Кількісним складом методи кількісного аналізу. обумовлений осаджувач осаджена гравіметрична

Кількісний аналіз - великий розділ аналітичної хімії, що дозволяє визначити кількісний (молекулярний чи елементний) склад об'єкта. Кількісний аналіз набув широкого поширення. Він застосовується визначення складу руд (з метою оцінки ступеня їх очищення), складу грунтів, рослинних об'єктів. В екології встановлюють вміст токсинів у воді, повітрі, ґрунті. У медицині за його допомогою виявляють підробки ліків.

Завдання та методи кількісного аналізу

Основне завдання кількісного аналізу – встановлення кількісного (відсоткового чи молекулярного) складу речовин.

Залежно від цього, яким шляхом вирішується це завдання, виділяють кілька методів кількісного аналізу. Їх існує три групи:

• Фізичні.
• Фізико-хімічні.
• Хімічні.

Перші базуються на вимірі фізичних властивостей речовин – радіоактивності, в'язкості, щільності та ін. Найпоширеніші фізичні методи кількісного аналізу – це рефрактометрія, рентгеноспектральний та радіоактиваційний аналіз.

В основі других лежить вимір фізико-хімічних властивостей речовини, що визначається. До них відносяться:

• Оптичні – спектрофотометрія, спектральний аналіз, колориметрія.
• Хроматографічні – газо-рідинна хроматографія, іонообмінна, розподільна.
• Електрохімічні – кондуктометричне титрування, потенціометричне, кулонометричне, електроваговий аналіз, полярографія.

В основі третіх у списку методів лежать хімічні властивості досліджуваної речовини, хімічні реакції. Хімічні методи поділяють на:

• Ваговий аналіз (гравіметрія) – базується на точному зважуванні.
• Об'ємний аналіз (титрування) – базується на точному вимірі обсягів.

Методи кількісного хімічного аналізу

Найбільше значення мають гравіметричний та титриметричний. Їх називають класичними методами хімічного кількісного аналізу.

Поступово класичні методи поступаються своїм місцем інструментальним. Однак вони залишаються найточнішими. Відносна похибка цих методів лише 0,1-0,2%, а в інструментальних - 2-5%.

Гравіметрія

Сутність гравіметричного кількісного аналізу - це виділення речовини, що цікавить, у чистому вигляді та її зважування. Виділення речовини найчастіше проводять осадженням. Іноді визначається компонент потрібно отримати у вигляді летючої речовини (метод відгону). Так можна визначити, наприклад, вміст у кристалогідратах кристалізаційної води. Методом осадження визначають кремнієву кислоту при обробці гірських порід, залізо та алюміній під час аналізу гірських порід, калій та натрій, органічні сполуки.

Аналітичний сигнал у гравіметрії – маса.

Методика кількісного аналізу гравіметрією включає етапи:

1. Осадження сполуки, яка містить речовину, що цікавить.
2. Фільтрування суміші, що вийшла, для вилучення осаду від надосадової рідини.
3. Промивання осаду для усунення надосадової рідини та видалення його поверхні домішок.
4. Висушування при низьких температурах для видалення води або при високих для переведення осаду у форму, що підходить для зважування.
5. Зважування осаду, що вийшов.

Недоліки гравіметричного кількісного аналізу – це тривалість визначення та неселективність (реагенти-осадники рідко бувають специфічними). Тому необхідний попередній поділ.

Розрахунки при гравіметричному методі

Результати кількісного аналізу, проведеного гравіметрією, виражають у масових частках (%). Для розрахунку необхідно знати масу навішування досліджуваної речовини - G, масу отриманого осаду - m та її формулу для визначення фактора перерахунку F. Формули для розрахунку масової частки та фактора перерахунку представлені нижче.

Можна обчислити масу речовини в осаді, при цьому використовується фактор перерахунку F.

Гравіметричний фактор - постійна величина для даного досліджуваного компонента та гравіметричної форми.

Титриметричний (об'ємний) аналіз

Титриметричний кількісний аналіз - це точне вимірювання об'єму розчину реагенту, який витрачається на еквівалентну взаємодію з речовиною, що цікавить. При цьому концентрація реагенту, що використовується, встановлюється попередньо. Враховуючи обсяг і концентрацію розчину реагенту, розраховують вміст компонента, що цікавить.

Назва «титриметричний» походить від слова «титр», яке означає один із способів вираження концентрації розчину. Титр показує, скільки грамів речовини розчинено в 1 мл розчину.

Титрування – процес поступового доливання розчину з відомою концентрацією до конкретного обсягу іншого розчину. Його продовжують до моменту, коли речовини повністю прореагують один з одним. Цей момент називають точкою еквівалентності і визначають зміну забарвлення індикатора.

• Кислотно-основний.
• Окисно-відновний.
• Осаджувальний.
• Комплексонометричний.

Основні поняття титриметричного аналізу

У титриметричному аналізі використовуються такі терміни та поняття:

• Титрант – розчин, який доливають. Його концентрація відома.
• Титрований розчин - рідина, до якої доливають титрант. Його концентрацію слід визначити. У колбу зазвичай поміщають розчин, що титрується, а в бюретку - титрант.
• Точка еквівалентності - той момент титрування, коли число еквівалентів титранта стає рівним числу еквівалентів речовини, що цікавить.
• Індикатори – речовини, які застосовуються для встановлення точки еквівалентності.

Стандартні та робочі розчини

Титранти бувають стандартні та робітники.

Стандартні виходять при розчиненні точної навішування речовини у певному (зазвичай 100 мл або 1л) об'ємі води або іншого розчинника. Так можна приготувати розчини:

• Хлориду натрію NaCl.
• Дихромату калію K2Cr2O7.
• Тетраборату натрію Na 2 B 4 O 7 ∙10H 2 O.
• Щавельної кислоти H 2 C 2 O 4 ∙2H 2 O.
• Оксалату натрію Na 2 C 2 O 4
• Бурштинової кислоти H2C4H4O4.

У лабораторній практиці стандартні розчини готують за допомогою фіксанів. Це певна кількість речовини (або її розчину), що знаходиться у запаяній ампулі. Така кількість розрахована на виготовлення 1 л розчину. Фіксанал може зберігатися довгий час, оскільки знаходиться без доступу повітря, за винятком лугів, що реагують зі склом ампули.

Деякі розчини не можна приготувати з точною концентрацією. Наприклад, концентрація перманганату калію та тіосульфату натрію змінюється вже при розчиненні за рахунок їх взаємодії з парами води. Як правило, саме ці розчини необхідні визначення кількості шуканої речовини. Якщо їхня концентрація невідома, її потрібно визначити перед титруванням. Цей процес називають стандартизацією. Це встановлення концентрації робочих розчинів їх попереднім титруванням стандартними розчинами.

Стандартизація необхідна для розчинів:

• Кислот – сірчаної, соляної, азотної.
• лугів.
• Перманганату калію.
• Нітрату срібла.

Вибір індикатора

Для точного визначення точки еквівалентності, тобто моменту закінчення титрування, потрібний правильний вибір індикатора. Це речовини, що змінюють колір, залежно від значення рН. Кожен індикатор змінює колір свого розчину при різному значенні рН, що називається інтервалом переходу. У правильно підібраного індикатора інтервал переходу збігається зі зміною рН області точки еквівалентності, званим стрибком титрування. Для визначення необхідно побудувати криві титрування, навіщо проводять теоретичні розрахунки. Залежно від сили кислоти та основи розрізняють чотири типи кривих титрування.

Розрахунки у титриметричному аналізі

Якщо точка еквівалентності вірно визначена, титрант і речовина, що титрується, прореагують в еквівалентній кількості, тобто кількість речовини титранта (n е1) буде дорівнює кількості титрованої речовини (n е2): n е1 = n е2 . Оскільки кількість речовини еквівалента дорівнює добутку молярної концентрації еквівалента та об'єму розчину, то вірна рівність

C е1 ∙V 1 = C е2 ∙V 2 де:

C е1 – нормальна концентрація титранта, відома величина;

V 1 - об'єм розчину титранту, відома величина;

C е2 - нормальна концентрація речовини, що титрується, необхідно визначити;

V 2 - обсяг розчину речовини, що титрується, визначається в ході титрування.

C е2 = C е1 ∙V 1 / V 2

Виконання титриметричного аналізу

Методика кількісного хімічного аналізу титрування включає етапи:

1. Приготування 0,1 н стандартного розчину з навішування речовини.
2. Приготування приблизно 0,1 н робочого розчину.
3. Стандартизація робочого розчину за стандартним розчином.
4. Титрування досліджуваного розчину робочим розчином.
5. Проведення потрібних розрахунків.

Це гравіметричний та титриметричний методи. Хоча вони поступово поступаються місцем інструментальним методам, вони залишаються неперевершеними за точністю: їх відносна помилка менше 0,2%, тоді як інструментальних - 2-5%. Вони залишаються стандартними з метою оцінки правильності результатів інших методів. Основне застосування: прецизійне визначення великих та середніх кількостей речовин.

Гравіметричний методполягає у виділенні речовини в чистому вигляді та її зважуванні. Найчастіше виділення проводять осадженням. Осад має бути практично нерозчинним. Визначається компонент повинен виділятися осад практично повністю, так щоб концентрація компонента в розчині не перевищувала 10 -6 М. Цей осад повинен бути по можливості крупнокристалічним, щоб його легко можна було промити. Осад має бути стехіометричним з'єднанням певного складу. При осадженні відбувається захоплення домішок (співосадження), тому його необхідно промивати. Потім осад має бути висушений і зважений.

Застосування гравіметричних методів:

Можна визначити більшість неорганічних катіонів, аніонів, нейтральних сполук. Для осадження застосовують неорганічні та органічні реагенти; останні більш селективні. Приклади:

AgNO 3 +HCl=AgCl+HNO 3

(Визначення срібла або хлорид-іонів),

BaCl 2 +H 2 SO 4 =BaSO 4 +2HCl

(Визначення барію або сульфат-іонів).

Катіони нікелю осідають диметилгліоксимом.

Титриметричні методивикористовують реакції у розчинах. Називаються також волюмометричними, оскільки засновані на вимірі об'єму розчину. Полягають у поступовому додаванні до розчину речовини з невідомою концентрацією розчину реагує з ним речовини (з відомою концентрацією), який називається титрантом. Речовини реагують між собою в еквівалентних кількостях: n1 = n2.

Так як n=CV, де С - молярна концентрація еквівалента, V-об'єм, в якому розчинена речовина, то для стехіометрично реагують речовин справедливо:

C 1 V 1 =C 2 V 2

Отже, можна знайти невідому концентрацію однієї з речовин (наприклад, C 2), якщо відомі об'єм його розчину і об'єм і концентрація речовини, що прореагував з ним. Знаючи молекулярну масу еквівалента М можна розрахувати масу речовини: m 2 =C 2 M.

Для того, щоб визначити кінець реакції (який називається точкою еквівалентності), використовують зміну кольору розчину або вимірюють будь-яку фізико-хімічну властивість розчину. Використовують реакції всіх типів: нейтралізації кислот і основ, окислення та відновлення, комплексоутворення, осадження. Класифікація титриметричних методів дана в таблиці:

Метод титрування, тип реакції	Підгрупи методів	Речовини титрантів
Кислотно-основне	Ацидиметрія
	Алкаліметрія	NaOH, Na 2 CO 3
Оксилювально-відновлювальне	Перманганатометрія
	Іодометрія
	Дихроматометрія
	Броматометрія
	Йодатометрія
Комплексометричне	Комплексонометрія
Осаджувальне	Аргентометрія

Титрування буває пряме та зворотне. Якщо швидкість реакції мала, додають явний надлишок титранту, щоб довести реакцію до кінця, а потім кількість непрореагованого титранта визначають титруванням іншим реагентом.

В основі кислотно-основного титрування лежить реакція нейтралізації, під час реакції змінюється рН розчину. Графік залежності рН від обсягу титранту називається кривою титрування, зазвичай має вигляд:

Для визначення точки еквівалентності використовують або рН-метрію або індикатори, що змінюють колір при певному значенні рН. Чутливість та точність титрування характеризуються крутістю кривої титрування.

Комплексонометрія заснована на реакції утворення комплексів. Найчастіше застосовують етилендіамінтетраоцтову кислоту (ЕДТА)

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

або її) динатрієву сіль. Ці речовини найчастіше називають комплексонами. Вони утворюють міцні комплекси з катіонами багатьох металів, тому застосування для титрування потребує поділу.

Окисно-відновне титрування супроводжується зміною потенціалу системи. Хід титрування контролюється зазвичай потенціометричним методом, див.

Осаджувальне титрування -найчастіше застосовують аргентометрію як спосіб визначення галогенід-іонів. Останні утворюють із катіонами срібла практично нерозчинний осад.

Методи титриметричного аналізу мають високу точність (відносна похибка визначення - 0,1 - 0,3%), малою трудомісткістю, простотою апаратурного оформлення. Титриметрію застосовують для експресного визначення високих та середніх концентрацій речовин у розчинах, у тому числі неводних.

Цілі кількісного аналізу

Кількісний аналіз дозволяє встановити елементний і молекулярний склад об'єкта, що досліджується, або зміст окремих його компонентів.

Залежно від об'єкта дослідження розрізняють неорганічний та органічний аналіз. У свою чергу їх поділяють на елементний аналіз, завдання якого - встановити, в якій кількості містяться елементи (іони) в об'єкті, що аналізується, на молекулярний і функціональний аналізи, що дають відповідь про кількісний зміст радикалів, сполук, а також функціональних груп атомів в аналізованому об'єкті.

Методи кількісного аналізу

Класичними методами кількісного аналізу є гравіметричний (ваговий) аналіз та титриметричний (об'ємний) аналіз.

Повну класифікацію методів кількісного аналізу див. Аналітична хімія.

Інструментальні методи аналізу

Класифікацію інструментальних методів аналізу див. Інструментальні методи аналізу

Полярографія

ПОЛЯРОГРАФІЯ, різновид вольтамперометрії з використанням індикаторного мікроелектроду з рідкого металу, поверхня якого періодично або безперервно оновлюється. При цьому не відбувається тривалого накопичення продуктів електролізу на поверхні розділу електрод-розчин в електролітичному осередку. Індикаторним електродом у полярографії служить найчастіше ртутний капає електрод. Використовують також електроди, що крапають, з рідких амальгам і розплавів, струменеві електроди з рідких металів, багатокрапельні електроди, в яких рідкий метал або розплав продавлюють через диски з пористого скла, та ін.

Відповідно до рекомендацій ІЮПАК розрізняють кілька варіантів полярографія: постійнострумова полярографія (досліджує залежність струму I від потенціалу Е індикаторного мікроелектроду), осцилополярографію (залежність dE/dt від t при заданому I(t), де t-час), полярографія з розгорткою залежність Е від I), різницева полярографія (залежність різниці струмів у двох осередках від Е), полярографія з одноразовою або багаторазовою розгорткою Е за час життя кожної краплі, циклічна полярографія з трикутною розгорткою Е, полярографія зі ступінчастою розгорткою Е, разл. види переміннострумової та імпульсної полярографія та ін.

Фотометрія та спектрофотометрія

Метод ґрунтується на використанні основного закону світлопоглинання. A = ELC. Де A-поглинання світла, E-молярний коефіцієнт світлопоглинання, L-довжина шару, що поглинає в сантиметрах, C-концентрація розчину. Існує кілька методів фотометрії:

1. Атомно-абсорбційна спектроскопія
2. Атомно-емісійна спектроскопія.
3. Молекулярна спектроскопія

Атомно-абсорбційна спектроскопія

Щоб провести аналіз за допомогою цього методу, потрібний спектрометр. Суть аналізу полягає в тому, щоб просвітити монохромним світлом атомізовану пробу, потім розкласти світло, що пройшло через пробу будь-яким світловим диспергатором і зафіксувати детектором поглинання. Для атомізації проби використовуються атомізатори. (Пламя, високовольтна іскра, індуктивно-пов'язана плазма). У кожного з атомізатрів є свої плюси та мінуси. Для розкладання світла використовують диспергатори (дифракційні грати, призма, світлофільтр).

Атомно-емісійна спектроскопія

Цей метод дещо відрізняється від атомно-абсорбційного методу. Якщо у ньому джерелом світла був окремий джерело, то атомно-емісійному методі джерелом випромінювання служить сама проба. В іншому все схоже.

Рентгенофлуоресцентний аналіз

Активаційний аналіз

Див. також

Література

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Кількісний аналіз (хімія)" в інших словниках:

Сукупність хімічних, фізико-хімічних та фізичних методів визначення кількісного співвідношення компонентів, що входять до складу аналізованої речовини. Поряд з якісним аналізом К. а. є одним з основних розділів.

Якісний аналіз сукупність хімічних, фізико-хімічних та фізичних методів, що застосовуються для виявлення елементів, радикалів та сполук, що входять до складу аналізованої речовини або суміші речовин. В якісному аналізі використовують… … Вікіпедія

Хімія ґрунтів це розділ ґрунтознавства, що вивчає хімічні основи ґрунтоутворення та родючості ґрунтів. Основою для вирішення цих питань служить дослідження складу, властивостей ґрунтів та процесів, що протікають у ґрунтах, на іонно-молекулярному та… … Вікіпедія

- (С1 хімія) розділ хімії, що вивчає різні класи речовин, до складу молекули яких входить лише один атом вуглецю. Як окрема галузь знань С1 хімія з'являється з розвитком перспективних технологій отримання вуглецевмісної сировини, … Вікіпедія

ХІМІЯ- ХІМІЯ, наука про речовини, їх перетворення, взаємодію та про явища, що при цьому відбуваються. З'ясуванням основних понять, якими оперує X., як напр, атом, молекула, елемент, просте тіло, реакція та ін., вченням про молекулярні, атомні та… … Велика медична енциклопедія

Вирішує аналітичними методами завдання визначення елементного складу металів та їх сплавів. Головна мета – перевірка сорту сплаву або типу та композиційний аналіз різних сплавів (кількісний аналіз). Методи: хвилодисперсійний аналіз, … … Вікіпедія

Цей термін має й інші значення, див. Хімія (значення). Хімія (від араб. کيمياء‎‎, що відбулося, імовірно, від єгипетського слова km.t (чорний), звідки виникла також назва Єгипту, чорнозему та свинцю «чорна… … Вікіпедія

Не слід плутати з екологічною хімією. Хімія навколишнього середовища - розділ хімії, що вивчає хімічні перетворення, що відбуваються в навколишньому природному середовищі. Основні відомості Хімія навколишнього середовища включає більш вузькі розділи хімії, ... Вікіпедія

Цю статтю слід вікіфікувати. Будь ласка, оформіть її згідно з правилами оформлення статей.

Див. Аналітична хімія, Якісний аналіз, Кількісний аналіз … Велика Радянська Енциклопедія

Книги

• Аналітична хімія. Аналітика 2. Кількісний аналіз. Фізико-хімічні (інструментальні) методи аналізу, Харитонов Юрій Якович. Підручник підготовлений відповідно до федерального державного освітнього стандарту третього покоління. У книзі розглянуто основи гравіметричного, хімічних, титриметричних, хімічних…

Завдання кількісного аналізу полягає в отриманні інформації про зміст елементів (іонів), радикалів, функціональних груп, сполук або фаз в об'єкті, що аналізується, а також у розробці методів, за допомогою яких отримують цю інформацію. p align="justify"> При кількісному аналізі вимірюють інтенсивність аналітичного сигналу, тобто. знаходять чисельне значення оптичної щільності розчину, витрати розчину на титрування, маси прожареного осаду тощо. За результатами кількісного вимірювання сигналу розраховують зміст компонента, що визначається, в пробі. Результати визначень зазвичай виражають у масових частках, %.

За допомогою кількісного аналізу знаходять масові співвідношення між елементами в сполуках, визначають кількість розчиненої речовини в певному обсязі розчину, іноді дізнаються вміст якогось елемента в однорідній суміші речовин, наприклад, вуглецю в нафті або природному газі. У сільськогосподарській практиці найчастіше визначають вміст того чи іншого компонента в неоднорідних речовинах, наприклад: азоту, Р 2 Про 5 або К 2 Про - в азотних, фосфорних або калійних добривах, мікроелементів - у грунті, цукрових - у рослинному матеріалі тощо .

Кількісний аналіз необхідний при оцінці родовищ корисних копалин, металургії та хімічної промисловості, має значення для біології та агрохімії, ґрунтознавства, фізіології рослин та ін.

Нові проблеми перед кількісним аналізом ставить народне господарство, що розвивається - промисловість і землеробство; такі, наприклад, розробка методів поділу та кількісного визначення «рідкісних» або розсіяних елементів (урану, титану, цирконію, ванадію, молібдену, вольфраму та ін.); визначення мізерно малих кількостей домішок деяких елементів (миш'яку, фосфору та ін.) у багатьох металах та мікроелементів у біологічному матеріалі, у ґрунтах.

Кількісний аналіз дозволяє біологам отримати необхідні відомості про склад організмів тварин та рослин, вивчити вплив окремих елементів на їх зростання, розвиток та продуктивність.

Основні об'єкти кількісного дослідження у сільському господарстві – це ґрунт, рослини, добрива, сільськогосподарські отрути, корми тощо. Ґрунти аналізують для того, щоб визначити ступінь забезпеченості рослин поживними речовинами. Кількісний аналіз мінеральних добрив служить для перевірки вмісту в них корисних для сільськогосподарських культур компонентів (азоту, Р 2 О 5, К 2 О), а аналіз сільськогосподарських отрут - для знаходження кількості діючого початку. Склад кормів потрібно знати, щоб правильно скласти раціони тварин. Аналізують також продукцію тваринництва та рослинництва.

Останнім часом через підвищений вміст нітратів у ґрунтах, питній воді та продуктах рослинництва виникла необхідність контролю харчових продуктів. Визначають вміст нітратів іонометричним чи фотометричним методами.

Сучасні методи кількісного аналізу класифікують за вимірюваними властивостями, таким, як маса речовини, об'єм розчину реактиву, інтенсивність спектральних ліній елементів, поглинання видимого, інфрачервоного або ультрафіолетового випромінювання, розсіювання світла суспензіями, обертання площини поляризації, адсорбційні властивості , сила дифузного струму, кількість радіоактивних частинок і т.п.

Методи кількісного аналізу поділяють на хімічні, фізичні та фізико-хімічні.

До хімічних методів відносять гравіметричний, титриметричний та газоволюметричний аналізи.

Фізичні та фізико-хімічні методи аналізу умовно називають інструментальними.

Крім того, існують так звані методи поділу сумішей речовин (або іонів). До них, крім різних видів хроматографії, відносять екстракцію органічними розчинниками, сублімацію (і сублімацію), дистиляцію (тобто відгін летких компонентів), хімічні методи фракційного осадження і співосадження.

Зрозуміло, наведена класифікація не охоплює всі методи, які використовуються сучасним кількісним аналізом; у ній перераховані лише найпоширеніші їх.

2. ВИЗНАЧЕННЯ КОНСТАНТИ ДИСОЦІАЦІЇ

Електролітична дисоціація - оборотний процес, що призводить до рівноваги між недисоційованими молекулами та іонами, тому до неї застосовний закон діючих мас. Іонізація слабкого електроліту протікає за схемою

АВ « А + + В -

Якщо позначити рівноважну концентрацію недисоційованих молекул [АВ], а концентрації іонів - відповідно [А + ] і [В - ], то константа рівноваги набуде вигляду

[А + ][В — ]/[АВ] = К (*)

Величину К називають константою дисоціації електроліту. Вона характеризує його схильність до іонізації. Чим; більше величина До, тим більше дисоціює слабкий електроліт і тим вище концентрація його іонів у розчині при рівновазі. Величину константи, дисоціації обчислюють, виходячи з молярної концентрації розчину та ступеня іонізації слабкого електроліту (за постійної температури).

Між константою та ступенем дисоціації слабкого електроліту існує взаємозв'язок, який можна висловити математично. Для цього позначимо молярну концентрацію електроліту, що розпадається на два іони, через з, а ступінь його дисоціації - α . Тоді концентрація кожного з іонів, що утворюються, дорівнюватиме з(1 – α), а концентрація недисоційованих молекул з(1 - α). Підставивши ці позначення в рівняння (*), отримаємо

Це рівняння - математичний вираз закону розведення Оствальда, який встановлює залежність між ступенем дисоціації слабкого електроліту та його концентрацією.

У досить слабких електролітів в не надто розведених розчинах ступінь дисоціації дуже мала, а величина (1 - α) близька до одиниці. Тому для них

Розглянуті закономірності дозволяють обчислювати константи дисоціації слабких електролітів за рівнем їхньої дисоціації, знайденої експериментально, і навпаки.

Константою дисоціації, як і ступенем дисоціації, характеризують силу-кислот та основ. Чим більша величина константи, тим сильніше електроліт дисоційований у розчині. Оскільки константа дисоціації залежить від концентрації розчину, вона краще характеризує схильність електроліту до розпаду на іони, ніж ступінь дисоціації. Експериментально доведено, що закон розведення справедливий лише для слабких електролітів.

У розчинах багатоосновних кислот, що дисоціюють по кількох щаблях, встановлюється і кілька рівноваг. Кожен такий ступінь характеризує своя константа дисоціації.

Використовуючи константи дисоціації найважливіших слабких електролітів, обчислюють ступеня їхньої дисоціації.

а) Вираз константи дисоціації для гідрооксиду калію

КОН«К + + ВІН -

б) Вираз константи дисоціації оцтової кислоти:

Рівняння дисоціації

СН 3 СООН « Н + + СН 3 СОО

Тоді константу дисоціації можна записати

в) Вираз константи дисоціації

НСN H + + CN -

3. СУТНІСТЬ І МЕТОДИ ОБ'ЄМНОГО АНАЛІЗУ. ВИРАХУВАННЯ В ГРАВІМЕТРИЧНІЙ АНАЛІЗІ. ОПЕРАЦІЇ ГРАВІМЕТРИЧНОГО МЕТОДУ АНАЛІЗУ

«Класичний» метод» – це титриметричний (об'ємний) аналіз. Він заснований на вимірюванні об'ємів розчинів, що реагують, причому концентрація розчину реактиву повинна бути точно відома. В об'ємному аналізі реактив доливають до досліджуваного розчину до того моменту, коли відреагують еквівалентні кількості речовин. Визначають цей момент за допомогою індикаторів чи інших способів. Знаючи концентрацію та обсяг реактиву, витраченого на реакцію, обчислюють результат визначення.

За типом хімічних реакцій методи титриметричного (об'ємного) аналізу поділяють на три групи: 1) методи, засновані на реакціях з'єднання іонів; 2) методи, засновані на реакціях окиснення – відновлення; 3) методи, що ґрунтуються на реакціях комплексоутворення. До першої групи відносять методи кислотно-основного та осаджувального титрування, до другої – різні методи окислювально-відновного титрування та до третьої – методи комплексометричного (хелатометричного) титрування.

Метод кислотно-основного титрування(або нейтралізації) заснований на взаємодії кислот із основами.

Метод дозволяє визначати в розчинах не тільки концентрацію кислот або основ, але також і концентрацію солей, що гідролізуються.

Для визначення в розчинах концентрації основ або солей, що дають при протоліз лужну реакцію, використовують титровані розчини кислот. Ці визначення називають ацидиметрією.

Концентрацію кислот або гідролітично-кислих солей визначають за допомогою титрованих розчинів сильних основ. Такі визначення належать до алкаліметрії.

Точку еквівалентності при нейтралізації визначають щодо зміни забарвлення індикатора (метилового помаранчевого, метилового червоного, фенолфталеїну).

Метод осадового титрування. Визначається елемент, взаємодіючи з титрованим розчином, може осаджуватися у вигляді малорозчинної сполуки. Останнє, змінюючи властивості середовища, дозволяє тим чи іншим способом визначити точку еквівалентності.

Титриметричним методам осадження дають назви залежно від цього, що служить титрантом.

Метод комплексометричного титруванняпоєднує титриметричні визначення, засновані на утворенні малоіонізуючих комплексних іонів (або молекул).

За допомогою цих методів визначають різні катіони та аніони, що володіють властивістю вступати в реакції комплексоутворення. Останнім часом набули поширення методи аналізу, що ґрунтуються на взаємодії катіонів з органічними реактивами - комплексонами. Таке титрування називають комплексометричним або хелатометричним.

Методи окиснювально-відновного титрування(редоксметоди) засновані на окислювально-відновних реакціях між аналізованою речовиною та титрованим розчином.

Використовують їх для кількісного визначення розчинів різних відновників або окислювачів.

Гравіметричним методом визначають, крім того, кристалізаційну воду в солях, гігроскопічну воду у ґрунті, добривах, рослинному матеріалі. Гравіметрично визначають вміст сухої речовини в плодах та овочах, клітковини, а також «сирої» золи в рослинному матеріалі.

У ході гравіметричного визначення розрізняють такі операції: 1) відбір середньої проби речовини і підготовку її до аналізу; 2) взяття навішування; 3) розчинення; 4) осадження обумовленого елемента (з пробою повноту осадження); 5) фільтрування; 6) промивання осаду (з пробою на повноту промивання); 7) висушування та прожарювання осаду; 8) зважування; 9) обчислення результатів аналізу.

Успішне виконання визначення вимагає, крім теоретичних знань, хорошого володіння технікою окремих операцій.

Перелічені операції відносяться до так званих методів осадження, що широко використовуються в гравіметрії.

Але в гравіметрії використовують інші методи.

Метод виділення заснований на виділенні визначається компонента з аналізованої речовини і точному зважуванні його (наприклад, золи з твердого палива).

У методі відгону визначається компонент виділяють у вигляді летючого сполуки дією кислоти або високої температури на аналізовану речовину. Так, визначаючи вміст оксиду вуглецю (IV) в карбонатній породі, обробляють її зразок хлороводневою кислотою, газ, що виділився пропускають через поглинальні трубки зі спеціальними реактивами і по збільшенню їх маси роблять обчислення.

Зазвичай результати гравіметричних термінів виражають у масових частках (%). Для цього потрібно знати величину навішування аналізованої речовини, масу отриманого осаду та його хімічну формулу.

Гравіметричні визначення мають різні цілі. В одних випадках необхідно визначити вміст елемента в хімічно чистій речовині, наприклад, вміст барію в хлориді барію ВаС1 2 *2Н 2 О. В інших випадках потрібно знайти вміст діючого початку в якомусь технічному продукті або взагалі в речовині, що має домішки. Наприклад, доводиться визначати вміст хлориду барію ВаС1 2 *2Н 2 Про продажному хлориді барію. Техніка визначень обох випадках може залишатися однаковою, але обчислення у своїй різні. Розглянемо перебіг обчислень на прикладах.

Нерідко для обчислень у гравіметричному аналізі використовують фактори перерахунку, які називаються також аналітичними факторами. Фактор перерахунку (Ф) є відношенням молярної маси (або Мг) визначається речовини до молярної маси речовини, що знаходиться в осаді:

М визначається речовини___

М речовини, що перебуває в осаді

Фактор перерахунку показує, скільки грамів речовини містить 1 г осаду.

У практиці технічного та сільськогосподарського аналізу обчислення, як правило, виробляють за готовими формулами. При всіх розрахунках зі складними числами слід скористатися мікроЕОМ.

Велике значення мають записи у лабораторному журналі. Вони є документом, що підтверджує виконання аналізу. Тому кількісне визначення коротко оформляють безпосередньо на занятті. До журналу записують дату, назву аналізу, методику визначення (з посиланням на підручник), дані всіх зважувань чи інших вимірів, обчислення результату.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

Крешков О.П. Основи аналітичної хімії.-М.: Хімія, 1991.


Класифікація методів кількісного аналізу. Основні етапи кількісного аналізу

Кількісний аналіз- Сукупність методів аналітичної хімії, завданням яких є визначення кількісного змісту окремих складових частин у досліджуваній речовині.

Залежно від об'єкта дослідження розрізняють неорганічний та органічний аналіз. У свою чергу їх поділяють на елементний аналіз, завдання якого - встановити, в якій кількості містяться елементи в об'єкті, що аналізується, на молекулярнийі функціональнийаналізи, що дають відповідь про кількісний зміст радикалів, сполук, а також функціональних груп атомів в об'єкті, що аналізується.

Методи кількісного аналізу поділяються на хімічні, фізико-хімічніі фізичні. До класичних хімічних методів кількісного аналізу належать гравіметричнийі об'ємний аналіз.

Поряд із класичними хімічними методами широко поширені фізичні та фізико-хімічні (інструментальні) методи, що ґрунтуються на вимірі оптичних, електричних, адсорбційних, каталітичних та інших характеристик аналізованих речовин, що залежать від їх кількості (концентрації). Зазвичай ці методи ділять такі групи: електрохімічні(кондуктометрія, полярографія, потенціометрія та ін); спектральні,або оптичні(емісійний та абсорбційний спектральний аналіз, фотометрія, люмінесцентний аналіз та ін.); рентгенівські; хроматографічні; радіометричні; мас-спектрометричні.Перелічені методи, поступаючись хімічним в точності, істотно перевершують їх за чутливістю, вибірковістю та швидкістю виконання.

У цьому курсі буде розглянуто лише класичні хімічні методи кількісного аналізу.

Гравіметричний аналіззаснований на точному вимірі маси обумовленого компонента у чистому вигляді або у вигляді його сполуки. Об'ємний аналіз включає титриметричний об'ємний аналіз- методи вимірювання об'єму розчину реагенту з точно відомою концентрацією, витраченого на реакцію з аналізованою речовиною, та газовий об'ємний аналіз- методи виміру обсягу аналізованих газоподібних продуктів.

У результаті кількісного аналізу можна назвати такі основні етапи.

1. Відбір, усереднення проби та взяття навішування.Відбір проби часто визначає загальну похибку аналізу та робить безглуздим застосування високоточних методів. Мета пробовідбору – отримати відносно невелику кількість вихідної речовини, в якій кількісний вміст всіх компонентів має дорівнювати кількісному вмісту їх у всій масі аналізованої речовини. Первинна пробавідбирається безпосередньо з аналізованого об'єкта шляхом поєднання необхідної кількості точкових проб. Способи відбору проби визначаються такими факторами: агрегатний стан об'єкта, що аналізується (газ, рідина, тверда речовина); неоднорідність аналізованого матеріалу; необхідна точність оцінки змісту компонента по всій масі аналізованого об'єкта (фізіологічно активний компонент у ліці – більша точність, ніж компонент у руді для оцінки рентабельності родовища), можливість зміни складу об'єкта в часі. Рідкі та газоподібні матеріали, як правило, однорідні, та їх проби вже є усередненими. Тверді матеріали неоднорідні за обсягом, тому їхнього аналізу відбирають частини речовини з різних зон досліджуваного матеріалу. Первинна проба досить велика – зазвичай 1-50 кг, а деяких об'єктів (наприклад, для руди) становить 0,5-5 т.

З первинної проби шляхом її скорочення відбирають середню (представницьку) пробу(Зазвичай від 25 г до 1 кг). Для цього первинну пробу подрібнюють, перемішують і усереднюють за складом, наприклад, квартуванням. При квартуванні подрібнений матеріал розсипають рівним шаром у вигляді квадрата (або кола), ділять на чотири сектори, вміст двох протилежних секторів відкидають, а решту двох з'єднують разом. Операцію квартування повторюють багаторазово, доки не буде отримана необхідна кількість середньої проби.

З отриманого таким чином однорідного матеріалу беруть навішування для аналізу, одну частину зберігають для можливих арбітражних аналізів ( контрольна проба), іншу – безпосередньо використовують для аналізу ( аналізована проба).

Частину аналізованої проби з точно виміряною на аналітичних вагах масою називають наважкою.Аналізована проба має бути досить великою, щоб отримати кілька наважок.

2. Розкладання (розтин) проби.Цей етап полягає в переведенні аналізованої проби в зручний для аналізу агрегатний стан або з'єднання. Для переведення проби в розчин у хімічних методах її безпосередньо обробляють рідкими розчинниками (водою, кислотами, лугами) або після руйнування проби (шляхом прожарювання, спалення, сплавлення або спікання) переводять її сполуки, здатні розчинятися.

3. Поділ, виділення обумовленого компонента та його концентрування.Так як більшість аналітичних методів недостатньо селективно, використовують методи поділу аналізованої суміші або виділення з неї речовини, що визначається. У разі коли концентрація визначається речовини менше межі виявлення даного методу або менше нижньої межі його робочого діапазону, то застосовують концентрування визначається речовини. Для поділу, виділення та концентрування використовують хімічні(маскування, осадження та співосадження), фізичні(методи випаровування: відгін, перегонку (дистиляцію), сублімацію (сублімацію) та ін.) та фізико-хімічніметоди (екстракція, сорбція, іонний обмін, хроматографія та різні електрохімічні методи, наприклад електроліз, електрофорез, електродіаліз та ін.).

4. Проведення кількісного визначення. Усі попередні стадії аналізу мають забезпечити отримання достовірного результату під час проведення аналізу. Вибір методу аналізу повинен ґрунтуватися на таких показниках, як швидкість, зручність, правильність, наявність відповідного обладнання, кількість аналізів, розмір аналізованої проби, зміст компоненту, що визначається. Порівнюючи чутливість різних методів і оцінюючи приблизний вміст компонента у зразку, хімік вибирає той чи інший метод аналізу. Наприклад, для визначення натрію в силікатних породах використовують гравіметричний метод, що дозволяє визначати міліграмові та вищі кількості натрію; для визначення мікрограмових кількостей того ж елемента в рослинах та біологічних об'єктах – метод полум'яної фотометрії; визначення натрію у питній воді особливої ​​чистоти (нано- і пикограммовые кількості) – метод лазерної спектроскопії.





5. Розрахунки результатів аналізу та оцінка результатів вимірювання- Заключна стадія аналітичного процесу. Після обчислення результатів аналізу важливо оцінити їх достовірність, враховуючи правильність використаного методу та статистично опрацьовуючи числові дані.

Контрольні питання

1. У чому полягає завдання кількісного аналізу?

2. Перерахуйте методи кількісного аналізу.

3. Що таке гравіметричний аналіз?

4. У чому суть титриметричного аналізу?

5. Перерахуйте основні етапи аналізу та охарактеризуйте їх.

6. Як проводять відбір середньої проби? Що таке квартування проби?

7. Що таке навішування?

8. Які прийоми використовують для розтину проби та виділення з неї визначуваного компонента?

1. Васильєв В.П. Аналітична хімія. Кн. 1. Титриметричні та гравіметричні методи аналізу. - М: Дрофа, 2005. - С. 16 - 24.




С.Б. Денисова, О.І. Михайленко