Kantitatif analizin kantitatif kompozisyon yöntemleri. tespit edilebilir çökeltici çöktürülmüş gravimetrik
Kantitatif analiz, bir nesnenin kantitatif (moleküler veya elementel) bileşimini belirlemenize olanak tanıyan geniş bir analitik kimya dalıdır. Kantitatif analiz yaygınlaştı. Cevherlerin bileşimini (saflaştırılma derecesini değerlendirmek için), toprak bileşimini ve bitki objelerini belirlemek için kullanılır. Ekolojide su, hava ve topraktaki toksinlerin içeriği belirlenir. Tıpta sahte ilaçları tespit etmek için kullanılır.
Kantitatif analizin amaçları ve yöntemleri
Kantitatif analizin asıl görevi, maddelerin kantitatif (yüzde veya moleküler) bileşimini oluşturmaktır.
Bu sorunun nasıl çözüldüğüne bağlı olarak, çeşitli niceliksel analiz yöntemleri ayırt edilir. Bunlardan üç grup vardır:
- Fiziksel.
- Fiziko-kimyasal.
- Kimyasal.
Birincisi maddelerin fiziksel özelliklerinin (radyoaktivite, viskozite, yoğunluk vb.) ölçülmesine dayanır. Kantitatif analizin en yaygın fiziksel yöntemleri refraktometri, X-ışını spektral ve radyoaktivasyon analizidir.
İkincisi ise belirlenecek maddenin fizikokimyasal özelliklerinin ölçülmesine dayanmaktadır. Bunlar şunları içerir:
- Optik - spektrofotometri, spektral analiz, kolorimetri.
- Kromatografik - gaz-sıvı kromatografisi, iyon değişimi, dağıtım.
- Elektrokimyasal - kondüktometrik titrasyon, potansiyometrik, kulometrik, elektriksel gravimetrik analiz, polarografi.
Yöntemler listesindeki üçüncüsü, incelenen maddenin kimyasal özelliklerine, kimyasal reaksiyonlara dayanmaktadır. Kimyasal yöntemler ikiye ayrılır:
- Ağırlık analizi (gravimetri) - doğru tartıma dayalı.
- Hacimsel analiz (titrasyon) - hacimlerin doğru ölçümüne dayanır.
Kantitatif kimyasal analiz yöntemleri
En önemlileri gravimetrik ve titrimetriktir. Bunlara kimyasal kantitatif analizin klasik yöntemleri denir.
Yavaş yavaş klasik yöntemler yerini enstrümantal yöntemlere bırakıyor. Ancak yine de en doğru olanı olmaya devam ediyorlar. Bu yöntemlerin bağıl hatası sadece %0,1-0,2 iken enstrümantal yöntemlerin bağıl hatası %2-5'tir.
Gravimetri
Gravimetrik niceliksel analizin özü, ilgilenilen maddenin saf haliyle izole edilmesi ve tartılmasıdır. Bir maddenin izolasyonu çoğunlukla çökeltme yoluyla gerçekleştirilir. Bazen belirlenecek bileşenin uçucu bir madde formunda (damıtma yöntemi) elde edilmesi gerekebilir. Bu şekilde, örneğin kristalin hidratlardaki kristalizasyon suyunun içeriğini belirleyebilirsiniz. Çökeltme yöntemi, kayaları, demir ve alüminyumu işlerken kayaları, potasyum ve sodyumu ve organik bileşikleri analiz ederken silisik asidi belirlemek için kullanılır.
Gravimetride analitik sinyal kütledir.
Gravimetri ile kantitatif analiz yöntemi aşağıdaki adımları içerir:
- İlgili maddeyi içeren bir bileşiğin çökelmesi.
- Süpernatandaki tortuyu çıkarmak için elde edilen karışımı filtreleyin.
- Süpernatantı ortadan kaldırmak ve yüzeyindeki yabancı maddeleri çıkarmak için tortunun yıkanması.
- Suyu uzaklaştırmak için düşük sıcaklıklarda veya çökeltiyi tartıma uygun forma dönüştürmek için yüksek sıcaklıklarda kurutma.
- Ortaya çıkan tortunun tartılması.
Gravimetrik kantitatif analizin dezavantajları, belirlemenin uzunluğu ve seçici olmamasıdır (çöktürücü reaktifler nadiren spesifiktir). Bu nedenle ön ayırma gereklidir.
Gravimetrik yöntemi kullanan hesaplamalar
Gravimetri ile gerçekleştirilen kantitatif analizin sonuçları kütle kesirleri (%) cinsinden ifade edilir. Hesaplama için, incelenen maddenin numunesinin kütlesini - G, elde edilen çökeltinin kütlesini - m ve dönüşüm faktörünü F belirleme formülünü bilmek gerekir. Kütle fraksiyonunu ve dönüşüm faktörünü hesaplamak için formüller şunlardır: aşağıda sunulmuştur.
Tortudaki bir maddenin kütlesini hesaplayabilirsiniz, bunun için dönüşüm faktörü F kullanılır.
Gravimetrik faktör, incelenmekte olan belirli bir bileşen ve gravimetrik şekil için sabit bir değerdir.
Titrimetrik (hacimsel) analiz
Titrimetrik kantitatif analiz, ilgilenilen maddeyle eşdeğer bir reaksiyon için tüketilen bir reaktif çözeltisinin hacminin doğru bir ölçümüdür. Bu durumda kullanılan reaktifin konsantrasyonu önceden ayarlanmıştır. Reaktif çözeltisinin hacmi ve konsantrasyonu dikkate alınarak ilgili bileşenin içeriği hesaplanır.
"Titrimetrik" adı, bir çözeltinin konsantrasyonunu ifade etme yollarından birini ifade eden "titre" kelimesinden gelir. Titre, 1 ml çözeltide kaç gram maddenin çözündüğünü gösterir.
Titrasyon, konsantrasyonu bilinen bir çözeltinin belirli bir hacimdeki başka bir çözeltiye kademeli olarak eklenmesi işlemidir. Maddeler birbirleriyle tamamen reaksiyona girinceye kadar devam edilir. Bu ana eşdeğerlik noktası denir ve göstergenin rengindeki değişiklikle belirlenir.
- Asit baz.
- Redoks.
- Yağışlı.
- Kompleksometrik.
Titrimetrik analizin temel kavramları
Titrimetrik analizde aşağıdaki terimler ve kavramlar kullanılır:
- Titrant dökülen bir çözeltidir. Konsantrasyonu bilinmektedir.
- Titre edilmiş bir çözelti, titrantın eklendiği bir sıvıdır. Konsantrasyonunun belirlenmesi gerekiyor. Titre edilecek çözelti genellikle şişeye, titrant ise büretin içine yerleştirilir.
- Eşdeğerlik noktası, titrantın eşdeğerlerinin sayısının ilgilenilen maddenin eşdeğerlerinin sayısına eşit olduğu titrasyondaki noktadır.
- Göstergeler eşdeğerlik noktasını belirlemek için kullanılan maddelerdir.
Standart ve çalışma çözümleri
Titrantlar standarttır ve çalışır durumdadır.
Standart olanlar, bir maddenin tam olarak tartılmış bir kısmının belirli bir hacimde (genellikle 100 ml veya 1 l) su veya başka bir çözücü içinde çözülmesiyle elde edilir. Çözümleri şu şekilde hazırlayabilirsiniz:
- Sodyum klorür NaCl.
- Potasyum dikromat K 2 Cr 2 O 7.
- Sodyum tetraborat Na 2 B 4 O 7 ∙10H 2 O.
- Oksalik asit H 2 C 2 O 4 ∙2H 2 O.
- Sodyum oksalat Na2C204.
- Süksinik asit H2C4H404.
Laboratuvar pratiğinde fiksanaller kullanılarak standart solüsyonlar hazırlanmaktadır. Bu, kapalı bir ampulde bulunan belirli miktarda maddedir (veya çözeltisidir). Bu miktar 1 litre solüsyon hazırlamak için tasarlanmıştır. Fixanal, ampulün camı ile reaksiyona giren alkaliler hariç, havaya erişimi olmadan tutulduğu için uzun süre saklanabilir.
Bazı çözeltiler tam konsantrasyonlara göre hazırlanamaz. Örneğin, potasyum permanganat ve sodyum tiyosülfatın konsantrasyonu, su buharı ile etkileşimleri nedeniyle çözünme sırasında bile değişir. Kural olarak, istenen maddenin miktarını belirlemek için ihtiyaç duyulan bu çözümlerdir. Konsantrasyonları bilinmediğinden titrasyondan önce belirlenmesi gerekir. Bu sürece standardizasyon denir. Bu, standart çözeltilerle ön titrasyon yoluyla çalışma çözeltilerinin konsantrasyonunun belirlenmesidir.
Çözümler için standardizasyon gereklidir:
- Asitler - sülfürik, hidroklorik, nitrik.
- Alkaliler.
- Potasyum permanganat.
- Gümüş nitrat.
Gösterge seçimi
Eşdeğerlik noktasının yani titrasyonun sonunun doğru bir şekilde belirlenmesi için doğru indikatör seçimi gereklidir. Bunlar pH değerine bağlı olarak renk değiştiren maddelerdir. Her indikatör, geçiş aralığı adı verilen farklı pH değerlerinde çözeltisinin rengini değiştirir. Doğru seçilmiş bir gösterge için geçiş aralığı, titrasyon sıçraması adı verilen eşdeğerlik noktası bölgesindeki pH değişimiyle çakışır. Bunu belirlemek için teorik hesaplamaların yapıldığı titrasyon eğrilerinin oluşturulması gerekir. Asit ve bazın kuvvetine bağlı olarak dört tip titrasyon eğrisi vardır.
Titrimetrik analizde hesaplamalar
Eşdeğerlik noktası doğru belirlenirse titrant ve titre edilen madde eşdeğer miktarlarda reaksiyona girecektir, yani titrant maddesi miktarı (n e1) titre edilen madde miktarına (n e2) eşit olacaktır: n e1 = n e2. Eşdeğer maddenin miktarı eşdeğerin molar konsantrasyonu ile çözeltinin hacminin çarpımına eşit olduğundan eşitlik doğrudur
C e1 ∙V 1 = C e2 ∙V 2, burada:
C e1 - normal titrant konsantrasyonu, bilinen değer;
V 1 - titrant çözeltisinin hacmi, bilinen değer;
C e2 - titre edilmiş maddenin normal konsantrasyonu belirlenmelidir;
V2, titrasyon sırasında belirlenen, titre edilmiş maddenin çözeltisinin hacmidir.
C e2 = C e1 ∙V 1 / V 2
Titrimetrik analizin yapılması
Titrasyon yoluyla kantitatif kimyasal analiz yöntemi aşağıdaki adımları içerir:
- Madde numunesinden 0,1 N standart çözeltinin hazırlanması.
- Yaklaşık 0,1 N çalışma solüsyonunun hazırlanması.
- Standart bir çözüm kullanarak çalışma çözümünün standardizasyonu.
- Test çözeltisinin çalışan bir çözeltiyle titrasyonu.
- Gerekli hesaplamaların yapılması.
Bunlar gravimetrik ve titrimetrik yöntemlerdir. Her ne kadar yavaş yavaş yerini enstrümantal yöntemlere bıraksalar da, doğruluk açısından eşsiz kalıyorlar: bağıl hataları %0,2'den azken, enstrümantal yöntemler %2-5'tir. Diğer yöntemlerin sonuçlarının geçerliliğini değerlendirmek için standart olarak kalırlar. Ana uygulama: Büyük ve orta miktarlardaki maddelerin hassas tespiti.
Gravimetrik yöntem maddenin saf haliyle izole edilmesi ve tartılmasından oluşur. Çoğu zaman izolasyon yağışla gerçekleştirilir. Çökelti pratik olarak çözünmez olmalıdır. Belirlenen bileşenin neredeyse tamamen çökelmesi gerekir, böylece bileşenin çözeltideki konsantrasyonu 10-6 M'yi aşmaz. Bu çökelti, kolayca yıkanabilmesi için mümkün olduğu kadar iri kristalli olmalıdır. Çökelti belirli bir bileşime sahip stokiyometrik bir bileşik olmalıdır. Çöktürme sırasında yabancı maddeler yakalanır (birlikte çökeltme), bu nedenle yıkanması gerekir. Tortu daha sonra kurutulmalı ve tartılmalıdır.
Gravimetrik yöntemlerin uygulanması:
İnorganik katyonların, anyonların ve nötr bileşiklerin çoğu belirlenebilir. Çökeltme için inorganik ve organik reaktifler kullanılır; ikincisi daha seçicidir. Örnekler:
AgNO 3 +HCl=AgCl+HNO 3
(gümüş veya klorür iyonlarının belirlenmesi),
BaCl2 +H2S04 =BaS04 +2HCl
(baryum veya sülfat iyonlarının belirlenmesi).
Nikel katyonları dimetilglioksim ile çökeltilir.
Titrimetrik yöntemlerÇözeltilerdeki reaksiyonları kullanın. Bir çözeltinin hacminin ölçülmesine dayandıkları için hacimsel olarak da adlandırılırlar. Bunlar, titrant olarak adlandırılan, kendisiyle reaksiyona giren (bilinen bir konsantrasyona sahip) bir maddenin çözeltisinin bilinmeyen bir konsantrasyonuyla belirlenen bir maddenin çözeltisine kademeli olarak eklenmesini içerir. Maddeler birbirleriyle eşdeğer miktarlarda reaksiyona girer: n 1 = n 2.
n=CV olduğundan, burada C eşdeğerin molar konsantrasyonu, V maddenin çözündüğü hacimdir, bu durumda stokiyometrik olarak reaksiyona giren maddeler için aşağıdakiler doğrudur:
C 1 V 1 =C 2 V 2
Bu nedenle, çözeltinin hacmi ve onunla reaksiyona giren maddenin hacmi ve konsantrasyonu biliniyorsa, maddelerden birinin (örneğin C2) bilinmeyen konsantrasyonunu bulmak mümkündür. Eşdeğer M'nin moleküler ağırlığını bilerek, maddenin kütlesini hesaplayabilirsiniz: m 2 = C 2 M.
Reaksiyonun sonunu belirlemek için (buna eşdeğerlik noktası denir), çözeltinin rengindeki değişimi kullanın veya çözeltinin bazı fizikokimyasal özelliklerini ölçün. Her türlü reaksiyon kullanılır: asitlerin ve bazların nötrleştirilmesi, oksidasyon ve indirgeme, kompleks oluşumu, çökelme. Titrimetrik yöntemlerin sınıflandırması tabloda verilmiştir:
|
Titrasyon yöntemi, reaksiyon türü |
Yöntem alt grupları |
Titre edici maddeler |
|
Asit baz |
Asidimetri | |
|
Alkalimetri |
NaOH, Na2C03 |
|
|
Redoks |
Permanganatometri | |
|
İyodometri | ||
|
dikromatometri | ||
|
Bromatometri | ||
|
İyodatometri | ||
|
Kompleksometrik |
Kompleksometri | |
|
Yağışlı |
Arjantometri |
Titrasyon doğrudan veya ters olabilir. Reaksiyon hızı düşükse, reaksiyonu tamamlamak için bilinen miktarda titrant fazlası eklenir ve daha sonra reaksiyona girmemiş titrant miktarı, başka bir reaktifle titrasyon yapılarak belirlenir.
Asit-baz titrasyonu nötrleştirme reaksiyonuna dayanır; reaksiyon sırasında çözeltinin pH'ı değişir. pH ve titrant hacmi grafiğine titrasyon eğrisi denir ve genellikle şöyle görünür:
Eşdeğerlik noktasının belirlenmesi için ya pH ölçümleri ya da belirli bir pH değerinde renk değiştiren göstergeler kullanılır. Titrasyonun hassasiyeti ve doğruluğu, titrasyon eğrisinin dikliği ile karakterize edilir.
Kompleksometri, kompleks oluşumunun reaksiyonuna dayanır. En yaygın kullanılanı etilendiamintetraasetik asittir (EDTA).
(HOOC)(OOC-H2C)NH-CH2CH2-NH(CH2COO)(CH2COOH)
veya onun) disodyum tuzu. Bu maddelere genellikle kompleksonlar denir. Pek çok metalin katyonlarıyla güçlü kompleksler oluştururlar, dolayısıyla titrasyon için kullanılmaları ayırmayı gerektirir.
Redoks titrasyonuna sistemin potansiyelindeki bir değişiklik eşlik eder. Titrasyonun ilerlemesi genellikle potansiyometrik yöntemle kontrol edilir, daha sonra bakınız.
Yağış titrasyonu - Argentometri çoğunlukla halojenür iyonlarını belirlemek için bir yöntem olarak kullanılır. İkincisi, gümüş katyonları ile pratik olarak çözünmeyen bir çökelti oluşturur.
Titrimetrik analiz yöntemleri son derece doğrudur (göreceli belirleme hatası - %0,1 - 0,3), düşük iş yoğunluğu ve basit enstrümantasyon. Titrimetri, sulu olmayanlar da dahil olmak üzere çözeltilerdeki yüksek ve orta konsantrasyondaki maddelerin hızlı bir şekilde belirlenmesi için kullanılır.
Kantitatif Analizin Amaçları
Kantitatif analiz, incelenen nesnenin temel ve moleküler bileşimini veya bireysel bileşenlerinin içeriğini belirlemeyi mümkün kılar.
Çalışmanın amacına bağlı olarak inorganik ve organik analizler ayırt edilir. Sırasıyla, görevi analiz edilen nesnede kaç elementin (iyon) bulunduğunu belirlemek olan elementel analize, radikallerin, bileşiklerin niceliksel içeriği hakkında cevap veren moleküler ve fonksiyonel analizlere ayrılırlar. analiz edilen nesnedeki fonksiyonel atom gruplarının yanı sıra.
Kantitatif analiz yöntemleri
Kantitatif analizin klasik yöntemleri gravimetrik (ağırlık) analiz ve titrimetrik (hacim) analizdir.
Kantitatif analiz yöntemlerinin tam sınıflandırması için makaleye bakın. Analitik Kimya.
Enstrümantal analiz yöntemleri
Enstrümantal analiz yöntemlerinin sınıflandırılması için makaleye bakın. Enstrümantal analiz yöntemleri
Polarografi
POLAROGRAFİ, yüzeyi periyodik veya sürekli olarak yenilenen, sıvı metalden yapılmış bir gösterge mikroelektrot kullanan bir voltametri türüdür. Bu durumda, elektrolitik hücredeki elektrot-çözelti arayüzünde uzun süreli elektroliz ürünleri birikimi olmaz. Polarografideki gösterge elektrotu çoğunlukla damlayan bir cıva elektrotudur. Sıvı amalgamlardan ve eriyiklerden yapılan damlayan elektrotlar, sıvı metallerden yapılan akış elektrotları, sıvı metalin veya eriyiğin gözenekli cam diskler aracılığıyla preslendiği çok damlalı elektrotlar vb. de kullanılır.
IUPAC tavsiyelerine uygun olarak, polarografinin birkaç çeşidi ayırt edilir: doğru akım polarografisi (akım I'in gösterge mikroelektrotunun potansiyeli E'sine bağımlılığını inceler), osilopolarografi (belirli bir I(t) için dE/dt'nin t'ye bağımlılığı), burada t zaman), tarama I ile polarografi (E'nin I'e bağımlılığı), fark polarografisi (iki hücredeki akım farkının E'ye bağımlılığı), her damlanın ömrü boyunca E'nin tek veya çoklu taramasıyla polarografi, döngüsel E'nin üçgen taramalı polarografisi, E'nin adımlı taramalı polarografisi, dekl. alternatif akım ve darbe polarografisi türleri vb.
Fotometri ve spektrofotometri
Yöntem, ışık emiliminin temel yasasının kullanımına dayanmaktadır. A=ELC. A'nın ışık absorpsiyonu olduğu yerde, E molar ışık absorpsiyon katsayısıdır, L soğurucu tabakanın santimetre cinsinden uzunluğudur, C çözeltinin konsantrasyonudur. Birkaç fotometrik yöntem vardır:
- Atomik absorpsiyon spektroskopisi
- Atomik emisyon spektroskopisi.
- Moleküler spektroskopi.
Atomik absorpsiyon spektroskopisi
Bu yöntemi kullanarak analiz yapmak için bir spektrometre gereklidir. Analizin özü, atomize edilmiş bir numuneyi monokrom ışıkla aydınlatmak, ardından numuneden geçen ışığı herhangi bir ışık dağıtıcı kullanarak ayrıştırmak ve bir dedektörle emilimi kaydetmektir. Numuneyi atomize etmek için atomizörler kullanılır. (alev, yüksek voltaj kıvılcımı, endüktif olarak eşleşmiş plazma). Atomizerlerin her birinin kendine göre artıları ve eksileri vardır. Işığı ayrıştırmak için dağıtıcılar (kırınım ızgarası, prizma, ışık filtresi) kullanılır.
Atomik emisyon spektroskopisi
Bu yöntem atomik absorpsiyon yönteminden biraz farklıdır. İçindeki ışık kaynağı ayrı bir kaynak ise atomik emisyon yönteminde radyasyonun kaynağı numunenin kendisidir. Aksi takdirde her şey benzer.
X-ışını floresans analizi
Aktivasyon analizi
Ayrıca bakınız
Edebiyat
Wikimedia Vakfı. 2010.
Diğer sözlüklerde “Kantitatif analiz (kimya)” nın ne olduğuna bakın:
Analiz edilen maddeyi oluşturan bileşenlerin niceliksel oranını belirlemek için bir dizi kimyasal, fizikokimyasal ve fiziksel yöntem. K. a.'nın niteliksel analizi ile birlikte. ana bölümlerden biridir... ...
Kalitatif analiz, analiz edilen maddenin veya madde karışımının parçası olan elementleri, radikalleri ve bileşikleri tespit etmek için kullanılan bir dizi kimyasal, fizikokimyasal ve fiziksel yöntemdir. Kalitatif analizde... ... Wikipedia'yı kullanıyorlar.
Toprak kimyası, toprak oluşumunun ve toprak verimliliğinin kimyasal temelini inceleyen bir toprak bilimi dalıdır. Bu sorunları çözmenin temeli, toprakların bileşiminin, özelliklerinin ve topraklarda meydana gelen süreçlerin iyon-moleküler ve... ... Vikipedi
- (C1 kimyası) molekülleri yalnızca bir karbon atomu içeren çeşitli madde sınıflarını inceleyen kimyanın bir bölümü. Ayrı bir bilgi dalı olarak C1 kimyası, karbon içeren hammaddelerin üretimi için umut verici teknolojilerin geliştirilmesiyle ortaya çıkıyor... ... Vikipedi
KİMYA- KİMYA, madde bilimi, bunların dönüşümleri, etkileşimleri ve bu süreçte meydana gelen olaylar. Atom, molekül, element, basit cisim, reaksiyon vb. gibi X'in çalıştığı temel kavramların açıklığa kavuşturulması, moleküler, atomik ve... ... Büyük Tıp Ansiklopedisi
Analitik yöntemler kullanarak metallerin ve alaşımlarının elementel bileşimini belirleme problemini çözer. Ana amaç, çeşitli alaşımların alaşım derecesini veya tipini ve bileşim analizini (kantitatif analiz) kontrol etmektir. Yöntemler: dalga dağılımlı analiz, ... ... Wikipedia
Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Kimya (anlamlar). Kimya (Arapça کيمياء'dan, muhtemelen Mısır dilindeki km.t (siyah) kelimesinden türetilmiştir; Mısır, çernozem ve kurşun "siyah" isimleri de buradan gelmektedir... ... Vikipedi
Çevre Kimyası ile karıştırılmamalıdır. Çevre kimyası, doğal ortamda meydana gelen kimyasal dönüşümleri inceleyen bir kimya dalıdır. Temel bilgiler Çevre kimyası kimyanın daha dar dallarını içerir, ... ... Vikipedi
Bu makale Vikileştirilmeli. Lütfen makaleleri biçimlendirme kurallarına göre biçimlendirin... Wikipedia
Bkz. Analitik Kimya, Kalitatif Analiz, Kantitatif Analiz... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
Kitabın
- Analitik Kimya. Analitik 2. Nicel analiz. Fiziko-kimyasal (enstrümantal) analiz yöntemleri, Kharitonov Yuri Yakovlevich. Ders kitabı üçüncü nesil federal eyalet eğitim standardına uygun olarak hazırlanmıştır. Kitap gravimetrik, kimyasal titrimetrinin temellerini kapsıyor...
Kantitatif analizin görevi, analiz edilen nesnedeki elementlerin (iyonların), radikallerin, fonksiyonel grupların, bileşiklerin veya fazların içeriği hakkında bilgi elde etmek ve bu bilgilerin elde edildiği yöntemleri geliştirmektir. Kantitatif analizde analitik sinyalin yoğunluğu ölçülür; Çözeltinin optik yoğunluğunun sayısal değerini, titrasyon için çözelti tüketimini, kalsine çökeltinin kütlesini vb. bulun. Kantitatif sinyal ölçümünün sonuçlarına göre numunede belirlenen bileşenin içeriği hesaplanır. Tespitlerin sonuçları genellikle kütle kesirleri, % olarak ifade edilir.
Kantitatif analiz kullanarak, bileşiklerdeki elementler arasındaki kütle oranlarını bulurlar, belirli bir çözelti hacmindeki çözünmüş madde miktarını belirlerler ve bazen homojen bir madde karışımındaki bir elementin içeriğini bulurlar, örneğin yağdaki karbon veya doğal gaz. Tarımsal uygulamada, heterojen maddelerdeki bir veya başka bir bileşenin içeriği çoğunlukla belirlenir, örneğin: azot, P2O5 veya K2O - azot, fosfor veya potasyum gübrelerinde, mikro elementler - toprakta, şekerler - bitkide malzeme vb.
Metalurji ve kimya endüstrisi için maden yataklarını değerlendirirken kantitatif analiz gereklidir ve biyoloji ve tarım kimyası, toprak bilimi, bitki fizyolojisi vb. için önemlidir.
Gelişmekte olan ulusal ekonomi (sanayi ve tarım) niceliksel analiz için yeni sorunlar ortaya çıkarmaktadır; örneğin “nadir” veya eser elementlerin (uranyum, titanyum, zirkonyum, vanadyum, molibden, tungsten, vb.) ayrılması ve niceliksel olarak belirlenmesine yönelik yöntemlerin geliştirilmesi; biyolojik materyal ve topraktaki birçok metal ve mikro elementlerdeki belirli elementlerin (arsenik, fosfor vb.) ihmal edilebilir miktardaki safsızlıklarının belirlenmesi.
Kantitatif analiz, biyologların hayvan ve bitki organizmalarının bileşimi hakkında gerekli bilgileri elde etmesine ve bireysel unsurların büyüme, gelişme ve üretkenlik üzerindeki etkisini incelemesine olanak tanır.
Tarımda niceliksel araştırmanın ana nesneleri toprak, bitkiler, gübreler, tarımsal zehirler, yem vb.'dir. Topraklar, bitkilere besin sağlama düzeyini belirlemek için analiz edilir. Mineral gübrelerin kantitatif analizi, tarımsal ürünler için yararlı bileşenlerin (azot, P2O5, K2O) içeriğini kontrol etmek için kullanılır ve tarımsal zehirlerin analizi, aktif maddenin miktarını bulmak için kullanılır. Hayvan diyetlerini doğru formüle edebilmek için yemin bileşimini bilmek gerekir. Hayvancılık ve bitkisel ürünler de analiz edilmektedir.
Son zamanlarda toprakta, içme suyunda ve bitkisel ürünlerde nitrat içeriğinin artması nedeniyle gıda ürünlerinin kontrol altına alınması ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Nitrat içeriği iyonometrik veya fotometrik yöntemlerle belirlenir.
Modern kantitatif analiz yöntemleri, maddenin kütlesi, reaktif çözeltisinin hacmi, elementlerin spektral çizgilerinin yoğunluğu, görünür, kızılötesi veya ultraviyole radyasyonun emilmesi, saçılması gibi ölçülen özelliklere göre sınıflandırılır. Süspansiyonlarla ışık, polarizasyon düzleminin dönüşü, sorbentlerin adsorpsiyon özellikleri, çözeltinin elektriksel iletkenliği, elektrot potansiyeli, yaygın akım gücü, radyoaktif parçacıkların sayısı vb.
Kantitatif analiz yöntemleri kimyasal, fiziksel ve fizikokimyasal olarak ayrılır.
Kimyasal yöntemler arasında gravimetrik, titrimetrik ve gaz-hacimsel analizler bulunur.
Fiziksel ve fizikokimyasal analiz yöntemlerine geleneksel olarak araçsal denir.
Ek olarak, madde karışımlarını (veya iyonları) ayırmak için sözde yöntemler vardır. Bunlar, çeşitli kromatografi türlerine ek olarak, organik çözücülerle ekstraksiyon, süblimleştirme (ve süblimleştirme), damıtma (yani uçucu bileşenlerin damıtılması), fraksiyonel çökeltme ve birlikte çökeltme kimyasal yöntemlerini içerir.
Elbette yukarıdaki sınıflandırma, modern niceliksel analizde kullanılan tüm yöntemleri kapsamamaktadır; Yalnızca en yaygın olanları listeler.
2. AYRIŞMA SABİTİNİN BELİRLENMESİ
Elektrolitik ayrışma, ayrışmamış moleküller ve iyonlar arasında dengeye yol açan tersine çevrilebilir bir işlemdir, bu nedenle kütle etki yasası buna uygulanabilir. Zayıf bir elektrolitin iyonizasyonu şemaya göre ilerler
AB « A + + B —
Ayrışmamış moleküllerin denge konsantrasyonunu [AB] ve iyonların konsantrasyonlarını [A + ] ve [B - ] olarak gösterirsek, denge sabiti şu formu alacaktır:
[A + ][B —
]/[AB] = K(*)
K miktarına denir elektrolit ayrışma sabiti. İyonlaşma eğilimini karakterize eder. Nasıl; K değeri ne kadar büyük olursa, zayıf elektrolit o kadar güçlü ayrışır ve dengede çözeltideki iyonlarının konsantrasyonu o kadar yüksek olur. Ayrışma sabitinin değeri, çözeltinin molar konsantrasyonuna ve zayıf elektrolitin iyonizasyon derecesine (sabit bir sıcaklıkta) bağlı olarak hesaplanır.
Bu denklem, zayıf bir elektrolitin ayrışma derecesi ile konsantrasyonu arasındaki ilişkiyi kuran Ostwald'ın seyreltme yasasının matematiksel bir ifadesidir.
Çok seyreltik olmayan çözeltilerdeki oldukça zayıf elektrolitler için ayrışma derecesi a çok küçüktür ve (1 - α) değeri birliğe yakındır. Bu nedenle onlar için
Dikkate alınan modeller, zayıf elektrolitlerin ayrışma sabitlerinin deneysel olarak bulunan ayrışma derecesine dayalı olarak hesaplanmasını mümkün kılar ve bunun tersi de geçerlidir.
Ayrışma sabiti ve ayrışma derecesi, asitlerin ve bazların gücünü karakterize eder. Sabit ne kadar büyük olursa, çözeltide elektrolit o kadar fazla ayrışır. Ayrışma sabiti çözeltinin konsantrasyonuna bağlı olmadığından, elektrolitin iyonlara ayrışma derecesini ayrışma derecesinden daha iyi karakterize eder. Seyreltme kanununun sadece zayıf elektrolitler için geçerli olduğu deneysel olarak kanıtlanmıştır.
Birkaç aşamada ayrışan polibazik asitlerin çözeltilerinde çeşitli dengeler kurulur. Bu derecelerin her biri kendi ayrışma sabiti ile karakterize edilir.
En önemli zayıf elektrolitlerin ayrışma sabitleri kullanılarak bunların ayrışma dereceleri hesaplanır.
a) Potasyum hidroksit için ayrışma sabitinin ifadesi
Eksileri« K + + OH -
b) Asetik asidin ayrışma sabitinin ifadesi:
Ayrışma denklemi
CH 3 COOH « H + + CH 3 COOO -
Daha sonra ayrışma sabiti yazılabilir
c) Ayrışma sabitinin ifadesi
NSN « H++ CN —
3. HACİMSEL ANALİZİN DOĞASI VE YÖNTEMLERİ. GRAVIMETRİYEL ANALİZDE HESAPLAMALAR. GRAVİMETRİK ANALİZ YÖNTEMİNİN İŞLEMLERİ
“Klasik” yöntem titrimetrik (hacimsel) bir analizdir. Reaksiyona giren çözeltilerin hacimlerinin ölçülmesine dayanır ve reaktif çözeltisinin konsantrasyonunun tam olarak bilinmesi gerekir. Hacimsel analizde reaktif, eşdeğer miktarda madde reaksiyona girene kadar test çözeltisine eklenir. Bu an göstergeler veya diğer yöntemler kullanılarak belirlenir. Reaksiyon için kullanılan reaktifin konsantrasyonu ve hacmi bilinerek belirlemenin sonucu hesaplanır.
Kullanılan kimyasal reaksiyonların türüne göre titrimetrik (hacimsel) analiz yöntemleri üç gruba ayrılır: 1) iyon bileşiği reaksiyonlarına dayalı yöntemler; 2) oksidasyon-indirgeme reaksiyonlarına dayalı yöntemler; 3) karmaşık oluşum reaksiyonlarına dayalı yöntemler. Birinci grup, asit-baz ve çökeltme titrasyonu yöntemlerini, ikinci - çeşitli redoks titrasyon yöntemlerini ve üçüncü - kompleksometrik (şelatometrik) titrasyon yöntemlerini içerir.
Asit-baz titrasyon yöntemi(veya nötrleştirme), asitlerin bazlarla etkileşimine dayanır.
Yöntem, çözeltilerde yalnızca asit veya bazların konsantrasyonunu değil aynı zamanda hidrolize tuzların konsantrasyonunu da belirlemeyi mümkün kılar.
Protoliz sırasında alkali reaksiyon veren çözeltilerdeki bazların veya tuzların konsantrasyonunu belirlemek için titre edilmiş asit çözeltileri kullanılır. Bu tespitlere asitimetri denir.
Asitlerin veya hidrolitik olarak asidik tuzların konsantrasyonu, güçlü bazların titre edilmiş çözeltileri kullanılarak belirlenir. Bu tür tanımlar alkalimetri ile ilgilidir.
Nötrleştirme sırasındaki eşdeğerlik noktası, indikatörün (metil turuncu, metil kırmızısı, fenolftalein) rengindeki değişiklikle belirlenir.
Yağış titrasyonu yöntemi. Belirlenen element, titre edilmiş çözelti ile etkileşime girerek, hafif çözünür bir bileşik formunda çökebilir. İkincisi, ortamın özelliklerini değiştirerek birinin veya diğerinin eşdeğerlik noktasını belirlemesine olanak tanır.
Titrimetrik çökeltme yöntemlerine, titrant görevi gören şeye bağlı olarak adlar verilir.
Kompleksometrik titrasyon yöntemi düşük iyonlaştırıcı kompleks iyonların (veya moleküllerin) oluşumuna dayalı titrimetrik belirlemeleri birleştirir.
Bu yöntemler kullanılarak karmaşık oluşum reaksiyonlarına girme özelliğine sahip çeşitli katyon ve anyonlar belirlenir. Son zamanlarda katyonların organik reaktiflerle (kompleksonlar) etkileşimine dayanan analitik yöntemler yaygınlaştı. Bu titrasyona kompleksometrik veya şelatometrik denir.
Redoks titrasyon yöntemleri(Redoks yöntemleri), analit ile titre edilmiş çözelti arasındaki redoks reaksiyonlarına dayanır.
Çözeltilerdeki çeşitli indirgeyici ajanların veya oksitleyici ajanların kantitatif tespiti için kullanılırlar.
Gravimetrik yöntem aynı zamanda tuzlardaki kristalleşme suyunu ve toprak, gübre ve bitki materyalindeki higroskopik suyu belirlemek için de kullanılır. Meyve ve sebzelerdeki kuru madde, lif ve bitki materyalindeki "ham" kül içeriği gravimetrik olarak belirlenir.
Gravimetrik belirleme sırasında aşağıdaki işlemler ayırt edilir: 1) maddenin ortalama bir örneğinin alınması ve analiz için hazırlanması; 2) numune almak; 3) çözünme; 4) belirlenmekte olan elemanın birikmesi (birikimin tamlığı için bir test ile); 5) filtreleme; 6) tortunun yıkanması (yıkamanın eksiksizliğini belirlemek için bir test ile); 7) tortunun kurutulması ve kalsinasyonu; 8) tartım; 9) analiz sonuçlarının hesaplanması.
Tanımın başarılı bir şekilde uygulanması, teorik bilgiye ek olarak bireysel operasyon tekniğine iyi derecede hakim olmayı gerektirir.
Listelenen işlemler, gravimetride yaygın olarak kullanılan sedimantasyon yöntemlerine aittir.
Ancak gravimetride başka yöntemler de kullanılmaktadır.
İzolasyon yöntemi analitin analitten izole edilmesine ve bunun doğru bir şekilde tartılmasına (örneğin katı yakıttaki kül) dayanmaktadır.
Distilasyon yönteminde belirlenecek bileşen, analit üzerinde asit veya yüksek sıcaklığın etkisi ile uçucu bir bileşik formunda izole edilir. Böylece bir karbonat kayasındaki karbon monoksit (IV) içeriğini belirlerken numunesi hidroklorik asit ile muamele edilir, açığa çıkan gaz özel reaktiflerle emme tüplerinden geçirilir ve kütlelerindeki artışa göre bir hesaplama yapılır.
Tipik olarak gravimetrik belirlemelerin sonuçları kütle kesirleri (%) cinsinden ifade edilir. Bunu yapmak için analiz edilen maddenin numune boyutunu, elde edilen çökeltinin kütlesini ve kimyasal formülünü bilmeniz gerekir.
Gravimetrik tespitler farklı amaçlara hizmet eder. Bazı durumlarda, kimyasal olarak saf bir maddedeki bir elementin içeriğini, örneğin baryum klorür BaCl2 * 2H2O'daki baryum içeriğini belirlemek gerekir. Diğer durumlarda, aktif maddenin içeriğini bulmak gerekir. bazı teknik ürünlerde veya genel olarak safsızlıkları olan bir maddede prensip. Örneğin, ticari baryum klorürde baryum klorür BaCl2 * 2H2O içeriğini belirlemek gerekir. Her iki durumda da tanımlama tekniği aynı kalabilir ancak hesaplamalar farklıdır. Örnekleri kullanarak hesaplamalara bakalım.
Çoğunlukla, analitik faktörler olarak da adlandırılan dönüşüm faktörleri, gravimetrik analizdeki hesaplamalar için kullanılır. Dönüşüm faktörü (F), analitin molar kütlesinin (veya Mg'nin) çökeltideki maddenin molar kütlesine oranıdır:
Analitin M'si___
Tortudaki maddenin M'si
Dönüşüm faktörü, 1 g çökeltide kaç gram analit bulunduğunu gösterir.
Teknik ve tarımsal analiz uygulamalarında hesaplamalar genellikle hazır formüller kullanılarak yapılır. Karmaşık sayılarla yapılan tüm hesaplamalar için bir mikro bilgisayar kullanılmalıdır.
Laboratuvar günlüğündeki kayıtlar büyük önem taşımaktadır. Analizin tamamlandığını teyit eden bir belgedir. Bu nedenle niceliksel belirleme kısaca doğrudan sınıfta resmileştirilir. Analizin tarihi, adı, belirleme yöntemi (ders kitabına referansla), tüm tartım veya diğer ölçümlerin verileri ve sonucun hesaplanması dergiye kaydedilir.
KAYNAKÇA
Kreshkov A.P. Analitik kimyanın temelleri – M.: Kimya, 1991.
Kantitatif analiz yöntemlerinin sınıflandırılması. Kantitatif analizin ana aşamaları
Kantitatif Analiz- Görevi, incelenen maddedeki bireysel bileşenlerin niceliksel içeriğini belirlemek olan bir dizi analitik kimya yöntemi.
Çalışmanın amacına bağlı olarak inorganik ve organik analizler ayırt edilir. Buna karşılık, bunlar bölünmüştür element analizi Görevi analiz edilen nesnede kaç öğenin bulunduğunu belirlemek olan moleküler Ve fonksiyonel analiz edilen nesnedeki radikallerin, bileşiklerin ve fonksiyonel atom gruplarının niceliksel içeriği hakkında cevap veren analizler.
Kantitatif analiz yöntemleri ikiye ayrılır: kimyasal, fiziko-kimyasal Ve fiziksel. Kantitatif analizin klasik kimyasal yöntemleri şunları içerir: gravimetrik Ve hacimsel analiz.
Klasik kimyasal yöntemlerin yanı sıra, analiz edilen maddelerin miktarlarına (konsantrasyonlarına) bağlı olarak optik, elektriksel, adsorpsiyon, katalitik ve diğer özelliklerinin ölçülmesine dayanan fiziksel ve fizikokimyasal (enstrümantal) yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Tipik olarak bu yöntemler aşağıdaki gruplara ayrılır: elektrokimyasal(iletkenlik ölçümü, polarografi, potansiyometri, vb.); spektral, veya optik(emisyon ve absorpsiyon spektral analizi, fotometri, lüminesans analizi, vb.); Röntgen; kromatografik; radyometrik; kütle spektrometrik. Listelenen yöntemler, doğruluk açısından kimyasal yöntemlerden daha düşük olmasına rağmen, duyarlılık, seçicilik ve uygulama hızı açısından onlardan önemli ölçüde üstündür.
Bu ders sadece kantitatif analizin klasik kimyasal yöntemlerini kapsayacaktır.
Gravimetrik analiz Saf formunda veya bileşiğinin formunda belirlenen bileşenin kütlesinin doğru ölçümüne dayanır. Hacimsel analiz şunları içerir: titrimetrik hacimsel analiz- analitle reaksiyonda tüketilen, kesin olarak bilinen konsantrasyona sahip bir reaktif çözeltisinin hacminin ölçülmesine yönelik yöntemler ve gaz hacimsel analizi- analiz edilen gazlı ürünlerin hacmini ölçme yöntemleri.
Kantitatif analiz sırasında aşağıdaki ana aşamalar ayırt edilebilir.
1. Numune alma, ortalama alma ve tartma. Numune alma genellikle genel analiz hatasını belirler ve yüksek doğruluklu yöntemlerin kullanımını anlamsız hale getirir. Numune almanın amacı, tüm bileşenlerin niceliksel içeriğinin, analiz edilen maddenin tüm kütlesindeki niceliksel içeriğine eşit olması gereken, nispeten küçük miktarda başlangıç maddesi elde etmektir. Birincil örnek gerekli sayıda nokta örneğinin birleştirilmesiyle doğrudan analiz edilen nesneden seçilir. Numune alma yöntemleri aşağıdaki faktörlere göre belirlenir: analiz edilen nesnenin toplanma durumu (gaz, sıvı, katı); analiz edilen materyalin heterojenliği; analiz edilen nesnenin tüm kütlesi boyunca bileşenin içeriğini değerlendirmenin gerekli doğruluğu (ilaçtaki fizyolojik olarak aktif bileşen, yatağın karlılığını değerlendirmek için cevherdeki bileşenden daha doğrudur), bileşimi değiştirme olasılığı zamanla nesnenin Sıvı ve gaz halindeki malzemeler genellikle homojendir ve örneklerinin ortalaması zaten alınmıştır. Katı malzemeler hacim olarak heterojendir, bu nedenle analizleri için maddenin parçaları incelenen malzemenin farklı bölgelerinden seçilir. Birincil numune oldukça büyüktür - genellikle 1-50 kg ve bazı nesneler için (örneğin cevher) 0,5-5 tondur.
Birincil numuneyi azaltarak, seçin ortalama (temsili) örnek(genellikle 25 g'dan 1 kg'a kadar). Bunu yapmak için, birincil numune ezilir, karıştırılır ve bileşim açısından ortalaması alınır; örneğin, dörde bölme. Dörde bölünürken, ezilmiş malzeme kare (veya daire) şeklinde eşit bir tabaka halinde dağılır, dört sektöre bölünür, iki zıt sektörün içeriği atılır ve geri kalan ikisi birleştirilir. Ortalama numunenin gerekli miktarı elde edilene kadar dörde bölme işlemi birçok kez tekrarlanır.
Bu şekilde elde edilen homojen malzemeden analiz için numuneler alınır, bir kısmı olası tahkim analizleri için saklanır ( kontrol örneği), diğeri doğrudan analiz için kullanılır ( analiz edilen örnek).
Analizi yapılan numunenin kütlesi analitik terazide doğru olarak ölçülen kısmına denir. asılı. Analiz edilecek numunenin birden fazla numune almaya yetecek kadar büyük olması gerekir.
2. Numunenin ayrışması (açılması). Bu aşama, analiz edilen numunenin analiz için uygun bir agregasyon durumuna veya bileşiğe dönüştürülmesinden oluşur. Kimyasal yöntemlerde bir numunenin çözeltiye aktarılması için, numune doğrudan sıvı çözücülerle (su, asitler, alkaliler) muameleye tabi tutulur veya numunenin tahrip edilmesinden sonra (kalsinasyon, yanma, füzyon veya sinterleme yoluyla) çözünebilen bileşiklere dönüştürülür.
3. Belirlenen bileşenin ayrılması, izolasyonu ve konsantrasyonu.Çoğu analitik yöntem yeterince seçici olmadığından, analiz edilen karışımı ayırma veya analiti ondan izole etme yöntemleri kullanılır. Analit konsantrasyonunun belirli bir yöntemin tespit limitinden veya çalışma aralığının alt limitinden az olması durumunda analitin konsantrasyonu kullanılır. Ayırma, izolasyon ve konsantrasyon kullanımı için kimyasal(maskeleme, çökeltme ve birlikte çökeltme), fiziksel(buharlaştırma yöntemleri: damıtma, damıtma (damıtma), süblimasyon (süblimasyon), vb.) ve fiziko-kimyasal yöntemler (ekstraksiyon, sorpsiyon, iyon değişimi, kromatografi ve elektroliz, elektroforez, elektrodiyaliz vb. gibi çeşitli elektrokimyasal yöntemler).
4. Niceleme. Analizin tüm ön aşamaları, analiz sırasında güvenilir sonuçların elde edilmesini sağlamalıdır. Analiz yönteminin seçimi hız, kolaylık, doğruluk, uygun ekipmanın mevcudiyeti, analiz sayısı, analiz edilen numunenin boyutu, belirlenen bileşenin içeriği gibi göstergelere dayanmalıdır. Kimyager, çeşitli yöntemlerin hassasiyetini karşılaştırarak ve bir numunedeki bir bileşenin yaklaşık içeriğini tahmin ederek bir veya başka bir analiz yöntemini seçer. Örneğin silikat kayalarında sodyumun belirlenmesi için miligram ve daha yüksek miktarlarda sodyumun belirlenmesine olanak sağlayan gravimetrik bir yöntem kullanılır; bitkilerde ve biyolojik nesnelerde aynı elementin mikrogram miktarlarını belirlemek için - alev fotometrisi yöntemi; özel saflıktaki sudaki sodyumun belirlenmesi için (nano ve pikogram miktarları) - lazer spektroskopi yöntemi.
5. Analiz sonuçlarının hesaplanması ve ölçüm sonuçlarının değerlendirilmesi- analitik sürecin son aşaması. Analiz sonuçları hesaplandıktan sonra, kullanılan yöntemin doğruluğu ve sayısal verilerin istatistiksel olarak işlenmesi dikkate alınarak güvenilirliklerinin değerlendirilmesi önemlidir.
Kontrol soruları
1. Kantitatif analizin amacı nedir?
2. Kantitatif analiz yöntemlerini listeler.
3. Gravimetrik analiz nedir?
4. Titrimetrik analizin özü nedir?
5. Analizin ana aşamalarını listeleyin ve açıklayın.
6. Ortalama numune nasıl alınır? Örnek dörde bölme nedir?
7. Gölgelik nedir?
8. Bir numuneyi açmak ve belirlenecek bileşeni ondan izole etmek için hangi teknikler kullanılıyor?
1. Vasiliev V.P. Analitik Kimya. Kitap 1. Titrimetrik ve gravimetrik analiz yöntemleri. - M.: Bustard, 2005. - S. 16 – 24.
S.B. Denisova, O.I. Mihaylenko
