2- ionok nem mutathatók ki. Több sav anionjaival kevert komplexek is ismertek. Így a potenciometriás módszerek bebizonyították, hogy oldatokban cink-szulfát-klorid komplexek keletkeznek. Vegyes komplexeket fedeztek fel: 3-, 4-, 5-.

A ZnCl2 mennyiségileg és minőségileg meghatározható a Zn2+ segítségével. Az abszorpciós spektrumból fotometriai módszerrel kvantitatívan és minőségileg is meghatározható. Például olyan reagensekkel, mint a ditizon, murexid, arsazen stb.

A cink spektrális meghatározása. A spektrális elemzési módszerek nagyon kényelmesek a cink kimutatására. Az elemzést három sorból álló csoporton végezzük: 3345, 02 I; 3345,57 I 3345,93 I A, amelyek közül az első a legintenzívebb, vagy egy sorpár: 3302,59 I és 3302,94 I A.

A műszeres (fizikai és fizikai-kémiai) elemzési módszerek az anyagok mért fizikai tulajdonságai és minőségi és mennyiségi összetétele közötti kapcsolat felhasználásán alapulnak. Mivel az anyagok fizikai tulajdonságait különféle eszközökkel - „műszerekkel” mérik, ezeket az elemzési módszereket műszeres módszereknek is nevezik.

A fizikai-kémiai elemzési módszerek teljes száma meglehetősen nagy - több tucatnyit tesz ki. Közülük a következőknek van a legnagyobb gyakorlati jelentősége:

optikai módszerek, anyagok optikai tulajdonságainak mérésén alapul;

elektrokémiai módszerek, a rendszer elektrokémiai tulajdonságainak mérésén alapul;

kromatográfiás módszerek, különböző anyagok szelektív szorpciós képességének felhasználásán alapul.

E csoportok közül a módszerek számát tekintve a legkiterjedtebb, gyakorlati jelentőséggel bírva pedig a legfontosabb a csoport optikai elemzési módszerek .

Emissziós spektrális elemzés. A módszer egy anyag (atomok vagy ionok) által kibocsátott fény intenzitásának mérésén alapul, amikor azt energetikailag gerjesztik, például egy elektromos kisülés plazmájában. A módszer lehetővé teszi egy anyag mikro- és ultra-mikromennyiségének meghatározását, valamint több elem rövid időn belüli elemzését.

Lángfotometria az emisszióelemzés egy fajtája. A gázláng felhasználásán alapul, mint a sugárzás gerjesztésének energiaforrásaként. A módszert elsősorban alkáli- és alkáliföldfémek elemzésére használják.

Abszorpciós spektrális analízis Az elemzett anyagok sugarainak abszorpciós spektrumainak vizsgálatán alapul. Amikor a fény vagy összetevői áthaladnak az oldaton, elnyelődik vagy visszaverődik. Az anyag természetét és koncentrációját a sugarak elnyelésének vagy visszaverődésének mértéke alapján ítélik meg.

Atomabszorpciós elemzés. A módszer a monokromatikus sugárzás abszorpciójának mérésén alapul az analit atomjai által a gázfázisban az anyag porlasztása után.

Nefelometriai elemzés. Az oldatban szuszpendált szilárd részecskék fényvisszaverődésén alapul. Az elemzést nefelométerrel végezzük.

Lumineszcens elemzés a lumineszcencián (egy anyag különböző energiaforrások általi gerjesztésekor fellépő izzás) alapuló optikai elemzési módszerek összessége. A gerjesztés módszere (forrása) szerint megkülönböztetik: Röntgen lumineszcencia - egy anyag fénye röntgensugárzás hatására; x fényesség - egy anyag izzása egy kémiai reakció energiája miatt.

Az analitikai gyakorlatban a lumineszcencia valamennyi típusa közül a legelterjedtebb a fluoreszcencia, amely sugárzás hatására a spektrum UV és látható tartományaiban lép fel. A röntgenfluoreszcencia módszer nagy előnye, hogy a mintát roncsolás nélkül lehet elemezni, ami különösen értékes egyedi termékek elemzésekor.

Elektrokémiai elemzési módszerek az elektróda felületén vagy az elektródához közeli térben lezajló folyamatok tanulmányozásán és felhasználásán alapulnak. Analitikai jel lehet bármilyen elektromos paraméter (potenciál, áram, ellenállás stb.), amely funkcionális függéssel kapcsolódik a vizsgált oldat koncentrációjához és mérhető.

Vannak direkt és közvetett elektrokémiai módszerek.

BAN BEN közvetlen módszerek Az áramerősség (potenciál stb.) függését a meghatározandó komponens koncentrációjától használják. BAN BEN indirekt módszerek Megmérjük az áramerősséget (potenciál stb.), hogy megtaláljuk a megfelelő titrálóval meghatározandó komponenst, azaz a mért paraméternek a titrálószer térfogatától való függését használjuk.

A leggyakoribb elektrokémiai elemzési módszerek a potenciometrikus, voltammetriás és konduktometrikus elemzési módszerek.

Potenciometrikus módszer az elektródpotenciálok mérésén alapul, amelyek az ionok aktivitásától függenek, és híg oldatokban - az ionok koncentrációjától.

A mérésekhez a galvánelem két elektródából áll: egy referenciaelektródából (amelynek az elektródpotenciálja ismert) és egy indikátorelektródából, amelyen a fő folyamat - ioncsere és az elektródpotenciál keletkezik, amelyet összehasonlítással mérünk. . Ezután a Nernst-egyenlet segítségével meghatározzuk a meghatározandó komponens mennyiségét.

Potenciometrikus titrálás a potenciometriás mérések eredményei alapján az ekvivalenciapont meghatározása alapján. Az ekvivalenciapont közelében éles változás (ugrás) történik az indikátorelektróda potenciáljában.

A potenciometrikus titráláshoz egy áramkört állítanak össze a vizsgált oldatban lévő indikátorelektródából és egy referenciaelektródából. Referenciaelektródaként leggyakrabban kalomelt vagy ezüst-kloridot használnak.

Voltammemetriás elemzési módszer a polarizáció vizsgálata alapján ill áram-feszültség görbék(áram-feszültség görbéi), amelyeket akkor kapunk, ha az analit oldatának elektrolízise során a feszültséget fokozatosan növeljük és az áramerősséget rögzítjük. Az elektrolízist könnyen polarizálható, kis felületű elektróddal kell elvégezni, amelyen az anyag elektroredukciója vagy elektrooxidációja történik.

Amperometrikus titrálás(potenciometrikus polarizációs titrálás) a voltammetriás módszer egyik fajtája (a polarográfiával együtt). Egy elektrokémiai cella elektródái közötti áram mérésén alapul, amelyre a határáram értékének megfelelő feszültséget kapcsolnak. Ezen adatok alapján az „áramerősség – titráló térfogat” koordinátákban amperometrikus titrálási görbét készítünk, és grafikusan megtaláljuk az ekvivalencia pontot. A forgó platina, grafit és más szilárd elektródákat általában indikátorelektródákként használják az amperometrikus titrálásoknál.

Példák problémamegoldásra

1. példa Amikor az Ag + ezüstkationokat vizes oldatban Cl-klorid ionokkal reagálva fedezik fel, fehér AgCl ezüst-klorid csapadékot képezve.

Ag + + Cl – ® AgCl↓

ezüstkationok kimutatási határa 0,1 μg, maximális hígítás V lim = 1∙ 10 4 ml/g. Határozza meg a határkoncentrációt VAL VEL lim és minimális hangerő V min rendkívül híg oldat.

Megoldás. Keressük meg a korlátozó koncentrációt VAL VEL min:

C min = = = 1 ∙ 10 –4 g/ml.

Számítsuk ki egy rendkívül híg oldat minimális térfogatát:

V min = = = 0,001 ml.

Így a rendkívül híg oldat maximális koncentrációja VAL VEL min = 1 ∙ 10 -4 g/ml és minimális térfogat V min = 0,001 ml.

2. példa Az Ag + ezüstkationok felnyithatók CrO kromát ionokkal való reakcióval, így vörös Ag 2 CrO 4 ezüst-kromát csapadék képződik

2 Ag + + CrO → Ag 2 CrO 4

nál nél V min = 0,02 ml ezüst-nitrát AgNO 3 moláris koncentrációjú vizes oldatában VAL VEL(AgNO 3) = 0,0004 mol/l. Határozza meg a g kimutatási határértéket és a határhígítást V lim az Ag + kationra.

Megoldás. Határozzuk meg először az ezüstkationok határkoncentrációját, figyelembe véve, hogy a problémafelvetés megadja az ezüst-nitrát koncentrációját, mol/l-ben kifejezve:

C min = = = 4–10–5 g/ml,

Ahol M(Ag +) – ezüst atomtömege.

g = C min V min ∙ 10 6 = 4 ∙ 10 -5 ∙ 0,02 ∙ 10 6 = 0,8 μg,

V lim = = = 2,5 ∙ 10 –4 ml/g.

Így az Ag + g kation kimutatási határa = 0,8 μg, és a határhígítás V lim = 2,5 ∙ 10 –4 ml/g.

3. példa

Válasszuk szét az Al +3 és Mg +2 kationokat csoportos reagens segítségével.

Megoldás. Az Al +3 a IV. csoportba tartozik, a Mg +2 pedig az V. csoportba tartozik. A IV. és V. csoportba tartozó kationok csoportreagense nátrium-hidroxid. A megfelelő hidroxidok kicsapódása analitikai jelként figyelhető meg:

Al +3 + 3OH – ⇄ Al(OH) 3 ↓;

Mg +2 + 2OH – ⇄ Mg(OH) 2 ↓.

Ha azonban feleslegben adjuk hozzá a reagenst, az Al(OH)3 feloldódik, és komplex vegyületet képez, de a Mg(OH)2 nem:

Al(OH)3 + NaOH ⇄ Na;

Mg(OH)2 + NaOH 1.

Így az elválasztás során az Al +3 kation a szűrletben, a Mg +2 kation pedig a csapadékban lesz.

4. példa

Mekkora térfogatú, 2%-os tömeghányadú AgNO 3 oldatra lesz szükség a klorid kicsapásához egy 0,4382 g tömegű CaCl 2 ∙ 6 H 2 O mintából?

Megoldás. Az AgNO 3 tömegét az egyenértékek törvénye alapján számítjuk ki.

V. Ostwald érdeklődött instrumentális elemzési módszerek. Különböző oldatok abszorpciós spektrumait tanulmányozta a látható tartományban, és 300 különböző rendszer segítségével kimutatta, hogy az elektrolit oldat színét a teljes disszociáció körülményei között a fény ionjai általi additív abszorpciója határozza meg; Nagyobb gyakorlati jelentőséggel bírt V. Ostwald S.-hez írt levelében. Arrhenius még 1892-ben. A vita arról szólt, hogy lehetséges-e a fémionok nagyon alacsony koncentrációinak közvetlen potenciometrikus meghatározása megfelelő galvanikus elektromotoros erőből. sejt. A valós tárgyak közvetlen potenciometrikus elemzésére szolgáló módszerek azonban jóval később – már a XX.

Sajnos a hazai analitikus kémia tankönyvekben W. Ostwald neve általában csak kapcsolatban szerepel (a hígítás törvénye és a mutatók elmélete; egyéb elméleti eredményeit a szerzőre való hivatkozás nélkül mutatjuk be. De a lényeg nem az Fel kell ismerni, hogy W. Ostwald és iskolája emelte a kémiai elemzési módszereket empirikusról magasabb, elméleti alapú szintre, ami lehetővé tette az optimális elemzési körülmények és a megfelelő reagensek előzetes kiválasztását, valamint előrejelzését. A híres orosz kémikus, P. I. Walden azt írta, hogy V. Ostwald könyvei igazi kalauz az analitikus kémia felfedezéseihez.

W. Ostwald kémiai-analitikai (és egyéb) munkái jelentőségének alábecsülése hazánkban két, viszonylag véletlenszerű körülménnyel magyarázható. Először is, W. Ostwald filozófiai elképzelései heves vitákat váltottak ki, amelyekben számos híres tudós és közéleti személyiség élesen bírálta. V. I. Lenin különösen „nagyon nagy vegyésznek és nagyon zavart filozófusnak” tartotta Ostwaldot. A V. Ostwald filozófiai műveihez fűződő negatív attitűd – akarva-akaratlanul – átkerült munkásságának egészére. Másodszor, a „fizikai” megoldáselmélet egyik megalkotójaként V. Ostwald élesen polemizált orosz kémikusokkal, akik főként a „kémiai” megoldáselmélet hívei voltak (D. I. Mengyelejev, D. P. Konovalov, N. N. Beketov stb.). ). Mindkét fél szükségtelenül kemény kijelentéseket tett. Később kiderült, hogy ebben a vitában lényegében egyik félnek sem volt teljesen igaza, a megoldások „kémiai” és „fizikai” elméletei az ionhidratáció vizsgálataiban közelebb kerültek egymáshoz (I. A. Kablukov), majd egyesültek, de a régi vita visszhangja továbbra is megmaradt. században érezhető volt.

Miután W. Ostwald nyugdíjba vonult (1906), és abbahagyta az aktív kémiai kutatásokat, tanítványai és követői kidolgozták a titrimetriás analízis elméletét, és gyakran konzultáltak tanárukkal. Különösen sok mutató disszociációs állandóját határozták meg (E. Zalm, 1907). Az Ostwald iskola egyik fő eredménye a titrálási folyamat neutralizációs görbék formájában történő modellezése volt (J. Hildebrandt, 1913). Ennek alapján értékelni lehetett az erős és gyenge elektrolitok titrálásának lehetőségét, kiszámítani a hígítási határokat és a mutatók pontatlan kiválasztásával kapcsolatos hibákat. A dán Niels Bjerrum monográfiája „Az alkalimetrikus és savas titrálás elmélete” (1914) nagy jelentőséggel bírt. Ebben a könyvben jelent meg először egyértelmű ajánlás arra vonatkozóan, hogy mely savak és milyen bázisok titrálhatók kellően nagy pontossággal, és Bjerrum elméletileg bebizonyította, hogy ha a disszociációs állandó kisebb, mint 10 -10, akkor a titrálás még viszonylag tömény környezetben sem lehetséges. megoldásokat.

Az analitikai kémia fejlődése szempontjából ezekben az években a pufferoldatok feltalálásának volt a legnagyobb gyakorlati jelentősége. Elméleti szempontból nagyon fontos volt a „hidrogénindex” (pH) fogalmának bevezetése. Mindkét újítás Ostwald ionegyensúlyi elképzeléseinek felhasználása eredményeként jött létre, de először nem elemzők, hanem biokémikusok alkalmazták őket. 1900-ban O. Fernbach és L. Euben egyes enzimek aktivitását tanulmányozták az oldat eltérő savassága mellett, és arra a következtetésre jutottak, hogy az enzimaktivitás relatív állandósága savak vagy lúgok hozzáadásakor azzal magyarázható, hogy ugyanabban az oldatban egy mono- és dihidrogén-foszfátok keveréke ("olyan keverék, mint az autó puffertárcsa, gyengíti a savak és lúgok hatását"). Kicsit később a magyar biokémikus P. Seely kezdett specifikusan ismert és megközelítőleg állandó hidrogénion-koncentrációjú pufferoldatokat bevinni a vizsgált vérszérummintákba. Úgy tűnik, B. Fels (Nernst tanítványa) volt az első, aki 1904-ben acetátos és ammóniás pufferoldatokat használt a kémiai elemzés gyakorlatában.

Søren Sørensen dán biokémikus 1909-ben az enzimek aktivitását tanulmányozva az oldatok különböző savassága mellett megállapította, hogy az enzimaktivitás változását nem a hozzáadott sav természete vagy akár koncentrációja határozza meg, hanem a hidrogénionok koncentrációja, amelyek az oldatban keletkeznek. savat adunk hozzá. Az enzimaktivitás számításait jelentősen leegyszerűsítette, ha ezen ionok koncentrációjának az ellenkező előjellel vett decimális logaritmusát használtuk érvként, azaz. pH indikátor. Igaz, S. Sørensen kerekített (egész) pH-értékeket használt. Valamivel később meglehetősen pontos módszereket dolgoztak ki ennek a mutatónak a mérésére. Ezek színes sav-bázis indikátorok használatán vagy potenciometrikus méréseken alapultak. Mindkét pH mérési módszer kifejlesztéséhez jelentős mértékben hozzájárult az akkor fiatal (1921) holland analitikus kémikus, Isaac Moritz Kolthoff (1894-1997). Később (1927) az USA-ba költözött, ahol évtizedeken át az amerikai analitikus vegyészek általánosan elismert vezetője volt.

1926-ban I. M. Kolthoff kiadott egy kiváló monográfiát „Volume Analysis” címmel, amely a titrimetriás elemzés egészének elméleti alapjait foglalta össze. E módszer sorsa szempontjából ugyanolyan fontos volt, mint annak idején Mohr monográfiája. Ezt követően e könyv alapján I. M. Kolthof összeállított egy kétkötetes kézikönyvet a titrimetriás elemzésről, majd egy analitikus kémia tankönyvet amerikai egyetemek hallgatói számára.

A monográfia előszavában I. M. Kolthoff ezt írta: „Azt, hogy a javasolt könyvben össze merem hozni a volumetrikus elemzés tudományos alapjait, indokolja az a lehetőség, hogy az elméleti ismeretek segítségével nem csak az ismert módszereket lehet továbbfejleszteni, hanem újakat is találni. Ehhez részletesen mérlegelnie kell a megfelelő reakciót, valamint a mutató működését a tömeghatás törvénye szempontjából. Amikor a rendszer egyensúlyban van, a matematikai elemzés viszonylag egyszerűen meghatározza a titrálás lehetőségét, az optimális feltételek megtalálását, valamint a titrálási hibákat... Így nem kell pusztán empirikusan keresni az új módszereket, de nagyrészt meg lehet elméletileg már levezethető.” A korábban J. Hillebrandt, E. Salm, N. Bjerrum és más W. Ostwald-i iskola fizikai kémikusai által elért eredmények általánosítása és kísérleti ellenőrzése mellett, amelyhez ideológiailag maga I. M. Kolthoff is tartozott, a szerző számos előterjesztést terjesztett elő. új rendelkezéseket, számításokkal és kísérletekkel megerősítve. Elvégeztük a titrálási görbék részletes matematikai elemzését (ugrás magassága, potenciál számítása az ekvivalenciapontban, keverékek titrálásának kritériumai stb.). A különböző tényezők által okozott titrálási hibákat összehasonlítjuk. I. M. Kolthof ugyanakkor úgy vélte, hogy megbízható elméleti előrejelzések csak a semlegesítés, a kicsapódás és a komplexképződés reakcióira adhatók. Az egyensúly elérésének alacsony sebessége és számos oxidációs-redukciós folyamat lépcsőzetes jellege jelentősen csökkenti a redoxmetriával kapcsolatos elméleti előrejelzések értékét.

R. Petere 1898-ban kezdte meg a redox titrálás elméleti alapjainak megteremtését. Számos kísérletben tesztelte a híres Nernst-formula (1889) alkalmazhatóságát és helyességét is, amelyet redoxmetrikus titrálási görbék készítésére használtak. F. Crotogino (valós potenciálok, pH hatása) és más szerzők sikeresen dolgoztak ugyanezen a területen. Kolthoff saját redoxmetriai munkája is a Nernst-egyenlettel függött össze, de a szerző részletesen megvizsgálta a redox folyamatok kinetikai vonatkozásait, beleértve a katalitikus hatásokat és az indukált reakciókat, és megvizsgálta az ekvivalenciapontban lévő potenciált befolyásoló tényezőket. Más munkáiban I. M. Kolthoff tulajdonképpen megalkotta a potenciometrikus és amperometrikus titrálás elméletét, és a „potenciometrikus titrálás” és az „amperometrikus titrálás” kifejezéseket is ő vezette be a tudományba. Ha összehasonlítjuk I. M. Kolthoff titrimetriás analízis elméletéről szóló könyvét a mai analitikus kémia tankönyveinek megfelelő részeivel, csak meglepődhetünk azon, mennyire modernnek tűnik egy 80 évvel ezelőtt írt könyv tartalma és stílusa.

Az utóbbi években egyre inkább elterjedtek a műszeres elemzési módszerek, amelyek számos előnnyel járnak: gyorsaság, nagy érzékenység, több komponens egyidejű meghatározásának lehetősége, több módszer kombinációja, automatizálás és számítógépek használata az elemzési eredmények feldolgozására. A műszeres elemzési módszerek általában érzékelőket (szondákat), és mindenekelőtt kémiai érzékelőket használnak, amelyek információt szolgáltatnak a környezet összetételéről, amelyben találhatók. Az érzékelők az információ tárolására és automatikus feldolgozására szolgáló rendszerhez csatlakoznak.

A műszeres elemzési módszereket hagyományosan három csoportra oszthatjuk: spektrális és optikai, elektrokémiai és kromatográfiás elemzési módszerekre.

A spektrális és optikai elemzési módszerek az analit és az elektromágneses sugárzás (EMR) kölcsönhatásán alapulnak. A módszerek besorolása több szempont szerint történik - hogy az EMR a spektrum egy bizonyos részéhez tartozik-e (UV spektroszkópia, fotoelektrokolorimetria, IR spektroszkópia), az anyagok EMR-rel való kölcsönhatásának mértéke (atom, molekula, atommag), fizikai jelenség (emisszió, felszívódás stb.). A spektrális és optikai módszerek főbb jellemzőik szerinti osztályozását a táblázat tartalmazza. 12.

Az atomemissziós spektroszkópia a gázhalmazállapotú gerjesztett atomok által kibocsátott fény hullámhosszának és intenzitásának mérésén alapuló elemzési módszerek csoportja.

12. táblázat.

Spektrális és optikai módszerek osztályozása

Fizikai jelenség	Interakciós szint
Atom	Molekula
Spektrális módszerek
Fényelnyelés (adszorpció)	Atomadszorpciós spektroszkópia (AAS)	Molekuláris adszorpciós spektroszkópia (MAS): fotoelektrokolorimetria, spektrofotometria
Fénykibocsátás (emisszió)	Atomemissziós spektroszkópia (AES): lángfotometria	Molekulaemissziós spektroszkópia (MES): lumineszcenciaanalízis
Másodlagos kibocsátás	Atomfluoreszcencia spektroszkópia (AFS)	Molekuláris fluoreszcencia spektroszkópia (MFS)
Fényszórás	-	Szórványspektroszkópia: nefelometria, turbidometria
Optikai módszerek
Fénytörés	-	Refraktometria
A sík polarizált fény forgása	-	Polarimetria

Az emisszióanalízis során a gázfázisban lévő analitot gerjesztik, energiát adva a rendszernek EMR formájában. Az atom normál állapotból gerjesztett állapotba való átmenetéhez szükséges energiát ún gerjesztési energia (gerjesztési potenciál ) . Az atom 10 -9 - 10 -8 másodpercig gerjesztett állapotban marad, majd alacsonyabb energiaszintre visszatérve egy szigorúan meghatározott frekvenciájú és hullámhosszú fénykvantumot bocsát ki.

Lángfotometria– a lángban gerjesztett atomok sugárzásának fotometriai mérésén alapuló elemzési módszer. A láng magas hőmérséklete miatt az alacsony gerjesztési energiájú elemek - alkáli- és alkáliföldfémek - spektruma gerjesztődik.

A kvalitatív elemzést a lánggyöngyök színe és az elemek jellegzetes spektrumvonalai alapján végezzük. Az illékony fémvegyületek az égő lángját ilyen vagy olyan színben színezik. Ezért, ha a vizsgált anyagot platina- vagy nikrómhuzalon egy színtelen égőlángba adja, akkor a láng bizonyos elemek anyagainak jelenlétében elszíneződik, például a következő színekben: élénksárga (nátrium), lila ( kálium), téglavörös (kalcium), kárminvörös (stroncium), sárga-zöld (réz vagy bór), halványkék (ólom vagy arzén).

A kvantitatív elemzés alapja a meghatározandó elem spektrális vonala intenzitásának a mintában való koncentrációjától való empirikus függése kalibrációs grafikon segítségével.

Fotoelektrokolorimetria a spektrum látható tartományában (400–760 nm) az analit általi fényelnyelésen alapul; Ez a molekuláris adszorpciós spektroszkópia egy fajtája. Az elemzés során a fényelnyelő oldaton áthaladó fényáram részben szétszóródik és megtörik, de nagy része elnyelődik, ezért a fényáram intenzitása a kimeneten kisebb, mint a bemeneten. Ezt a módszert a valódi megoldások kvalitatív és kvantitatív elemzésére használják.

Turbidimetriás módszer a monokromatikus fénynek az analit lebegő részecskéi általi abszorpcióján és szórásán alapul. A módszer szuszpenziók, emulziók elemzésére, oldatokban, természetes és technológiai vizekben gyengén oldódó vegyületek képzésére képes anyagok (kloridok, szulfátok, foszfátok) meghatározására szolgál.

NAK NEK optikai elemzési módszerek ide tartozik a refraktometria és a polarimetria.

Refraktometriás módszer a fénytörésen alapul, amikor egy sugár áthalad az átlátszó homogén közegek határfelületén. Amikor egy fénysugár a két közeg határfelületére esik, részleges visszaverődés a határfelületről és a fény részleges terjedése a másik közegben történik. A módszer az anyagok azonosítására és gyakoriságára, mennyiségi elemzésére szolgál.

Polarimetria– optikai nem spektrális elemzési módszer, amely egy síkpolarizált monokromatikus fénysugár optikailag aktív anyagok általi elforgatásán alapul. A módszer csak olyan optikailag aktív anyagok (szacharóz, glükóz stb.) minőségi és mennyiségi elemzésére szolgál, amelyek képesek a fény polarizációs síkjának elforgatására.

Elektrokémiai elemzési módszerek a potenciálok, az áramerősség és egyéb jellemzők mérésén alapulnak az analit és az elektromos áram kölcsönhatása során. Ezek a módszerek három csoportra oszthatók: áram hiányában fellépő elektródreakciókon alapuló módszerek ( potenciometria ); áram hatására fellépő elektródreakciókon alapuló módszerek ( voltammetria, coulometria, elektrogravimetria ); elektródreakció nélküli méréseken alapuló módszerek ( konduktometria – alacsony frekvenciájú titrálás és oszcillometria – nagyfrekvenciás titrálás).

Alkalmazási módok szerint az elektrokémiai módszereket osztályozzuk egyenes , az analitikai jelnek az anyag koncentrációjától való közvetlen függése alapján, és közvetett (az ekvivalenciapont megállapítása a titrálás során).

Az analitikai jel regisztrálásához két elektróda szükséges - egy indikátor elektróda és egy referenciaelektróda. Olyan elektródát nevezünk, amelynek potenciálja a detektált ionok aktivitásától függ indikátor. Gyorsan és reverzibilisen kell reagálnia az oldatban észlelt ionok koncentrációjának változásaira. Olyan elektródát nevezünk, amelynek potenciálja nem függ a detektált ionok aktivitásától, és állandó marad referencia elektróda . Például az oldatok pH-értékének meghatározásakor indikátorelektródként üvegelektródát, referenciaelektródaként ezüst-klorid elektródát használnak (lásd 9. témakör).

Potenciometrikus módszer reverzibilis galvánelemek elektromotoros erőinek mérésén alapul, és az oldatban lévő ionok koncentrációjának (aktivitásának) meghatározására szolgál. A számításokhoz a Nernst-egyenletet használják.

Voltammetria– az analit elektrokémiai oxidációján vagy redukcióján alapuló, mikroelektródán végbemenő és diffúz áram kialakulását okozó eljárások csoportja. A módszerek az áram-feszültség görbék (voltammográfiák) vizsgálatán alapulnak, amelyek tükrözik az áram függőségét az alkalmazott feszültségtől. A voltammográfiák lehetővé teszik, hogy egyidejűleg információt szerezzünk az elemzett oldat minőségi és mennyiségi összetételéről, valamint az elektródák folyamatának természetéről.

A voltammetriás módszerekben két- és háromelektródos cellákat használnak. Az indikátorelektródák olyan működő polarizálható elektródák, amelyeken egy anyag elektrooxidációs vagy elektroredukciós folyamata megy végbe; referenciaelektródák – a második típusú elektródák (telített ezüst-klorid vagy kalomel).

Ha működő polarizálható elektródaként folyamatosan megújuló felületű, csöpögő higanyelektródát használunk, és referenciaelektródaként a cella alján lévő higanyréteg szolgál, akkor a módszer ún. polarográfia .

A modern voltammetriában bármilyen indikátorelektródát használnak (forgó vagy álló platina vagy grafit, álló higany), kivéve a csöpögő higanyelektródát.

Konduktometrikus módszer az oldatok elektromos vezetőképességének mérésén alapul, a jelenlévő töltött részecskék koncentrációjától függően. Az elemzés tárgyai elektrolitoldatok. A híg oldatok elektromos vezetőképessége arányos az elektrolitok koncentrációjával. Ezért az elektromos vezetőképesség meghatározásával és a kapott értéket a kalibrációs grafikonon szereplő értékkel összehasonlítva megtalálhatja az elektrolit koncentrációját az oldatban. A konduktometriai módszer például meghatározza a nagy tisztaságú víz teljes szennyezőanyag-tartalmát.

Kromatográfiás módszerek Az elválasztás, az azonosítás és a mennyiségi meghatározás az egyes komponensek különböző mozgási sebességén alapul egy mozgófázisú áramlásban egy állófázisú réteg mentén, és mindkét fázisban jelen vannak az analitok. Az elválasztás hatékonysága ismételt szorpciós-deszorpciós ciklusokkal érhető el. Ebben az esetben a komponensek tulajdonságaik szerint eltérően oszlanak el a mobil és az állófázis között, ami szétválást eredményez. A kromatográfiás módszerek hagyományosan gázkromatográfiára, ioncserére és papírra oszthatók.

Gáz kromatográfia– eljárás illékony, hőstabil vegyületek szétválasztására, amely az anyagok fázisok közötti eloszlásán alapul, amelyek közül az egyik gáz, a másik szilárd szorbens vagy viszkózus folyadék. A keverék komponenseinek szétválása a vizsgált anyagok eltérő adszorpciós kapacitása vagy oldhatósága miatt következik be, amikor gázelegyük egy oszlopban mozog, miközben a mozgófázis az állófázis mentén áramlik.

A gázkromatográfiában az elemzés tárgyát a 400-nál kisebb molekulatömegű és 300 0 C-nál kisebb forráspontú gázok, folyadékok és szilárd anyagok képezik. A kromatográfiás elválasztás során a vizsgált vegyületeket nem szabad megsemmisíteni.

Ioncserélő kromatográfia– az anyagok elválasztásának és elemzésének módszere, amely a vizsgált keverék és egy ioncserélő (ioncserélő) egyenértékű ioncseréjén alapul. A heterogén rendszer fázisai között ioncsere zajlik. Az állófázis ioncserélők; A víz általában mozgékony, mivel jó oldó és ionizáló tulajdonságokkal rendelkezik. A kicserélt ionok koncentrációjának arányát az oldatban és a szorbens (ioncserélő) fázisban az ioncsere egyensúly határozza meg.

Papírkromatográfia A síkkromatográfiára utal, az analitoknak két nem elegyedő folyadék közötti eloszlásán alapul. A megoszlási kromatográfiában az anyagok szétválása a két nem elegyedő folyadék közötti komponensek eloszlási együtthatóinak különbségei miatt következik be. Az anyag mindkét fázisban oldat formájában van jelen. Az állófázis megmarad a kromatográfiás papír pórusaiban anélkül, hogy kölcsönhatásba lépne vele, a papír az állófázis hordozójaként működik.

Így az elektrokémia, a sugárzás szorpciója, emissziója, abszorpciója vagy visszaverődése, valamint a részecskék mágneses mezőkkel való kölcsönhatása törvényeinek alkalmazása lehetővé tette számos, nagy érzékenységgel, sebességgel és megbízhatósággal jellemezhető műszeres elemzési módszer létrehozását. az elszántság és a többkomponensű rendszerek elemzésének képessége.

Kérdések az önálló tanuláshoz:

1. Mi az anyag kémiai azonosítása?

2. Milyen típusú elemzéseket ismer?

3. Milyen az anyagok tisztasága?

4. Hogyan történik a szervetlen anyagok kationjainak azonosítása?

5. Hogyan azonosíthatók a szervetlen anyagok anionjai?

6. Hogyan osztályozzák a kvantitatív elemzési módszereket?

7. Mik a gravimetriás elemzési módszer alapjai?

8. Melyek a titrimetriás elemzési módszerek jellemzői?

9. Melyek a kémiai elemzési módszerek jellemzői?

10. Hogyan osztályozzák a műszeres elemzési módszereket?

11. Mik az elektrokémiai elemzési módszerek alapjai?

12. Mik a kromatográfiás elemzési módszerek alapjai?

13. Mik az optikai elemzési módszerek alapjai?

Irodalom:

1. Akhmetov N.S. Általános és szervetlen kémia. M.: Felsőiskola. – 2003, 743 p.

2. Akhmetov N.S. Laboratóriumi és szemináriumi órák általános és szervetlen kémiából. M.: Felsőiskola. – 2003, 367 p.

3. Vasziljev V.P. Analitikai kémia. - M.: Feljebb. iskola – 1989, 1. rész, 320 p., 2. rész, 326 p.

4. Korovin N.V. Általános kémia. - M.: Feljebb. iskola – 1990, 560 p.

5. Glinka N.L. Általános kémia. – M.: Feljebb. iskola – 1983, 650 p.

6. Glinka N.L. Általános kémia feladat- és gyakorlatgyűjteménye. – M.: Feljebb. iskola – 1983, 230 p.

7. Általános kémia. Biofizikai kémia. A biogén elemek kémiája./ Ed. Yu.A. Ershova - M.: Felső. iskola – 2002, 560 p.

8. Frolov V.V. Kémia. – M.: Feljebb. iskola – 1986, 450 p.

Mit csinálunk a kapott anyaggal:

Ha ez az anyag hasznos volt az Ön számára, elmentheti az oldalára a közösségi hálózatokon:

Csipog

Az összes téma ebben a részben:

Voronyezs 2011
1. számú előadás (2 óra) Bevezetés Kérdések: 1. Kémia tantárgy. A kémia jelentősége a természet tanulmányozásában és a technika fejlődésében. 2. Alap

A kémia alapvető mennyiségi törvényei
A kémia alapvető mennyiségi törvényei a következők: az összetétel állandóságának törvénye, a többszörös arányok törvénye és az egyenértékek törvénye. Ezeket a törvényeket a 13. század végén – a 19. század elején fedezték fel, ill.

Az atom szerkezetének modern modellje
Az atomszerkezet modern elmélete J. Thomson munkásságán alapul (aki 1897-ben fedezte fel az elektront, és 1904-ben javasolta az atom szerkezetének modelljét, amely szerint az atom egy töltött gömb

Orbitális kvantumszám 0 1 2 3 4
Minden l értéke egy speciális alakú pályának felel meg, például az s-pálya gömb alakú, a p-pálya súlyzó alakú. Ugyanebben a héjban az alszintek energiája növekszik az E sorozatban

Többelektronos atomok szerkezete
Mint minden rendszer, az atomok is minimális energiára törekszenek. Ez az elektronok bizonyos állapotában érhető el, pl. az elektronok bizonyos pályák feletti eloszlásánál. Rekord

Az elemek periodikus tulajdonságai
Mivel az elemek elektronszerkezete periodikusan változik, ezért ennek megfelelően az elemek elektronszerkezetük által meghatározott tulajdonságai, mint például az ionizációs energia,

D.I.Mengyelejev elemeinek periódusos rendszere
1869-ben D. I. Mengyelejev bejelentette a periodikus törvény felfedezését, amelynek modern megfogalmazása a következő: az elemek tulajdonságai, valamint vegyületeik formái és tulajdonságai

A kémiai kötések általános jellemzői
Az anyag szerkezetének doktrínája megmagyarázza a különböző halmazállapotú anyagok szerkezetének sokféleségét. A modern fizikai és fizikai-kémiai módszerek lehetővé teszik a kísérleti meghatározást

A kémiai kötések típusai
A kémiai kötések fő típusai közé tartoznak a kovalens (poláris és nem poláris), ionos és fémes kötések. A kovalens kötés egy létrejött kémiai kötés

Az intermolekuláris kölcsönhatások típusai
Azokat a kötéseket, amelyek kialakulása során az elektronikus héjak átrendeződése nem következik be, molekulák közötti kölcsönhatásoknak nevezzük. A molekulák közötti kölcsönhatás fő típusai a következők:

Molekulák térszerkezete
A molekulák térbeli szerkezete függ az elektronfelhők átfedésének térbeli irányától a molekulában lévő atomok számával és a kötések elektronpárjainak számával.

Az anyagok halmazállapotának általános jellemzői
Szinte minden ismert anyag a körülményektől függően gáz, folyékony, szilárd vagy plazma halmazállapotú. Ezt az anyag halmozódási állapotának nevezzük. Ag

Egy anyag gáz halmazállapota. Az ideális gázok törvényei. Valódi gázok
A gázok gyakoriak a természetben, és széles körben használják a technológiában. Tüzelőanyagként, hűtőfolyadékként, vegyipari alapanyagként, mechanikai munkákhoz munkafolyadékként használják.

Egy anyag folyékony halmazállapotának jellemzői
A folyadékok tulajdonságaikban köztes helyet foglalnak el a gáz- és szilárd testek között. A forráspont közelében a gázokhoz hasonlóak: folyékonyak, nincs határozott formájuk, amorfak

Egyes anyagok jellemzői
Anyag A kristály típusa A kristályrács energiája, kJ/mol Hőmérséklet

A termodinamika általános fogalmai
A termodinamika olyan tudomány, amely az energia különböző formáinak egymásba való átalakulását vizsgálja, és megállapítja ezen átalakulások törvényeit. Mint önálló tudományág

Termokémia. A kémiai reakciók termikus hatásai
Bármilyen kémiai folyamat, valamint az anyagok számos fizikai átalakulása (párolgás, kondenzáció, olvadás, polimorf átalakulások stb.) mindig a belső tartalék tartalék változásával jár együtt.

Hess törvénye és annak következményei
Számos kísérleti tanulmány alapján az orosz akadémikus, G.I. Hess felfedezte a termokémia alaptörvényét (1840) - a valós világ hőösszegeinek állandóságának törvényét.

A hőgép működési elve. A rendszer hatékonysága
A hőmotor olyan berendezés, amely a hőt munkává alakítja. Az első hőgépet a 18. század végén találták fel (gőzgép). Most kettő van

Szabad és kötött energia. A rendszer entrópiája
Ismeretes, hogy az energia bármely formája teljesen átalakítható hővé, de a hő más típusú energiává csak részben, feltételesen a rendszer belső energiatartaléka.

A hőmérséklet hatása a kémiai reakciók irányára
DH DS DG Reakció iránya DH< 0 DS >0 DG< 0

A kémiai kinetika fogalma
A kémiai kinetika a kémiai reakciók sebességének és különböző tényezőktől való függésének tanulmányozása - a reagensek természete és koncentrációja, nyomás,

A kémiai reakciók sebességét befolyásoló tényezők. A tömeg cselekvés törvénye
A kémiai reakciók sebességét a következő tényezők befolyásolják: a reagáló anyagok jellege és koncentrációja; hőmérséklet, az oldószer jellege, katalizátor jelenléte stb.

A molekulák aktiválásának elmélete. Arrhenius egyenlet
Bármely kémiai reakció sebessége a reagáló molekulák ütközésének számától függ, mivel az ütközések száma arányos a reagáló anyagok koncentrációjával. Azonban nem minden asztal

A katalitikus reakciók jellemzői. A katalízis elméletei
A kémiai reakció sebessége katalizátorral szabályozható. Olyan anyagok, amelyek részt vesznek a reakciókban és megváltoztatják (leggyakrabban növelik) annak sebességét, és a reakció végén maradnak

Reverzibilis és visszafordíthatatlan reakciók. A kémiai egyensúly jelei
Minden reakció két csoportra osztható: reverzibilis és irreverzibilis. Az irreverzibilis reakciókat kicsapódás, rosszul disszociálódó anyag képződése vagy gázfelszabadulás kíséri. Megfordítható rea

Kémiai egyensúlyi állandó
Tekintsünk egy általános típusú reverzibilis kémiai reakciót, amelyben minden anyag azonos aggregációs állapotban van, például folyékony: aA + bB D cC + dD, ahol

Gibbs fázisszabály. Víz diagram
Heterogén egyensúlyi rendszerek minőségi jellemzői, amelyekben nem lép fel kémiai kölcsönhatás, hanem csak a rendszer alkotórészeinek átmenete figyelhető meg az egyik aggregációs állapotból

A víz fázisszabályának megvan a formája
С = 1+ 2 – Ф = 3 – Ф ha Ф = 1, akkor С = 2 (a rendszer kétváltozós) Ф = 2, akkor С = 1 (a rendszer egyváltozós) Ф = 3, akkor С = 0 (a rendszer nem változat) Ф = 4, akkor C = -1 (

Az anyagok kémiai affinitásának fogalma. Kémiai reakciók izotermák, izobárok és izokorok egyenletei
A „kémiai affinitás” kifejezés az anyagok azon képességére utal, hogy kémiai kölcsönhatásba léphetnek egymással. Különböző anyagok esetében ez a reagáló anyagok természetétől függ

A szolvát (hidrát) oldódás elmélete
Az oldatok két vagy több anyagból álló homogén rendszerek, amelyek összetétele meglehetősen tág határok között változhat, a megengedett oldat.

Az oldatok általános tulajdonságai
A 19. század végén Raoult, van't Hoff és Arrhenius nagyon fontos törvényeket hozott létre, amelyek az oldat koncentrációját az oldat feletti oldószer telített gőznyomásával, sebességével kapcsolják össze.

Folyékony oldatok fajtái. Oldhatóság
A folyékony oldatok képzésének képessége különböző mértékben fejeződik ki az egyes anyagokban. Egyes anyagok korlátlanul oldódnak (víz és alkohol), mások - csak korlátozott mértékben.

A gyenge elektrolitok tulajdonságai
Vízben vagy más, poláris molekulákból álló oldószerben oldva az elektrolitok disszociáción mennek keresztül, azaz. kisebb-nagyobb mértékben pozitívra és negatívra bomlik

Az erős elektrolitok tulajdonságai
Azokat az elektrolitokat, amelyek vizes oldatokban szinte teljesen disszociálnak, erős elektrolitoknak nevezzük. Az erős elektrolitok közé tartozik a legtöbb só, amely már a

Ha ezek a feltételek teljesülnek, a kolloid részecskék elektromos töltést és hidratáló héjat kapnak, ami megakadályozza kicsapódásukat
A kolloid rendszerek előállítására szolgáló diszperziós módszerek a következők: mechanikus - zúzás, őrlés, őrlés stb.; elektromos – fémszolok gyártása akció keretében

Kolloid oldatok stabilitása. Alvadás. Peptizálás
A kolloid oldat stabilitása az oldat alapvető tulajdonságainak állandósága: a szemcseméret megőrzése (aggregatív stabilitás)

Kolloid diszperz rendszerek tulajdonságai
A kolloid diszperz rendszerek minden tulajdonsága három fő csoportra osztható: molekuláris kinetikai, optikai és elektrokinetikai. Tekintsük a molekuláris kinetikát

Az anyagcsere folyamatok jellemzői
A kémiai reakciókat cserére és redoxra (Ox-Red) osztják. Ha a reakció nem változtatja meg az oxidációs állapotot, akkor az ilyen reakciókat cserereakcióknak nevezzük. Lehetségesek

A redox folyamatok jellemzői
A redox reakciók során az anyag oxidációs állapota megváltozik. A reakciók feloszthatók olyanokra, amelyek ugyanabban a reakciótérfogatban mennek végbe (például in

Az elektrokémia általános fogalmai. Első és második típusú karmesterek
Az elektrokémia a kémia egyik ága, amely az elektromos és kémiai energia kölcsönös átalakulásának mintázatait vizsgálja. Az elektrokémiai folyamatok feloszthatók

Az elektródpotenciál fogalma
Tekintsük a galvánelemekben végbemenő folyamatokat, vagyis a kémiai energiát elektromos energiává alakító folyamatokat. A galvánelemet elektrokémiai elemnek nevezzük

Galvanikus Daniel-Jacobi cella
Vegyünk egy rendszert, amelyben két elektróda saját ionjainak oldatában van, például egy Daniel-Jacobi galvánelem. Két félelemből áll: horganylemezből, bemerítve

A galvánelem elektromotoros ereje
Az elektródák közötti maximális potenciálkülönbséget, amely galvánelem működtetésekor elérhető, a cella elektromotoros erejének (EMF) nevezzük.

Polarizáció és túlfeszültség
A spontán folyamatok során kialakul az elektródák egyensúlyi potenciálja. Amikor az elektromos áram áthalad, az elektródák potenciálja megváltozik. Elektróda potenciálváltozás

Elektrolízis. Faraday törvényei
Az elektrolízis az elektrolitokon keresztül külső áramforrásból táplált elektromos áram hatására az elektródákon végbemenő folyamatokat nevezzük. Amikor megválasztják

Fémkorrózió
A korrózió a fémnek a környezettel való fizikai és kémiai kölcsönhatása következtében bekövetkező pusztulását jelenti. Ez egy spontán folyamat, amely a Gibbs energiarendszer csökkenésével következik be

Polimerek előállításának módszerei
A polimerek olyan nagy molekulatömegű vegyületek, amelyeket több ezertől sok millióig terjedő molekulatömeggel jellemeznek. A polimer molekulákat ún

Polimer szerkezet
A polimer makromolekulák lehetnek lineárisak, elágazóak és hálózatosak. A lineáris polimerek olyan polimerek, amelyek egydimenziós elemek hosszú láncaiból épülnek fel, pl.

A polimerek tulajdonságai
A polimerek tulajdonságai kémiai és fizikai tulajdonságokra oszthatók. Mindkét tulajdonság a polimerek szerkezeti jellemzőivel, előállításuk módjával és a bevitt anyagok természetével függ össze

Polimerek alkalmazása
Polimerekből szálakat, fóliákat, gumikat, lakkokat, ragasztókat, műanyagokat és kompozit anyagokat (kompozitokat) állítanak elő. A szálakat oldatok préselésével nyerik, ill

Néhány reagens a kationok azonosítására
Reagens képlete Kation Reakciótermék Alizarin C14H6O

Elektrokémiai módszerek. A legmegfelelőbb elektrokémiai elemzési módszerek a potenciometriás, polarográfiás és konduktometriás elemzési módszerek.

P o t e n t i o m e t r i c MÓDSZER Az elektródpotenciálok mérésén alapul, amelyek az ionok aktivitásától, híg oldatokban pedig az ionok koncentrációjától függenek. A fémelektródák potenciálját a Nernst-egyenlet határozza meg

Ennek megfelelően az ionkoncentráció a potenciálértékből ítélhető meg. A mérőcella egy mérő (jelző) elektródából és egy referenciaelektródából áll, amely nem érzékeny a vizsgálandó anyagra.

Egyre gyakrabban használják őket ion-szelektív elektródák, amelyek határfelületein ioncsere reakciók lépnek fel. Az ionszelektív elektróda potenciálja az aktivitástól, híg oldatokban pedig az ionkoncentrációtól függ a Nernst-egyenletnek megfelelően. A legszélesebb körben ismertek az ion-szelektív üvegelektródák a pH mérésére. Az üvegelektróda felületén ioncsere reakció megy végbe

Кt st + +Н р + Н st + +Кt р +

Kt st – üvegkationok (K +, Na +, Li +), p index oldatot jelent.

Az üveg és az oldat határfelületén potenciálugrás következik be, amelynek nagysága a hidrogénionok aktivitásától függ.

Egy üveggel és segédelektródákkal ellátott mérőcella csatlakozik az oldatok pH-értékének mérésére szolgáló pH-mérőhöz.

Az ipar ionszelektív elektródákat is gyárt Na +, K +, NH 4 +, Cl - ionok (meghatározási határ 10 -1 - 10 -6 mol/l) és Ca 2+, Mg 2+, NO koncentrációjának meghatározására. 3 - ionok (határmeghatározás 10 -1 – 10 -4 mol/l).

Konduktometria. A híg oldatok elektromos vezetőképessége arányos az elektrolitok koncentrációjával. Ezért az elektromos vezetőképesség meghatározásával és a kapott értéket a kalibrációs grafikonon szereplő értékkel összehasonlítva megtalálhatja az elektrolit koncentrációját az oldatban. A konduktometriai módszer például meghatározza a nagy tisztaságú víz teljes szennyezőanyag-tartalmát.

Kromatográfiás elemzés. Az elemzés kromatográfián alapul, amely lehetővé teszi a gázok, folyadékok és oldott anyagok két- és többkomponensű keverékeinek szorpciós módszerekkel történő, dinamikus körülmények közötti elválasztását. Az elemzést speciális műszerek - kromatográfok - segítségével végzik. Számos elemzési módszert dolgoztak ki, amelyeket a folyamat mechanizmusa és a részecskék jellege (molekuláris, ioncsere, precipitáció, megoszlási kromatográfia) és alkalmazási formák (oszlop, kapilláris, vékonyréteg és papír) szerint osztályoznak. . A molekuláris kromatográfia a molekulák eltérő adszorbeálhatóságán alapul az adszorbenseken, az ioncserélő kromatográfia pedig az oldat eltérő ioncserélő képességén. A csapadékkromatográfia az elemzett keverék komponensei által a hordozóra felvitt reagensekkel való kölcsönhatás során keletkező csapadékok eltérő oldhatóságát használja fel. A megoszlási kromatográfia az anyagok két nem elegyedő folyadék közötti eltérő eloszlásán alapul. A molekuláris (folyadék adszorpciós), ioncserélő és precipitációs kromatográfiát általában kromatográfiás oszlopokon végzik adszorbenssel, ioncserélő anyaggal vagy inert reagens hordozóval. A megoszlási kromatográfiát általában papíron vagy vékony abszorbens rétegen végezzük.

A kromatográfiás elemzési módszer előnyei közé tartozik a gyorsaság és a megbízhatóság, a keverék vagy oldat több komponensének meghatározásának lehetősége.

Optikai elemzési módszerek. Ezek a módszerek az anyagok és a sugárzás optikai tulajdonságainak mérésén, az elektromágneses sugárzásnak az elemzett anyag atomjaival vagy molekuláival való kölcsönhatásán alapulnak, amelyek sugárzást, abszorpciót vagy sugarak visszaverődését okozzák. Ide tartoznak az emissziós, lumineszcencia- és abszorpciós spektrális módszerek.

Az emissziós spektrumok vizsgálatán alapuló módszereket ún EMISSZIÓS SPEKTRÁLIS MÓDSZEREK elemzés. Az emissziós spektroszkópiai módszerben egy anyagmintát nagyon magas hőmérsékletre (2000-15000 °C) melegítenek. Amikor egy anyag elpárolog, atomokká vagy ionokká disszociál, amelyek sugárzást bocsátanak ki. A spektrográfon áthaladva a sugárzás színes vonalak spektruma formájában komponensekre bomlik. Ennek a spektrumnak az elemek spektrumára vonatkozó referenciaadatokkal való összehasonlítása lehetővé teszi az elem típusának, a spektrumvonalak intenzitásából pedig az anyag mennyiségének meghatározását. A módszer lehetővé teszi egy anyag mikro- és ultra-mikromennyiségének meghatározását, több elem elemzését, és rövid idő alatt.

Az emisszióelemzés egyik fajtája az e m i s s i o n a fime

fotometria, amelyben a vizsgálati oldatot színtelen égőlángba vezetjük. Az anyag típusát a láng színének változása, az anyag koncentrációját pedig a láng színének intenzitása alapján ítélik meg. Az elemzést egy készülék - lángfotométer - segítségével végezzük. A módszert elsősorban alkálifémek, alkáliföldfémek és magnézium elemzésére használják.

Az elemzett anyagnak ultraibolya (fotolumineszcencia), röntgensugarak (röntgenlumineszcencia) és radioaktív (radiolumineszcencia) sugárzás hatására alapuló izzásán alapuló módszerek ún. LUMINOSZCENCIÓS. Egyes anyagok lumineszcens tulajdonságokkal rendelkeznek, míg más anyagok speciális reagensekkel történő kezelés után lumineszcensek lehetnek. A lumineszcens elemzési módszert nagyon nagy érzékenység jellemzi (10 -10 - 10 -13 g lumineszcens szennyeződésig).

A sugarak abszorpciós spektrumának vizsgált anyagok általi vizsgálatán alapuló módszereket ún a b so r b t i o n o – s p e c t r a l x. Amikor a fény áthalad az oldaton, a fény vagy annak komponensei elnyelődnek vagy visszaverődnek. Az anyag természetét és koncentrációját a sugarak elnyelésének vagy visszaverődésének mértéke alapján ítélik meg.

A Bouguer–Lambert–Beer törvénynek megfelelően az oldaton áthaladó fényáram intenzitásváltozásának függése az oldatban lévő színes anyag koncentrációjától Val vel egyenlettel fejezzük ki

Lg(én 0 / én)=  lc

ahol I 0 és I az oldatra beeső és az oldaton áthaladó fényáram intenzitása,  a fényelnyelési együttható az oldott anyag természetétől függően (moláris abszorpciós együttható); l– a fényelnyelő oldatréteg vastagsága.

A fényintenzitás változásának mérésével meghatározható az analit koncentrációja. A meghatározást spektrofotométerekkel és fotokoloriméterekkel végezzük.

BAN BEN spektrofotométerekkel monokromatikus sugárzást használjon, és be A FOTÓ SZÍNE ÉS MÉTEREI- látható fény. A mérés során kapott adatokat szabványos megoldásokra épített, fokozatos grafikonokkal hasonlítjuk össze.

Ha a sugarak abszorpcióját az analit komponens atomjaival mérjük, amelyeket úgy kapunk, hogy az analit oldatát egy égő lángba permetezzük, akkor a módszer ún. a t o m o - a b so r b t i o n(atomabszorpciós spektroszkópia). A módszer lehetővé teszi az anyagok nagyon kis mennyiségben történő elemzését.

Az oldatban szuszpendált szilárd részecskék fényvisszaverésén alapuló optikai módszert nevezzük nefelometrikus. Az elemzést nefelométerrel végezzük.

Így az elektrokémia, a sugárzás szorpciója, emissziója, abszorpciója vagy visszaverődése, valamint a részecskék mágneses mezőkkel való kölcsönhatása törvényeinek alkalmazása lehetővé tette számos, nagy érzékenységgel, sebességgel és megbízhatósággal jellemezhető műszeres elemzési módszer létrehozását. az elszántság és a többkomponensű rendszerek elemzésének képessége.

Ajánlunk cipzár 3 vásárolni Moszkvában telepítéssel