Metode instrumentale de cercetare. tehnica de determinare este simplă, nu este nevoie de echipamente costisitoare complexe. Metode instrumentale moderne de analiză chimică

1. Clasificarea metodelor instrumentale de analiză în funcție de parametrul de măsurare și metoda de măsurare. Exemple de metode analitice instrumentale pentru analiza calitativă a substanțelor

Într-una din metodele de clasificare a metodelor instrumentale (fizicochimice), analiza se bazează pe natura parametrului fizic măsurat al sistemului analizat și pe metoda de măsurare a acestuia; valoarea acestui parametru este o funcție de cantitatea de substanță. În conformitate cu aceasta, toate metodele instrumentale sunt împărțite în cinci grupuri mari:

electrochimic;

Optic;

Cromatografic;

radiometric;

Spectrometric de masă.

Metode electrochimice analizele se bazează pe utilizarea proprietăților electrochimice ale substanțelor analizate. Acestea includ următoarele metode.

Metoda electrogravimetrică se bazează pe măsurarea exactă a masei substanței care se determină sau a componentelor acesteia, care sunt eliberate pe electrozi atunci când un curent electric continuu trece prin soluția analizată.

Metoda conductometrică se bazează pe măsurarea conductivității electrice a soluțiilor, care se modifică ca urmare a reacțiilor chimice în curs și depinde de proprietățile electrolitului, de temperatura acestuia și de concentrația substanței dizolvate.

Metoda potențiometrică – bazată pe măsurarea potențialului unui electrod scufundat într-o soluție a substanței studiate. Potențialul electrodului depinde de concentrația ionilor corespunzători din soluție în condiții constante de măsurare, care sunt efectuate cu potențiometre.

Metoda polarografică se bazează pe utilizarea fenomenului de polarizare a concentrației care are loc pe un electrod cu o suprafață mică la trecerea unui curent electric prin soluția de electrolit analizată.

Metoda coulometrică se bazează pe măsurarea cantității de energie electrică cheltuită pentru electroliza unei anumite cantități de substanță. Metoda se bazează pe legea lui Faraday.

Metode optice analizele se bazează pe utilizarea proprietăților optice ale compușilor studiați. Acestea includ următoarele metode.

Analiza spectrală a emisiilor se bazează pe observarea spectrelor de linii emise de vapori de substanțe atunci când acestea sunt încălzite în flacăra unui arzător cu gaz, scânteie sau arc electric. Metoda face posibilă determinarea compoziției elementare a substanțelor.

Analiza spectrală de absorbție în regiunile ultraviolete, vizibile și infraroșu ale spectrului. Există metode spectrofotometrice și fotocolorimetrice. Metoda spectrofotometrică de analiză se bazează pe măsurarea absorbției luminii (radiația monocromatică) a unei anumite lungimi de undă, care corespunde maximului curbei de absorbție a substanței. Metoda fotocolorimetrică de analiză se bazează pe măsurarea absorbției luminii sau determinarea spectrului de absorbție în aparate - fotocolorimetre în partea vizibilă a spectrului.

Refractometria se bazează pe măsurarea indicelui de refracție.

Polarimetrie – bazată pe măsurarea rotației planului de polarizare.

Nefelometria se bazează pe utilizarea fenomenelor de reflexie sau împrăștiere a luminii de către particule necolorate suspendate în soluție. Metoda face posibilă determinarea unor cantități foarte mici de substanță prezentă într-o soluție sub formă de suspensie.

Turbidimetria - bazată pe utilizarea fenomenelor de reflexie sau împrăștiere a luminii de către particule colorate care sunt suspendate în soluție. Lumina absorbită de sau transmisă printr-o soluție este măsurată în același mod ca în fotocolorimetria soluțiilor colorate.

Analiza luminescentă sau fluorescentă - bazată pe fluorescența substanțelor care sunt iradiate cu lumină ultravioletă. Aceasta măsoară intensitatea luminii emise sau vizibile.

Fotometria cu flacără (fotometria cu flacără) se bazează pe pulverizarea unei soluții a substanțelor studiate într-o flacără, izolarea radiațiilor caracteristice elementului analizat și măsurarea intensității acesteia. Metoda este utilizată pentru analiza alcaline, alcalino-pământoase și a altor elemente.

Metode cromatografice analizele se bazează pe utilizarea fenomenelor de adsorbție selectivă. Metoda este utilizată în analiza substanțelor anorganice și organice pentru separarea, concentrarea, izolarea componentelor individuale dintr-un amestec și purificarea de impurități.

Metode radiometrice analizele se bazează pe măsurarea radiației radioactive a unui element dat.

Spectrometric de masă metodele de analiză se bazează pe determinarea maselor individuale ale atomilor, moleculelor și radicalilor ionizați ca urmare a acțiunii combinate a câmpurilor electrice și magnetice. Înregistrarea particulelor separate se realizează prin metode electrice (spectrometrie de masă) sau fotografice (spectrografie de masă). Determinarea se realizează folosind instrumente - spectrometre de masă sau spectrografe de masă.

Exemple de metode instrumentale de analiză pentru analiza calitativă a substanțelor: fluorescență cu raze X, cromatografie, coulometrie, fotometrie de emisie, fotometrie cu flacără etc.

2.

2. 1 Esența titrarii potențiometrice. Cerințe de reacție. Exemple de reacții de oxidare-reducere, precipitare, complexare și sisteme de electrozi corespunzătoare. Metode grafice de determinare punctul final de titrare

Titrare potențiometrică se bazează pe determinarea punctului echivalent prin modificarea potenţialului la electrozii scufundaţi într-o soluţie titrată. În titrarea potențiometrică se folosesc atât electrozi nepolarizanți (fără curent care circulă prin ei), cât și polarizanți (cu curent care circulă prin ei).

În primul caz, în timpul procesului de titrare, se determină concentrația în soluția unuia dintre ioni, pentru care există un electrod potrivit pentru înregistrare.

Potențialul Ex la acest electrod indicator este setat conform ecuației Nernst. De exemplu, pentru reacțiile de oxidare-reducere, ecuația Nernst este următoarea:

unde Ex este potențialul electrodului în aceste condiții specifice; Aok este concentrația formei oxidate a metalului; Aresc este concentrația formei reduse a metalului; E0 - potenţial normal; R - constanta universală a gazului (8,314 J/(deg*mol)); T - temperatura absolută; n este diferența dintre valențele formelor oxidate și reduse ale ionilor metalici.

Pentru a forma un circuit electric, un al doilea așa-numit electrod de referință, de exemplu un electrod de calomel, este plasat în soluția titrată, al cărei potențial rămâne constant în timpul reacției. Pe lângă reacțiile de oxido-reducere menționate, titrarea potențiometrică pe electrozi nepolarizați este utilizată și pentru reacțiile de neutralizare. Metalele (Pt, Wo, Mo) sunt folosite ca electrozi indicatori pentru reacțiile de oxidare-reducere. În reacțiile de neutralizare, cel mai des este folosit un electrod de sticlă, care are o caracteristică pe o gamă largă similară cu un electrod de hidrogen. Pentru un electrod de hidrogen, dependența potențialului de concentrația ionilor de hidrogen este exprimată prin următoarea dependență:

Sau la 25°C:

În titrarea potențiometrică, titrarea este adesea folosită nu la un anumit potențial, ci la o anumită valoare a pH-ului, de exemplu, la un pH neutru=7. Oarecum în afară de metodele general acceptate de titrare potențiometrică (fără curent prin electrozi), discutate mai sus, sunt metodele de titrare potențiometrică la curent constant cu electrozi polarizați. Cel mai adesea, se folosesc doi electrozi de polarizare, dar uneori se folosește un electrod de polarizare.

Spre deosebire de titrarea potențiometrică cu electrozi nepolarizați, în care practic nu trece curent prin electrozi, în acest caz trece un curent continuu mic (aproximativ câțiva microamperi) prin electrozi (de obicei platină), obținut dintr-o sursă de curent stabilizată. Sursa de curent poate fi o sursă de alimentare de înaltă tensiune (aproximativ 45 V) cu o rezistență relativ mare conectată în serie. Diferența de potențial măsurată la electrozi crește brusc pe măsură ce reacția se apropie de punctul echivalent datorită polarizării electrozilor. Mărimea saltului de potențial poate fi mult mai mare decât în ​​timpul titrării la curent zero cu electrozi nepolarizați.

Cerințele pentru reacțiile în timpul titrării potențiometrice sunt caracterul complet al reacției; o viteză de reacție suficient de mare (astfel încât să nu trebuiască să așteptați rezultate și să existe posibilitatea de automatizare); obținându-se în reacție un produs limpede, și nu un amestec de produse care pot fi obținute la diferite concentrații.

Exemple de reacții și sisteme de electrozi corespunzătoare:

Oxidare-recuperaree:

Sistem de electrozi:

În ambele cazuri, se folosește un sistem care constă dintr-un electrod de platină și un electrod de clorură de argint.

DESPREstrânsee:

Ag+ + Cl- =AgClv.

Sistem de electrozi:

LAcomplexaree:

Sistem de electrozi:

Metode grafice pentru determinarea punctului final de titrare. Principiul este de a examina vizual curba completă de titrare. Dacă graficăm dependența potențialului electrodului indicator de volumul titrantului, atunci curba rezultată are o pantă maximă - adică. valoare maximă DE/DV- care poate fi luat ca punct de echivalență. Orez. 2.1, care arată tocmai o astfel de dependență, a fost construită conform datelor din tabel. 2.1.

Tabelul 2.1 Rezultatele titrarii potențiometrice a 3,737 mmol clorură cu 0,2314 F soluție de azotat de argint

Orez. 2.1 Curbe de titrare pentru 3,737 mmol clorură cu soluție de azotat de argint 0,2314 F: A- o curbă convențională de titrare care arată regiunea din apropierea punctului de echivalență; b- curba de titrare diferenţială (toate datele din tabelul 2.1)

metoda bunicii. Puteți construi un grafic DE/DV- modificarea volumului potențialului pe porțiune de titrant în funcție de volumul de titrant. Un astfel de grafic obtinut din rezultatele titrarii prezentate in tabel. 2.1, prezentat în Fig. 2.2.

Orez. 2.2 Curba Gran, construită din datele de titrare potențiometrice prezentate în tabel. 2.1

2.2 Sarcină: V se calculează potențialul unui electrod de platină într-o soluție de sulfat de fier (II) titrată cu o soluție de permanganat de potasiu cu 50% și 100,1%; dacă concentraţia ionilor FeI ? , H? și MnO?? egal cu 1 mol/dm3

Potențialul unui electrod de platină - un electrod de al treilea fel - este determinat de natura cuplului redox conjugat și de concentrația formelor sale oxidate și reduse. Această soluție conține o pereche:

pentru care:

Deoarece soluția inițială este titrată cu 50%, atunci / = 50/50 și 1.

Prin urmare, E = 0,77 + 0,058 log1 = 0,77 V.

3. Titrare amperometrică

3.1 Titrarea amperometrică, esența sa, condițiile. Tipuri de curbe de titrare în funcție de natura substanței titrate și a titrantului folosind exemple de reacții specifice th

Titrare amperometrică. Pentru indicarea amperometrică în titrare, puteți utiliza o celulă cu același design de bază ca și pentru amperometria directă. În acest caz, metoda se numește titrare amperometrică cu un singur electrod polarizat. În timpul titrarii, curentul cauzat de analit, titrant sau produs de reacție este controlat la o valoare constantă a potențialului electrodului de lucru, situat în regiunea potențială a curentului de difuzie limitator.

Ca exemplu, să luăm în considerare titrarea prin precipitare a ionilor de Pb2+ cu o soluție de cromat de potasiu la potențiale diferite ale electrodului de lucru.

Zonele de limitare a curenților de difuzie ale perechilor redox Pb2+/Pb și CrO42-/Cr(OH)3 sunt situate în așa fel încât la un potențial de 0 V ionul cromat este deja redus, dar ionul Pb2+ nu este încă (acest procesul are loc numai la potenţiale mai negative) .

În funcție de potențialul electrodului de lucru, se pot obține curbe de titrare de diferite forme.

a) Potențialul este - 1V (Fig. 3.1):

Până la punctul de echivalență, curentul care circulă prin celulă este curentul catodic pentru reducerea ionilor Pb2+. Când se adaugă titrant, concentrația lor scade și curentul scade. După punctul de echivalență, curentul se datorează reducerii Cr(VI) la Cr(III), drept urmare curentul catodic începe să crească pe măsură ce se adaugă titrantul. La punctul de echivalență (φ = 1) se observă o rupere bruscă în curba de titrare (în practică este mai puțin pronunțată decât în ​​fig. 3.1).

b) Potențialul este 0 V:

La acest potențial, ionii Pb2+ nu sunt reduceți. Prin urmare, până la punctul de echivalență se observă doar un mic curent rezidual constant. După punctul de echivalență, în sistem apar ioni de cromat liber, capabili de reducere. În acest caz, pe măsură ce se adaugă titrantul, curentul catodic crește, ca și în timpul titrarii la - 1V (Fig. 3.1).

Orez. 3.1 Curbe de titrare amperometrică a Pb2+ cu ioni de cromat la potențialele electrodului de lucru - 1 V și 0 V

În comparație cu amperometria directă, titrarea amperometrică, ca orice metodă titrimetrică, se caracterizează printr-o precizie mai mare. Cu toate acestea, metoda de titrare amperometrică necesită mai multă muncă. Cele mai utilizate în practică sunt tehnicile de titrare amperometrică cu doi electrozi polarizați.

Titrare biamperometrică. Acest tip de titrare amperometrică se bazează pe utilizarea a doi electrozi polarizabili, de obicei de platină, cărora li se aplică o mică diferență de potențial de 10-500 mV. În acest caz, trecerea curentului este posibilă numai atunci când la ambii electrozi apar reacții electrochimice reversibile. Dacă cel puțin una dintre reacții este împiedicată cinetic, are loc polarizarea electrodului și curentul devine nesemnificativ.

Dependența curent-tensiune pentru o celulă cu doi electrozi polarizabili sunt prezentate în Fig. 3.2. În acest caz, doar diferența de potențial dintre cei doi electrozi joacă un rol. Valoarea potențială a fiecărui electrod individual rămâne incertă din cauza absenței unui electrod de referință.

Figura 3.2 Dependențe curent-tensiune pentru o celulă cu doi electrozi polarizabili identici în cazul unei reacții reversibile fără supratensiune ( A) și reacție ireversibilă cu supratensiune ( b).

În funcție de gradul de reversibilitate al reacțiilor electrodului, se pot obține curbe de titrare de diferite forme.

a) Titrarea unei componente a unui cuplu redox reversibil cu o componentă a unei perechi ireversibile, de exemplu, tiosulfat de iod (Fig. 3.3, A):

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

Până la punctul de echivalență, un curent trece prin celulă datorită procesului:

Curentul crește până la un grad de titrare de 0,5, la care ambele componente ale perechii I2/I- sunt în concentrații egale. Apoi curentul începe să scadă până la punctul de echivalență. După punctul de echivalență, datorită faptului că perechea S4O62-/S2O32- este ireversibilă, are loc polarizarea electrozilor și curentul se oprește.

b) Titrarea unei componente a unei perechi ireversibile cu o componentă a unei perechi reversibile, de exemplu, ionii As(III) cu brom (Fig. 3.3, b):

Până la punctul de echivalență, electrozii sunt polarizați, deoarece sistemul redox As(V)/As(III) este ireversibil. Niciun curent nu trece prin celulă. După punctul de echivalență, curentul crește deoarece în soluție apare un sistem redox reversibil Br2/Br-.

c) Substanța care se determină și titrantul formează perechi redox reversibile: titrarea ionilor Fe(II) cu ionii Ce(IV) (Fig. 3.3, V):

Aici, polarizarea electrozilor nu este observată în nicio etapă a titrarii. Până la punctul de echivalență, cursul curbei este același ca în Fig. 3.3, A, după punctul de echivalență - ca în Fig. 3.3, b.

Orez. 3.3 Curbele de titrare biamperometrică a iodului cu tiosulfat ( A), As(III) brom ( b) și ioni Fe(II) cu ioni Ce(IV) ( V)

3.2 Sarcină: V o celulă electrochimică cu un microelectrod de platină și un electrod de referință a fost plasată cu o soluție de NaCl de 10,00 cm3 și titrată cu o soluție de AgNO 0,0500 mol/dm3 3 volum 2,30 cm. Calculați conținutul de NaClîn soluție (%)

Reacția are loc în soluție:

Ag+ + Cl- =AgClv.

V(AgN03) = 0,0023 (dm3);

n(AgNO3) = n(NaCI);

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

sau 1,15*104(mol).

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

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

Să luăm densitatea soluției de NaCl ca 1 g/cm3, apoi masa soluției va fi de 10 g, deci:

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

Răspuns: 0,0673 %.

4. Metode cromatografice de analiză

4.1 Fazele metodelor cromatografice de analiză, caracteristicile acestora. Bazele cromatografiei lichide

Metoda cromatografiei de partiție lichidă a fost propusă de Martin și Synge, care au arătat că înălțimea echivalentă cu o placă teoretică a unei coloane împachetate corespunzător poate ajunge la 0,002 cm.Astfel, o coloană de 10 cm lungime poate conține aproximativ 5000 de plăci; Se poate aștepta o eficiență ridicată de separare chiar și de la coloanele relativ scurte.

Faza stationara. Cel mai comun purtător solid în cromatografia de partiție este acidul silicic sau gelul de silice. Acest material absoarbe apa puternic; astfel faza staționară este apa. Pentru unele separări, este util să se includă un fel de tampon sau acid (sau bază) puternic în pelicula de apă. Solvenții polari, cum ar fi alcoolii alifatici, glicolii sau nitrometanul, au fost, de asemenea, utilizați ca faze staționare pe silicagel. Alți purtători includ pământ de diatomee, amidon, celuloză și sticlă zdrobită; Pentru umezirea acestor purtători solizi se utilizează apă și diverse lichide organice.

Faza mobila. Faza mobilă poate fi un solvent pur sau un amestec de solvenți care nu sunt miscibili în mod apreciabil cu faza staționară. Eficiența separării poate fi uneori crescută prin schimbarea continuă a compoziției solventului amestecat pe măsură ce eluentul progresează (gradient de eluție).În unele cazuri, separarea este îmbunătățită dacă eluția este efectuată cu un număr de solvenți diferiți. Faza mobilă este selectată în principal empiric.

Instrumentele moderne sunt adesea echipate cu o pompă pentru a accelera fluxul de lichid prin coloană.

Principalii parametri LC care caracterizează comportamentul unei substanțe într-o coloană sunt timpul de retenție al componentei amestecului și volumul de retenție. Se numește timpul de la momentul introducerii probei analizate până la înregistrarea maximului de vârf timp de retenție (eluție) tR. Timpul de retenție este format din două componente - timpul de rezidență al substanței în mobil t0 și nemișcată ts faze:

tR.= t0 +ts. (4.1)

Sens t0 este de fapt egal cu timpul de trecere a componentei adsorbite prin coloană. Sens tR nu depinde de cantitatea de probă, ci depinde de natura substanței și a sorbantului, precum și de ambalajul sorbantului și poate varia de la coloană la coloană. Prin urmare, pentru a caracteriza adevărata capacitate de deținere, ar trebui să se introducă timp de retenție corectat t?R:

t?R= tR -t0 . (4.2)

Pentru a caracteriza retenția, conceptul este adesea folosit volumul V reținutR - volumul fazei mobile care trebuie trecut prin coloană cu o anumită viteză pentru a elua substanța:

VR= tRF, (4.3)

Unde F- debitul volumetric al fazei mobile, cm3s-1.

Volumul pentru spălarea componentului nesorbabil (volum mort) este exprimat prin t0 : V0 = t0 F, și include volumul coloanei care nu este ocupat de sorbant, volumul de comunicații de la dispozitivul de injectare a probei la coloană și de la coloană la detector.

Volumul de retenție corectat V?R respectiv egal cu:

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

În condiții de cromatografie constantă (debit, presiune, temperatură, compoziție de fază), valorile tR Și VR sunt strict reproductibile și pot fi utilizate pentru identificarea substanțelor.

Orice proces de distribuție a unei substanțe între două faze se caracterizează prin coeficientul de distribuție D. Magnitudinea D atitudine cs/c0 , Unde CuT Și Cu0 - concentraţiile substanţei în faza mobilă, respectiv staţionară. Coeficientul de distribuție este legat de parametrii cromatografici.

Caracteristica de retenție este și coeficientul de capacitate k", definit ca raportul dintre masa unei substanțe în faza staționară și masa unei substanțe în faza mobilă: k" = mn/mP. Coeficientul de capacitate arată de câte ori mai rămâne o substanță în faza staționară decât în ​​faza mobilă. mărimea k" calculat din datele experimentale folosind formula:

Cel mai important parametru al separării cromatografice este eficiența coloanei cromatografice, a cărei măsură cantitativă este înălțimea N, echivalent cu o placă teoretică și numărul de plăci teoretice N.

O placă teoretică este o zonă ipotetică a cărei înălțime corespunde atingerii echilibrului între două faze. Cu cât mai multe plăci teoretice într-o coloană, de ex. Cu cât echilibrul este stabilit de mai multe ori, cu atât coloana este mai eficientă. Numărul de plăci teoretice poate fi calculat cu ușurință direct din cromatogramă prin compararea lățimii vârfului w si stai timp tR componentă în coloană:

După ce a hotărât Nşi cunoscând lungimea coloanei L, ușor de calculat N:

Eficiența unei coloane de cromatografie este caracterizată și de simetria vârfului corespunzător: cu cât vârful este mai simetric, cu atât coloana este mai eficientă. Numeric, simetria este exprimată prin coeficientul de simetrie KS, care poate fi determinată prin formula:

Unde b0.05 - lățimea vârfului la o douăzecime din înălțimea vârfului; A- distanța dintre perpendiculara coborâtă de la maximul vârfului și marginea din față a vârfului la o douăzecime din înălțimea vârfului.

Pentru a evalua reproductibilitatea analizei cromatografice, abaterea standard relativă ( RSD), caracterizarea dispersiei rezultatelor în populația eșantion:

Unde n- numărul de cromatograme paralele; X- continutul componentului din proba, determinat prin calcularea ariei sau inaltimii varfului corespunzator din cromatograma; - valoarea medie a conținutului de componentă, calculată pe baza datelor din cromatogramele paralele; s2 - dispersia rezultatelor obtinute.

Rezultatele unei analize cromatografice sunt considerate probabile dacă sunt îndeplinite condițiile de adecvare a sistemului cromatografic:

Numărul de plăci teoretice calculat din vârful corespunzător nu trebuie să fie mai mic decât valoarea cerută;

Factorul de separare al vârfurilor corespunzătoare nu trebuie să fie mai mic decât valoarea cerută;

Abaterea standard relativă calculată pentru înălțimea sau zona vârfului corespunzător nu trebuie să depășească valoarea necesară;

Coeficientul de simetrie al vârfului corespunzător trebuie să fie în limitele cerute.

4.2 Pentrucasa la tara: R Se calculează conținutul de analit din probă folosind metoda standard intern (în g și %) dacă se obțin următoarele date în timpul cromatografiei: în timpul calibrării: qB=0,00735,S² = 6,38 cm²,qST=0,00869 g,SST=8,47 cm², -cand se analizeaza:S²=9,38 cm²,VВ=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. Titrare fotometrică

5.1 Titrare fotometrică. Esența și condițiile titrarii. Curbele de titrare. Avantajele titrarii fotometrice in comparație cu fotometria directă

Măsurătorile fotometrice și spectrofotometrice pot fi utilizate pentru a înregistra punctul final de titrare. Punctul final al unei titrari fotometrice directe apare ca urmare a modificărilor concentrației reactantului și a produsului de reacție, sau ambele simultan; Evident, cel puțin una dintre aceste substanțe trebuie să absoarbă lumina la lungimea de undă selectată. Metoda indirectă se bazează pe dependența densității optice a indicatorului de volumul titrantului.

Orez. 5.1 Curbe tipice de titrare fotometrică. Coeficienții de absorbție molară ai analitului, produsului de reacție și titrantului sunt indicați prin simbolurile es, ep, et, respectiv

Curbele de titrare. O curbă de titrare fotometrică este un grafic al absorbanței corectate în funcție de volumul titrantului. Dacă condițiile sunt alese corect, curba este formată din două secțiuni drepte cu pante diferite: una dintre ele corespunde începutului titrarii, cealaltă continuării dincolo de punctul de echivalență. Există adesea un punct de inflexiune vizibil lângă punctul de echivalență; Punctul final este considerat a fi punctul de intersecție al segmentelor de linie dreaptă după extrapolare.

În fig. Figura 5.1 prezintă câteva curbe tipice de titrare. La titrarea substantelor neabsorbante cu un titrant colorat pentru a forma produse incolore, la inceputul titrarii se obtine o linie orizontala; dincolo de punctul de echivalență, densitatea optică crește rapid (Fig. 5.1, curbă A). Când se formează produse colorate din reactivi incolori, dimpotrivă, se observă mai întâi o creștere liniară a densității optice, apoi apare o regiune în care absorbția nu depinde de volumul titrantului (Fig. 5.1, curbă). b). În funcție de caracteristicile spectrale ale reactivilor și produșilor de reacție, sunt posibile și curbe de alte forme (Fig. 5.1).

Pentru ca punctul final al unei titrari fotometrice să fie suficient de distinct, sistemul sau sistemele absorbante trebuie să respecte legea lui Beer; în caz contrar, liniaritatea segmentelor curbei de titrare necesare extrapolării este perturbată. În plus, este necesar să se introducă o corecție pentru modificările de volum prin înmulțirea densității optice cu factorul (V+v)/V, Unde V- volumul inițial de soluție, a v- volumul de titrant adăugat.

Titrarea fotometrică oferă adesea rezultate mai precise decât analiza fotometrică directă, deoarece datele din mai multe măsurători sunt combinate pentru a determina punctul final. În plus, în titrarea fotometrică prezența altor substanțe absorbante poate fi neglijată deoarece se măsoară doar modificarea absorbanței.

5.2 Sarcină:n o porțiune cântărită de dicromat de potasiu cu o greutate de 0,0284 g a fost dizolvată într-un balon cotat cu o capacitate de 100,00 cm3. Densitatea optică a soluției rezultate la l max=430 nm este egal cu 0,728 cu o grosime a stratului absorbit de 1 cm Calculati concentratia molara si procentuala, coeficientii molari si specifici de absorbtie ai acestei solutii

unde este densitatea optică a soluției; e - coeficientul molar de absorbție al substanței, dm3*mol-1*cm-1; Cu - concentratia substantei absorbante, mol/dm3; l este grosimea stratului absorbant, cm.

Unde k- coeficientul de absorbtie specific al substantei, 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);

Să luăm densitatea soluției de K2Cr2O7 ca 1 g/cm3, apoi masa soluției va fi de 100 g, deci:

n(NaCI) = 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. Descrieți și explicați posibilitatea utilizării metodelor instrumentale de analiză (optică, electrochimică, cromatografică) pentru determinarea calitativă și cantitativă a clorurii de zinc

Clorura ZnCl2; M=136,29; bts. trig., estompare; c=2,9125; tmel=318; tboil=732; С°р=71,33; S°=111,5; DN°=-415,05; „G°=-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; sărbătoare. 2.620; n.r.z. NH3.

Clorura de zinc ZnCl2, cea mai studiată dintre halogenuri, se obține prin dizolvarea amestecului de zinc, oxidului de zinc sau metalului de zinc în acid clorhidric. Clorura de zinc anhidru este o pulbere granulară albă, formată din cristale hexagonal-romboedrice, se topește ușor și, la răcire rapidă, se solidifică într-o masă transparentă asemănătoare porțelanului. Clorura de zinc topită conduce electricitatea destul de bine. Când este încălzită, clorura de zinc se evaporă și vaporii ei se condensează sub formă de ace albe. Este foarte higroscopic, dar în același timp este ușor de obținut anhidru. Clorura de zinc cristalizeaza fara apa la temperaturi peste 28°C, iar din solutii concentrate poate fi izolata anhidra chiar si la 10°C. Clorura de zinc se dizolvă în apă, eliberând o cantitate mare de căldură (15,6 kcal/mol). În soluții diluate, clorura de zinc se disociază bine în ioni. Natura covalentă a legăturii în clorura de zinc se manifestă prin solubilitatea sa bună în alcooli metilici și etilici, acetonă, dietil eter, glicerină, acetat de etil și alți solvenți care conțin oxigen, precum și dimetilformamidă, piridină, anilină și alți azotați. compuși de natură bazică.

Clorura de zinc tinde să formeze săruri complexe corespunzătoare formulelor generale Me la Me4, dar cele mai comune și mai stabile sunt sărurile în care patru anioni de clor sunt coordonați în jurul atomului de zinc, iar compoziția majorității sărurilor corespunde formulei Me2. După cum a arătat studiul spectrelor Raman, în soluțiile de clorură de zinc în sine, în funcție de concentrația sa, ionii 2+, ZnCl+(ad), 2- pot fi prezenți, iar ionii - sau 2- nu sunt detectați. Sunt cunoscute și complexele amestecate cu anioni ai mai multor acizi. Astfel, metodele potențiometrice au dovedit formarea complexelor sulfat-clorura de zinc în soluții. S-au descoperit complexe mixte: 3-, 4, 5-.

ZnCl2 poate fi determinat cantitativ și calitativ de Zn2+. Poate fi determinat cantitativ și calitativ folosind metoda fotometrică din spectrul de absorbție. De exemplu, cu reactivi precum ditizona, murexida, arsazenul etc.

Determinarea spectrală a zincului. Metodele de analiză spectrală sunt foarte convenabile pentru detectarea zincului. Analiza se realizează pe un grup de trei linii: 3345, 02 I; 3345,57 I 3345,93 I A, dintre care prima este cea mai intensă, sau o pereche de linii: 3302,59 I și 3302,94 I A.

Metodele instrumentale (fizice și fizico-chimice) de analiză se bazează pe utilizarea relației dintre proprietățile fizice măsurate ale substanțelor și compoziția lor calitativă și cantitativă. Deoarece proprietățile fizice ale substanțelor sunt măsurate folosind diverse dispozitive - „instrumente”, aceste metode de analiză sunt numite și metode instrumentale.

Numărul total de metode fizico-chimice de analiză este destul de mare - se ridică la câteva zeci. Dintre acestea, următoarele sunt de cea mai mare importanță practică:

metode optice, bazat pe măsurarea proprietăților optice ale substanțelor;

metode electrochimice, bazat pe măsurarea proprietăților electrochimice ale sistemului;

metode cromatografice, bazată pe utilizarea capacității diferitelor substanțe de a sorbția selectiv.

Dintre aceste grupuri, cel mai extins din punct de vedere al numărului de metode și cel mai important ca semnificație practică este grupul metode de analiză optică .

Analiza spectrală a emisiilor. Metoda se bazează pe măsurarea intensității luminii emise de o substanță (atomi sau ioni) atunci când aceasta este excitată energetic, de exemplu, în plasma unei descărcări electrice. Metoda face posibilă determinarea micro și ultramicrocantităților unei substanțe și analiza mai multor elemente într-un timp scurt.

Fotometria flacara este un tip de analiză a emisiilor. Se bazează pe utilizarea unei flăcări de gaz ca sursă de excitare a energiei radiației. Metoda este utilizată în principal pentru analiza metalelor alcaline și alcalino-pământoase.

Analiza spectrală de absorbție se bazează pe studiul spectrelor de absorbție a razelor de către substanțele analizate. Pe măsură ce lumina sau componentele sale trec printr-o soluție, aceasta este absorbită sau reflectată. Natura și concentrația unei substanțe este judecată după cantitatea de absorbție sau reflectare a razelor.

Analiza absorbției atomice. Metoda se bazează pe măsurarea absorbției radiațiilor monocromatice de către atomii analitului în faza gazoasă după atomizarea substanței.

Analiza nefelometrică. Bazat pe reflectarea luminii de către particulele solide suspendate în soluție. Analiza se realizează cu ajutorul dispozitivelor nefelometrice.

Analiza luminiscente este un set de metode de analiză optică bazate pe luminescență (strălucirea unei substanțe care apare atunci când este excitată de diverse surse de energie). După metoda (sursa) de excitație se disting: luminescență cu raze X - strălucirea unei substanțe sub influența razelor X; X emiluminiscență - strălucirea unei substanțe datorită energiei unei reacții chimice.

În practica analitică, dintre toate tipurile de luminescență, cea mai răspândită este fluorescența, care apare sub influența radiațiilor în regiunile UV și vizibile ale spectrului. Marele avantaj al metodei de fluorescență cu raze X este capacitatea de a analiza o probă fără a o distruge, ceea ce este deosebit de valoros atunci când se analizează produse unice.

Metode electrochimice de analiză se bazează pe studiul și utilizarea proceselor care au loc pe suprafața electrodului sau în spațiul apropiat de electrod. Un semnal analitic poate fi orice parametru electric (potențial, curent, rezistență etc.), care este legat de concentrația soluției analizate printr-o dependență funcțională și poate fi măsurat.

Există metode electrochimice directe și indirecte.

ÎN metode directe Se folosește dependența puterii curentului (potențial etc.) de concentrația componentului care se determină. ÎN metode indirecte Puterea curentului (potențial etc.) este măsurată pentru a găsi componenta care este determinată cu un titrant adecvat, adică se utilizează dependența parametrului măsurat de volumul titrantului.

Cele mai comune metode electrochimice de analiză includ potențiometrice, voltametrice și conductometrice.

Metoda potențiometrică se bazează pe măsurarea potențialelor electrodului, care depind de activitatea ionilor, iar în soluții diluate - de concentrația ionilor.

Pentru măsurători, o celulă galvanică este formată din doi electrozi: un electrod de referință (al cărui potențial electrod este cunoscut) și un electrod indicator, pe care are loc procesul principal - schimbul de ioni și apare potențialul electrodului, care se măsoară prin comparație. . Apoi, folosind ecuația Nernst, se găsește cantitatea de componentă determinată.

Titrare potențiometrică pe baza determinării punctului de echivalență pe baza rezultatelor măsurătorilor potențiometrice. În apropierea punctului de echivalență are loc o schimbare bruscă (salt) a potențialului electrodului indicator.

Pentru titrarea potențiometrică, un circuit este asamblat dintr-un electrod indicator în soluția analizată și un electrod de referință. Calomelul sau clorura de argint sunt cel mai adesea folosite ca electrozi de referință.

Metoda voltametrică de analiză pe baza studiului polarizării sau curbe curent-tensiune(curbe de curent versus tensiune), care se obțin dacă, în timpul electrolizei unei soluții de analit, tensiunea este crescută treptat și curentul este fixat. Electroliza trebuie efectuată folosind un electrod ușor polarizat, cu o suprafață mică, pe care are loc electroreducerea sau electrooxidarea substanței.

Titrare amperometrică(titrarea prin polarizare potențiometrică) este un tip de metodă voltametrică (împreună cu polarografia). Se bazează pe măsurarea curentului dintre electrozii unei celule electrochimice, căreia i se aplică o anumită tensiune, corespunzătoare valorii curentului de limitare. Pe baza acestor date, se construiește o curbă de titrare amperometrică în coordonatele „putere curentă – volum de titrant” și se găsește grafic punctul de echivalență. Electrozi rotativi de platină, grafit și alți electrozi solizi sunt utilizați de obicei ca electrozi indicatori în titrarile amperometrice.

Exemple de rezolvare a problemelor

Exemplul 1. Când cationii de argint Ag + sunt descoperiți prin reacția cu ionii de clorură de Cl – într-o soluție apoasă pentru a forma un precipitat alb de clorură de argint AgCl

Ag ++ Cl – ® AgCl↓

limita de detecție a cationilor de argint este de 0,1 μg, diluție maximă V lim = 1∙ 10 4 ml/g. Determinați concentrația limită CU lim şi volum minim V min de soluție extrem de diluată.

Soluţie. Să găsim concentrația limită CU min:

C min = = = 1 ∙ 10 –4 g/ml.

Să calculăm volumul minim al unei soluții extrem de diluate:

V min = = = 0,001 ml.

Astfel, concentrația maximă a unei soluții extrem de diluate CU min = 1 ∙ 10 -4 g/ml și volum minim V min = 0,001 ml.

Exemplul 2. Cationii de argint Ag + pot fi deschiși prin reacția cu ionii de cromat CrO pentru a forma un precipitat roșu de cromat de argint Ag 2 CrO 4

2 Ag + + CrO → Ag 2CrO 4

la V min = 0,02 ml într-o soluție apoasă de azotat de argint AgNO 3 cu concentrație molară CU(AgN03) = 0,0004 mol/l. Determinați limita de detecție g și limitați diluția V lim pentru cationul Ag +.

Soluţie. Să găsim mai întâi concentrația limită a cationilor de argint, ținând cont de faptul că enunțul problemei dă concentrația de nitrat de argint, exprimată în mol/l:

C min = = = 4 ∙ 10 –5 g/ml,

Unde M(Ag +) – masa atomică a argintului.

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.

Astfel, limita de detecție pentru cationul Ag + g = 0,8 μg, iar diluția limită V lim =2,5 ∙ 10 –4 ml/g.

Exemplul 3

Se separă cationii Al +3 și Mg +2 folosind un reactiv de grup.

Soluţie. Al +3 aparține cationilor din grupa IV, iar Mg +2 aparține cationilor din grupa V. Reactivul de grup pentru cationii grupelor IV și V este hidroxidul de sodiu. Precipitarea hidroxizilor corespunzători este observată ca semnal analitic:

Al +3 + 3OH – ⇄ Al(OH) 3 ↓;

Mg +2 + 2OH – ⇄ Mg(OH) 2 ↓.

Cu toate acestea, atunci când se adaugă un exces de reactiv, Al(OH)3 se dizolvă pentru a forma un compus complex, dar Mg(OH)2 nu:

Al(OH)3 + NaOH ⇄ Na;

Mg(OH)2 + NaOH1.

Astfel, în timpul separării, cationul Al +3 va fi în filtrat, iar cationul Mg +2 va fi în precipitat.

Exemplul 4

Ce volum de soluție de AgNO 3 cu o fracțiune de masă de 2% va fi necesar pentru a precipita clorura dintr-o probă de CaCl 2 ∙ 6 H 2 O cântărind 0,4382 g?

Soluţie. Calculam masa AgNO 3 pe baza legii echivalentelor.

V. Ostwald era interesat metode instrumentale de analiză. În special, el a studiat spectrele de absorbție ale diferitelor soluții din regiunea vizibilă și, folosind 300 de sisteme diferite, a arătat că culoarea unei soluții de electrolit în condiții de disociere completă este determinată de absorbția aditivă a luminii de către ionii săi; ideea de ​​​V. Ostwald, exprimat într-o scrisoare către S., a avut o importanță practică mai mare.Arrhenius încă din 1892. Discuția a fost despre posibilitatea determinării potențiometrice directe a concentrațiilor foarte mici de ioni metalici din forța electromotoare a unui galvanic adecvat. celulă. Cu toate acestea, metodele de analiză potențiometrică directă a obiectelor reale au apărut mult mai târziu - deja în secolul al XX-lea.

Din păcate, în manualele interne de chimie analitică, numele lui W. Ostwald este de obicei menționat doar în legătură cu (legea diluției și teoria indicatorilor; celelalte realizări teoretice ale sale sunt prezentate fără referire la autor. Dar ideea nu este Trebuie să recunoaștem că a fost W. Ostwald și școala sa a ridicat metodele chimice de analiză de la un nivel empiric la un nivel superior, bazat teoretic. Acest lucru a făcut posibilă selectarea condițiilor optime de analiză și reactivii potriviți în prealabil, precum și prezicerea erori sistematice.Renumitul chimist rus P. I. Walden a scris că cărțile lui V. Ostwald sunt un adevărat ghid al descoperirilor în chimia analitică.

Subestimarea semnificației lucrărilor chimico-analitice (și altele) ale lui W. Ostwald în țara noastră poate fi explicată prin două împrejurări relativ întâmplătoare. În primul rând, ideile filozofice ale lui W. Ostwald au provocat dezbateri aprinse, în care a fost aspru criticat de mulți oameni de știință celebri și personalități publice. În special, V.I. Lenin îl considera pe Ostwald „un foarte mare chimist și un filozof foarte confuz”. Atitudinea negativă față de lucrările filozofice ale lui V. Ostwald, cu bună știință sau fără să vrea, a fost transferată operei sale în ansamblu. În al doilea rând, ca unul dintre creatorii teoriei „fizice” a soluțiilor, V. Ostwald a polemizat puternic cu chimiștii ruși, care au fost în principal susținători ai teoriei „chimice” a soluțiilor (D. I. Mendeleev, D. P. Konovalov, N. N. Beketov etc. . ). Ambele părți au făcut declarații inutil de dure. Mai târziu a devenit clar că, în esență, niciuna dintre părțile din această dispută nu a avut dreptate, teoriile „chimice” și „fizice” ale soluțiilor s-au apropiat în studiile de hidratare ionică (I.A. Kablukov), apoi s-au fuzionat, dar ecourile vechii controverse au rămas încă. simțită pe tot parcursul secolului al XX-lea.

După ce W. Ostwald s-a pensionat (1906) și a încetat cercetările active în domeniul chimiei, studenții și adepții săi au dezvoltat teoria analizei titrimetrice și s-au consultat adesea cu profesorul lor. În special, au fost determinate constantele de disociere ale multor indicatori (E. Zalm, 1907). O realizare majoră a școlii Ostwald a fost modelarea procesului de titrare sub formă de curbe de neutralizare (J. Hildebrandt, 1913). Pe această bază, a fost posibil să se evalueze posibilitatea de titrare a electroliților puternici și slabi, să se calculeze limitele de diluție și erorile asociate cu selecția incorectă a indicatorilor. Monografia lui Dane Niels Bjerrum „Theory of Alkalimetric and Acidimetric Titration” (1914) a fost de mare importanță. În această carte, pentru prima dată, a apărut o recomandare clară cu privire la ce acizi și ce baze pot fi titrate cu o precizie suficient de mare, iar Bjerrum a demonstrat teoretic că dacă constanta de disociere este mai mică de 10 -10, titrarea este imposibilă chiar și în condiții relativ concentrate. solutii.

Invenția soluțiilor tampon a avut cea mai mare semnificație practică pentru dezvoltarea chimiei analitice în acei ani. Din punct de vedere teoretic, introducerea conceptului de „indice de hidrogen” (pH) a fost foarte importantă. Ambele inovații au apărut ca urmare a utilizării ideilor lui Ostwald despre echilibrele ionice, dar primii care le-au folosit nu au fost analiștii, ci biochimiștii. În 1900, O. Fernbach și L. Euben au studiat activitatea unor enzime la aciditate diferită a soluției și au ajuns la concluzia că constanta relativă a activității enzimatice la adăugarea acizilor sau alcalinelor se explică prin prezența în aceeași soluție a unui amestec de mono- și dihidrogen fosfați („un amestec ca un disc tampon al mașinii, slăbește efectele acizilor și bazelor”). Puțin mai târziu, biochimistul maghiar P. Seely a început să introducă în mod specific soluții tampon cu o concentrație cunoscută și aproximativ constantă de ioni de hidrogen în probele de ser sanguin studiate. Aparent, B. Fels (un student al lui Nernst) a fost primul care a folosit soluții tampon de acetat și amoniac în practica analizei chimice în 1904.

Studiind activitatea enzimelor la aciditate diferită a soluțiilor, biochimistul danez Søren Sørensen în 1909 a stabilit că modificarea activității enzimatice este determinată nu de natura acidului adăugat sau chiar de concentrația acestuia, ci de concentrația ionilor de hidrogen creați atunci când se adaugă acid. Calculele activității enzimatice au fost simplificate semnificativ dacă logaritmul zecimal al concentrației acestor ioni, luat cu semnul opus, a fost folosit ca argument, adică. indicator de pH. Adevărat, S. Sørensen a folosit valori de pH rotunjite (întregi). Ceva mai târziu, au fost dezvoltate metode destul de precise pentru măsurarea acestui indicator. Acestea s-au bazat pe utilizarea unui set de indicatori acido-bazici colorați sau pe măsurători potențiometrice. O contribuție semnificativă la dezvoltarea ambelor metode de măsurare a pH-ului a avut-o tânărul chimist analitic olandez Isaac Moritz Kolthoff (1894-1997) de atunci (1921). Mai târziu (1927) s-a mutat în SUA, unde timp de multe decenii a fost un lider recunoscut în general al chimiștilor analitici americani.

În 1926, I.M. Kolthoff a publicat o monografie excelentă, „Analiza volumului”, care a rezumat fundamentele teoretice ale analizei titrimetrice în ansamblu. A fost la fel de importantă pentru soarta acestei metode precum a fost monografia lui Mohr la vremea ei. Ulterior, pe baza acestei cărți, I. M. Kolthof a alcătuit un manual în două volume despre analiza titrimetrică, iar apoi un manual de chimie analitică pentru studenții universităților americane.

În prefața monografiei, I. M. Kolthoff scria: „Faptul că îndrăznesc să adun în cartea propusă fundamentele științifice ale analizei volumetrice este justificat de posibilitatea, cu ajutorul cunoștințelor teoretice, nu numai de a îmbunătăți metodele cunoscute, nu numai că îndrăznesc să adun în cartea propusă bazele științifice ale analizei volumetrice. dar și pentru a găsi altele noi. Pentru a face acest lucru, trebuie să luați în considerare reacția adecvată, precum și acțiunea indicatorului, în detaliu din punctul de vedere al legii acțiunii în masă. Când sistemul este în echilibru, analiza matematică determină relativ pur și simplu posibilitatea de titrare, găsirea condițiilor optime, precum și erorile de titrare... Astfel, metodele noi nu trebuie căutate pur empiric, dar în cea mai mare parte pot fi căutate. să fie deja derivat teoretic.” Pe lângă generalizarea și verificarea experimentală a rezultatelor obținute anterior de J. Hillebrandt, E. Salm, N. Bjerrum și alți chimiști fizici ai școlii lui W. Ostwald, căreia îi aparținea însuși I. M. Kolthoff ideologic, autorul a prezentat multe prevederi noi, confirmându-le cu calcule și experimente. A fost efectuată o analiză matematică detaliată a curbelor de titrare (înălțimea de salt, calculul potențialului la punctul de echivalență, criteriile de titrare a amestecurilor etc.). Sunt comparate erorile de titrare cauzate de diferiți factori. În același timp, I.M. Kolthof credea că previziunile teoretice fiabile pot fi făcute numai pentru reacțiile de neutralizare, precipitare și formare complexă. Rata scăzută la care este atins echilibrul și natura treptată a multor procese de oxidare-reducere ar trebui să reducă semnificativ valoarea predicțiilor teoretice legate de redoxmetrie.

R. Petere a început să creeze bazele teoretice ale titrarii redox în 1898. El a testat, de asemenea, în numeroase experimente, aplicabilitatea și corectitudinea celebrei formule Nernst (1889), folosită la construirea curbelor de titrare redoxmetrică. F. Crotogino (potenţiale reale, influenţa pH-ului) şi alţi autori au lucrat cu succes în acelaşi domeniu. Lucrările proprii ale lui Kolthoff în domeniul redoxmetriei au fost legate și de ecuația Nernst, dar autorul a examinat în detaliu aspectele cinetice ale proceselor redox, inclusiv efectele catalitice și reacțiile induse, și a studiat factorii care influențează potențialul la punctul de echivalență. În celelalte lucrări ale sale, I.M. Kolthoff a creat de fapt teoria titrării potențiometrice și amperometrice, iar termenii „titrare potențiometrică și „titrare amperometrică” au fost introduși în știință de el. Comparând cartea lui I. M. Kolthoff despre teoria analizei titrimetrice cu secțiunile corespunzătoare ale manualelor de astăzi despre chimie analitică, nu putem decât să fii surprins de cât de modern par conținutul și stilul unei cărți scrise cu 80 de ani în urmă.

În ultimii ani s-au folosit din ce în ce mai mult metode instrumentale de analiză, care prezintă numeroase avantaje: rapiditate, sensibilitate ridicată, capacitatea de a determina simultan mai multe componente, combinarea mai multor metode, automatizare și utilizarea computerelor pentru prelucrarea rezultatelor analizelor. De regulă, metodele instrumentale de analiză folosesc senzori (sonde) și, mai ales, senzori chimici, care oferă informații despre compoziția mediului în care se află. Senzorii sunt conectați la un sistem pentru stocarea și procesarea automată a informațiilor.

În mod convențional, metodele instrumentale de analiză pot fi împărțite în trei grupe: metode de analiză spectrale și optice, electrochimice și cromatografice.

Metodele spectrale și optice de analiză se bazează pe interacțiunea dintre analit și radiația electromagnetică (EMR). Metodele sunt clasificate în funcție de mai multe criterii - dacă EMR aparține unei anumite părți a spectrului (spectroscopie UV, fotoelectrocolorimetrie, spectroscopie IR), nivelul de interacțiune a substanțelor cu EMR (atom, moleculă, nucleu atomic), fenomen fizic (emisie, absorbție etc.). Clasificarea metodelor spectrale și optice în funcție de principalele lor caracteristici este dată în tabel. 12.

Spectroscopia de emisie atomică este un grup de metode de analiză bazate pe măsurarea lungimii de undă și a intensității fluxului luminos emis de atomii excitați în stare gazoasă.

Tabelul 12.

Clasificarea metodelor spectrale și optice

Fenomen fizic	Nivel de interacțiune
Atom	Moleculă
Metode spectrale
Absorbția luminii (adsorbția)	Spectroscopie de adsorbție atomică (AAS)	Spectroscopie de adsorbție moleculară (MAS): fotoelectrocolorimetrie, spectrofotometrie
Emisia de lumină (emisia)	Spectroscopie de emisie atomică (AES): fotometrie cu flacără	Spectroscopie de emisie moleculară (MES): analiza luminiscenței
Emisia secundara	Spectroscopie de fluorescență atomică (AFS)	Spectroscopie de fluorescență moleculară (MFS)
Difuzia luminii	-	Spectroscopie de dispersie: nefelometrie, turbidemetrie
Metode optice
Refracția luminii	-	Refractometrie
Rotația luminii polarizate plane	-	Polarimetrie

În analiza emisiilor, analitul, care se află în fază gazoasă, este excitat, dând energie sistemului sub formă de EMR. Se numește energia necesară pentru trecerea unui atom de la o stare normală la una excitată energie de excitație (potențial de excitație ) . Atomul rămâne într-o stare excitată timp de 10 -9 - 10 -8 s, apoi, revenind la un nivel de energie mai scăzut, emite un cuantum de lumină cu o frecvență și o lungime de undă strict definite.

Fotometria flacara– o metodă de analiză bazată pe măsurători fotometrice ale radiației atomilor excitați într-o flacără. Datorită temperaturii ridicate a flăcării, spectrele elementelor cu energie de excitație scăzută - metale alcaline și alcalino-pământoase - sunt excitate.

Analiza calitativă se efectuează pe baza culorii perlelor de flacără și a liniilor spectrale caracteristice ale elementelor. Compușii metalici volatili colorează flacăra arzătorului într-o culoare sau alta. Prin urmare, dacă adăugați substanța studiată pe un fir de platină sau nicrom într-o flacără incoloră a arzătorului, atunci flacăra devine colorată în prezența substanțelor anumitor elemente, de exemplu, în culorile: galben strălucitor (sodiu), violet ( potasiu), roșu cărămidă (calciu), roșu carmin (stronțiu), galben-verde (cupru sau bor), albastru pal (plumb sau arsen).

Analiza cantitativă se bazează pe dependența empirică a intensității liniei spectrale a elementului fiind determinată de concentrația acestuia în probă folosind un grafic de calibrare.

Fotoelectrocolorimetrie bazat pe absorbția luminii de către analit în regiunea vizibilă a spectrului (400 – 760 nm); Acesta este un tip de spectroscopie de adsorbție moleculară. În timpul analizei, fluxul de lumină care trece prin soluția de absorbție a luminii este parțial împrăștiat și refractat, dar cea mai mare parte este absorbit și, prin urmare, intensitatea fluxului de lumină la ieșire este mai mică decât la intrare. Această metodă este utilizată pentru analiza calitativă și cantitativă a soluțiilor adevărate.

Metoda turbidimetrică se bazează pe absorbția și împrăștierea luminii monocromatice de către particulele în suspensie ale analitului. Metoda este utilizată pentru analiza suspensiilor, emulsiilor, pentru determinarea substanţelor (cloruri, sulfaţi, fosfaţi) capabile să formeze compuşi puţin solubili în soluţii, ape naturale şi de proces.

LA metode de analiză optică includ refractometria și polarimetria.

Metoda refractometrică bazată pe refracția luminii atunci când un fascicul trece prin interfața dintre medii transparente omogene. Când un fascicul de lumină cade pe interfața dintre două medii, are loc reflexia parțială de la interfață și propagarea parțială a luminii în celălalt mediu. Metoda este utilizată pentru identificarea și frecvența substanțelor, analiza cantitativă.

Polarimetrie– o metodă optică nespectrală de analiză bazată pe rotația unui fascicul de lumină monocromatic polarizat plan de către substanțe optic active. Metoda este destinată analizei calitative și cantitative numai a substanțelor optic active (zaharoză, glucoză etc.) capabile să rotească planul de polarizare a luminii.

Metode electrochimice de analiză se bazează pe măsurarea potențialelor, a curentului și a altor caracteristici în timpul interacțiunii analitului cu un curent electric. Aceste metode sunt împărțite în trei grupe: metode bazate pe reacțiile electrozilor care apar în absența curentului ( potențiometrie ); metode bazate pe reacțiile electrozilor care au loc sub influența curentului ( voltametrie, coulometrie, electrogravimetrie ); metode bazate pe măsurători fără reacția electrodului ( conductometrie – titrare de joasă frecvenţă şi oscilometrie – titrare de înaltă frecvență).

După metodele de aplicare, metodele electrochimice se clasifică în Drept , bazată pe dependența directă a semnalului analitic de concentrația substanței și indirect (stabilirea punctului de echivalență în timpul titrarii).

Pentru a înregistra un semnal analitic, sunt necesari doi electrozi - un electrod indicator și un electrod de referință. Se numește un electrod al cărui potențial depinde de activitatea ionilor detectați indicator. Trebuie să răspundă rapid și reversibil la modificările concentrației ionilor detectați în soluție. Se numește un electrod al cărui potențial nu depinde de activitatea ionilor detectați și rămâne constant electrod de referință . De exemplu, atunci când se determină pH-ul soluțiilor, un electrod de sticlă este folosit ca electrod indicator și un electrod de clorură de argint este folosit ca electrod de referință (vezi Subiectul 9).

Metoda potențiometrică se bazează pe măsurarea forțelor electromotoare ale elementelor galvanice reversibile și se folosește pentru determinarea concentrației (activitatii) ionilor dintr-o soluție. Ecuația Nernst este utilizată pentru calcule.

Voltametrie– un grup de metode bazate pe procesele de oxidare sau reducere electrochimică a analitului, care au loc pe un microelectrod și care determină apariția unui curent difuz. Metodele se bazează pe studiul curbelor curent-tensiune (voltamograme), reflectând dependența curentului de tensiunea aplicată. Voltamogramele fac posibilă obținerea simultană a informațiilor despre compoziția calitativă și cantitativă a soluției analizate, precum și despre natura procesului electrodului.

În metodele voltametriei se folosesc celule cu doi și trei electrozi. Electrozii indicatori sunt electrozi polarizabili de lucru pe care au loc procese de electro-oxidare sau electro-reducere a unei substanțe; electrozi de referință – electrozi de al doilea tip (clorură de argint saturată sau calomel).

Dacă un electrod de mercur care picura cu o suprafață reînnoită constant este utilizat ca electrod polarizabil de lucru și un strat de mercur în partea de jos a celulei servește ca electrod de referință, atunci metoda se numește polarografie .

În voltametria modernă, se folosesc orice electrozi indicatori (platină sau grafit rotativi sau staționari, mercur staționar), cu excepția electrodului de mercur care picura.

Metoda conductometrică se bazează pe măsurarea conductivității electrice a soluțiilor în funcție de concentrația particulelor încărcate prezente. Obiectele analizei sunt soluții de electroliți. Conductivitatea electrică a soluțiilor diluate este proporțională cu concentrația de electroliți. Prin urmare, determinând conductibilitatea electrică și comparând valoarea obținută cu valoarea de pe graficul de calibrare, puteți afla concentrația electrolitului în soluție. Metoda conductometriei, de exemplu, determină conținutul total de impurități din apa de înaltă puritate.

Metode cromatografice separarea, identificarea și cuantificarea se bazează pe rate diferite de mișcare a componentelor individuale într-un flux de fază mobilă de-a lungul unui strat de fază staționară, cu analiții prezenți în ambele faze. Eficiența separării se realizează prin cicluri repetate de sorbție-desorbție. În acest caz, componentele sunt distribuite diferit între fazele mobile și staționare, în conformitate cu proprietățile lor, rezultând separarea. În mod convențional, metodele cromatografice pot fi împărțite în cromatografie gazoasă, schimb de ioni și hârtie.

Cromatografia gazoasă– o metodă de separare a compuşilor termostabili volatili, bazată pe distribuţia substanţelor între faze, dintre care una gazoasă, cealaltă un sorbant solid sau lichid vâscos. Separarea componentelor amestecului are loc datorită capacității diferite de adsorbție sau solubilitate a substanțelor analizate atunci când amestecul lor gazos se deplasează într-o coloană cu un flux al fazei mobile de-a lungul fazei staționare.

Obiectele analizei în cromatografia în gaze sunt gazele, lichidele și solidele cu o greutate moleculară mai mică de 400 și un punct de fierbere mai mic de 300 0 C. În timpul separării cromatografice, compușii analizați nu trebuie să fie supuși distrugerii.

Cromatografia cu schimb de ioni– o metodă de separare și analiză a substanțelor, bazată pe schimbul echivalent de ioni ai amestecului analizat și un schimbător de ioni (schimbător de ioni). Există un schimb de ioni între fazele sistemului eterogen. Faza staționară este schimbătoarele de ioni; De regulă, apa este mobilă, deoarece are proprietăți bune de dizolvare și ionizare. Raportul dintre concentrațiile de ioni schimbați în soluție și faza de sorbent (schimbător de ioni) este determinat de echilibrul schimbului de ioni.

Cromatografia pe hârtie se referă la cromatografia plană, se bazează pe distribuția analiților între două lichide nemiscibile. În cromatografia de partiție, separarea substanțelor are loc datorită diferențelor de coeficienți de distribuție a componentelor între două lichide nemiscibile. Substanța este prezentă în ambele faze ca soluție. Faza staționară este reținută în porii hârtiei cromatografice fără a interacționa cu aceasta; hârtia acționează ca un purtător al fazei staționare.

Astfel, utilizarea legilor electrochimiei, sorbției, emisiei, absorbției sau reflectării radiațiilor și a interacțiunii particulelor cu câmpurile magnetice a făcut posibilă crearea unui număr mare de metode instrumentale de analiză, caracterizate prin sensibilitate ridicată, viteză și fiabilitate. de determinare și capacitatea de a analiza sisteme multicomponente.

Întrebări pentru auto-studiu:

1. Ce este identificarea chimică a unei substanțe?

2. Ce tipuri de analize cunoașteți?

3. Care este puritatea substanțelor?

4. Cum se realizează identificarea cationilor substanțelor anorganice?

5. Cum sunt identificați anionii substanțelor anorganice?

6. Cum sunt clasificate metodele de analiză cantitativă?

7. Care sunt bazele metodei gravimetrice de analiză?

8. Care sunt caracteristicile metodelor titrimetrice de analiză?

9. Care sunt caracteristicile metodelor chimice de analiză?

10. Cum sunt clasificate metodele instrumentale de analiză?

11. Care sunt bazele metodelor electrochimice de analiză?

12. Care sunt bazele metodelor cromatografice de analiză?

13. Care sunt bazele metodelor de analiză optică?

Literatură:

1. Akhmetov N.S. Chimie generală și anorganică. M.: Liceu. – 2003, 743 p.

2. Akhmetov N.S. Cursuri de laborator și seminarii de chimie generală și anorganică. M.: Liceu. – 2003, 367 p.

3. Vasiliev V.P. Chimie analitică. - M.: Mai sus. şcoală – 1989, Partea 1, 320 p., Partea a 2-a, 326 p.

4. Korovin N.V. Chimie generală. - M.: Mai sus. şcoală – 1990, 560 p.

5. Glinka N.L. Chimie generală. – M.: Mai sus. şcoală – 1983, 650 p.

6. Glinka N.L. Culegere de probleme și exerciții de chimie generală. – M.: Mai sus. şcoală – 1983, 230 p.

7. Chimie generală. Chimie biofizică. Chimia elementelor biogene./ Ed. Yu.A. Ershova - M.: Mai sus. şcoală – 2002, 560 p.

8. Frolov V.V. Chimie. – M.: Mai sus. şcoală – 1986, 450 p.

Ce vom face cu materialul primit:

Dacă acest material ți-a fost util, îl poți salva pe pagina ta de pe rețelele sociale:

Tweet

Toate subiectele din această secțiune:

Voronej 2011
Curs nr. 1 (2 ore) Întrebări introductive: 1. Subiectul de chimie. Importanța chimiei în studiul naturii și dezvoltarea tehnologiei. 2. Baza

Legile cantitative de bază ale chimiei
Legile cantitative de bază ale chimiei includ: legea constanței compoziției, legea rapoartelor multiple și legea echivalentelor. Aceste legi au fost descoperite la sfârșitul secolului al XIII-lea - începutul secolului al XIX-lea și

Modelul modern al structurii atomului
Teoria modernă a structurii atomice se bazează pe lucrările lui J. Thomson (care a descoperit electronul în 1897, iar în 1904 a propus un model al structurii atomului, conform căruia atomul este o sferă încărcată cu

Numărul cuantic orbital 0 1 2 3 4
Fiecare valoare a lui l corespunde unui orbital cu o formă specială, de exemplu, orbitalul s are o formă sferică, orbitalul p are o formă de gantere. În același înveliș, energia subnivelurilor crește în seria E

Structura atomilor multi-electroni
Ca orice sistem, atomii luptă pentru un minim de energie. Acest lucru se realizează la o anumită stare a electronilor, adică. la o anumită distribuţie a electronilor peste orbiti. Record

Proprietățile periodice ale elementelor
Deoarece structura electronică a elementelor se modifică periodic, atunci, în consecință, proprietățile elementelor determinate de structura lor electronică, cum ar fi energia de ionizare,

Tabelul periodic al elementelor de D.I.Mendeleev
În 1869, D.I. Mendeleev a anunțat descoperirea legii periodice, a cărei formulare modernă este următoarea: proprietățile elementelor, precum și formele și proprietățile compușilor lor.

Caracteristicile generale ale legăturilor chimice
Doctrina structurii materiei explică motivele diversității structurii substanțelor în diferite stări de agregare. Metodele fizice și fizico-chimice moderne fac posibilă determinarea experimentală

Tipuri de legături chimice
Principalele tipuri de legături chimice includ legăturile covalente (polare și nepolare), ionice și metalice. O legătură covalentă este o legătură chimică formată

Tipuri de interacțiuni intermoleculare
Legăturile în formarea cărora nu are loc rearanjarea învelișurilor electronice se numesc interacțiuni între molecule. Principalele tipuri de interacțiuni între molecule includ:

Structura spațială a moleculelor
Structura spațială a moleculelor depinde de direcția spațială a suprapunerii norilor de electroni de numărul de atomi din moleculă și de numărul de perechi de electroni de legături datorate

Caracteristici generale ale stării de agregare a materiei
Aproape toate substanțele cunoscute, în funcție de condiții, sunt în stare gazoasă, lichidă, solidă sau plasmă. Aceasta se numește starea de agregare a materiei. Ag

Starea gazoasă a unei substanțe. Legile gazelor ideale. Gaze reale
Gazele sunt comune în natură și sunt utilizate pe scară largă în tehnologie. Se folosesc ca combustibil, lichid de răcire, materii prime pentru industria chimică, fluid de lucru pentru efectuarea lucrărilor mecanice.

Caracteristicile stării lichide a unei substanțe
Lichidele în proprietățile lor ocupă o poziție intermediară între corpurile gazoase și cele solide. Aproape de punctul de fierbere sunt asemănătoare gazelor: fluide, nu au formă definită, amorfe

Caracteristicile unor substanțe
Substanță Tipul de cristal Energia rețelei cristaline, kJ/mol Temperatura

Concepte generale de termodinamică
Termodinamica este o știință care studiază transformarea diferitelor forme de energie una în alta și stabilește legile acestor transformări. Ca disciplină independentă

Termochimie. Efectele termice ale reacțiilor chimice
Orice procese chimice, precum și o serie de transformări fizice ale substanțelor (evaporare, condensare, topire, transformări polimorfe etc.) sunt întotdeauna însoțite de o modificare a rezervei interne de

Legea lui Hess și consecințele ei
Pe baza a numeroase studii experimentale, academicianul rus G.I. Hess a descoperit legea fundamentală a termochimiei (1840) - legea constanței sumelor căldurilor din lumea reală.

Principiul de funcționare al unui motor termic. Eficiența sistemului
Un motor termic este un dispozitiv care transformă căldura în muncă. Prima mașină termică a fost inventată la sfârșitul secolului al XVIII-lea (mașină cu abur). Acum sunt două

Energie liberă și legată. Entropia sistemului
Se știe că orice formă de energie poate fi transformată complet în căldură, dar căldura este convertită în alte tipuri de energie doar parțial, condiționat rezerva de energie internă a sistemului

Influența temperaturii asupra direcției reacțiilor chimice
DH DS DG Direcția de reacție DH< 0 DS >0 DG< 0

Conceptul de cinetică chimică
Cinetica chimică este studiul vitezei reacțiilor chimice și al dependenței acesteia de diferiți factori - natura și concentrația reactanților, presiunea,

Factori care influențează viteza reacțiilor chimice. Legea acțiunii în masă
Viteza reacţiilor chimice este influenţată de următorii factori: natura şi concentraţia substanţelor care reacţionează; temperatura, natura solventului, prezența unui catalizator etc.

Teoria activării moleculelor. Ecuația lui Arrhenius
Viteza oricărei reacții chimice depinde de numărul de ciocniri ale moleculelor care reacţionează, deoarece numărul de ciocniri este proporțional cu concentrațiile substanțelor care reacţionează. Cu toate acestea, nu totul este de masă

Caracteristicile reacțiilor catalitice. Teorii ale catalizei
Viteza unei reacții chimice poate fi controlată folosind un catalizator. Substanțele care participă la reacții și își modifică (cel mai adesea măresc) viteza, rămânând la sfârșitul reacției

Reacții reversibile și ireversibile. Semne de echilibru chimic
Toate reacțiile pot fi împărțite în două grupe: reversibile și ireversibile. Reacțiile ireversibile sunt însoțite de precipitare, formarea unei substanțe slab disociate sau eliberarea de gaz. Rea reversibil

Constanta de echilibru chimic
Să considerăm o reacție chimică reversibilă de tip general, în care toate substanțele sunt în aceeași stare de agregare, de exemplu, lichid: aA + bB D cC + dD, unde

regula fazei Gibbs. Diagrama apei
Caracteristicile calitative ale sistemelor de echilibru eterogene în care nu are loc nicio interacțiune chimică, ci se observă doar o tranziție a părților constitutive ale sistemului de la o stare de agregare

Regula de fază pentru apă are forma
С = 1+ 2 – Ф = 3 – Ф dacă Ф = 1, atunci С = 2 (sistemul este bivariant) Ф = 2, atunci С = 1 (sistemul este univariant) Ф = 3, atunci С = 0 (sistemul este nevariant) Ф = 4, atunci C = -1 (

Conceptul de afinitate chimică a substanțelor. Ecuații ale izotermelor, izobarelor și izocorilor reacțiilor chimice
Termenul „afinitate chimică” se referă la capacitatea substanțelor de a intra în interacțiuni chimice între ele. Pentru diferite substanțe depinde de natura substanțelor care reacţionează

Teoria dizolvării solvatului (hidratului).
Soluțiile sunt sisteme omogene formate din două sau mai multe substanțe, a căror compoziție poate varia în limite destul de largi, soluție admisă.

Proprietățile generale ale soluțiilor
La sfârșitul secolului al XIX-lea, Raoult, van't Hoff și Arrhenius au stabilit legi foarte importante care leagă concentrația unei soluții cu presiunea de vapori saturati a solventului deasupra soluției, rata

Tipuri de soluții lichide. Solubilitate
Capacitatea de a forma soluții lichide este exprimată în grade diferite în diferite substanțe individuale. Unele substanțe se pot dizolva nelimitat (apă și alcool), altele - doar într-o măsură limitată.

Proprietățile electroliților slabi
Când sunt dizolvați în apă sau alți solvenți constând din molecule polare, electroliții suferă disociere, adică într-o măsură mai mare sau mai mică se descompun în pozitive și negative

Proprietățile electroliților puternici
Electroliții care se disociază aproape complet în soluții apoase se numesc electroliți puternici. Electroliții puternici includ majoritatea sărurilor care sunt deja în

Dacă sunt îndeplinite aceste condiții, particulele coloidale capătă o sarcină electrică și o înveliș de hidratare, care împiedică precipitarea lor.
Metodele de dispersie pentru producerea sistemelor coloidale includ: mecanice - zdrobire, măcinare, măcinare etc.; electrice – producerea solurilor metalice sub acţiune

Stabilitatea soluțiilor coloidale. Coagulare. Peptizare
Stabilitatea unei soluții coloidale este înțeleasă ca constanța proprietăților de bază ale acestei soluții: conservarea dimensiunilor particulelor (stabilitatea agregativă).

Proprietățile sistemelor disperse coloidale
Toate proprietățile sistemelor dispersate coloidale pot fi împărțite în trei grupe principale: cinetice moleculare, optice și electrocinetice. Să luăm în considerare cinetica moleculară

Caracteristicile proceselor metabolice
Reacțiile chimice sunt împărțite în schimb și redox (Ox-Red). Dacă reacția nu schimbă starea de oxidare, atunci astfel de reacții se numesc reacții de schimb. Sunt posibile

Caracteristicile proceselor redox
În timpul reacțiilor redox, starea de oxidare a unei substanțe se modifică. Reacțiile pot fi împărțite în cele care au loc în același volum de reacție (de exemplu, în

Concepte generale de electrochimie. Conductori de primul și al doilea fel
Electrochimia este o ramură a chimiei care studiază modelele transformărilor reciproce ale energiei electrice și chimice. Procesele electrochimice pot fi împărțite

Conceptul de potențial electrod
Să luăm în considerare procesele care au loc în celulele galvanice, adică procesele de conversie a energiei chimice în energie electrică. Un element galvanic se numește electrochimic

Celulă galvanică Daniel-Jacobi
Luați în considerare un sistem în care doi electrozi sunt în soluții ale propriilor ioni, de exemplu, o celulă galvanică Daniel-Jacobi. Este format din două semi-elemente: dintr-o placă de zinc, scufundată

Forța electromotoare a unei celule galvanice
Diferența maximă de potențial dintre electrozi care poate fi obținută la funcționarea unei celule galvanice se numește forța electromotoare (EMF) a celulei.

Polarizare și supratensiune
În timpul proceselor spontane, se stabilește un potențial de echilibru al electrozilor. Când trece un curent electric, potențialul electrozilor se modifică. Modificarea potențialului electrodului

Electroliză. legile lui Faraday
Electroliza este denumirea dată proceselor care au loc pe electrozi sub influența curentului electric furnizat de la o sursă de curent externă prin electroliți. Când ales

Coroziunea metalelor
Coroziunea este distrugerea metalului ca urmare a interacțiunii sale fizice și chimice cu mediul. Acesta este un proces spontan care are loc cu o scădere a sistemului energetic Gibbs

Metode de producere a polimerilor
Polimerii sunt compuși cu molecule înalte caracterizați printr-o greutate moleculară de la câteva mii la multe milioane. Moleculele de polimer sunt numite

Structura polimerului
Macromoleculele polimerice pot fi liniare, ramificate și de rețea. Polimerii liniari sunt polimeri care sunt construiți din lanțuri lungi de elemente unidimensionale, de ex.

Proprietățile polimerilor
Proprietățile polimerilor pot fi împărțite în chimice și fizice. Ambele proprietăți sunt asociate cu caracteristicile structurale ale polimerilor, cu metoda de preparare a acestora și cu natura celor introduși în

Aplicarea polimerilor
Fibre, filme, cauciucuri, lacuri, adezivi, materiale plastice și materiale compozite (compozite) sunt produse din polimeri. Fibrele se obtin prin stoarcerea solutiilor sau

Unii reactivi pentru identificarea cationilor
Formula reactivă Cation Produs de reacție Alizarin C14H6O

Metode electrochimice. Cele mai aplicabile metode electrochimice de analiză includ potențiometrice, polarografice și conductometrice.

METODA P o t e n t i o m e t r i c se bazează pe măsurarea potențialelor electrodului, care depind de activitatea ionilor, iar în soluții diluate de concentrația ionilor. Potențialele electrozilor metalici sunt determinate de ecuația Nernst

În consecință, concentrația ionilor poate fi judecată din valoarea potențială. Celula de măsurare este formată dintr-un electrod de măsurare (indicator) și un electrod de referință, care nu este sensibil la substanța care urmează să fie determinată.

Sunt din ce în ce mai folosite ion-selectiv electrozi la interfețele cărora au loc reacții de schimb ionic. Potențialul electrodului ion-selectiv depinde de activitate, iar în soluții diluate, de concentrația ionilor în conformitate cu ecuația Nernst. Cei mai cunoscuți sunt electrozii de sticlă ion-selectivi pentru măsurarea pH-ului. Pe suprafața electrodului de sticlă are loc o reacție de schimb ionic

Кt st + +Н р + Н st + +Кt р +

Kt st – cationi de sticlă (K +, Na +, Li +), indicele p înseamnă soluție.

La interfața dintre sticlă și soluție are loc un potențial salt, a cărui magnitudine depinde de activitatea ionilor de hidrogen.

O celulă de măsurare cu sticlă și electrozi auxiliari este conectată la un pH-metru proiectat pentru măsurarea pH-ului soluțiilor.

Industria produce și electrozi ion-selectivi pentru determinarea concentrației ionilor de Na + , K + , NH 4 + , Cl - (limită de determinare 10 -1 - 10 -6 mol/l) și Ca 2+ , Mg 2+ , NO 3 - ioni (determinare limită 10 -1 – 10 -4 mol/l).

Conductometrie. Conductivitatea electrică a soluțiilor diluate este proporțională cu concentrația de electroliți. Prin urmare, determinând conductibilitatea electrică și comparând valoarea obținută cu valoarea de pe graficul de calibrare, puteți afla concentrația electrolitului în soluție. Metoda conductometriei, de exemplu, determină conținutul total de impurități din apa de înaltă puritate.

Analiza cromatografică. Analiza se bazează pe cromatografie, care face posibilă separarea amestecurilor cu două și mai multe componente de gaze, lichide și substanțe dizolvate prin metode de sorbție în condiții dinamice. Analiza se efectuează cu instrumente speciale - cromatografe. Au fost dezvoltate mai multe metode de analiză, care sunt clasificate după mecanismul procesului și natura particulelor (molecular, schimb ionic, precipitare, cromatografie de partiție) și după forme de aplicare (coloană, capilară, în strat subțire și hârtie) . Cromatografia moleculară se bazează pe absorbabilitatea diferită a moleculelor pe adsorbanți, cromatografia cu schimb de ioni se bazează pe capacitatea diferită de a schimba ioni a unei soluții. Cromatografia de precipitare folosește solubilitatea diferită a precipitatelor formate de componentele amestecului analizat atunci când interacționează cu reactivii aplicați pe purtător. Cromatografia de partiție se bazează pe distribuția diferențială a substanțelor între două lichide nemiscibile. Cromatografia moleculară (adsorbție de lichid), schimbul de ioni și cromatografia de precipitare sunt de obicei efectuate în coloane de cromatografie, respectiv, cu un adsorbant, material schimbător de ioni sau un purtător de reactiv inert. Cromatografia de partiție se realizează de obicei pe hârtie sau pe un strat subțire de absorbant.

Avantajele metodei cromatografice de analiză includ viteza și fiabilitatea, capacitatea de a determina mai multe componente ale unui amestec sau soluție.

Metode optice de analiză. Aceste metode se bazează pe măsurarea proprietăților optice ale substanțelor și radiațiilor, a interacțiunii radiațiilor electromagnetice cu atomii sau moleculele substanței analizate, provocând radiații, absorbție sau reflectare a razelor. Acestea includ metode spectrale de emisie, luminiscență și absorbție.

Se numesc metode bazate pe studiul spectrelor de emisie METODE SPECTRALE DE EMISIE analiză. În metoda spectroscopiei de emisie, o probă dintr-o substanță este încălzită la temperaturi foarte ridicate (2000-15000 °C). Când o substanță se evaporă, aceasta se disociază în atomi sau ioni, care emit radiații. Trecând prin spectrograf, radiația este descompusă în componente sub forma unui spectru de linii colorate. Compararea acestui spectru cu datele de referință privind spectrele elementelor face posibilă determinarea tipului de element, iar din intensitatea liniilor spectrale, cantitatea de substanță. Metoda face posibilă determinarea micro- și ultra-micro-cantități ale unei substanțe, analiza mai multor elemente și într-un timp scurt.

Un tip de analiză a emisiilor este e m i s s i o n a fime

fotometrie,în care soluţia de testat este introdusă într-o flacără incoloră a arzătorului. Tipul de substanță este judecat după schimbarea culorii flăcării, iar concentrația substanței este judecată după intensitatea colorării flăcării. Analiza se realizează folosind un dispozitiv - un fotometru cu flacără. Metoda este utilizată în principal pentru analiza metalelor alcaline, alcalino-pământoase și a magneziului.

Metodele bazate pe strălucirea substanței analizate sub influența razelor ultraviolete (fotoluminiscență), razelor X (luminescență cu raze X) și radioactive (radioluminiscență) se numesc LUMINOSCENT. Unele substanțe au proprietăți luminiscente, în timp ce alte substanțe pot luminesce după tratarea cu reactivi speciali. Metoda de analiză luminiscentă se caracterizează printr-o sensibilitate foarte mare (până la 10 -10 - 10 -13 g de impurități luminiscente).

Se numesc metode bazate pe studiul spectrelor de absorbție a razelor de către substanțele analizate a b so r b t i o n o – s p e c t r a l x. Pe măsură ce lumina trece printr-o soluție, lumina sau componentele sale sunt absorbite sau reflectate. Natura și concentrația unei substanțe este judecată după cantitatea de absorbție sau reflectare a razelor.

În conformitate cu legea Bouguer–Lambert–Beer, dependența modificării intensității fluxului luminos care trece prin soluție de concentrația substanței colorate în soluție Cu exprimată prin ecuație

Lg(eu 0 / eu)=  lc

unde I 0 și I sunt intensitatea fluxului luminos incident pe soluție și trecut prin soluție,  este coeficientul de absorbție a luminii, în funcție de natura solutului (coeficientul de absorbție molar); l– grosimea stratului de soluție de absorbție a luminii.

Măsurând modificarea intensității luminii, se poate determina concentrația analitului. Determinarea se realizează cu ajutorul spectrofotometrelor și fotocolorimetrelor.

ÎN cu spectrofotometre utilizați radiații monocromatice și în FOTO CULOARE ȘI METERS- lumina vizibila. Datele obținute în timpul măsurării sunt comparate cu grafice gradate construite pe soluții standard.

Dacă absorbția razelor este măsurată de atomii componentei analitului, care sunt obținuți prin pulverizarea unei soluții de analit într-o flacără a arzătorului, atunci metoda se numește a t o m o - a b so r b t i o n(spectroscopie de absorbție atomică). Metoda vă permite să analizați substanțe în cantități foarte mici.

Se numește o metodă optică bazată pe reflectarea luminii de către particule solide suspendate în soluție nefelometric. Analiza se realizează cu ajutorul dispozitivelor nefelometrice.

Astfel, utilizarea legilor electrochimiei, sorbției, emisiei, absorbției sau reflectării radiațiilor și a interacțiunii particulelor cu câmpurile magnetice a făcut posibilă crearea unui număr mare de metode instrumentale de analiză, caracterizate prin sensibilitate ridicată, viteză și fiabilitate. de determinare și capacitatea de a analiza sisteme multicomponente.