telliskivimajad / 27.05.2021

Füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid: praktiline rakendus. Analüütiline keemia ja füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid Füüsikaliste analüüsimeetodite hulka kuuluvad

Füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid: praktiline rakendus. Analüütiline keemia ja füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid Füüsikaliste analüüsimeetodite hulka kuuluvad

Igas analüüsimeetodis kasutatakse teatud analüütilist signaali, mille antud tingimustes annavad konkreetsed elementaarobjektid (aatomid, molekulid, ioonid), mis moodustavad uuritavaid aineid.

Analüütiline signaal annab nii kvalitatiivset kui ka kvantitatiivset teavet. Näiteks kui analüüsiks kasutatakse sadestamisreaktsioone, saadakse kvalitatiivne teave sademe ilmnemise või puudumise põhjal. Kvantitatiivne teave saadakse sette massist. Kui aine kiirgab teatud tingimustel valgust, saadakse kvalitatiivne teave signaali (valguse emissiooni) ilmumisel iseloomulikule värvile vastaval lainepikkusel ja kvantitatiivne teave valguskiirguse intensiivsuse järgi.

Analüütilise signaali päritolu järgi võib analüütilise keemia meetodeid liigitada keemilisteks, füüsikalisteks ja füüsikalis-keemilisteks meetoditeks.

AT keemilised meetodid viia läbi keemiline reaktsioon ja mõõta saadud toote mass - gravimeetrilised (massi) meetodid või ainega interaktsiooniks kasutatud reaktiivi maht - titrimeetrilised, gaasimahulised (mahumeetrilised) meetodid.

Gaasi mahumõõtmine (gaasi mahuanalüüs) põhineb selektiivsel neeldumisel koostisosad gaasisegu ühe või teise neelduriga täidetud anumates, millele järgneb gaasimahu vähenemise mõõtmine büreti abil. Niisiis absorbeerib süsinikdioksiid kaaliumhüdroksiidi lahusega, hapnik - pürogallooli lahusega, süsinikmonooksiid - vaskkloriidi ammoniaagilahusega. Gaasi mahumõõtmine viitab ekspressanalüüsimeetoditele. Seda kasutatakse laialdaselt karbonaatide määramiseks gp ja mineraalides.

Maakide, kivimite, mineraalide ja muude materjalide analüüsimisel kasutatakse laialdaselt keemilisi analüüsimeetodeid nende komponentide määramisel kümnendiku kuni mitmekümne protsendi sisaldusega. Keemilise analüüsi meetodeid iseloomustab suur täpsus (analüüsi viga on tavaliselt kümnendikud protsendist). Kuid need meetodid asendatakse järk-järgult kiiremate füüsikalis-keemiliste ja füüsikaliste analüüsimeetoditega.

Füüsikalised meetodid analüüsid põhinevad ainete mõne füüsikalise omaduse mõõtmisel, mis on koostise funktsioon. Näiteks refraktomeetria põhineb valguse suhteliste murdumisnäitajate mõõtmisel. Aktiveerimisanalüüsis mõõdetakse isotoopide aktiivsust jne. Sageli viiakse analüüsi käigus eelnevalt läbi keemiline reaktsioon, mille tulemusena saadud produkti kontsentratsiooni määravad füüsikalised omadused, näiteks neeldumise intensiivsus. värvilise reaktsiooniprodukti valguskiirgus. Selliseid analüüsimeetodeid nimetatakse füüsikalis-keemilisteks.

Füüsikalisi analüüsimeetodeid iseloomustab kõrge tootlikkus, elementide madalad avastamispiirid, analüüsitulemuste objektiivsus ja kõrge automatiseerituse tase. Kivimite ja mineraalide analüüsimisel kasutatakse füüsikalisi analüüsimeetodeid. Näiteks määrab aatomiemissiooni meetod volframi graniidis ja kiltkivis, antimoni, tina ja plii kivimites ja fosfaatides; aatomabsorptsiooni meetod - magneesium ja räni silikaatides; Röntgenikiirgus fluorestseeruv - vanaadium ilmeniidis, magnesiidis, alumiiniumoksiidis; massispektromeetriline - mangaan Kuu regoliidis; neutronite aktiveerimine - raud, tsink, antimon, hõbe, koobalt, seleen ja skandium õlis; isotooplahjenduse meetod - koobalt silikaatkivimites.

Füüsikalisi ja füüsikalis-keemilisi meetodeid nimetatakse mõnikord instrumentaalseteks, kuna need meetodid nõuavad tööriistu (seadmeid), mis on spetsiaalselt kohandatud analüüsi põhietappide läbiviimiseks ja tulemuste registreerimiseks.

Füüsikalised ja keemilised meetodid analüüs võib hõlmata analüüdi keemilisi muundumisi, proovi lahustumist, analüüsitava komponendi kontsentratsiooni, segavate ainete maskeerimist ja muud. Erinevalt "klassikalistest" keemilistest analüüsimeetoditest, kus analüütiliseks signaaliks on aine mass või selle maht, kasutavad füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid analüütilise signaalina kiirguse intensiivsust, voolutugevust, elektrijuhtivust ja potentsiaalide erinevust.

Suur praktiline tähtsus on meetoditel, mis põhinevad elektromagnetilise kiirguse emissiooni ja neeldumise uurimisel spektri erinevates piirkondades. Nende hulka kuuluvad spektroskoopia (näiteks luminestsentsanalüüs, spektraalanalüüs, nefelomeetria ja turbidimeetria jt). Oluliste füüsikalis-keemiliste analüüsimeetodite hulka kuuluvad elektrokeemilised meetodid, mis kasutavad aine elektriliste omaduste mõõtmist (kulomeetria, potentsiomeetria jne), aga ka kromatograafiat (näiteks gaasikromatograafia, vedelikkromatograafia, ioonvahetuskromatograafia, õhekihikromatograafia). ). Edukalt arendatakse meetodeid, mis põhinevad keemiliste reaktsioonide kiiruste (kineetilised analüüsimeetodid), reaktsioonide termiliste mõjude (termomeetriline tiitrimine) mõõtmisel, samuti ioonide eraldamisel magnetväljas (massispektromeetria).

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Majutatud aadressil http://www.allbest.ru/

Sissejuhatus

1.2 Peamised tehnikad ja meetodid tundmatu valimi analüüsimiseks

Järeldus

Kasutatud teabeallikate loetelu

Sissejuhatus

Analüütiline keemia on kaasaegse ühiskonna elus väga praktilise tähtsusega, kuna see loob vahendid keemiliseks analüüsiks ja tagab selle rakendamise.

Keemiline analüüs on oluline tootmiskontrolli ja tootekvaliteedi hindamise vahend paljudes tööstussektorites, nagu must- ja värviline metallurgia, masinaehitus, puhaste ja ülipuhaste materjalide tootmine raadioelektroonikatööstuse jaoks, kaevandamine, keemiline nafta rafineerimine. , naftakeemia-, farmaatsia- ja toiduainetööstus, geoloogiateenistus jne. Ilma keemilise analüüsita on võimatu lahendada keskkonnakaitse, agrotööstuskompleksi toimimise, meditsiinilise diagnostika ja biotehnoloogia arengu probleeme.

Keemilise analüüsi teaduslikuks aluseks on analüütiline keemia, mis arendab analüüsimeetodite teoreetilised alused või laenab neid keemia- ja füüsikateaduse seotud valdkondadest ning kohandab neid oma eesmärkidega. Analüütiline keemia määrab meetodite rakendatavuse piirid, hindab nende metroloogilisi omadusi ja töötab välja meetodid erinevate objektide analüüsimiseks. Niisiis on analüütiline keemia teaduslike teadmiste valdkond, keemiateaduse osa ja analüütiline teenus on süsteem ühiskonna vajaduste rahuldamiseks keemilise analüüsi osas.

Kursusetöö eesmärk erialal "Analüütiline keemia ning füüsikalised ja keemilised analüüsimeetodid" on omandada kvalitatiivse ja kvantitatiivse analüüsi aluspõhimõtted.

Eesmärk saavutatakse konkreetse ülesande lahendamisega tundmatu aine analüüsiks, tehes arvutusi titrimeetri abil analüüsimeetod ja vastava tiitrimiskõvera konstrueerimine.

1. Tundmatu aine kvalitatiivne analüüs

1.1 Teoreetiline teave kvalitatiivse analüüsi kohta

Kvalitatiivne analüüs on analüütilise keemia osa, mis on pühendatud ainete kvalitatiivse koostise kindlakstegemisele, st elementide ja nendest moodustuvate ioonide tuvastamisele, mis on osa nii lihtsatest kui ka keerukatest ainetest. Seda tehakse antud katioonile või anioonile iseloomulike keemiliste reaktsioonide abil, mis võimaldavad neid tuvastada nii üksikutes ainetes kui ka segudes.

Kvalitatiivseks analüüsiks sobivate keemiliste reaktsioonidega peab kaasnema märgatav välismõju. See võib olla: gaasi eraldumine, lahuse värvuse muutus, sadestumine, sademe lahustumine, iseloomuliku kujuga kristallide moodustumine.

Esimesel neljal juhul jälgitakse reaktsiooni kulgu visuaalselt, kristalle uuritakse mikroskoobi all.

Õigete tulemuste saamiseks on vaja reaktsioone, mida teised olemasolevad ioonid ei sega. Selleks on vaja spetsiifilisi (koostoimes ainult määratud iooniga) või vähemalt selektiivseid (selektiivseid) reaktiive.

Kahjuks on selektiivsed, eriti spetsiifilised reaktiivid väga on väike, seetõttu tuleb keeruka segu analüüsimisel kasutada segavate ioonide maskeerimist, nende muutmist reaktsiooni suhtes inertseks vormiks või sagedamini katioonide või anioonide segu lahutamist koostisosadeks, nn. analüütilised rühmad. Tee seda spetsiaalsete (rühma)reagentide abil, mis samadel tingimustel mitme iooniga reageerides moodustavad sarnaste omadustega ühendeid - vähelahustuvaid sademeid või stabiilseid lahustuvaid komplekse. See võimaldab jagada keerulise segu lihtsamateks komponentideks. Kvalitatiivne analüüs koosneb järgmistest etappidest:

esialgsed tähelepanekud;

eelkatsed;

Hapete toime kuivale proovile;

Analüüsitud proov viiakse lahusesse ;

Katioonide süstemaatiline (või osaline) kvalitatiivne analüüs ja

Analüütiliste reaktsioonide läbiviimisel on vaja järgida teatud tingimusi. Nende hulka kuuluvad reagentide kontsentratsioon, keskkonna reaktsioon, temperatuur.

1.2 Peamised tehnikad ja meetodid tundmatu proovi analüüsimiseks. Aine ettevalmistamine analüüsiks

Antud aine keemilise koostise uurimist alustades tuleb see esmalt hoolikalt läbi mõelda, määrata selle välimus, värvus, lõhn, jahvatusaste (pulber, jämeda- või peeneteraline segu, tahke mass jne). , kristalliliste või amorfsete faaside olemasolu ja valmistuda vastavalt analüüsiks ning alles pärast seda jätkata selle keemilise koostise määramist.

Uuritava aine ettevalmistamine analüüsiks on kogu uuringu väga oluline osa.

Analüüsitud proovi värvi järgi saab teha oletusi teatud katioonide olemasolu või puudumise kohta selles. Kui analüüsitav objekt on näiteks värvitu läbipaistev või valge mass, siis see näitab, et selles pole märkimisväärses koguses värvilisi katioone - kroom (III) Cr 3+ (sini-violetne värvus), mangaan (II) Mn 2 + (heleroosa), raud (III) Fe 3+ (kollakaspruun), koobalt (II) Co 2+ (roosa), nikkel (II) Ni 2+ (roheline), vask (II) Cu 2+ (sinine) ). Kui proov on värviline, võib eeldada, et see sisaldab ühte või mitut ülaltoodud katiooni. Uuritava aine täielikuks analüüsiks on vaja seda võtta väike kogus, mõõdetuna milligrammides. Kvalitatiivne analüüs viiakse läbi kahes etapis. Esiteks viiakse läbi eelkatsed, a, seejärel jätkatakse katioonide ja anioonide süstemaatilise analüüsiga.

Eelkatsed

Esialgsed testid võimaldavad tuvastada mõne elemendi olemasolu, mille tuvastamine analüüsi süstemaatilise käigus on keeruline.

Leegi värvimine

Leegi värvi testimiseks võetakse traat pikkusega 60 mm ja läbimõõduga 2-3 mm. Üks selle hobustest on painutatud silmuseks, teine ​​ots on joodetud klaasvardaks, mis toimib käepidemena. Traat tuleb korralikult puhastada korduva lõõmutamise teel põleti kuumimas mittevalgustavas leegis. Traat kastetakse vesinikkloriidhappesse ja kaltsineeritakse põleti leegis, seejärel jahutatakse toatemperatuurini. Sel viisil valmistatud traadile asetatakse mitu analüüdi kristalle ja viiakse põleti leeki. Erinevad ioonid värvivad leegi järgmistes värvides:

Karmiinpunane………………………… Sr 2+ ,Li 2+

Telliskivipunane………………………….Ca 2+

Kollane……………………………………….Na +

Kollakasroheline…………………………………Ba 2+

Sinine-roheline……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Helesinine………………………………As,Sb,Pb 2+

Helesinine………………………………… Cu 2+ ,Se

Violetne ………………………………….K +, Rb + või Cs +

Traadi niisutamine vesinikkloriidhappega viiakse läbi selleks, et saada leegis proovis sisalduvate katioonide lenduvad kloriidid (kui see sisaldab lendumatut või vähelenduvat komponenti).

Tahke analüüdi proovi termolüüsi (kaltsineerimise) produktide olemuse järgi võib mõnikord hinnata katioonide ja anioonide olemasolu analüüdis.

Selle katse tegemiseks asetatakse väike osa analüüsitavast ainest tulekindla katseklaasi (pikkusega ~7 cm) põhjale ja proovi kuumutatakse, fikseerides katseklaasi horisontaalasendis, leegis. gaasipõleti. Proovi termilise lagunemise käigus eralduvad gaasilised termolüüsi saadused, millest osa kondenseerub toru külmas otsas.

Üleva värvi põhjal saab teha mõned esialgsed järeldused:

Sublimatsioonivärv Võimalikud termolüüsi saadused

Valge ……………………………………… Ammooniumisoolad, Hg 2 Cl 2, HgCl 2,

Kollane……………………………………...HgI 2 , As 2 S 3 , S

Peegelmetall ……………. Arseen või elavhõbe (tahvel)

Termilise lagunemise käigus võib koos sublimatsiooniga tekkida aurude ja gaaside eraldumine. Veepiiskade ilmumine katseklaasi (toru) külma osa seintele viitab sellele, et uuritav proov sisaldab kas kristalliseerumisvett või tekib vesi proovi termolüüsi käigus (hüdroksiidid, happelised ja aluselised soolad, orgaanilised ühendid lagunevad koos katseklaasi). vee vabanemine).

Violetsete joodiaurude eraldumine ja nende kondenseerumine tumedate kristallide kujul viitab jodiidiioonide või muude joodi sisaldav anioonid :

Lisaks violetsetele joodiaurudele võivad eralduda pruunid broomiaurud (võib-olla bromiidioonid ja muud broomi sisaldavad anioonid), kollakaspruunid lämmastikoksiidide aurud (võib-olla nitraatide ja nitritite olemasolu), samuti gaasiline CO (võib-olla oksalaatide olemasolu), CO 2 (võib-olla karbonaatide, oksalaatide olemasolu) ), C1 2 (võib-olla kloriidioonide ja muude kloriidi sisaldavate anioonide olemasolu), SO 2 (võimalik on sulfiitide, tiosulfaatide olemasolu), SO 3 (sulfaatide olemasolu on võimalik), NH 3 (olemasolu). võimalikud ammooniumisoolad), O 2 (võimalik on peroksiidide, nitraatide, kromaatide, dikromaatide jne olemasolu).

Tegevus lahjendatud vesinikkloriidhape (~1 mol/l)

Lahjendatud väävelhape tõrjub nende sooladest välja nõrgad happed – karbonaadid, sulfitid, tiosulfaadid, sulfiidid, tsüaniidid, nitritid, atsetaadid. Eraldunud nõrgad happed, mis on happelises keskkonnas ebastabiilsed, kas lenduvad või lagunevad gaasiliste saaduste moodustumisel.

Karbonaatide olemasolul analüüsitavas proovis eraldub gaasiline süsinikdioksiid CO 2 (värvitu ja lõhnatu). Sulfiitide ja tiosulfaatide juuresolekul eraldub vääveldioksiid SO 2 põleva väävli lõhnaga; sulfiidide juuresolekul - mädamunade lõhnaga vesiniksulfiid H 2 S; tsüaniidide juuresolekul - paar vesiniktsüaniidhapet HCN, millel on mõru mandli lõhn; nitritite juuresolekul - lämmastikdioksiidi NO 2 pruunid aurud, atsetaatide juuresolekul - äädikhappe CH 3 COOH aurud äädika lõhnaga.

Katse tehakse järgmiselt: väike kogus analüüti viiakse katseklaasi ja sellele lisatakse tilkhaaval lahjendatud väävelhape. Gaaside eraldumine näitab eespool nimetatud nõrkade, ebastabiilsete hapete anioonide olemasolu analüüsitavas proovis happelises keskkonnas.

Kontsentreeritud väävelhape võib analüüdiga interakteerudes vabastada gaasilisi reaktsiooniprodukte ka fluoriididest, kloriididest, bromiididest, jodiididest, tiotsüanaatidest, oksalaatidest, nitraatidest .

Fluoriidide olemasolul analüüsitavas aines eralduvad vesinikfluoriidi aurud HF; kloriidide juuresolekul - HC1 ja gaasilise kloori C1 2 aurud; bromiidide juuresolekul - HBr ja kollase gaasilise broomi Br 2 paarid; jodiidide juuresolekul - joodi violetsed aurud J 2; tiotsüanaatide juuresolekul - gaasiline vääveldioksiid SO 2 ; oksalaatide juuresolekul - värvitu gaasiline oksiid CO ja süsinikdioksiid CO 2 süsinik.

Test viiakse läbi järgmiselt. Katseklaasis olevale väikesele massile tahkele analüüdile (0,010 g) lisatakse aeglaselt, ettevaatlikult tilkhaaval kontsentreeritud väävelhape. Kui täheldatakse gaasi eraldumist, näitab see eespool nimetatud anioonide olemasolu analüüsitud proovis .

Selle katse läbiviimiseks võetakse lahjendatud H 2 SO 4 ja KJ segu, mitu uuritava aine kristalli, mis on eelnevalt purustatud pulbriks, või 3-4 tilka analüüdi lahust (kui aine on lahustuv ) lisatakse. Oksüdeerivate ainete juuresolekul eraldub vaba jood, mis tuvastatakse lahuse pruuni värvuse või tärklise abil. Selle reaktsiooni annavad NO 2 -, NO 3 -, MnO 4 -, CrO 4 2-, Fe 3+, Cu 2+ ioonid.

Redutseerivate ainete tuvastamiseks võetakse KMnO 4 + lahjendatud lahuste segu H 2 SO 4. Selle lahuse värvimuutuse põhjustavad SO 3 2-, S 2-, S 2 O 3 2-, J -, NO 2 -, Cl -, Fe 2+, Cr 3+ -ioonid:

Vees lahustumine

Väike kogus analüüti viiakse katseklaasi, lisatakse mõni milliliiter destilleeritud vett ja segu segatakse mõnda aega. Kui aine on vees täielikult lahustunud, lahustatakse suurem osa analüüsiks valitud ainest minimaalses võimalikus mahus destilleeritud vees ja saadud lahust analüüsitakse edasi. Vajadusel jäetakse väike osa esialgsest tahkest prooviproovist alles kordus- või kontrollikatseteks.

Katioonide analüüs

Analüütiline rühm - katioonide rühm, mis mis tahes ühe reagendiga (teatud tingimustel) võib anda sarnaseid analüütilisi reaktsioone. Katioonide jagamine analüütilistesse rühmadesse põhineb nende suhetel erinevate anioonidega. Aktsepteeritakse kahte klassifikatsiooni: sulfiid ja happe-aluseline.

Happe-aluse klassifikatsiooni järgi jaotatakse katioonid kuueks analüütiliseks rühmaks (tabel 1)

Tabel 1 – Katioonide jagamine rühmadesse happe-aluse klassifikatsiooni järgi

Grupp

Vastu võetud

ühendused

Grupp

iseloomulik

K+, Na+, NH4+

Kloriidid, sulfaadid ja hüdroksiidid lahustuvad vees

Sadestada AgCl, PbCl 2

Kloriidid on vees lahustumatud

Sadestage BaSO 4, CaSO 4

Sulfaadid on vees ja hapetes lahustumatud (või halvasti lahustuvad).

Zn 2+, Al 3+, Cr 3+,

Liigne 4n KOH või NaOH

Lahus ZnO 2 2-, AlO 2 -, CrO 2 -,

Hüdroksiidid lahustuvad leeliselises koguses

Mg 2+, Mn 2+, Fe 2+, Fe 3+

Üle 25% NH3

Sade Mg (OH) 2, Mn (OH) 2, Fe (OH) 2, Fe (OH) 3

Hüdroksiidid ei lahustu liigses söövitavas leelis.

Ni 2+, Co 2+, Cu 2+

Üle 25% NH3

Ni(NH3)42+, Co(NH3)42+, Cu(NH3)62+

Hüdroksiidid lahustuvad liigses ammoniaagis

Anioonide analüüs Anioonide klassifikatsioon põhineb baariumi- ja hõbedasoolade lahustuvuse erinevusel. Kõige tavalisema klassifikatsiooni järgi jaotatakse anioonid kolme analüütilisse rühma, nagu on näidatud tabelis 2.

Tabel 2 – Anioonide klassifikatsioon

Tavaliselt uuritakse objekti esmalt katioonide suhtes. Lahuse üksikutest proovidest tehakse rühmareaktiivide abil kindlaks, millised katioonid milliste analüütiliste rühmade lahuses on, ja seejärel määratakse selles juba anioonid.

1.3 Edusammud tundmatu proovi koostise määramisel

Analüüsimiseks väljastati aine, mis on kahe soola segu (katseklaas nr 13). Vastavalt seisundile võib soolade koostisse kaasata ainult järgmisi ioone:

1. K+, Na+, NH4+

4. Zn 2+, Al 3+, Cr 3+

5.Mg 2+ ,Fe 2+ ,Fe 3+

6. Cu 2+,Co 2+,Ni 2+

1. SO 4 2-, SO 3 2-, CO 3 2-, PO 4 2-

3. NO 3 -, NO 2 -, CH 3 COO -

Aine analüüs viiakse läbi vastavalt punktis 1.2 kirjeldatud skeemile.

Eelkatsed

Antud aine on värvitute kristallide ja terade peeneteraline segu. Aine värvuse järgi võib oletada, et selles puuduvad Fe 3+, Cr 2+, Cu 2+, Co 2+, Ni 2+ katioonid.

Leegi värvimine

Lahjendatud vesinikkloriidhappes leotatud nikroomtraati kaltsineeritakse põleti leegis, seejärel jahutatakse toatemperatuurini. Sel viisil valmistatud traadile asetame mitu analüüdi kristalli. Põleti leek muutub kahvatusiniseks, mis viitab võimalikule Pb 2+ katiooni olemasolule analüüsitavas aines ning K +, Ba 2+, Ca 2+, Cu 2+ katioonide puudumisele.

Termilise lagunemise saaduste test

Väike osa analüüsitavast ainest asetatakse tulekindla katseklaasi põhjale ja kuumutatakse põleti leegis. Jälgime kollaste aurude eraldumist, selle põhjal saame teha oletuse nitraatide võimaliku esinemise kohta analüüsitavas proovis. Nende ainete moodustamise võrrandid (1, 2) on toodud allpool:

Nitraatide lagunemine:

a) leelismuldmetallist vasele (kaasa arvatud)

Me(NO 3) 2 > 2MeO+ + 2NO2 + O2 (1)

b) hõbenitraadid, elavhõbe jne.

2MeNO 3 > 2Me + 2NO 2 + O 2 (2)

Tume naastude puudumine toru külma osa seintel näitab ka jodiidide puudumist oksüdeerivate ainete juuresolekul.

Järeldus: analüüsitav aine võib sisaldada nitraate ja selles ei pruugi olla joodi sisaldavaid ioone.

Lahjendatud väävelhappe toime

Lisame väikesele kogusele antud ainele paar tilka lahjendatud H 2 SO 4 ja kuumutame põleti leegis. Väljub äädikale iseloomuliku lõhnaga gaas.

Protsessi keemia on toodud allpool (võrrand (3)):

CH 3 COO - + H + > CH 3 COOH ^ (3)

Seetõttu võib analüüdis esineda anioon CH 3 COO -.

Kontsentreeritud väävelhappe toime

Väikesele analüüsitud proovile lisatakse aeglaselt kontsentreeritud väävelhape. Värvitud aurud eralduvad äädikhappele iseloomuliku lõhnaga, mis kinnitab veel kord aniooni CH 3 COO - olemasolu analüüsitud proovis.

Iseloomuliku kloorilõhnaga aurude ja violetsete joodiaurude emissioon vastavalt võrranditele (4–6):

Cl - + H + > HCl ^ (4)

2Cl - + SO 4 2- + 2H + > Cl 2 ^ + SO 3 2- + H 2 O (5)

2J - + H 2 SO 4 > J 2 + SO 3 2 - + H 2 O (6)

me ei jälgi, seetõttu ei pruugi analüüsitavas aines olla anioone Cl - ,I - .

Oksüdeerivate ainete olemasolu testimine

Võtame H 2 SO 4 segu KI-ga , lisage mõned analüüdi kristallid. Vaba joodi vabanemist, mis põhjustab lahuse pruuniks muutumist vastavalt võrranditele (7-9), ei toimu, mille põhjal võib eeldada, et NO 2 -, Fe 3+, Cu 2+ anioonid on selles aines puudub

Protsessi keemia:

2J - + 2NO 2 - + 4H + > J2 + 2NO + 2H2O (7)

2J – + 2Fe 3+ > J 2 + 2Fe 2+ (8)

4J - + 2Cu 2+ > J 2 + 2CuJv (9)

Redutseerivate ainete olemasolu testimine

Lisage väikesele osale analüüdist KMnO 4 + H 2 SO 4 lahjendatud lahuste segu. Lahuse värvimuutust vastavalt järgmistele võrranditele (10-14) ei täheldata, mis viitab võimalikule puudumisele analüüsitud proovis

NO 2 - , SO 3 2- , J - , Cl - , Fe 2+

2J - + 2NO 2 - + 4H + > J2 + 2NO + 2H2O (10)

5SO 3 2- + 2MnO 4 - + 6H + > 5SO 4 2- + 2Mn 2+ + 3H 2 O (11)

16H + + 10J - + 2MnO4 - > 5J 2 + 2Mn 2+ + 8H 2O (12)

16H + + 10Cl - + 2MnO4 - > 5Cl2 + 2Mn 2+ + 8H 2O (13)

5Fe 2+ + MnO 4 - + 8H + > 5Fe 3+ + Mn 2+ + 4H 2 O (14)

Vees lahustumine

Analüüt lahustub täielikult vees. Selle põhjal saame teha oletuse Ag, Pb 2+, CH 3 COO -, NO 3 ioonide samaaegse esinemise kohta lahuses - (sest ainult nende anioonidega lahustub esialgsetes katsetes avastatud pliikatioon vees täielikult).

NH4 olemasolu proov

Analüüsitavale segule lisame paar tilka seebikivi ja kuumutame gaasipõleti leegis, ammoniaagi lõhna pole tunda, seetõttu puudub NH 4 + anioon.

Test Fe 2+

Lisame analüüsitava ainega katseklaasi paar tilka HCl lahust ja punase veresoola K 3 lahust, lahuse sinist värvimist vastavalt allolevale võrrandile (15) ei täheldata, seetõttu ei täheldata Fe 2+. katioon puudub.

3- + Fe 2+ > Fe 3 2 (15)

Test Fe 3+ jaoks

Lisage analüüdi lahusega katseklaasi mõni tilk vett ja mõni tilk kontsentreeritud ammooniumtiotsüanaadi lahust. Võrrandile (16) vastavat verepunast värvust ei täheldata, seetõttu puudub Fe 3+ katioon.

Fe 3+ +3CNS – >Fe(CNS)3 (16)

Järeldus: eelkatsete tulemuste põhjal saame teha oletuse järgmiste ioonide esinemise kohta analüüsitavas segus: Pb 2+ ,CH 3 COO - ,NO 3 -

Süstemaatiline analüüs

Katiooni test

Teise analüütilise rühma katioonide test

Lisage paar tilka analüüsitud proovile vesinikkloriidhappest HCl, vaatleme sadestumist vastavalt võrranditele (17.18), mis kinnitab Pb 2+, Ag + katioonide võimalikku esinemist selles aines

Protsessi keemia:

Pb 2+ +2HCl>PbCl 2 v (17)

Ag + +HCl>AgClv (18)

Kontrollige moodustunud sademe lahustumist kuumas vees. Lisame saadud settele veidi kuum vesi. Sade lahustub, mistõttu Ag 2+ katioon puudub.

Selleks, et täpselt kontrollida Pb 2+ katiooni olemasolu analüüsitud proovis, viime läbi järgmise katse. Lisage sama kogus KI mõnele tilgale analüüdi lahusele. Moodustub kollane sade (võrrand (19)).

Pb 2+ +2KI>PbI 2 v +2K + (19)

Lisame katseklaasi paar tilka vett ja 2M CH 3 COOH lahust, kuumutame ja sade lahustub. Kastke katseklaas külma vette. Säravad kuldsed kristallid kukuvad välja vastavalt võrrandile (20).

PbI 2 v + CH 3 COOH> I + HI. (kakskümmend)

Seega tõestati pliikatiooni olemasolu analüüsitavas aines, mis on kooskõlas eelkatsetega (leegi värvi test).

Kuna pliikatioon segab kolmanda ja esimese analüütilise rühma katioonide avanemist, tuleb see eraldada. Selleks lisage analüüdi lahusele mõni tilk 10 N HCl, segage klaaspulgaga ja filtreerige. Peske sadet 2n hapestatud veega. vesinikkloriidhappe lahus (pliikloriidi lahustuvuse vähendamiseks). Filtraat nr 1 võib sisaldada järgmisi katioone Ca 2+, Ba 2+, K +, Na +, aga ka väikeses koguses juba avastatud Pb 2+ katiooni. Seejärel lisage paar tilka ammooniumsulfaadi lahust (NH 4). ) 2 SO 4 filtraadile, kuumutada keeva veevannil mitu minutit, lasta veidi seista ja filtreerida uuesti. Filtraat nr 2 võib sisaldada K +, Na +, Ca 2+ katioone. Pb 2+ ja võib-olla Ba 2+, Ca 2+ katioone sisaldavat sadet töödeldakse kuuma 30% CH 3 COONH 4 lahusega kuni PbSO 4-ni. eemaldatakse täielikult, filtreeritakse, sade pestakse destilleeritud veega ja kantakse portselanist tassi, lisatakse paar milliliitrit kaaliumkarbonaadi lahust K 2 CO 3, keedetakse mitu minutit, kuumutades asbestivõres gaasipõleti leegis. . Pärast jahutamist lisage portselantopsi paar milliliitrit vett, segage, laske seista ja tühjendage läbipaistev vedelikukiht. Seejärel lisage uuesti kaaliumkarbonaat K 2 CO 3, kuumutage uuesti mõni minut ja filtreerige. Me peseme setteid soe vesi kuni SO 4 2- anioonide täieliku eemaldamiseni. Sade lahustatakse katseklaasis väikeses koguses äädikhappes ja pestakse väikese koguse destilleeritud veega. Järgmisena analüüsime Ba 2+ katiooni olemasolu, selleks lisame saadud lahusele paar tilka kaaliumkromaadi lahust K 2 CrO 4. Sadet ei teki, mistõttu Ba 2+ katioon on puudub. Saadud lahuses kontrollime Ca 2+ katiooni olemasolu, lisame naatriumkarbonaati, segame klaaspulgaga, sademe teket ei tähelda, seetõttu Ca 2+ katioon puudub. Kontrollime filtraadis nr 2 K + katiooni olemasolu, selleks lisage filtraadile Na 3 lahust ja veidi äädikhapet, kollast koobaltikompleksi soola sadet ei teki, mistõttu K + katioon puudub. Kontrollime filtraadis nr 2 Na + katiooni olemasolu, lisage paar tilka KH 2 SbO 4 lahust, valget kristalset sadet ei teki, seetõttu Na + katioon puudub. Neljanda, viienda ja kuuenda analüütilise rühma katioonide avamiseks lisame plii eraldamise järel jäänud filtraadile naatriumhüdroksiidi, sadenemist ei täheldata, mistõttu analüüsitavas segus katioone pole: Cu 2+, Zn 2 +, Al 3+,

Mg2+,Cr3+,Ni2+,Co2+

Aniooni test

Pb 2+ katiooni olemasolu välistab esimese ja teise analüütilise rühma anioonide esinemise analüüsitavas aines, vastasel juhul võib vees lahustumisel tekkida sadenemine.

Hoolimata asjaolust, et eelkatsetes ei eeldanud me NO 2 -aniooni olemasolu, kontrollime analüüsitud segu selle aniooni olemasolu suhtes. Lisame analüüsitava segu lahusele paar tilka Griess-Ilosvay lahust, me ei tähelda lahuse punast värvumist, mistõttu NO 2 anioon selles segus tõepoolest puudub.

Kvalitatiivsed reaktsioonid kolmanda analüütilise rühma anioonidele

Kinnitagem NO 3- aniooni olemasolu analüüsitavas aines. Viime läbi järgmise reaktsiooni: mõnele tilgale tundmatu aine lahusele lisage 2-3 tilka defenüülamiini ja 5 tilka kontsentreeritud väävelhapet. Täheldatakse moodustunud difenüülbensidiini tumesinist värvi (võrrand (21)):

2(C6H5)2NHC6H5-N-C6H4-C6H4-NH-C6H5C6H5-N \u003d C6H4 \u003d C6H4\ u003d N- C 6 H 5 (21)

Vastavalt väljaantud ülesande seisukorrale segusid võib esineda kaks anioon. Vastavalt eelkatsete tulemustele anioonide olemasolu EI 2 - , NII 4 2- , CO 3 2- , NII 3 2- , PO 4 3- , Cl - , I - - välja saadetud Järelikult analüüsitavas segus on anioon CH 3 COO - , mille olemasolu kinnitab äädika auru eraldumist lahjendatud väävelhappe toimel (eelkatsed võrrand (3) ).

Ülaltoodud katsete põhjal võib järeldada, et analüüsitud segu sisaldab Pb 2+ katiooni ja CH 3 COO - ,NO 3 - anioone.

Pärast katseandmete ja esialgsete vaatluste analüüsimist järeldame, et see segu koosneb kahest soolast Pb(NO 3) 2 ja (CH 3 COO) 2 Pb.

Analüüsime nende ühendite füüsikalisi omadusi.

Plii(II)atsetaat Рb(ОСОСН 3) 2 - värvitud kristallid; s.t. 280 °С; -- 960,90 kJ/mol; sulamisel aurustub osaliselt, kõrgemal temperatuuril laguneb Pb-ks, CO 2 -ks, H 2 O-ks ja atsetooniks. Lahustuvus vees (g 100 g kohta): 29,3 (10 °C), 55,2 (25 °C) ja 221,0 (50 °C);

Plii nitraat Pb(NO 3) 2, värvitud kristallid. Kuumutamisel üle 200 °C hakkab see sulamata lagunema, eraldub NO 2 ja O 2 ning 500 °C juures moodustuvad järjestikused oksonitraadid Pb (NO 3) 2 2PbO, Pb (NO 3) 2, 5PbO ja PbO oksiid. 550 °C. Lahustuvus vees (g 100 g kohta): 45,5 (10 °C), 58,5 (25 °C), 91,6 (60 °C) ja 116,4 (80 °C).

Tõepoolest, antud aine, mis arvatavasti koosneb Pb(NO 3) 2 ja (CH 3 COO) 2 Pb sooladest, on värvitute kristallide segu, mis on kooskõlas ülaltoodud võrdlusandmetega. Põleti leek (hõimu värvimise katse ajal) värvitakse helesiniseks värviks, mis näitab plii olemasolu väljastatud proovis. Süütamisel analüüt laguneb koos võrrandile (22) vastava kollase auru eraldumisega, mis kinnitab pliinitraadi olemasolu selles segus.

Pb(NO 3) 2 > 2PbO+ 2NO2 + O2 (22)

Kuival proovil lahjendatud väävelhappe toimel täheldati äädikale iseloomuliku lõhnaga aurude eraldumist, seetõttu on selles segus pliiatsetaati. Seega, võrreldes võrdlusandmeid, esialgsete vaatluste tulemusi ja katseandmeid, järeldame, et varasem oletus segu koostise kohta leiab kinnitust.

tundmatu proovi väävelhappe reaktsioon

2. Teoreetilise tiitrimiskõvera arvutamine

2.1 Teoreetiline alus titrimeetriline analüüs

Titrimeetriline analüüs põhineb tiitrimislahuse (täpselt teadaoleva kontsentratsiooniga reaktiivi) koguse (mahu või massi) mõõtmisel, mis on kulunud määratud komponendiga reaktsioonile. Reaktiivilahust lisatakse seni, kuni selle kogus on võrdne analüüdi kogusega. Titrimeetrilises analüüsis kasutatavat reaktiivilahust nimetatakse tiitritud või standardseks. lahuste kontsentratsiooni titrimeetrilises analüüsis väljendatakse grammekvivalentide arvuna lahuse liitri kohta.

Titrimeetrilised meetodid jagunevad kahte suurde rühma. Esimesse rühma kuuluvad ioonreaktsioonidel põhinevad meetodid: neutraliseerimine, sadestamine ja kompleksi moodustamine. Teise rühma kuuluvad redoksreaktsioonidel põhinevad redoksmeetodid, mis on seotud elektronide ülekandmisega ühelt osakeselt teisele. Rakendatavad reaktsioonid peavad vastama mitmetele nõuetele. Reaktsioon peab kulgema kvantitatiivselt kindla võrrandi järgi ilma kõrvalreaktsioonideta. Reaktsioon peab kulgema piisava kiirusega, mistõttu on vaja luua optimaalsed tingimused, mis tagavad reaktsiooni kiire kulgemise. Samaväärsuse punkti määramine peaks toimuma üsna usaldusväärselt.

Neutraliseerimise meetodid. Nende hulka kuuluvad hapete ja leeliste vastasmõjul põhinevad määratlused. Neutraliseerimismeetodid jagunevad tavaliselt acidimeetriliseks (aluste määramine), alkalimeetriliseks (hapete määramine) ja halomeetriliseks (soolade määramine).

Sadestamismeetodid jagunevad argentomeetriateks, mis võimaldab määrata hõbenitraadi, kloriidide, jodiidide, tsüaniidide, tiotsüanaatide lahusega tiitrimise teel; elavhõbeda nitraadi lahusega tiitrimisel põhinev elavhõbeda mõõtmine.

Kompleksi moodustamise meetodid põhinevad reaktsioonide kasutamisel, mille käigus tekivad kompleksühendid. Need jagunevad elavhõbedaks, mis põhineb elavhõbe(II)nitraadi lahusega tiitrimisel, mille tulemusena moodustub kergelt dissotsieerunud elavhõbe(II)kloriid, kompleksomeetria, mis põhineb orgaaniliste reaktiivide-komplesonide kasutamisel; fluoromeetria, mis põhineb NaF-i kasutamisel.

Redoksmeetodid põhinevad erinevate oksüdeerivate ja redutseerivate ainete kasutamisel tiitrimisel.

Permanganatomeetria. Meetod pakuti välja 1846. aastal. F. Margeritt raud(II)soolade lahuste tiitrimiseks.

Bromatomeetria on meetod, mis põhineb oksüdatsioonil KBrO 3 lahusega happelises keskkonnas. Tsemeetria. 1861. L. Lange pakkus välja oksüdeeriva ainena Ce (SO 4) 2. Tseeriumsulfaati kasutatakse paljude redutseerivate ainete tiitrimiseks raud(II)soolade, arseeni, oksaalhapete jne tugevalt happelistes lahustes.

Titanomeetria. Titaan(III) sooli kasutatakse tugevate redutseerijatena peamiselt orgaaniliste ainete määramisel.

Nitritomeetria põhineb tiitrimisel naatriumnitriti standardlahusega. Nitritomeetriat kasutatakse kõige sagedamini orgaaniliste ainete määramiseks diasoteerimise või nitroseerimise reaktsiooni teel.

Askorbinomeetria põhineb askorbiinhappe kasutamisel redutseerijana. Seda kasutatakse erinevate oksüdeerivate ainete otseseks tiitrimiseks.

2.2 Kompleksomeetriline tiitrimine

Kompleksonomeetria (kelatomeetria), titrimeetriline analüüsimeetod, mis põhineb tugevate interkompleksühendite (kelaatide) moodustumisel metalli katioonide ja kompleksoonide vahel. enimkasutatavad on iminodiäädik-, nitrilotriäädikhape (kompleks I) ja etüleendiamiintetraäädikhape (kompleks II), viimase dinaatriumsool (III kompleks, EDTA), samuti 1,2-diaminotsükloheksaantetraäädikhape (kompleks IV). Kompleksoonide II ja III laialdane kasutamine on tingitud sellest, et nende reaktsioonid metallikatioonidega kulgevad täielikult ja vastavalt stöhhiomeetriale on nende lahused säilitamisel stabiilsed; need reagendid on saadaval ja on võimalik saada kõrge puhtusastmega preparaate. Tiitrimise lõpp-punkt määratakse visuaalselt kompleksomeetriliste indikaatorite (metallindikaatorite) värvi muutmise teel, samuti potentsiomeetriliselt, fotomeetriliselt, amperomeetriliselt või muude meetoditega.

Kompleksoonid on mitteselektiivsed reaktiivid. Kompleksoonide selektiivsust suurendatakse erinevate meetoditega: söötme pH alandamine, määratava iooni eraldamine (sadestamine, ekstraheerimine), maskeerimine, katiooni oksüdatsiooniastme muutmine jne. .

Praktiline kasutamine

Y 4-ga metallide koordinatsiooniühendite kõrge stabiilsus avab põhimõttelise võimaluse suure hulga katioonide titrimeetriliseks määramiseks. Erinevaid viise kompleksomeetriline tiitrimine võib olla järgmine: otsene, vastupidine, nihkemeetodil jne.

Otsese tiitrimise korral lisatakse uuritava iooni lahusele väikeste portsjonitena standardset kompleksoonilahust. Tiitrimise ajal peab pH väärtus olema suurem kui 7. Kuid see võib põhjustada metallhüdroksiidide sadenemist. Hoiatuseks kasutatakse ammoniaagipuhvrit (nikli, vase, tsingi ja kaadmiumi jaoks), samuti lisatakse tartraate või tsitraate (mangaani ja plii jaoks). Kuna määratava iooni kontsentratsioon väheneb ekvivalentsuspunktis järsult, tuleb see punkt fikseerida indikaatori värvimuutusega, mis moodustab metallikatiooniga kompleksse ühendi. Indikaator reageerib metallikatiooni pMe kontsentratsiooni muutusele samamoodi nagu pH indikaator reageerib pH muutusele. Seega määratakse ioonid Ca, Sr, Ba, Cu, Mg, Mn, Zn jne. Enne kompleksomeetrilist meetodit puudusid piisavalt usaldusväärsed meetodid neid metalle sisaldavate ühendite analüüsimiseks.

Tagasitiitrimist kasutatakse siis, kui kompleksi moodustamiseks vajalik pH põhjustab määratava metalli sadenemise ja ka siis, kui metalliiooni jaoks puudub usaldusväärne indikaator. Analüüsitud soolalahusele lisatakse väikeses liias tiitritud EDTA lahust. Määrake soovitud pH puhverlahuse lisamisega. EDTA liig tiitritakse magneesiumkloriidi või tsinkkloriidi lahusega. Samaväärsuse punkt fikseeritakse indikaatori värvi muutmisega. Kasutatakse ka tagasitiitrimist. Kui metalliioon interakteerub EDTA või metalliindikaatoriga aeglaselt, näiteks nikliiooni puhul. Seda meetodit kasutatakse juhul, kui otsene tiitrimine ei ole võimalik, kuna lahuses esinevad anioonid, näiteks PbSO 4, CaC 2 O 4 2H 2 O, tekivad raskesti lahustuvad metallikatioonide sademed. Tiitrimise käigus peavad sademed lahustuma.

Tiitrimist ühe katiooni asendamisega teisega kasutatakse juhul, kui määratava iooni jaoks ei ole võimalik valida sobivat indikaatorit või kui metallikatiooni ei saa antud pH juures sademest lahusesse üle kanda. Sel juhul saab kompleksooniga ühendi saada vahetusreaktsiooniga metalli soola tiitrimisel, mida määratakse mõne muu metalli ühendi lahusega EDTA-ga. Näiteks tiitrige magneesiumi või tsinkkompleksonaadi lahusega. Selle meetodi rakendamiseks on vajalik, et kompleksooniga määratava metalli tekkiv ühend oleks tugevam kui magneesium- või tsinkkompleksonaat. Praeguseks on kompleksomeetrilised tehnikad välja töötatud väga paljude objektide analüüsimiseks.

Vee kareduse määramine oli EDTA esimene praktiline rakendus analüütilises keemias.

Vee karedust iseloomustab kaltsiumi ja magneesiumi ekvivalentide molaarne kontsentratsioon.

Kompleksomeetrilist tiitrimist kasutatakse ka erinevate sulamite analüüsiks, sulfaatide, fosfaatide ja teiste anioonide määramiseks ning orgaaniliste ühendite analüüsiks.

Füüsikalis-keemilised meetodid kompleksomeetria ekvivalentpunkti määramiseks

Määramiseks kasutatakse tavaliselt erinevaid füüsikalis-keemilisi meetodeid optimaalsed tingimused tiitrimine.

Lisaks on füüsikalis-keemiliste meetodite abil võimalik määrata elemente, mille värvinäitajaid pole veel leitud.

Potentsiomeetriline tiitrimine kompleksooniga viiakse läbi ioonselektiivsete elektroodide või väärismetallidest valmistatud inertsete elektroodide abil, mis reageerivad süsteemi redokspotentsiaali muutustele.

Plaatina-volframelektroodide bimetallpaari abil saab titrimeetriliselt määrata plii, vase, tsingi, nikli, kaadmiumi ja muid elemente.

EDTA amperomeetrilist tiitrimist kasutatakse laialdaselt nikli, tsingi, kaadmiumi ja plii määramiseks.

Kasutatakse konduktomeetrilist, fotomeetrilist, termomeetrilist ja muud tüüpi kompleksooni tiitrimist koos ekvivalentpunkti füüsikalis-keemilise näiduga.

2.3 Tiitrimiskõvera arvutamine kompleksomeetria abil

Hinnake titrimeetrilise määramise võimalust ja joonistage tiitrimiskõver järgmistele andmetele: 0,05 M ZnCl 2 0,025 M Na 2 H 2 Y, pH 9, ammoniaagi kontsentratsioon 0,1 mol/l.

Kirjutame titrimeetrilise reaktsiooni võrrandi:

Zn2+ + H2Y2->ZnY2- +2H+

Tiitrimiskõvera arvutamine taandatakse Zn 2+ eksponentsiaalse kontsentratsiooni arvutamiseks sõltuvalt tiitrimise mahust. ZnY 2- stabiilsus sõltub söötme happesusest (mida kõrgem happesus, seda madalam stabiilsus), seetõttu vesinikioonide sidumiseks tehakse ZnCl 2 kvantitatiivne määramine ammooniumpuhverkeskkonnas.

Arvutage titrandi maht vastavalt ekvivalentide seadusele:

H-iooni olemasolu + keskkonnas, kus on Trilon B, põhjustab järgmisi konkureerivaid reaktsioone:

Y4- +H + HY 3- , = K 4 ;

HY 3- +H + H 2 Y 2- , = K 3 ;

H 2 Y 2- +H + H 3 Y - , = K 2 ;

H 3 Y - +H + H 4 Y , = K 1 ;

kus K 1, K 2, K 3, K 4 - astmelised dissotsiatsioonikonstandid H 4 Y (K 1 \u003d 1,0. 10 -2, K 2 \u003d 2,1. 10 -3, K 3 \u003d 6,9. 10 -7, K 4 \u003d 5,5. 10 -11).

Arvutame tingimusliku stabiilsuskonstandi, mis väljendab Trilon B-ga tsingikomplekside tugevust:

Arvutage konkureerivate reaktsioonide koefitsiendid:

Zn 2+ osaleb ka konkureerivates reaktsioonides komplekssete ühendite moodustamisel ammoniaagiga NH3 vastavalt järgmistele reaktsioonivõrranditele:

Zn 2 + + NH 3 Zn (NH 3) 2+,

Zn2 + +2NH3 Zn(NH3)22+,

Zn2+ +3NH3 Zn(NH3)32+,

Zn2+ +4NH3 Zn(NH3)42+,

Kirjandusliku allika järgi

Asendades avaldised (4) ja (5) stabiilsuskonstandi võrrandis (3), saame:

1) enne tiitrimise algust on tsingiga konkureerivate reaktsioonide puudumisel Zn 2+ ioonide kontsentratsioon võrdne soola ZnCl 2 kontsentratsiooniga

ZnCl 2 >Zn 2+ +2Cl -

C = 0,05 mol/l

2) kuni ekvivalentpunktini määrab pZn väärtuse tiitrimata tsingiiooni kontsentratsioon, võrrand (a), seega võib võrrandi (b) kohaselt moodustunud kompleksonaadi dissotsiatsiooni tsingioonide ülejäägiga jätta tähelepanuta. .

a) Zn2+ + H2Y2-> ZnY2- + 2H+

b) ZnY 2- -Zn 2 + + Y 4-.

Arvutame punkte

3) Ekvivalentsuspunktis Zn 2 + ioonide kontsentratsiooni arvutamine viiakse läbi, võttes arvesse kompleksi dissotsiatsiooni reaktsioonivõrrandit:

ZnY 2- -Zn 2+ +Y 4-

Seda tasakaalu kirjeldatakse kvantitatiivselt konstandiga:

1,8 10 -5

4) pärast ekvivalentpunkti jääb metallkompleksonaadi kontsentratsioon konstantseks

Ligandioonide kontsentratsioon määratakse lisatud tiitri liiaga:

Leitud väärtuste jaoks arvutatakse pZn 2+ ja pY 4- väärtused ning joonistatakse tiitrimiskõver tiitri koordinaatidesse pZn 2+ - V. Analüüsitakse tiitrimiskõverat, arvutatakse tiitrimishüpe ja valitakse indikaator.

Tabelis 3 on toodud arvutusandmed analüüdi ja tiitritava aine ioonide kontsentratsiooni muutuste kohta sõltuvalt lisatud tiitrimise mahust (eeldusel, et lahuse maht tiitrimise käigus ei muutu).

Tabel 3 – pZn muutus Trilon B-ga tiitrimisel.

Analüüsime saadud kõverat. Nagu näha, toimub ekvivalentpunkti piirkonnas järsk muutus tsingiioonide kontsentratsioonis, mida saab märkida vastava indikaatori abil. Tiitrimise hüpe on pZn 2+ =6,5-3,6=2,9 ehk väärtus on piisav ekvivalentpunkti fikseerimiseks. Selle põhjal võib järeldada, et tsingi kompleksomeetriline määramine on võimalik etteantud kontsentratsioonide vahemikus.

Kompleksomeetria indikaatorid on metalliindikaatorid, mis moodustavad metalliioonidega intensiivse värvusega ühendeid, mille stabiilsuskonstandid on aga madalamad kui Trilon B värvitute metalliioonidega komplekside konstandid.

Indikaatori valik toimub vastavalt Lurie teatmikus kirjeldatud tiitrimistingimustele. Võrreldes ülesandes toodud tiitrimistingimusi käsiraamatu andmetega, jõuame järeldusele, et antud juhul on indikaatoriks happelise kroomsinise K 0,1% vesilahus, mis tagab värvi ülemineku roosast halliks. sinine.

2.4 Reovee anioonse koostise määramine

Valdav enamus juhtudest määravad looduslike vete soolade koostise Ca 2+, Mg 2+, Na +, K + katioonid ja HCO 3 - , Cl - , SO 4 2- anioonid. Neid ioone nimetatakse peamisteks veeioonideks või makrokomponentideks; need määravad vee keemilise tüübi. Ülejäänud ioone esineb palju väiksemates kogustes ja neid nimetatakse mikrokomponentideks; need ei määra vee keemilist tüüpi.

Valdava aniooni järgi jagunevad veed kolme klassi: vesinikkarbonaat, sulfaat ja kloriid. Iga klassi veed jagunevad omakorda domineeriva katiooni järgi kolme rühma: kaltsium, magneesium ja naatrium.

Lahustunud gaase leidub ka looduslikes vetes. Põhimõtteliselt on need gaasid, mis hajuvad vette õhuatmosfäärist, nagu hapnik, süsihappegaas, lämmastik. Kuid samal ajal võib maa-aluses vees või mittetsentraliseeritud veevarustusallikate vetes, mineraal- ja termaalvees esineda vesiniksulfiidi, radioaktiivset radooni, samuti inertseid ja muid gaase.

Vee anioonse koostise määramiseks on mitu meetodit.

Kompleksomeetrilise tiitrimise meetod

Paljude anioonide määramine põhineb nende raskesti lahustuvate ühendite sadestamisel mõne katiooni tiitritud lahusega, mille liig tiitritakse seejärel EDTA-ga. Selle meetodi abil sadestatakse sulfaat BaSO 4 kujul baariumkloriidiga ja sellele järgnev liigsete Ba 2+ ioonide kompleksomeetriline tiitrimine spetsiaalse meetodiga. Fosfaat sadestatakse MgNH4PO4-na ja lahusesse jäänud magneesiumi kogus määratakse kompleksomeetriliselt.

Kromatograafia

Ioonkromatograafia on meetod ioonide kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks määramiseks lahustes. See võimaldab määrata anorgaanilisi ja orgaanilisi anioone, leelis- ja leelismuldmetalli katioone, siirdemetalli katioone, amiine ja muid ioonsel kujul olevaid orgaanilisi ühendeid. Kogu maailmas kasutatakse ioonkromatograafiat rohkem kui teisi meetodeid, mis võimaldab tuvastada paljusid komponente mis tahes vees. Analüüsiks kasutatakse ioonkromatograafe. Iga kromatograafi põhielement on eraldav analüütiline kolonn. Anorgaaniliste anioonide, nagu fluoriidi, kloriidi, nitriti, nitraatide, sulfaatide ja fosfaatide analüüs ioonkromatograafia abil on olnud maailmas juba aastaid kõige levinum meetod. Lisaks ionokromatograafilistele kolonnidele on peamiste anorgaaniliste anioonide määramiseks välja töötatud ja edukalt kasutatud suure jõudlusega kolonne, mis koos standardanioonidega tuvastavad ka oksüanioone nagu oksükaliidid: klorit, kloraat, bromaat jne.

Argentomeetria.

Argentomeetria (lad. argentum - hõbe ja kreeka metreo - mõõt), titrimeetriline meetod anioonide (Hal -, CN -, PO 4 3-, CrO 4 2- jne) määramiseks, Ag-ga vähelahustuvate ühendite või stabiilsete komplekside moodustamine. ioonid + Uuritav lahus tiitritakse AgNO3 standardlahusega või viimase analüüsitavasse lahusesse lisatud liig NaCl standardlahusega (nn tagasitiitrimine).

Sarnased dokumendid

    Teoreetiline teave kvalitatiivse analüüsi kohta. Tundmatu proovi analüüsimeetodid. Titrimeetrilise analüüsi alused. Kompleksomeetriline tiitrimine, tiitrimiskõvera arvutamine kompleksomeetrilisel meetodil. Reovee anioonse koostise määramine.

    kursusetöö, lisatud 22.01.2011

    Analüütilise keemia praktiline väärtus. Keemilised, füüsikalis-keemilised ja füüsikalised analüüsimeetodid. Tundmatu aine ettevalmistamine keemiliseks analüüsiks. Kvalitatiivse analüüsi probleemid. Süstemaatilise analüüsi etapid. Katioonide ja anioonide tuvastamine.

    abstraktne, lisatud 05.10.2011

    Füüsiline ja füüsiline Keemilised omadused lämmastikhape. Kaarmeetod lämmastikhappe tootmiseks. Kontsentreeritud väävelhappe mõju tahketele nitraatidele kuumutamisel. Aine kirjeldus keemik Haiyani poolt. Lämmastikhappe tootmine ja kasutamine.

    esitlus, lisatud 12.12.2010

    Kvantitatiivse ja kvalitatiivse koostise mõiste analüütilises keemias. Aine koguse mõju analüüsi tüübile. Selle koostise määramise keemilised, füüsikalised, füüsikalis-keemilised, bioloogilised meetodid. Keemilise analüüsi meetodid ja põhietapid.

    esitlus, lisatud 01.09.2016

    Aine analüüsi läbiviimine selle kvalitatiivse või kvantitatiivse koostise kindlakstegemiseks. Keemilised, füüsikalised ja füüsikalis-keemilised meetodid heterogeensete süsteemide struktuurikomponentide eraldamiseks ja määramiseks. Tulemuste statistiline töötlemine.

    abstraktne, lisatud 19.10.2015

    Kontsentreeritud ja lahjendatud väävelhappe kasutamine, füüsikalised ja keemilised omadused. Väävelhappe tootmine väävlist, püriidist ja vesiniksulfiidist. Väävelhappe tootmise tehnoloogiliste parameetrite arvutamine, automaatikaseadmed.

    lõputöö, lisatud 24.10.2011

    Väävelhappe struktuurne, keemiline valem. Väävelhappe toorained ja peamised tootmisetapid. Väävelhappe tootmise skeemid. Reaktsioonid väävelhappe tootmiseks mineraalsest püriidist katalüsaatoril. Väävelhappe saamine raudsulfaadist.

    esitlus, lisatud 27.04.2015

    Analüüsi mõiste keemias. Analüüsi liigid, etapid ja meetodid: keemiline (maskeerimine, sadestamine, koossadestamine), füüsikaline (destilleerimine, destilleerimine, sublimatsioon) ja füüsikalis-keemiline (ekstraheerimine, sorptsioon, ioonivahetus, kromatograafia, elektrolüüs, elektroforees).

    abstraktne, lisatud 23.01.2009

    Kvalitatiivse ja kvantitatiivse analüüsi ülesanded ja meetodid. Katioonide analüütiline süsteem. Aktiivsete masside seadus. Elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria. Redoksreaktsioonid. Kompleksühendite iseloomustus. puhverlahused.

    loengute kursus, lisatud 15.12.2011

    Analüütilise keemia kui teaduse olemus ja aine. Kemikaalide kvalitatiivse ja kvantitatiivse analüüsi ülesanded ja meetodid. Näited kvalitatiivsetest reaktsioonidest katioonidele. Reaktsioonidega kaasnevate nähtuste iseloomustus märgade (lahustes) ja kuivade radade järgi.

Keskkonnainsenerid peavad teadma tooraine, toodete ja tootmisjäätmete keemilist koostist ning keskkonda – õhku, vett ja pinnast; oluline on tuvastada kahjulikud ained ja määrata nende kontsentratsioon. See probleem on lahendatud analüütiline keemia - ainete keemilise koostise määramise teadus.

Analüütilise keemia probleeme lahendatakse peamiselt füüsikalis-keemiliste analüüsimeetoditega, mida nimetatakse ka instrumentaalseteks. Nad kasutavad aine mõne füüsikalise või füüsikalis-keemilise omaduse mõõtmist selle koostise määramiseks. See sisaldab ka jaotisi ainete eraldamise ja puhastamise meetodite kohta.

Antud loengukursuse eesmärk on tutvuda instrumentaalsete analüüsimeetodite põhimõtetega, et orienteeruda nende võimekuses ning selle põhjal püstitada spetsialistidele – keemikutele konkreetsed ülesanded ning mõista analüüsitulemuste tähendust.

Kirjandus

    Aleskovski V.B. jne Füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid. L-d, "Keemia", 1988

    Yu.S. Ljalikov. Füüsikalised ja keemilised analüüsimeetodid. M., kirjastus "Keemia", 1974

    Vassiljev V.P. Füüsikaliste ja keemiliste analüüsimeetodite teoreetilised alused M., Kõrgkool, 1979

    A. D. Zimon, N. F. Leštšenko. kolloidne keemia. M., "Agar", 2001

    A. I. Mishustin, K. F. Belousova. Kolloidkeemia (metoodiline juhend). Kirjastus MIHM, 1990

Esimesed kaks raamatut on õpikud keemiaüliõpilastele ja on seetõttu teie jaoks piisavalt rasked. See muudab need loengud väga kasulikuks. Siiski saate lugeda üksikuid peatükke.

Kahjuks ei ole administratsioon selle kursuse jaoks veel eraldi ainepunkti eraldanud, mistõttu on materjal koos füüsikalise keemia kursusega üldeksami sees.

2. Analüüsimeetodite klassifikatsioon

Eristage kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi. Esimene määrab teatud komponentide olemasolu, teine ​​- nende kvantitatiivne sisu. Analüüsimeetodid jagunevad keemilisteks ja füüsikalis-keemilisteks. Selles loengus käsitleme ainult keemilisi meetodeid, mis põhinevad analüüdi muundamisel teatud omadustega ühenditeks.

Anorgaaniliste ühendite kvalitatiivsel analüüsil viiakse uuritav proov vees või happe- või leeliselahuses lahustades vedelasse olekusse, mis võimaldab tuvastada elemente katioonide ja anioonide kujul. Näiteks saab Cu 2+ ioone tuvastada helesinise 2+ kompleksiooni moodustumise järgi.

Kvalitatiivne analüüs jaguneb fraktsionaalseks ja süstemaatiliseks. Fraktsioonianalüüs - mitme iooni tuvastamine segus, mille koostis on ligikaudu teada.

Süstemaatiline analüüs on täielik analüüs vastavalt teatud üksikute ioonide järjestikuse tuvastamise meetodile. Eraldi sarnaste omadustega ioonide rühmad eraldatakse rühmareagentide abil, seejärel jaotatakse ioonide rühmad alarühmadeks ja need omakorda eraldi ioonideks, mille tuvastamiseks kasutatakse nn. analüütilised reaktsioonid. Need on välismõjuga reaktsioonid - sadestumine, gaasi eraldumine, lahuse värvuse muutumine.

Analüütiliste reaktsioonide omadused - spetsiifilisus, selektiivsus ja tundlikkus.

Spetsiifilisus võimaldab tuvastada antud iooni teiste ioonide juuresolekul iseloomuliku tunnuse (värvus, lõhn jne) järgi. Selliseid reaktsioone on suhteliselt vähe (näiteks NH 4 + iooni tuvastamise reaktsioon leelise toimel ainele kuumutamisel). Kvantitatiivselt hinnatakse reaktsiooni spetsiifilisust piirava suhte väärtusega, mis on võrdne määratava iooni ja segavate ioonide kontsentratsioonide suhtega. Näiteks Ni 2+ iooni tilkreaktsioon dimetüülglüoksiimi toimel Co 2+ ioonide juuresolekul õnnestub Ni 2+ ja Co 2+ piirava suhtega 1:5000.

Selektiivsus Reaktsiooni (või selektiivsuse) määrab asjaolu, et vaid mõned ioonid annavad sarnase välise efekti. Selektiivsus on seda suurem, seda väiksem on sarnase efekti andvate ioonide arv.

Tundlikkus reaktsioone iseloomustab avastamispiir või lahjenduspiir. Näiteks mikrokristalloskoopilises reaktsioonis Ca 2+ ioonile väävelhappe toimel on tuvastamise piir 0,04 μg Ca 2+ lahuse tilgas.

Keerulisem ülesanne on orgaaniliste ühendite analüüs. Süsinik ja vesinik määratakse pärast proovi põletamist, registreerides vabanenud süsihappegaasi ja vee. Teiste elementide tuvastamiseks on mitmeid tehnikaid.

Analüüsimeetodite klassifikatsioon koguse järgi.

Komponendid jagunevad aluseliseks (1–100 massiprotsenti), väiksemateks (0,01–1 massiprotsenti) ja lisanditeks või jälgedeks (alla 0,01 massiprotsenti).

    Sõltuvalt analüüsitava proovi massist ja mahust eristatakse makroanalüüsi (0,5–1 g või 20–50 ml),

    poolmikroanalüüs (0,1–0,01 g või 1,0–0,1 ml),

    mikroanalüüs (10 -3 - 10 -6 g või 10 -1 - 10 -4 ml),

    ultramikroanalüüs (10–6–10–9 g või 10–4–10–6 ml),

    submikroanalüüs (10 -9 - 10 -12 g või 10 -7 - 10 -10 ml).

Klassifikatsioon kindlaksmääratud osakeste olemuse järgi:

1.isotoop (füüsikaline) - määratakse isotoobid

2. elementaarne ehk aatom - määratakse keemiliste elementide kogum

3. molekulaarne – määratakse proovi moodustavate molekulide kogum

4. struktuurrühm (aatomi ja molekuli vahepealne) - funktsionaalsed rühmad on määratud orgaaniliste ühendite molekulides.

5. faas - analüüsitakse heterogeensete objektide komponente (näiteks mineraale).

Muud analüüsi klassifikatsiooni tüübid:

Bruto ja kohalik.

Hävitav ja mittepurustav.

Kontakt ja pult.

diskreetne ja pidev.

Analüütilise protseduuri olulised omadused on meetodi kiirus (analüüsi kiirus), analüüsi maksumus ja selle automatiseerimise võimalus.

ANALÜÜSI FÜÜSIKALISED MEETODID (a. füüsikalised analüüsimeetodid; n. physikalische Analyseverfahren; f. procedes physiques de l "analyse; i. metodos fisisos de analisis) - meetodite kogum ainete kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks analüüsiks, mis põhineb mõõtmisel. füüsikalised omadused, mis määravad kindlaks määratud komponentide keemilise individuaalsuse.

Füüsikalised analüüsimeetodid jagunevad kolme rühma: spektroskoopilised, tuumafüüsikalised ja radiokeemilised. Spekroskoopilistest meetoditest on enim kasutatav aatomiemissiooni analüüs. Kaare, sädelahenduse, kõrgsagedus- või induktsioonplasma poolt ergastatud aatomid või ioonid kiirgavad valgusenergiat. Iga elementi iseloomustab oma spektrijoonte komplekt. Antud elemendi kiirgusintensiivsus määratakse selle kontsentratsiooni järgi analüüsitavas proovis. iseloomulik tunnus aatomiheite analüüs on võime määrata samaaegselt mitut elementi. Osade elementide tuvastamise absoluutne piir ulatub 10 g-ni Laialdaselt kasutatakse aatomabsorptsioonanalüüsi, mis põhineb elementide vabade aatomite valguse neeldumise mõõtmisel. Aatomi fluorestsentsanalüüs põhineb valgusvooga ergastatud aatomite spontaansel üleminekul algolekusse, millega kaasneb fluorestsents.

Röntgenspektraalmeetodites kiiritatakse proovi elektronide vooluga ja analüüdi sisaldust proovis hinnatakse tekkiva röntgenkiirguse suuruse järgi. Meetodi teises versioonis kiiritatakse proovi mitte elektronide, vaid röntgenikiirgusega ja määratakse sekundaarse kiirguse intensiivsus (röntgeni fluorestsentsanalüüs). Röntgenimeetodid sobivad lokaalseks analüüsiks (elektronkiire fokusseerimine) analüüsitud proovi hävitamata. Röntgenfluorestsentsmeetod võimaldab määrata üle 80 keemilise elemendi suhtelise veaga kuni 1%. Mitmekanalilistel röntgenikiirekvantomeetritel analüüsitakse kivimite ja mineraalide põhilisi kivimit moodustavaid elemente mõne minutiga (vt röntgenifaasi analüüs, radiograafia,).

Macc-spektromeetrilised meetodid põhinevad erineva massiga ioonide magnetvälja erineval hälvel, mis saadakse uuritava aine ioniseerimisel näiteks sädemes. Neid meetodeid kasutatakse sageli materjalide lisandite määramiseks. Meetod võimaldab üheaegselt määrata kuni 70 tahke aine lisandite keemilist elementi. Elementide tuvastamise absoluutne piir ulatub 10-15 g-ni (vt Macc-spektromeetria).

Tuumafüüsika meetoditest kõige rohkem tähtsust sellel on radioaktiivne analüüs, mille käigus ainet kiiritatakse neutronite, gamma kvantide või laetud osakestega. Kiiritavate osakeste interaktsiooni käigus aines olevate elementide aatomite tuumadega tekivad tuumareaktsioonide tulemusena radioaktiivsed "tütarelemendid" ehk isotoobid. Proovis määratava elemendi kogust hinnatakse nende radioaktiivsuse suuruse järgi. Radioaktiveerimismeetod on erakordselt madala avastamispiiriga ning võimaldab määrata kuni 10-10% lisanditest geoloogilistes proovides ja muudes materjalides. Aktiveerimiseks kasutatava kiirguse iseloomu järgi eristatakse neutronite aktiveerimist, gamma aktivatsiooni ja muid analüüse (vt Radiograafiline analüüs,).

Radiokeemilised meetodid hõlmavad isotooplahjendusmeetodit. Analüüsitavale proovile lisatakse määratava elemendi radioaktiivne isotoop ja pärast keemilise tasakaalu saavutamist eraldatakse teatud osa sellest elemendist mingil viisil. Mõõdetakse selle isoleeritud osa radioaktiivsus ja selle väärtuse järgi arvutatakse elemendi sisaldus proovis (vt.).

Füüsikalisi analüüsimeetodeid iseloomustab kõrge tootlikkus, elementide madalad avastamispiirid, analüüsitulemuste objektiivsus ja kõrge automatiseerituse tase. Kivimite ja mineraalide analüüsimisel kasutatakse füüsikalisi analüüsimeetodeid. Näiteks määrab aatomiheite meetod

Näidatud analüüsimeetodeid kasutatakse ainete mõõdetud füüsikaliste omaduste ning nende kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise vahelise seose olemasolul. Sest mõõta füüsilist st-in-in kasutatakse erinevaid seadmeid (tööriistu), siis nimetatakse neid meetodeid instrumentaalseteks. Füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste analüüsimeetodite klassifikatsioon. See põhineb saartel või uuritavas süsteemis mõõdetud füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste omaduste arvessevõtmisel. Optilised meetodid põhinevad optilise St-in-in mõõtmisel. Kromatograafia erinevate ainete selektiivse sorptsiooni võime kasutamise kohta. Elektrokeemilised meetodid põhinevad süsteemi elektrokeemiliste omaduste mõõtmisel. Radiomeetriline, mis põhineb radioaktiivse sv-in in-in mõõtmisel. Termiline asjakohaste protsesside soojusmõjude mõõtmisel. Massispektromeetria in-in ioniseeritud fragmentide ("fragmentide") uurimisel. Ultraheli, magnetokeemiline, püknomeetriline jne. Instrumentaalsete analüüsimeetodite eelised: madal limiit tuvastamine 1 -10 -9 mcg; madal piirkontsentratsioon, kuni 10-12 g / ml määratud in-va; kõrge tundlikkus, mis on formaalselt määratud vastava kalibreerimiskõvera kalde puutuja väärtusega, mis peegeldab graafiliselt mõõdetud füüsikalise parameetri, mis on tavaliselt joonistatud piki ordinaattelge, sõltuvust määratud aine kogusest või kontsentratsioonist ( abstsisstell). Mida suurem on kõvera kalde puutuja x-telje suhtes, seda tundlikum on meetod, mis tähendab järgmist: sama "vastuse" saamiseks - füüsikalise omaduse muutus - väiksem kontsentratsiooni või koguse muutus. mõõdetud aine on vajalik. Eelised hõlmavad meetodite suurt selektiivsust (selektiivsust), st segude koostisosi saab määrata ilma neid komponente eraldamata ja isoleerimata; analüüsi lühike kestus, nende automatiseerimise ja arvutistamise võimalus. Puudused: riistvara keerukus ja kõrge hind; suurem viga (5 -20%) kui klassikalises keemilises analüüsis (0,1 -0,5%); halvem reprodutseeritavus. Optilised analüüsimeetodid põhinevad saarte optiliste omaduste mõõtmisel (kiirgus, neeldumine, hajumine, peegeldus, murdumine, valguse polarisatsioon), mis avalduvad elektromagnetilise kiirguse vastasmõjul saarega.

Klassifikatsioon uuritavate objektide järgi: aatomi- ja molekulaarspektraalanalüüs. Elektromagnetilise kiirguse interaktsiooni olemuse järgi in-oomiga. Sel juhul eristatakse järgmisi meetodeid. Aatomabsorptsioonianalüüs, mis põhineb monokromaatilise kiirguse neeldumise mõõtmisel gaasifaasis pärast aine pihustamist määratud aine aatomite poolt. Emissioonispektraalanalüüs - th-s (enamasti aatomites või ioonides) kiirgava valguse intensiivsuse mõõtmine selle energiaga ergastamisel, näiteks elektrilahendusplasmas. Leegi fotomeetria - gaasileegi kasutamine kiirguse ergastamise energiaallikana. Nefelomeetria - hajutatud süsteemi (keskkonna) valgusosakeste valguse hajumise mõõtmine. Turbidimeetriline analüüs - kiirguse intensiivsuse nõrgenemise mõõtmine selle läbimisel hajutatud keskkonnas. Valguse murdumisnäitajate refraktomeetriline analüüs in-in mõõtmine. Polarimeetriline analüüs on optilise pöörde suuruse mõõtmine - valguse polarisatsioonitasandi pöördenurk optiliselt aktiivsete objektide poolt. Kasutatava elektromagnetilise spektri piirkonna järgi klassifitseeritakse järgmised meetodid: spektroskoopia (spektrofotomeetria) spektri UVI piirkonnas, st spektri lähimas ultraviolettkiirguse piirkonnas - lainepikkuste vahemikus 200–400 nm ja nähtav piirkond – lainepikkuste vahemikus 400–700 nm. Infrapunaspektroskoopia, mis uurib elektromagnetilise spektri lõiku vahemikus 0,76 - 1000 μm (1 μm = 10 -6 m), harvem röntgen- ja mikrolainespektroskoopia. Energia üleminekute olemuse järgi erinevates spektrites - elektrooniline (aatomite, ioonide, radikaalide, molekulide, kristallide elektrooniliste olekute energia muutus UVI piirkonnas); vibratsiooniline (2- ja mitmeaatomiliste ioonide, radikaalide, molekulide, samuti vedelate ja tahkete faaside võnkeseisundite energia muutmisel IR-piirkonnas); pöörlev ka IR ja mikrolaine piirkonnas. See. Molekulide ja elektromagnetkiirguse vastastikmõju seisneb selles, et elektromagnetkiirgust neelates lähevad molekulid ergastatud olekusse. Sel juhul mängib olulist rolli energia, st neeldunud kiirguse lainepikkus.

Niisiis toimub röntgenkiirtes, mille lainepikkus on 0,05–5 nm, sisemiste elektronide ergastamise protsess aatomites ja molekulides; ultraviolettkiirtes (5 - 400 nm) toimub aatomites ja molekulides väliste elektronide ergastusprotsess; nähtav valgus (400 - 700 nm) on väliste elektronide ergastus konjugeeritud p-elektronsüsteemides; infrapunakiirgus (700 nm - 500 mikronit) on molekulide vibratsiooni ergastamise protsess; mikrolained (500 mikronit - 30 cm) molekulide pöörlemise ergastamise protsess; raadiolained (üle 30 cm) aatomituumade spinni siirete ergastamise protsess (tuumamagnetresonants). Kiirguste neeldumine võimaldab neid spektromeetriliselt mõõta ja registreerida. Sellisel juhul jagatakse langev kiirgus võrdluseks ja mõõdetakse sama intensiivsusega. Mõõdetud kiirgus läbib proovi; kui imendumine toimub, muutub intensiivsus. Elektromagnetkiirguse energia neelamisel suurendavad saartel olevad osakesed (aatomid, molekulid, ioonid) oma energiat, s.t lähevad üle kõrgema energiaga olekusse. Osakeste elektrooniline, vibratsiooniline, pöörlemisenergia olek saartel saab muutuda ainult diskreetselt, rangelt määratletud koguse võrra. Iga osakese jaoks on individuaalne energiaseisundite kogum - energiatasemed (terminid), näiteks elektroonilised energiatasemed. Molekulide ja polüatomiliste ioonide elektroonilised energiatasemed on peenstruktuuriga – vibratsiooni alamtasandid; seetõttu toimuvad vibratsioonilised üleminekud ka üheaegselt puhtelektrooniliste üleminekutega.

Iga elektrooniline (elektroonilis-vibratsiooniline) üleminek madalamalt energiatasemelt kõrgemale elektroonilisele tasemele vastab elektroonilise neeldumisspektri ribale. Kuna iga osakese (aatomi, iooni, molekuli) elektrooniliste tasemete erinevus on rangelt määratletud, on rangelt määratletud ka ühele või teisele elektroonilisele üleminekule vastava riba asend elektroonilise neeldumisspektris, st lainepikkus (sagedus, laine). arv) neeldumisriba maksimum. Intensiivsuse erinevused mõõdetakse detektoriga ja salvestatakse makile signaali kujul (tipp), lk 318, keemia, kooliõpilaste ja õpilaste teatmik, spektromeetri skeem. Ultraviolettspektroskoopia ja neeldumisspektroskoopia nähtavas piirkonnas. Elektromagnetilise kiirguse neeldumine spektri ultraviolett- ja nähtavatest osadest; ergastab molekulides elektronide üleminekuid hõivatud energiatasemelt hõivamata. Mida suurem on energia erinevus energiatasemete vahel, seda suurem on energia, s.t. lühem lainepikkus, peab olema kiirgust. Molekuli seda osa, mis suures osas määrab valguse neeldumise, nimetatakse kromofooriks (sõna-sõnalt värvikandjad) – need on aatomirühmad, mis mõjutavad valguse neeldumist molekuli poolt, eriti konjugeeritud ja aromaatsed p-elektronsüsteemid.

Kromofooride struktuurielemendid osalevad peamiselt valgusenergia kvanti neeldumises, mis viib ribade ilmumiseni ühendite neeldumisspektri suhteliselt kitsas piirkonnas. Piirkond 200–700 nm on praktilise tähtsusega orgaaniliste molekulide struktuuri määramisel. Kvantitatiivne mõõtmine: koos neeldumismaksimumi asukohaga on analüüsi jaoks oluline kiirguse väljasuremise (sumbumise) väärtus, st selle neeldumise intensiivsus. Vastavalt Lamberti seadusele - õlu E \u003d lgI 0 / I \u003d ecd, E - väljasuremine, I 0 - langeva valguse intensiivsus, I - läbiva valguse intensiivsus, e - molaarne ekstinktsioonikoefitsient, cm 2 / mol, c - kontsentratsioon, mol / l, d - proovikihi paksus, cm Ekstinktsioon sõltub absorbeeriva aine kontsentratsioonist. Absorptsioonianalüüsi meetodid: kolorimeetria, fotoelektrokolorimeetria, spektromeetria. Kolorimeetria on lihtsaim ja vanim analüüsimeetod, mis põhineb vedelike värvuse visuaalsel võrdlusel (mulla pH määramine Alyamovski seadmega) - lihtsaim võrdlusmeetod võrdlusp-de seeriaga. Laialdaselt kasutatakse 3 kolorimeetria meetodit: standardseeria meetod (skaala meetod), värvide võrdsustamise meetod ja lahjendusmeetod. Kasutatakse klaasist kolorimeetrilisi katseklaase, klaasbürete, kolorimeetreid, fotomeetreid. Skaalameetod on pH määramine Alyamovski instrumendiga, s.o katseklaaside seeriaga, mille kontsentratsioonid on saartel erinevad ja erinevad lahuse või võrdluslahuste värvuse intensiivsuse muutmise poolest. Fotokolorimeetria – meetod põhineb mittemonokromaatilise intensiivsuse mõõtmisel valgusvoog läbis analüüsitud lahuse fotoelementide abil.

Kiirgusallikast (hõõglambist) tulev valgusvoog läbib valgusfiltrit, mis edastab kiirgust ainult teatud lainepikkuste vahemikus, läbi analüüsitud p-oomiga küveti ja siseneb fotoelemendisse, mis muundab valgusenergia vastava seadmega salvestatud fotovooluks. . Mida suurem on analüüsitava lahuse valguse neeldumine (st mida suurem on selle optiline tihedus), seda väiksem on fotoelemendile langeva valgusvoo energia. FEC-id tarnitakse n-mi filtritega, millel on maksimaalne valguse läbilaskvus erinevatel lainepikkustel. 2 fotoelemendi juuresolekul mõõdetakse 2 valgusvoogu, üks läbi analüüsitud lahuse, teine ​​läbi võrdluslahuse. Uuritava aine kontsentratsioon leitakse kalibreerimiskõvera järgi.

Elektrokeemilised analüüsimeetodid põhinevad elektroodreaktsioonidel ja elektri ülekandel lahuste kaudu. Kvantitatiivses analüüsis kasutatakse elektrokeemiliste protsesside mõõdetud parameetrite väärtuste (elektripotentsiaalide erinevus, vool, elektrienergia hulk) väärtuste sõltuvust selles elektrokeemilises protsessis osaleva lahuses sisalduva määratud aine sisaldusest. Elektrokeemilised protsessid on need protsessid, millega kaasneb samaaegne keemiliste reaktsioonide toimumine ja süsteemi elektriliste omaduste muutumine, mida sellistel juhtudel võib nimetada elektrokeemiliseks süsteemiks. Potentsiomeetria põhiprintsiibid

Nagu meetodi nimigi ütleb, mõõdetakse selles potentsiaali. Et selgitada, milline potentsiaal ja miks see tekib, vaatleme süsteemi, mis koosneb metallplaadist ja lahusest, mis sisaldab sellega kokkupuutes sama metalli (elektrolüüdi) ioone (joonis 1). Sellist süsteemi nimetatakse elektroodiks. Iga süsteem kaldub olekusse, mis vastab selle siseenergia miinimumile. Seetõttu hakkavad esimesel hetkel pärast metalli lahusesse kastmist faasipiiril toimuma protsessid, mis viivad süsteemi siseenergia vähenemiseni. Oletame, et metalli aatomi ioniseeritud olek on energeetiliselt "soodsam" kui neutraalne olek (võimalik on ka vastupidine olek). Seejärel liiguvad metalliaatomid esimesel ajahetkel plaadi pinnakihist lahusesse, jättes sinna oma valentselektronid. Sel juhul omandab plaadi pind negatiivse laengu ja see laeng suureneb koos ioonide kujul lahusesse läinud metalliaatomite arvu suurenemisega. Erinevate laengute elektrostaatilised tõmbejõud (negatiivselt laetud elektronid plaadis ja positiivsed metalliioonid lahuses) ei lase neil laengutel faasipiirist eemalduda ning põhjustavad ka metalliioonide pöördprotsessi ülemineku lahusest laengusse. metallfaasi ja taastage need seal. Kui päri- ja pöördprotsesside kiirused muutuvad samaks, tekib tasakaal. Süsteemi tasakaaluseisundit iseloomustab laengute eraldumine faasipiiril, st tekib potentsiaali “hüpe”. Tuleb märkida, et kirjeldatud elektroodipotentsiaali esinemise mehhanism ei ole ainus, reaalsetes süsteemides toimub ka palju muid protsesse, mis põhjustavad liideses potentsiaalide "hüppe". Lisaks võib faasipiiril tekkida potentsiaalne "hüpe" mitte ainult siis, kui elektrolüüt puutub kokku metalliga, vaid ka siis, kui elektrolüüt puutub kokku teiste materjalidega, nagu pooljuhid, ioonvahetusvaigud, klaasid jne.

Sel juhul nimetatakse ioone, mille kontsentratsioon mõjutab elektroodi potentsiaali, potentsiaali määravateks. Elektroodi potentsiaal sõltub elektrolüüdiga kokkupuutuva materjali iseloomust, potentsiaali määravate ioonide kontsentratsioonist lahuses ja temperatuurist. Seda potentsiaali mõõdetakse teise elektroodi suhtes, mille potentsiaal on konstantne. Seega, kui see seos on kindlaks tehtud, on võimalik seda kasutada analüütilises praktikas ioonide kontsentratsiooni määramiseks lahuses. Sel juhul nimetatakse elektroodi, mille potentsiaali mõõdetakse, mõõteelektroodiks ja elektroodi, mille suhtes mõõtmisi tehakse, abi- või võrdluselektroodiks. Võrdluselektroodide potentsiaali püsivus saavutatakse potentsiaali määravate ioonide kontsentratsiooni püsivusega selle elektrolüüdis (elektrolüüt nr 1). Elektrolüüdi nr 2 koostis võib varieeruda. Kahe erineva elektrolüüdi segunemise vältimiseks eraldatakse need ioone läbilaskva membraaniga. Mõõteelektroodi potentsiaal võetakse võrdseks redutseeritud elektrokeemilise süsteemi mõõdetud emf-ga. Kasutades elektrolüüdina nr 2 tuntud koostisega lahuseid, on võimalik kindlaks teha mõõteelektroodi potentsiaali sõltuvus potentsiaali määravate ioonide kontsentratsioonist. Seda sõltuvust saab hiljem kasutada tundmatu kontsentratsiooniga lahuse analüüsimisel.

Potentsiaalide skaala standardiseerimiseks kasutati standardelektroodina standardset vesinikelektroodi, mille potentsiaal eeldati nulliks igal temperatuuril. Kuid tavapärastel mõõtmistel kasutatakse vesinikelektroodi selle mahukuse tõttu harva. Igapäevapraktikas kasutatakse teisi lihtsamaid etalonelektroode, mille potentsiaal vesinikelektroodi suhtes määratakse. Seetõttu saab vajaduse korral selliste elektroodide suhtes tehtud potentsiaalimõõtmise tulemuse vesinikelektroodi suhtes ümber arvutada. Kõige laialdasemalt kasutatavad on hõbekloriidi ja kalomeli võrdluselektroodid. Mõõteelektroodi ja võrdluselektroodi potentsiaalide erinevus on määratavate ioonide kontsentratsiooni mõõt.

Elektroodi funktsiooni saab kirjeldada lineaarse Nernsti võrrandi abil:

E \u003d E 0 + 2,3 RT / nF * lg a,

kus E on potentsiaalide erinevus mõõteelektroodi ja võrdluselektroodi vahel, mV; E 0 - konstantne, sõltub peamiselt võrdluselektroodi omadustest (elektroodi standardpotentsiaal), mV; R - gaasikonstant, J * mol -1 * K -1. ; n on iooni laeng, võttes arvesse selle märki; F – Faraday arv, C/mol; T - absoluutne temperatuur, 0 K; Nernsti võrrandis sisalduv termin 2,3 RT/nF temperatuuril 25 0 C on 59,16 mV ühekordselt laetud ioonide puhul. Välise (võõra) potentsiaali rakendamata meetod liigitatakse meetodiks, mis põhineb süsteemi elektrienergia allika olemuse arvestamisel. Selle meetodi puhul on allikas el.en. teenindab elektrokeemiline süsteem ise, mis on galvaaniline element (galvaaniline ahel) - potentsiomeetrilised meetodid. EMF ja elektroodide potentsiaalid sellises süsteemis sõltuvad määratud aine soodast lahuses. Elektrokeemiline element sisaldab 2 elektroodi - indikaator- ja võrdluselektroodi. Lahtris tekkiva EMF-i väärtus on võrdne nende 2 elektroodi potentsiaalide erinevusega.

Võrdluselektroodi potentsiaal potentsiomeetrilise määramise tingimustes jääb konstantseks, siis sõltub EMF ainult indikaatorelektroodi potentsiaalist, see tähendab teatud ioonide aktiivsusest (kontsentratsioonist) lahuses. See on aluseks antud aine kontsentratsiooni potentsiomeetriliseks määramiseks anaalses lahuses. Kasutatakse nii otsest potentsiomeetriat kui ka potentsiomeetrilist tiitrimist. Lahuste pH määramisel kasutatakse indikaatorelektroodidena, mille potentsiaal sõltub vesinikioonide kontsentratsioonist: klaas, vesinik, kinhüdroon (redokselektrood plaatinatraadi kujul, mis on sukeldatud HC1 lahusesse, küllastunud kinhüdrooniga - an ekvimolekulaarne ühend kinoon hüdrokinooniga) ja mõned teised Membraan- või ioonselektiivsed elektroodid omavad reaalset potentsiaali, olenevalt nende ioonide aktiivsusest lahuses, mis sorbeeritakse elektroodi membraaniga (tahke või vedel), meetodit nimetatakse ionomeetriaks. .

Spektrofotomeetrid on seadmed, mis võimaldavad mõõta proovide valguse neeldumist kitsa spektraalse koostisega valguskiirtes (monokromaatiline valgus). Spektrofotomeetrid võimaldavad lagundada valget valgust pidevaks spektriks, eraldades sellest spektrist kitsa lainepikkuse vahemiku (valitud spektririba laius 1-20 nm), lasta läbi analüüsitud lahuse isoleeritud valguskiire ja mõõta selle kiire intensiivsust täpsust. Valguse neeldumist lahuses oleva värvilise lahuse poolt mõõdetakse, võrreldes seda neeldumisega null lahendus. Spektrofotomeeter ühendab kaks seadet: monokromaatori monokromaatilise valgusvoo saamiseks ja fotoelektrilist fotomeetrit valguse intensiivsuse mõõtmiseks. Monokromaator koosneb valgusallikast, hajutusseadmest (lammutab valge valguse spektriks) ja seadmest, mis reguleerib lahusele langeva valguskiire lainepikkuse intervalli suurust.

Erinevatest füüsikalis-keemilistest ja füüsikalistest analüüsimeetoditest kõrgeim väärtus neil on 2 meetodite rühma: 1 - meetodid, mis põhinevad saarte spektraalomaduste uurimisel; 2 - füüsikalis-keemiliste parameetrite uurimisel põhinevad meetodid. Spektrimeetodid põhinevad nähtustel, mis tekivad aine interaktsioonil erinevat tüüpi energia (elektromagnetkiirgus, soojusenergia, elektrienergia jne). Peamised interaktsiooni tüübid in-va kiirgusenergiaga hõlmavad kiirguse neeldumist ja emissiooni (emissiooni). Neeldumisest või emissioonist tingitud nähtuste olemus on põhimõtteliselt sama. Kui kiirgus interakteerub ainega, lähevad selle osakesed (molekuli aatomid) ergastatud olekusse. Mõne aja pärast (10 -8 s) naasevad osakesed põhiolekusse, eraldades elektromagnetkiirguse kujul liigset energiat. Need protsessid on seotud elektrooniliste üleminekutega aatomis või molekulis.

Elektromagnetkiirgust saab iseloomustada lainepikkuse või sagedusega n, mis on omavahel seotud suhtega n=s/l, kus c on valguse kiirus vaakumis (2,29810 8 m/s). Elektromagnetilise kiirguse kõigi lainepikkuste (sageduste) kogusumma moodustab elektromagnetilise spektri g-kiirtest (lühilainepiirkond, footonitel on suur energia) kuni spektri nähtava piirkonnani (400–700 nm) ja raadiolaineteni (pikk-). lainepiirkond, madala energiaga footonid).

Praktikas käsitletakse kiirgust, mida iseloomustab teatud lainepikkuste (sageduste) intervall, st teatud spektriosa (või, nagu öeldakse, kiirgusriba). Sageli kasutatakse analüütilistel eesmärkidel ka monokromaatilist valgust (valgusvoogu, milles elektromagnetlainetel on üks lainepikkus). Teatud lainepikkustega kiirguse selektiivne neeldumine aatomite ja molekulide poolt toob kaasa asjaolu, et iga sisse-sisenemist iseloomustavad individuaalsed spektraalsed omadused.

Analüütilisel eesmärgil kasutatakse nii kiirguse neeldumist aatomite ja molekulide poolt (vastavalt aatomabsorptsioonspektroskoopia) kui ka kiirguse emissiooni aatomite ja molekulide poolt (emissioonspektroskoopia ja luminestsents).

Spektrofotomeetria põhineb elektromagnetilise kiirguse selektiivsel neeldumisel in-vom. Mõõtes erineva lainepikkusega kiirguse neeldumis-sisendit, on võimalik saada neeldumisspekter, st neeldumise sõltuvus langeva valguse lainepikkusest. Neeldumisspekter on saare kvalitatiivne tunnus. Kvantitatiivne tunnus on neeldunud energia hulk või lahuse optiline tihedus, mis sõltub neelduva aine kontsentratsioonist vastavalt Bouguer-Lambert-Beeri seadusele: D \u003d eIs, kus D on optiline tihedus, i on kihi paksus; с - kontsentratsioon, mol/l; e on molaarne neeldumistegur (e = D, kui I = 1 cm ja c = 1 mol/l). Tundlikkuskarakteristikuna toimib e väärtus: mida suurem on e väärtus, seda väiksema v-va hulga saab määrata. Paljud ained (eriti orgaanilised) neelavad intensiivselt kiirgust UV- ja nähtavates piirkondades, mis võimaldab neid vahetult määrata. Enamik ioone, vastupidi, neelab nõrgalt kiirgust spektri nähtavas piirkonnas (е? 10…1000), mistõttu nad kanduvad tavaliselt üle teistele, intensiivsemalt neelavatele ühenditele ja seejärel tehakse mõõtmised. Absorptsiooni (optilise tiheduse) mõõtmiseks kasutatakse kahte tüüpi spektriseadmeid: fotoelektrokolorimeetreid (jäme monokromatiseerimisega) ja spektrofotomeetreid (peenema monokromatiseerimisega). Levinuim on fotomeetriline analüüsimeetod, mille kvantitatiivsed määramised põhinevad Bouguer-Lambert-Beeri seadusel. Fotomeetriliste mõõtmiste peamised meetodid on: molaarse valguse neeldumisteguri meetod, kalibreerimiskõvera meetod, standardmeetod (võrdlusmeetod), aditiivne meetod. Molaarse valguse neeldumisteguri meetodil mõõdetakse uuritava lahuse optiline tihedus D ja, kasutades teadaolevat molaarse valguse neeldumisteguri e väärtust, arvutatakse neelava aine kontsentratsioon lahuses: c \u003d D / (e I). Kalibreerimiskõvera meetodil valmistatakse määratavast komponendist teadaoleva kontsentratsiooniväärtusega standardlahused ja määratakse nende optilise tiheduse väärtus D.

Saadud andmete järgi koostatakse kalibreerimisgraafik - lahuse optilise tiheduse sõltuvus in-va kontsentratsioonist: D = f (c). Bucher-Lambert-Beeri seaduse järgi on graafik sirgjoon. Seejärel mõõdetakse uuritava lahuse optiline tihedus D ja kalibreerimiskõveralt määratakse analüüdi kontsentratsioon. Võrdlusmeetod (standardid) põhineb standard- ja katselahuste optilise tiheduse võrdlusel:

D st \u003d e * I * s st ja D x \u003d e * I * s x,

kust D x / D st \u003d e * I * s x / e * I * s st ja c x \u003d s st * D x / D st. Lisamismeetodi puhul võrreldakse uuritava lahuse optilise tiheduse väärtusi sama lahusega, millele on lisatud (koos a) teadaolev kogus määratavat komponenti. Määramise tulemuste põhjal arvutatakse aine kontsentratsioon uuritavas lahuses: D x \u003d e * I * c x ja D x + a \u003d e * I * (c x + c a), kust D x / D x + a \u003d e * I * c x / e * I * (c x + c a) ja c x \u003d c a * D x / D x + a - D x. .

Aatomabsorptsioonspektroskoopia põhineb kiirguse selektiivsel neeldumisel aatomite poolt. Aine aatomiolekusse viimiseks süstitakse proovilahus leeki või kuumutatakse spetsiaalses küvetis. Selle tulemusena lahusti lendub või põleb ära ja tahke aine pihustub. Enamik aatomid jäävad ergastamata olekusse ja ainult väike osa ergastub järgneva kiirguse emissiooniga. Neeldunud kiirguse lainepikkustele ehk spektrile vastav joonte kogum on kvalitatiivne karakteristik ja nende joonte intensiivsus on vastavalt saare kvantitatiivne tunnus.

Aatomiemissioonspektroskoopia põhineb ergastatud aatomite poolt kiiratava valguse intensiivsuse mõõtmisel. Ergastusallikateks võivad olla leek, sädelahendus, elektrikaar jne. Emissioonispektrite saamiseks viiakse ergutusallikasse pulbri või lahuse kujul olev proov, kus aine läheb gaasilisse olekusse või laguneb osaliselt. aatomiteks ja lihtsateks (koostise järgi) molekulideks. Aine kvalitatiivne tunnus on selle spekter (s.o joonte kogum emissioonispektris) ja kvantitatiivne tunnus on nende joonte intensiivsus.

Luminestsents põhineb ergastatud molekulide (aatomite, ioonide) kiirguse emissioonil nende üleminekul põhiolekusse. Sel juhul võivad ergastuse allikad olla ultraviolett- ja nähtav kiirgus, katoodkiired, keemilise reaktsiooni energia jne. Kiirguse energia (luminestsents) on alati väiksem kui neeldunud energia, kuna osa neeldunud energiast muundatakse soojust isegi enne emissiooni algust. Seetõttu on luminestsentskiirgusel alati lühem lainepikkus kui ergastamise ajal neeldunud valguse lainepikkus. Luminestsentsi saab kasutada mõlema jaoks tuvastamine sisse-sisse(lainepikkuse järgi) ja nende kvantitatiivseks määramiseks (kiirguse intensiivsuse järgi). Elektrokeemilised analüüsimeetodid põhinevad in-va koosmõjul elektri-šokk. Sel juhul toimuvad protsessid paiknevad kas elektroodidel või elektroodilähedases ruumis. Enamik meetodeid on nendest esimestest tüüpidest. Potentsiomeetria. Elektroodprotsess on heterogeenne reaktsioon, mille käigus laetud osake (ioon, elektron) kantakse läbi faasipiiri. Sellise ülekande tulemusena tekib elektroodi pinnal potentsiaalide erinevus, mis on tingitud kahekordse elektrikihi moodustumisest. Nagu iga protsess, jõuab elektroodi reaktsioon lõpuks tasakaalu ja elektroodil tekib tasakaalupotentsiaal.

Tasakaaluliste elektroodide potentsiaalide väärtuste mõõtmine on potentsiomeetrilise analüüsimeetodi ülesanne. Mõõtmised viiakse läbi elektrokeemilises rakus, mis koosneb 2 poolelemendist. Üks neist sisaldab indikaatorelektroodi (mille potentsiaal sõltub vastavalt Nernsti võrrandile määratavate ioonide kontsentratsioonist lahuses) ja teine ​​võrdluselektroodi (mille potentsiaal on konstantne ja ei sõltu lahuse koostise kohta). Meetodit saab rakendada otsese potentsiomeetria või potentsiomeetrilise tiitrimisena. Esimesel juhul mõõdetakse indikaatorelektroodi potentsiaali analüüsitavas lahuses võrdluselektroodi suhtes ning Nernsti võrrandi abil arvutatakse määratava iooni kontsentratsioon. Potentsiomeetrilise tiitrimise variandis tiitritakse määratav ioon sobiva reagendiga, jälgides samal ajal indikaatorelektroodi potentsiaali muutust. Saadud andmete põhjal koostatakse tiitrimiskõver (indikaatorelektroodi potentsiaali sõltuvus lisatud tiitrimise mahust). Ekvivalentsuspunkti lähedasel kõveral on indikaatorelektroodi potentsiaali väärtuse järsk muutus (potentsiaalihüpe), mis võimaldab arvutada määratava iooni sisaldust lahuses. Elektroodide protsessid on väga mitmekesised. Üldiselt võib need jagada kahte suurde rühma: protsessid, mis toimuvad elektronide ülekandega (st tegelikud elektrokeemilised protsessid) ja ioonide ülekandega seotud protsessid (sel juhul on elektroodil ioonjuhtivus). Viimasel juhul räägime nn ioonselektiivsetest membraanelektroodidest, mis on praegu laialt kasutusel. Sellise elektroodi potentsiaal määratavas ioone sisaldavas lahuses sõltub nende kontsentratsioonist vastavalt Nernsti võrrandile. Sama tüüpi elektroodide hulka kuulub ka pH-meetrias kasutatav klaaselektrood. Võimalus luua suur hulk teatud ioonide suhtes kõrge selektiivsusega membraanelektroode on eraldanud selle potentsiomeetrilise analüüsi valdkonna iseseisvaks haruks - ionomeetriaks.

Polarograafia. Voolu läbimisel elektrokeemilises rakus täheldatakse elektroodide potentsiaalide väärtuste kõrvalekaldeid nende tasakaaluväärtustest. Mitmel põhjusel tekib nn elektroodide polarisatsioon. Selle analüüsimeetodi aluseks on polarisatsiooni nähtus, mis tekib väikese pinnaga elektroodil elektrolüüsi ajal. Selle meetodi puhul rakendatakse katselahusesse kastetud elektroodidele kasvavat potentsiaalide erinevust. Väikese potentsiaalide erinevuse korral lahust praktiliselt ei läbi (nn rikkevool). Potentsiaalide erinevuse suurenemisega elektrolüüdi lagunemiseks piisava väärtuseni suureneb vool järsult. Seda potentsiaalide erinevust nimetatakse lagunemispotentsiaaliks. Mõõtes lahendust läbiva voolu tugevuse sõltuvust rakendatud pinge suurusest, saab konstrueerida nn. voolu-pinge kõver, mis võimaldab piisava täpsusega määrata lahuse kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise. Samal ajal on aine kvalitatiivne omadus selle elektrokeemiliseks lagunemiseks piisava potentsiaalide erinevuse suurus (poollaine potentsiaal E S) ja kvantitatiivne tunnus on voolutugevuse suurenemise suurus, mis on tingitud selle elektrokeemilisest lagunemisest. lahendus (lainepikkus H või piirava difusioonivoolu ja jääkvoolu väärtuste erinevus). Aine kontsentratsiooni kvantifitseerimiseks lahuses kasutatakse järgmisi meetodeid: kalibreerimiskõvera meetod, standardmeetod, aditiivne meetod. Konduktomeetriline analüüsimeetod põhineb lahuse elektrijuhtivuse sõltuvusel elektrolüüdi kontsentratsioonist. Seda kasutatakse reeglina konduktomeetrilise tiitrimise variandis, mille ekvivalentpunkti määrab tiitrimiskõvera kääne (elektrijuhtivuse sõltuvus lisatud tiitrimise kogusest). Amperomeetriline tiitrimine on omamoodi potentsiomeetriline tiitrimine, ainult indikaatorelektrood on polarograafiline seade, st. rakendatud pealispingega mikroelektrood.



Järjehoidja ja jagamine



Eelmine postitus
Kotelnitši maakonna vanad kaardid Rahvaloendus Kotelnitši maakond Sakura küla
Järgmine postitus
Kovrovi rajoon Vladimiri provints Kovrovi rajoon Dmitrovski kirikuaed