Metode kvantitativnog sastava kvantitativne analize. detektabilan precipitant precipitated gravimetrijski

Kvantitativna analiza velika je grana analitičke kemije koja vam omogućuje određivanje kvantitativnog (molekularnog ili elementarnog) sastava objekta. Kvantitativna analiza postala je raširena. Koristi se za određivanje sastava ruda (za procjenu stupnja njihovog pročišćavanja), sastava tla i biljnih objekata. U ekologiji se određuje sadržaj otrova u vodi, zraku i tlu. U medicini se koristi za otkrivanje krivotvorenih lijekova.

Ciljevi i metode kvantitativne analize

Glavni zadatak kvantitativne analize je utvrđivanje kvantitativnog (postotnog ili molekularnog) sastava tvari.

Ovisno o tome kako se ovaj problem rješava, razlikuje se nekoliko metoda kvantitativne analize. Postoje tri njihove skupine:

• Fizički.
• Fizikalno-kemijski.
• Kemijski.

Prve se temelje na mjerenju fizikalnih svojstava tvari - radioaktivnosti, viskoznosti, gustoće itd. Najčešće fizikalne metode kvantitativne analize su refraktometrija, rendgenska spektralna i radioaktivacijska analiza.

Drugi se temelji na mjerenju fizikalno-kemijskih svojstava tvari koja se određuje. To uključuje:

• Optički - spektrofotometrija, spektralna analiza, kolorimetrija.
• Kromatografska - plinsko-tekućinska kromatografija, ionska izmjena, distribucija.
• Elektrokemijska - konduktometrijska titracija, potenciometrijska, kulometrijska, elektrogravimetrijska analiza, polarografija.

Treće na popisu metoda temelje se na kemijskim svojstvima tvari koja se proučava, kemijskim reakcijama. Kemijske metode se dijele na:

• Analiza težine (gravimetrija) – temelji se na točnom vaganju.
• Volumetrijska analiza (titracija) – temelji se na točnom mjerenju volumena.

Metode kvantitativne kemijske analize

Najvažniji su gravimetrijski i titrimetrijski. Nazivaju se klasičnim metodama kemijske kvantitativne analize.

Postupno klasične metode ustupaju mjesto instrumentalnim. Međutim, oni ostaju najtočniji. Relativna pogreška ovih metoda je samo 0,1-0,2%, dok je kod instrumentalnih metoda 2-5%.

Gravimetrija

Bit gravimetrijske kvantitativne analize je izdvajanje tvari od interesa u čistom obliku i njezino vaganje. Izolacija tvari najčešće se provodi taloženjem. Ponekad komponentu koju treba odrediti treba dobiti u obliku hlapljive tvari (metoda destilacije). Na taj način možete odrediti, na primjer, sadržaj kristalizacijske vode u kristalnim hidratima. Metodom taloženja određuje se silicijeva kiselina pri obradi stijena, željezo i aluminij pri analizi stijena, kalij i natrij te organski spojevi.

Analitički signal u gravimetriji je masa.

Metoda kvantitativne analize gravimetrijom uključuje sljedeće korake:

1. Taloženje spoja koji sadrži tvar od interesa.
2. Filtrirajte dobivenu smjesu kako biste uklonili sediment iz supernatanta.
3. Ispiranje sedimenta kako bi se uklonio supernatant i uklonile nečistoće s njegove površine.
4. Sušenje na niskim temperaturama za uklanjanje vode ili na visokim temperaturama za pretvaranje sedimenta u oblik prikladan za vaganje.
5. Vaganje dobivenog sedimenta.

Nedostaci gravimetrijske kvantitativne analize su duljina određivanja i neselektivnost (reagensi za taloženje rijetko su specifični). Stoga je potrebno prethodno odvajanje.

Proračuni gravimetrijskom metodom

Rezultati kvantitativne analize provedene gravimetrijom izražavaju se u masenim udjelima (%). Za izračun je potrebno znati masu uzorka ispitivane tvari - G, masu nastalog sedimenta - m i njegovu formulu za određivanje faktora pretvorbe F. Formule za izračun masenog udjela i faktora pretvorbe su predstavljen u nastavku.

Možete izračunati masu tvari u sedimentu; za to se koristi faktor pretvorbe F.

Gravimetrijski faktor je stalna vrijednost za danu komponentu koja se proučava i gravimetrijski oblik.

Titrimetrijska (volumetrijska) analiza

Titrimetrijska kvantitativna analiza je točno mjerenje volumena otopine reagensa koja se troši za ekvivalentnu reakciju sa supstancom od interesa. U ovom slučaju, koncentracija korištenog reagensa je unaprijed postavljena. Uzimajući u obzir volumen i koncentraciju otopine reagensa, izračunava se sadržaj komponente od interesa.

Naziv "titrimetrija" dolazi od riječi "titar", što se odnosi na jedan od načina izražavanja koncentracije otopine. Titar pokazuje koliko je grama tvari otopljeno u 1 ml otopine.

Titracija je postupak postupnog dodavanja otopine poznate koncentracije određenom volumenu druge otopine. Nastavlja se sve dok tvari potpuno ne reagiraju jedna s drugom. Taj se trenutak naziva točka ekvivalencije i određen je promjenom boje indikatora.

• kiselo-bazni.
• Redox.
• Taložni.
• Kompleksometrijski.

Osnovni pojmovi titrimetrijske analize

U titrimetrijskoj analizi koriste se sljedeći izrazi i pojmovi:

• Titrant je otopina koja se prelije. Njegova koncentracija je poznata.
• Titrirana otopina je tekućina kojoj se dodaje titrant. Potrebno je odrediti njegovu koncentraciju. Otopina koja se titrira obično se stavlja u tikvicu, a titrant se stavlja u biretu.
• Točka ekvivalencije je točka u titraciji kada broj ekvivalenata titranta postane jednak broju ekvivalenata tvari od interesa.
• Indikatori su tvari koje se koriste za utvrđivanje točke ekvivalencije.

Standardna i radna rješenja

Titranti su standardni i rade.

Standardne se dobivaju otapanjem točne odvagane količine tvari u određenom (obično 100 ml ili 1 l) volumenu vode ili drugog otapala. Ovako možete pripremiti rješenja:

• Natrijev klorid NaCl.
• Kalijev dikromat K 2 Cr 2 O 7.
• Natrijev tetraborat Na 2 B 4 O 7 ∙10H 2 O.
• Oksalna kiselina H 2 C 2 O 4 ∙2H 2 O.
• Natrijev oksalat Na 2 C 2 O 4.
• Jantarna kiselina H 2 C 4 H 4 O 4.

U laboratorijskoj praksi standardne otopine pripremaju se pomoću fiksanala. Ovo je određena količina tvari (ili njezine otopine) koja se nalazi u zatvorenoj ampuli. Ova količina je namijenjena za pripremu 1 litre otopine. Fixanal se može čuvati dugo vremena, jer se čuva bez pristupa zraku, s izuzetkom lužina koje reagiraju sa staklom ampule.

Neke se otopine ne mogu pripremiti do točnih koncentracija. Na primjer, koncentracija kalijevog permanganata i natrijevog tiosulfata mijenja se čak i tijekom otapanja zbog njihove interakcije s vodenom parom. U pravilu su ta rješenja potrebna za određivanje količine željene tvari. Budući da je njihova koncentracija nepoznata, mora se odrediti prije titracije. Taj se proces naziva standardizacija. To je utvrđivanje koncentracije radnih otopina prethodnom titracijom standardnim otopinama.

Standardizacija je neophodna za rješenja:

• Kiseline - sumporna, klorovodična, dušična.
• Alkalije.
• Kalijev permanganat.
• Srebrni nitrat.

Izbor indikatora

Za točno određivanje točke ekvivalencije, odnosno kraja titracije, nužan je pravilan izbor indikatora. To su tvari koje mijenjaju boju ovisno o pH vrijednosti. Svaki indikator mijenja boju svoje otopine pri različitim pH vrijednostima, što se naziva prijelazni interval. Za ispravno odabran indikator, prijelazni interval podudara se s promjenom pH u području točke ekvivalencije, koja se naziva titracijski skok. Da bi se to odredilo, potrebno je konstruirati titracijske krivulje, za koje se provode teorijski izračuni. Ovisno o jačini kiseline i baze, postoje četiri vrste titracijskih krivulja.

Izračuni u titrimetrijskoj analizi

Ako je točka ekvivalencije točno određena, titrant i titrirana tvar će reagirati u ekvivalentnim količinama, odnosno količina titrirane tvari (n e1) bit će jednaka količini titrirane tvari (n e2): n e1 = n e2. Budući da je količina ekvivalentne tvari jednaka umnošku molarne koncentracije ekvivalenta i volumena otopine, jednakost vrijedi

C e1 ∙V 1 = C e2 ∙V 2, gdje je:

C e1 - normalna koncentracija titranta, poznata vrijednost;

V 1 - volumen otopine titranta, poznata vrijednost;

C e2 - normalna koncentracija titrirane tvari, mora se odrediti;

V 2 je volumen otopine titrirane tvari, određen tijekom titracije.

C e2 = C e1 ∙V 1 / V 2

Izvođenje titrimetrijske analize

Metoda kvantitativne kemijske analize titracijom uključuje sljedeće korake:

1. Priprema 0,1 N standardne otopine iz uzorka tvari.
2. Priprema približno 0,1 N radne otopine.
3. Normiranje radne otopine standardnom otopinom.
4. Titracija ispitivane otopine radnom otopinom.
5. Provođenje potrebnih izračuna.

To su gravimetrijske i titrimetrijske metode. Iako postupno ustupaju mjesto instrumentalnim metodama, one ostaju nenadmašne u točnosti: njihova relativna pogreška je manja od 0,2%, dok su instrumentalne metode 2-5%. Oni ostaju standardni za procjenu valjanosti rezultata drugih metoda. Glavna primjena: precizno određivanje velikih i srednjih količina tvari.

Gravimetrijska metoda sastoji se od izdvajanja tvari u čistom obliku i njezinog vaganja. Najčešće se izolacija provodi oborinom. Talog bi trebao biti praktički netopljiv. Komponenta koja se određuje treba se gotovo potpuno istaložiti, tako da koncentracija komponente u otopini ne bude veća od 10 -6 M. Taj talog treba biti što krupnokristalniji kako bi se mogao lako ispirati. Talog mora biti stehiometrijski spoj određenog sastava. Pri taloženju se hvataju nečistoće (kotaloženje) pa se mora ispirati. Talog se zatim mora osušiti i izvagati.

Primjena gravimetrijskih metoda:

Većina anorganskih kationa, aniona i neutralnih spojeva može se odrediti. Za taloženje se koriste anorganski i organski reagensi; potonji su selektivniji. Primjeri:

AgNO3 +HCl=AgCl+HNO3

(određivanje iona srebra ili klorida),

BaCl2 +H2SO4 =BaSO4 +2HCl

(određivanje barijevih ili sulfatnih iona).

Kationi nikla se talože dimetilglioksimom.

Titrimetrijske metode koristiti reakcije u otopinama. Nazivaju se i volumetrijski, jer se temelje na mjerenju volumena otopine. Oni uključuju postupno dodavanje otopine tvari koja se određuje s nepoznatom koncentracijom otopine tvari koja s njom reagira (s poznatom koncentracijom), što se naziva titrant. Tvari međusobno reagiraju u ekvivalentnim količinama: n 1 = n 2.

Budući da je n=CV, gdje je C molarna koncentracija ekvivalenta, V volumen u kojem je tvar otopljena, tada za stehiometrijski reagirajuće tvari vrijedi sljedeće:

C 1 V 1 = C 2 V 2

Stoga je moguće pronaći nepoznatu koncentraciju jedne od tvari (na primjer, C 2) ako je poznat volumen njezine otopine te volumen i koncentracija tvari koja je s njom reagirala. Znajući molekularnu težinu ekvivalenta M, možete izračunati masu tvari: m 2 = C 2 M.

Za određivanje završetka reakcije (koja se naziva točka ekvivalencije) koristi se promjena boje otopine ili se mjeri neko fizikalno-kemijsko svojstvo otopine. Koriste se reakcije svih vrsta: neutralizacija kiselina i baza, oksidacija i redukcija, stvaranje kompleksa, taloženje. Klasifikacija titrimetrijskih metoda data je u tablici:

Metoda titracije, tip reakcije	Podskupine metoda	Titrirajuće tvari
kiselo-bazni	Acidmetrija
	Alkalimetrija	NaOH, Na2CO3
Redox	Permanganatometrija
	Jodometrija
	Dihromatometrija
	Bromatometrija
	Jodatometrija
Kompleksometrijski	Kompleksometrija
Taložni	Argentometrija

Titracija može biti direktna i reverzna. Ako je brzina reakcije niska, dodaje se poznati višak titranta da se reakcija dovrši, a zatim se količina neizreagiranog titranta određuje titracijom s drugim reagensom.

Kiselinsko-bazna titracija temelji se na reakciji neutralizacije; tijekom reakcije mijenja se pH otopine. Grafikon pH prema volumenu titranta naziva se titracijska krivulja i obično izgleda ovako:

Za određivanje točke ekvivalencije koriste se ili pH mjerenja ili indikatori koji mijenjaju boju pri određenoj pH vrijednosti. Osjetljivost i točnost titracije karakterizira strmina titracijske krivulje.

Kompleksometrija se temelji na reakciji stvaranja kompleksa. Najčešće se koristi etilendiamintetraoctena kiselina (EDTA).

(HOOC)(OOC-H2C)NH-CH2CH2-NH(CH2COO)(CH2COOH)

ili njegove) dinatrijeve soli. Te se tvari često nazivaju kompleksoni. Tvore jake komplekse s kationima mnogih metala, pa njihova uporaba za titraciju zahtijeva odvajanje.

Redoks titraciju prati promjena potencijala sustava. Napredak titracije obično se kontrolira potenciometrijskom metodom, vidjeti kasnije.

Taložna titracija - Kao metoda za određivanje halogenidnih iona najčešće se koristi argentometrija. Potonji stvaraju praktički netopljivi talog sa srebrnim kationima.

Metode titrimetrijske analize su visoke točnosti (relativna pogreška određivanja - 0,1 - 0,3%), malog intenziteta rada i jednostavne instrumentacije. Titrimetrija se koristi za brzo određivanje visokih i srednjih koncentracija tvari u otopinama, uključujući nevodene.

Ciljevi kvantitativne analize

Kvantitativna analiza omogućuje utvrđivanje elementarnog i molekularnog sastava predmeta koji se proučava ili sadržaj njegovih pojedinih komponenti.

Ovisno o predmetu proučavanja, razlikuju se anorganska i organska analiza. One se pak dijele na elementarne analize, čiji je zadatak utvrditi koliko elemenata (iona) sadrži analizirani predmet, na molekularne i funkcionalne analize, koje daju odgovor o kvantitativnom sadržaju radikala, spojeva, kao i funkcionalne skupine atoma u analiziranom objektu.

Metode kvantitativne analize

Klasične metode kvantitativne analize su gravimetrijska (težinska) analiza i titrimetrijska (volumenska) analiza.

Za potpunu klasifikaciju metoda kvantitativne analize pogledajte članak Analitička kemija.

Instrumentalne metode analize

Za klasifikaciju instrumentalnih metoda analize pogledajte članak Instrumentalne metode analize

Polarografija

POLAROGRAFIJA, vrsta voltametrije pomoću indikatorske mikroelektrode od tekućeg metala čija se površina povremeno ili kontinuirano obnavlja. U ovom slučaju nema dugotrajnog nakupljanja produkata elektrolize na granici elektrode i otopine u elektrolitičkoj ćeliji. Indikatorska elektroda u polarografiji najčešće je kapajuća živina elektroda. Koriste se i kapajuće elektrode od tekućih amalgama i talina, strujne elektrode od tekućih metala, višekapne elektrode kod kojih se tekući metal ili talina protiskuje kroz porozne staklene diskove i dr.

U skladu s preporukama IUPAC-a razlikuje se nekoliko varijanti polarografije: polarografija istosmjerne struje (ispituje ovisnost struje I o potencijalu E indikatorske mikroelektrode), oscilopolarografija (ovisnost dE/dt o t za zadani I(t), oscilopolarografija (ispituje ovisnost struje I o potencijalu E indikatorske mikroelektrode), oscilopolarografija (ovisnost dE/dt o t za zadani I(t), oscilopolarografija). gdje je t vrijeme), polarografija s pregledom I (ovisnost E o I), diferentna polarografija (ovisnost trenutne razlike u dvije ćelije o E), polarografija s jednim ili višestrukim skeniranjem E tijekom životnog vijeka svake kapi, ciklička polarografija s trokutastim pregledom E, polarografija sa stepenastim pregledom E, dekl. vrste izmjenične i pulsne polarografije itd.

Fotometrija i spektrofotometrija

Metoda se temelji na korištenju osnovnog zakona apsorpcije svjetlosti. A=ELC. Gdje je A apsorpcija svjetlosti, E je molarni koeficijent apsorpcije svjetlosti, L je duljina apsorbirajućeg sloja u centimetrima, C je koncentracija otopine. Postoji nekoliko fotometrijskih metoda:

1. Atomska apsorpcijska spektroskopija
2. Atomska emisijska spektroskopija.
3. Molekularna spektroskopija.

Atomska apsorpcijska spektroskopija

Za provođenje analize ovom metodom potreban je spektrometar. Bit analize je osvijetliti atomizirani uzorak jednobojnim svjetlom, zatim razgraditi svjetlost koja je prošla kroz uzorak pomoću bilo kojeg raspršivača svjetlosti i zabilježiti apsorpciju detektorom. Za raspršivanje uzorka koriste se raspršivači. (plamen, visokonaponska iskra, induktivno spregnuta plazma). Svaki od raspršivača ima svoje prednosti i nedostatke. Za razgradnju svjetlosti koriste se disperzanti (difrakcijska rešetka, prizma, svjetlosni filter).

Atomska emisijska spektroskopija

Ova se metoda malo razlikuje od metode atomske apsorpcije. Ako je u njoj izvor svjetlosti bio zaseban izvor, tada je u metodi atomske emisije izvor zračenja sam uzorak. Inače je sve slično.

Analiza rendgenske fluorescencije

Analiza aktivacije

vidi također

Književnost

Zaklada Wikimedia. 2010.

Pogledajte što je "Kvantitativna analiza (kemija)" u drugim rječnicima:

Skup kemijskih, fizikalno-kemijskih i fizikalnih metoda za određivanje kvantitativnog omjera komponenti koje čine tvar koja se analizira. Uz kvalitativnu analizu K. a. jedan je od glavnih odjeljaka... ...

Kvalitativna analiza je skup kemijskih, fizikalno-kemijskih i fizikalnih metoda kojima se otkrivaju elementi, radikali i spojevi koji ulaze u sastav analizirane tvari ili smjese tvari. U kvalitativnoj analizi koriste... ... Wikipediju

Kemija tla je grana znanosti o tlu koja proučava kemijske osnove formiranja tla i plodnost tla. Osnova za rješavanje ovih pitanja je proučavanje sastava, svojstava tla i procesa koji se odvijaju u tlima na ionsko-molekularnim i... ... Wikipedia

- (C1 kemija) dio kemije koji proučava različite klase tvari čije molekule sadrže samo jedan ugljikov atom. Kao posebna grana znanja C1 kemija javlja se razvojem perspektivnih tehnologija za proizvodnju sirovina koje sadrže ugljik,... ... Wikipedia

KEMIJA- KEMIJA, znanost o tvarima, njihovim transformacijama, međudjelovanjima i pojavama koje se pritom događaju. Pojašnjenje osnovnih pojmova s ​​kojima X radi, kao što su atom, molekula, element, jednostavno tijelo, reakcija itd., doktrina molekularnih, atomskih i... ... Velika medicinska enciklopedija

Rješava problem određivanja elementarnog sastava metala i njihovih legura analitičkim metodama. Glavni cilj je provjeriti kvalitetu ili vrstu legure i analizu sastava različitih legura (kvantitativna analiza). Metode: valno-disperzijska analiza, ... ... Wikipedia

Ovaj izraz ima i druga značenja, pogledajte Kemija (značenja). Kemija (od arapskog کيمياء‎‎, vjerojatno izvedena iz egipatske riječi km.t (crno), od koje je i došlo ime Egipta, crnice i olova “crna... ... Wikipedia

Ne brkati s kemijom okoliša. Kemija okoliša je grana kemije koja proučava kemijske transformacije koje se događaju u prirodnom okolišu. Osnovni podaci Kemija okoliša obuhvaća uže grane kemije, ... ... Wikipedia

Ovaj bi članak trebao biti Wikificiran. Molimo da ga formatirate prema pravilima za oblikovanje članaka... Wikipedia

Pogledajte Analitička kemija, Kvalitativna analiza, Kvantitativna analiza... Velika sovjetska enciklopedija

knjige

• Analitička kemija. Analitika 2. Kvantitativna analiza. Fizikalno-kemijske (instrumentalne) metode analize, Kharitonov Yuri Yakovlevich. Udžbenik je pripremljen u skladu sa saveznim državnim obrazovnim standardom treće generacije. Knjiga pokriva osnove gravimetrije, kemijske titrimetrije...

Zadatak kvantitativne analize je dobivanje informacija o sadržaju elemenata (iona), radikala, funkcionalnih skupina, spojeva ili faza u analiziranom objektu, kao i razvijanje metoda kojima se te informacije dobivaju. U kvantitativnoj analizi mjeri se intenzitet analitičkog signala, tj. pronaći brojčanu vrijednost optičke gustoće otopine, utrošak otopine za titraciju, masu kalciniranog taloga itd. Na temelju rezultata kvantitativnog mjerenja signala izračunava se sadržaj komponente koja se određuje u uzorku. Rezultati određivanja obično se izražavaju u masenim udjelima, %.

Kvantitativnom analizom utvrđuju masene omjere između elemenata u spojevima, određuju količinu otopljene tvari u određenom volumenu otopine, a ponekad i sadržaj elementa u homogenoj smjesi tvari, npr. ugljika u ulju ili prirodni gas. U poljoprivrednoj praksi najčešće se određuje sadržaj jedne ili druge komponente u heterogenim tvarima, na primjer: dušik, P 2 O 5 ili K 2 O - u dušičnim, fosfornim ili kalijevim gnojivima, mikroelementi - u tlu, šećeri - u biljkama. materijal, itd.

Kvantitativna analiza je potrebna pri procjeni mineralnih naslaga, za metalurgiju i kemijsku industriju, a važna je za biologiju i agrokemiju, znanost o tlu, fiziologiju biljaka itd.

Nove probleme za kvantitativnu analizu postavlja razvoj nacionalne ekonomije - industrije i poljoprivrede; kao što je, na primjer, razvoj metoda za odvajanje i kvantitativno određivanje "rijetkih" ili elemenata u tragovima (uran, titan, cirkonij, vanadij, molibden, volfram, itd.); određivanje neznatnih količina nečistoća pojedinih elemenata (arsena, fosfora i dr.) u mnogim metalima i mikroelementima u biološkom materijalu i tlu.

Kvantitativna analiza omogućuje biolozima dobivanje potrebnih podataka o sastavu životinjskih i biljnih organizama te proučavanje utjecaja pojedinih elemenata na njihov rast, razvoj i produktivnost.

Glavni objekti kvantitativnih istraživanja u poljoprivredi su tlo, biljke, gnojiva, poljoprivredni otrovi, stočna hrana itd. Tla se analiziraju kako bi se odredila razina opskrbljenosti biljaka hranjivim tvarima. Kvantitativnom analizom mineralnih gnojiva provjerava se sadržaj sastojaka korisnih za poljoprivredne kulture (dušik, P 2 O 5, K 2 O), a analizom poljoprivrednih otrova količina djelatne tvari. Potrebno je poznavati sastav krmiva kako bi se ispravno formulirala hrana za životinje. Također se analiziraju stočarski i biljni proizvodi.

U posljednje vrijeme, zbog povećanog sadržaja nitrata u tlu, pitkoj vodi i biljnim proizvodima, ukazala se potreba za kontrolom prehrambenih proizvoda. Sadržaj nitrata određuje se ionometrijskim ili fotometrijskim metodama.

Suvremene metode kvantitativne analize klasificiraju se prema izmjerenim svojstvima, kao što su masa tvari, volumen otopine reagensa, intenzitet spektralnih linija elemenata, apsorpcija vidljivog, infracrvenog ili ultraljubičastog zračenja, raspršenje svjetlo suspenzijama, rotacija ravnine polarizacije, adsorpcijska svojstva sorbenata, električna vodljivost otopine, elektrodni potencijal, jakost difuzne struje, broj radioaktivnih čestica itd.

Metode kvantitativne analize dijele se na kemijske, fizikalne i fizikalno-kemijske.

Kemijske metode uključuju gravimetrijsku, titrimetrijsku i plinsko-volumetrijsku analizu.

Fizičke i fizikalno-kemijske metode analize konvencionalno se nazivaju instrumentalnim.

Osim toga, postoje takozvane metode za odvajanje smjesa tvari (ili iona). Tu, osim raznih vrsta kromatografije, spadaju ekstrakcija organskim otapalima, sublimacija (i sublimacija), destilacija (tj. destilacija hlapljivih komponenti), kemijske metode frakcijskog taloženja i koprecipitacije.

Naravno, gornja klasifikacija ne pokriva sve metode koje se koriste u modernoj kvantitativnoj analizi; Navodi samo one najčešće.

2. ODREĐIVANJE KONSTANTE DISOCIJACIJE

Elektrolitička disocijacija je reverzibilan proces koji dovodi do ravnoteže između nedisociranih molekula i iona, stoga je na nju primjenjiv zakon djelovanja mase. Ionizacija slabog elektrolita odvija se prema shemi

AB « A + + B —

Označimo li ravnotežnu koncentraciju nedisociranih molekula [AB], a koncentracije iona kao [A + ] i [B - ], tada će konstanta ravnoteže imati oblik

[A + ][B — ]/[AB] = K (*)

Veličinu K nazivamo konstanta disocijacije elektrolita. Karakterizira njegovu sklonost ionizaciji. Kako; Što je vrijednost K veća, slabi elektrolit jače disocira i veća je koncentracija njegovih iona u otopini u ravnoteži. Vrijednost konstante disocijacije izračunava se na temelju molarne koncentracije otopine i stupnja ionizacije slabog elektrolita (pri konstantnoj temperaturi).

Između konstante i stupnja disocijacije slabog elektrolita postoji odnos koji se može matematički izraziti. Da bismo to učinili, označimo molarnu koncentraciju elektrolita koji se raspada na dva iona s S, a stupanj njegove disocijacije je α . Tada će koncentracija svakog od nastalih iona biti jednaka s(1 – α), a koncentracija nedisociranih molekula S(1 - α). Zamjenom ovih oznaka u jednadžbu (*) dobivamo

Ova jednadžba je matematički izraz Ostwaldovog zakona razrjeđenja, koji uspostavlja odnos između stupnja disocijacije slabog elektrolita i njegove koncentracije.

Za prilično slabe elektrolite u ne previše razrijeđenim otopinama, stupanj disocijacije a je vrlo mali, a vrijednost (1 - α) je blizu jedinici. Stoga za njih

Razmatrani uzorci omogućuju izračunavanje konstanti disocijacije slabih elektrolita na temelju eksperimentalno utvrđenog stupnja njihove disocijacije i obrnuto.

Konstanta disocijacije, kao i stupanj disocijacije, karakterizira jakost kiselina i baza. Što je konstanta veća, elektrolit se više disocira u otopini. Budući da konstanta disocijacije ne ovisi o koncentraciji otopine, ona bolje karakterizira tendenciju elektrolita da se raspadne na ione nego stupanj disocijacije. Eksperimentalno je dokazano da zakon razrjeđenja vrijedi samo za slabe elektrolite.

U otopinama polibazičnih kiselina koje disociraju u više stupnjeva uspostavlja se nekoliko ravnoteža. Svaki takav stupanj karakterizira vlastita konstanta disocijacije.

Koristeći konstante disocijacije najvažnijih slabih elektrolita, izračunati su stupnjevi njihove disocijacije.

a) Izraz konstante disocijacije za kalijev hidroksid

CON« K + + OH -

b) Izraz konstante disocijacije octene kiseline:

Jednadžba disocijacije

CH 3 COOH « H + + CH 3 COOO -

Tada se može napisati konstanta disocijacije

c) Izraz konstante disocijacije

NSN « H + + CN —

3. PRIRODA I METODE VOLUMETRIJSKE ANALIZE. RAČUNANJE U GRAVIMETRIJSKOJ ANALIZI. OPERACIJE METODE GRAVIMETRIJSKE ANALIZE

“Klasična” metoda je titrimetrijska (volumetrijska) analiza. Temelji se na mjerenju volumena reakcijskih otopina, a koncentracija otopine reagensa mora biti točno poznata. U volumetrijskoj analizi, reagens se dodaje ispitivanoj otopini dok ne reagiraju ekvivalentne količine tvari. Ovaj se trenutak određuje pomoću indikatora ili drugih metoda. Poznavajući koncentraciju i volumen reagensa korištenog za reakciju, izračunava se rezultat određivanja.

Prema vrsti kemijskih reakcija koje se koriste, metode titrimetrijske (volumetrijske) analize dijele se u tri skupine: 1) metode temeljene na reakcijama ionskih spojeva; 2) metode temeljene na oksidacijsko-redukcijskim reakcijama; 3) metode temeljene na reakcijama stvaranja kompleksa. U prvu skupinu spadaju metode acidobazne i taložne titracije, u drugu razne metode redoks titracije, a u treću metode kompleksometrijske (kelatometrijske) titracije.

Metoda kiselinsko-bazne titracije(ili neutralizacija) temelji se na interakciji kiselina s bazama.

Metoda omogućuje određivanje u otopinama ne samo koncentracije kiselina ili baza, već i koncentracije hidroliziranih soli.

Za određivanje koncentracije baza ili soli u otopinama koje tijekom protolize daju alkalnu reakciju koriste se titrirane otopine kiselina. Ova određivanja nazivaju se acidimetrija.

Koncentracija kiselina ili hidrolitičkih kiselih soli određuje se pomoću titriranih otopina jakih baza. Takve se definicije odnose na alkalimetriju.

Točka ekvivalencije tijekom neutralizacije određena je promjenom boje indikatora (metiloranž, metil crveno, fenolftalein).

Metoda taložne titracije. Element koji se određuje, u interakciji s titriranom otopinom, može se istaložiti u obliku slabo topljivog spoja. Potonji, mijenjajući svojstva okoline, omogućuje jednom ili drugom da odredi točku ekvivalencije.

Titrimetrijske metode taloženja dobivaju nazive ovisno o tome što služi kao titrant.

Metoda kompleksometrijske titracije kombinira titrimetrijska određivanja temeljena na stvaranju niskoionizirajućih kompleksnih iona (ili molekula).

Pomoću ovih metoda određuju se različiti kationi i anioni koji imaju svojstvo stupanja u složene reakcije stvaranja. Nedavno su analitičke metode koje se temelje na interakciji kationa s organskim reagensima - kompleksonima - postale široko rasprostranjene. Ta se titracija naziva kompleksometrijska ili kelatometrijska.

Metode redoks titracije(redoks metode) temelje se na redoks reakcijama između analita i titrirane otopine.

Koriste se za kvantitativno određivanje raznih redukcijskih sredstava ili oksidacijskih sredstava u otopinama.

Gravimetrijska metoda također se koristi za određivanje kristalizacijske vode u solima i higroskopne vode u tlu, gnojivima i biljnom materijalu. Sadržaj suhe tvari u voću i povrću, vlakana i “sirovog” pepela u biljnom materijalu određuje se gravimetrijski.

Tijekom gravimetrijskog određivanja razlikuju se sljedeći postupci: 1) uzimanje prosječnog uzorka tvari i njegova priprema za analizu; 2) uzimanje uzorka; 3) raspuštanje; 4) taloženje elementa koji se određuje (uz ispitivanje potpunosti taloženja); 5) filtriranje; 6) ispiranje taloga (s testom za utvrđivanje potpunosti ispiranja); 7) sušenje i kalcinacija sedimenta; 8) vaganje; 9) izračun rezultata analize.

Uspješna provedba definicije zahtijeva, osim teorijskog znanja, i dobro vladanje tehnikom pojedinih operacija.

Navedene radnje pripadaju tzv. sedimentacijskim metodama, široko korištenim u gravimetriji.

Ali u gravimetriji se koriste i druge metode.

Metoda izolacije temelji se na izdvajanju analita iz analita i njegovom točnom vaganju (primjerice, pepeo iz krutog goriva).

U metodi destilacije komponenta koju treba odrediti izdvaja se u obliku hlapljivog spoja djelovanjem kiseline ili visoke temperature na analit. Tako se pri određivanju sadržaja ugljičnog monoksida (IV) u karbonatnoj stijeni njezin uzorak tretira klorovodičnom kiselinom, oslobođeni plin se propušta kroz apsorpcijske cijevi s posebnim reagensima i vrši se izračun na temelju povećanja njihove mase.

Tipično se rezultati gravimetrijskih određivanja izražavaju u masenim udjelima (%). Da biste to učinili, morate znati veličinu uzorka analizirane tvari, masu dobivenog sedimenta i njegovu kemijsku formulu.

Gravimetrijska određivanja služe u različite svrhe. U nekim slučajevima, potrebno je odrediti sadržaj elementa u kemijski čistoj tvari, na primjer, sadržaj barija u barijevom kloridu BaCl 2 * 2H 2 O. U drugim slučajevima, potrebno je pronaći sadržaj aktivnog načelo u nekom tehničkom proizvodu ili općenito u tvari koja ima nečistoće. Na primjer, potrebno je odrediti sadržaj barijevog klorida BaCl 2 * 2H 2 O u komercijalnom barijevom kloridu. Tehnika definiranja u oba slučaja može ostati ista, ali izračuni su različiti. Pogledajmo izračune pomoću primjera.

Često se faktori konverzije, koji se nazivaju i analitički faktori, koriste za izračune u gravimetrijskoj analizi. Faktor pretvorbe (F) je omjer molarne mase (ili Mg) analita i molarne mase tvari u sedimentu:

M analita___

M tvari u sedimentu

Faktor pretvorbe pokazuje koliko je grama analita sadržano u 1 g sedimenta.

U praksi tehničke i poljoprivredne analize izračuni se obično izvode pomoću gotovih formula. Za sve izračune s kompleksnim brojevima potrebno je koristiti mikroračunalo.

Zapisi u laboratorijskom dnevniku su od velike važnosti. Oni su dokument koji potvrđuje završetak analize. Stoga se kvantitativno određivanje ukratko formalizira izravno na nastavi. U dnevnik se upisuju datum, naziv analize, metoda određivanja (s pozivom na udžbenik), podaci svih vaganja ili drugih mjerenja te izračun rezultata.

BIBLIOGRAFIJA

Kreškov A.P. Osnove analitičke kemije – M.: Kemija, 1991.


Klasifikacija metoda kvantitativne analize. Glavne faze kvantitativne analize

Kvantitativna analiza- skup metoda analitičke kemije, čija je zadaća određivanje kvantitativnog sadržaja pojedinih komponenti u ispitivanoj tvari.

Ovisno o predmetu proučavanja, razlikuju se anorganska i organska analiza. Zauzvrat, oni su podijeljeni na elementarna analiza, čiji je zadatak utvrditi koliko elemenata sadrži analizirani objekt, na molekularni I funkcionalni analize koje daju odgovor o kvantitativnom sadržaju radikala, spojeva, kao i funkcionalnih skupina atoma u analiziranom objektu.

Metode kvantitativne analize dijele se na kemijski, fizikalno-kemijski I fizički. Klasične kemijske metode kvantitativne analize uključuju gravimetrijski I volumetrijska analiza.

Uz klasične kemijske metode, u širokoj su uporabi fizikalne i fizikalno-kemijske (instrumentalne) metode koje se temelje na mjerenju optičkih, električnih, adsorpcijskih, katalitičkih i drugih karakteristika analiziranih tvari, ovisno o njihovoj količini (koncentraciji). Obično se ove metode dijele u sljedeće skupine: elektrokemijski(konduktometrija, polarografija, potenciometrija itd.); spektralni, ili optički(emisiona i apsorpcijska spektralna analiza, fotometrija, luminiscentna analiza itd.); X-zraka; kromatografski; radiometrijski; masena spektrometrija. Navedene metode, iako su inferiorne u odnosu na kemijske u točnosti, znatno su superiornije od njih u osjetljivosti, selektivnosti i brzini izvođenja.

Ovaj kolegij pokriva samo klasične kemijske metode kvantitativne analize.

Gravimetrijska analiza temelji se na točnom mjerenju mase komponente koja se određuje u čistom obliku ili u obliku spoja. Volumetrijska analiza uključuje titrimetrijska volumetrijska analiza- metode za mjerenje volumena otopine reagensa s točno poznatom koncentracijom koja se troši u reakciji s analitom, i volumetrijska analiza plina- metode mjerenja volumena analiziranih plinovitih produkata.

Tijekom kvantitativne analize mogu se razlikovati sljedeće glavne faze.

1. Uzorkovanje, usrednjavanje i vaganje. Uzorkovanje često određuje ukupnu pogrešku analize i čini korištenje vrlo preciznih metoda bespredmetnim. Svrha uzorkovanja je dobiti relativno malu količinu polazne tvari, pri čemu kvantitativni udio svih komponenti treba biti jednak njihovom kvantitativnom udjelu u ukupnoj masi analizirane tvari. Primarni uzorak odabire se izravno iz analiziranog objekta kombiniranjem potrebnog broja točkastih uzoraka. Metode uzorkovanja određuju sljedeći čimbenici: agregatno stanje analiziranog predmeta (plin, tekućina, krutina); heterogenost analiziranog materijala; potrebna točnost procjene sadržaja komponente u ukupnoj masi analiziranog predmeta (fiziološki aktivna komponenta u lijeku je veća točnost od komponente u rudi za ocjenu isplativosti ležišta), mogućnost promjene sastava objekta tijekom vremena. Tekući i plinoviti materijali obično su homogeni, a njihovi uzorci već su prosječni. Čvrsti materijali su heterogeni u volumenu, stoga se za njihovu analizu dijelovi tvari odabiru iz različitih zona materijala koji se proučava. Primarni uzorak je prilično velik - obično 1-50 kg, a za neke predmete (na primjer, ruda) je 0,5-5 tona.

Iz primarnog uzorka, smanjivanjem, odaberite prosječni (reprezentativni) uzorak(obično od 25 g do 1 kg). Da bi se to postiglo, primarni uzorak se zdrobi, pomiješa i prosječi po sastavu, na primjer, četvrtina. Prilikom četvrtanja usitnjeni materijal se rasipa u ravnomjernom sloju u obliku kvadrata (ili kruga), dijeli se na četiri sektora, sadržaj dva suprotna sektora se odbacuje, a preostala dva se spajaju. Operacija četvrtina se ponavlja mnogo puta dok se ne dobije potrebna količina prosječnog uzorka.

Od ovako dobivenog homogenog materijala uzimaju se uzorci za analizu, jedan dio se čuva za eventualne arbitražne analize ( kontrolni uzorak), drugi se izravno koristi za analizu ( analizirani uzorak).

Dio analiziranog uzorka čija je masa točno izmjerena na analitičkoj vagi naziva se vješanje. Uzorak koji se analizira mora biti dovoljno velik da se dobije nekoliko uzoraka.

2. Razlaganje (otvaranje) uzorka. Ova se faza sastoji od pretvaranja analiziranog uzorka u agregacijsko stanje ili spoj pogodan za analizu. Da bi se uzorak preveo u otopinu u kemijskim metodama, on se izravno tretira tekućim otapalima (voda, kiseline, lužine) ili se nakon razaranja uzorka (kalcinacijom, spaljivanjem, taljenjem ili sinterovanjem) pretvara u spojeve koji se mogu otopiti.

3. Odvajanje, izolacija komponente koja se određuje i njezina koncentracija. Budući da većina analitičkih metoda nije dovoljno selektivna, koriste se metode odvajanja analizirane smjese ili izolacije analita iz nje. U slučaju kada je koncentracija analita manja od granice detekcije dane metode ili manja od donje granice njenog radnog raspona, koristi se koncentracija analita. Za odvajanje, izolaciju i koncentraciju kemijski(maskiranje, taloženje i koprecipitacija), fizički(metode isparavanja: destilacija, destilacija (destilacija), sublimacija (sublimacija) itd.) i fizikalno-kemijski metode (ekstrakcija, sorpcija, ionska izmjena, kromatografija i razne elektrokemijske metode, kao što su elektroliza, elektroforeza, elektrodijaliza i dr.).

4. Kvantifikacija. Sve preliminarne faze analize moraju osigurati da se tijekom analize dobiju pouzdani rezultati. Odabir metode analize treba se temeljiti na takvim pokazateljima kao što su brzina, praktičnost, točnost, dostupnost odgovarajuće opreme, broj analiza, veličina analiziranog uzorka, sadržaj komponente koja se utvrđuje. Uspoređujući osjetljivost različitih metoda i procjenjujući približan sadržaj komponente u uzorku, kemičar odabire jednu ili drugu metodu analize. Na primjer, za određivanje natrija u silikatnim stijenama koristi se gravimetrijska metoda, koja omogućuje određivanje miligramskih i većih količina natrija; odrediti mikrogramske količine istog elementa u biljkama i biološkim objektima - metoda plamene fotometrije; za određivanje natrija u vodi posebne čistoće (nano- i pikogramske količine) - metoda laserske spektroskopije.





5. Izračuni rezultata analize i vrednovanje rezultata mjerenja- završna faza analitičkog procesa. Nakon izračuna rezultata analize važno je ocijeniti njihovu pouzdanost, uzimajući u obzir ispravnost korištene metode i statističku obradu numeričkih podataka.

Kontrolna pitanja

1. Koja je svrha kvantitativne analize?

2. Nabrojati metode kvantitativne analize.

3. Što je gravimetrijska analiza?

4. Što je bit titrimetrijske analize?

5. Navedite glavne faze analize i opišite ih.

6. Kako se uzima prosječni uzorak? Što je četvrtina uzorka?

7. Što je nadstrešnica?

8. Koje se tehnike koriste za otvaranje uzorka i izolaciju komponente koja se određuje iz njega?

1. Vasiljev V.P. Analitička kemija. Knjiga 1. Titrimetrijske i gravimetrijske metode analize. - M.: Bustard, 2005. - P. 16 – 24.




S.B. Denisova, O.I. Mihajlenko