Шпоры по аналитической химии

	Загрузить архив:
	Файл: ref-24963.zip (48kb [zip], Скачиваний: 686) скачать

1 Предмет и задачи АХ. Значение АХ в совр.науке. анализ в биологии и службе охраны природы.

АХ-наука о методах определения качественного и количественного состава ве-ва, АХ явл.составной частью единой хим.науки.

Предмет АХ- разработка методов анализа, их практич.выполнение, опр-е состава ве-в, изучение физ.св-в ве-в.

Задачи-1. развитие теории методов анализа.

2. разработка и совершенствование методов анализа.

             3. обеспечение хим.-аналитич.контроля в процессе проведения научно-исследовательских работ.

Большое место отводится в АХ поиску новых совр.методов анализа, с использованием новых достижений науки и техники. Анализ имеет большое значение для промышленности, медицины. Определяется состав вод, почв. В пром-ти исп-ся состав как количественный так и качественный сплавов материалов и т.д.

2.Концентрация и активность. Ионная сила раствора.

Концентрацию, в завист-ти от раствора выражают след.способами5

   молярная

эквивалентн.

Т-титр.

Если использумые ве-ва явл.электролитами, то их состояние хар-ся степенью диссоциации L.

Активность- та эффективная кажущаяся концентрация ионов в р-ре, в соотношении с кот.он проявляет себя в химич.реакции

Активность связана с концентрацией в соотношении: a=f*c, где f- коэф-т активности.

Значение коэф-та активных ионов опр-ся только ионной силой раствора, и не зависит от природы других ионов, присутствующих в растворе- закон ионной силы Льюиса и Рэндала.

Ионная сила при этом хар-т общее содержание ионов в растворе и рассчитывается как

3 Хим.равновесие. константа хим.равновесия (концентрационная, термодинамическяа, условная). Равновесная концентрация. Понятие об аналитич.концентрации.

Концентрация ве-в, имеющая место в системе с момента наступления равновесия, наз-ся равновесными [] . эти концентрации остаются неизменными столько долго, сколько не изменяется внешнее условие.

Равновесная концентр.ве-ва зависти от его исходной концентрации ве-ва и расхода ве-ва на протекание р-ции до момента установления равновесия.

т.о аналитич.концентр.-это общая концентрация ве-ва в р-ре, независимо от формы его содержания (ионы, молекулы).

Для обратимых р-ции з-н действ.масс запис-ся в виде конст.равновесия  А+В↔С+Д

4 Теории кислот и оснований (Аррениуса, Льюиса, Бренстеда-Лоури)

одной из первых теорий, объясняющих природу кислот и оснований явилась теория электролитич.диссоциации Аррениуса-Оствальда. Согласно ей кислотой является электронейтральное ве-во, которое при диссоциации в воде в качестве катиона обрзует только ионы водорода Н⁺.

НА↔Н⁺+А^-

А основанием явл.ве-во, кот.при диссоциации образует в воде в кач.аниона только гидроксид-ионы

NaOH→Na⁺+OH^-

Но так как возникали некот.трудности (некот.ве-ва проявляли св-ва солей, кислот и т.д), то пришла на смену протолитическая теория кислот и оснований- Бренстеда-Лоури, согласно которой кислотой явл.любое ве-во, способное отдавать протон, а основанием способное принимать протон.

Многие соли в водных р-рах ведут себя как кислоты, хотя Н⁺ в их составе нет. Эти факты были объяснены в теории Льюиса, но она не нашла широкого применения.

5 Протолитическая теория: анализ роли растворителя. Классификация растворителей.

ТеорияБренстеда-Лоури, согласно которой кислотой явл.любое ве-во, способное отдавать протон, а основанием способное принимать протон.

Растворитель явл.не только явл.средой, но и участником процесса.

Растворители:

1. протонные-могут отдавать или принимать протон.

· Кислотные- спос-ть к отдаче протона, основные-спос-ть присоединять протон, амфотерные.

2. апротонные – не обладают донорно-акцепторными св-ми по отношении к протону.

Если ве-во взято в кач.растворителя, то в зависимости от того, какая тенденция отдача или присоединение протона у него преобладает, то оно может различным образом влиять на ионизацию растворенного ве-ва

По влиянию на кислотно-основные св-ва%: невелирующие и дифференцирующие.

6 Автопротолиз  растворителей. Влияние растворителей на силу кислот и оснований.

Автопротолизу подвергаются амфотерные растворители.

Если ве-во взято в кач.растворителя, то в зависимости от того, какая тенденция отдача или присоединение протона у него преобладает, то оно может различным образом влиять на ионизацию растворенного ве-ва.

Автопротолиз растворителей протекает в незначит.степени, в р-ре наступает арвновесие кот.описывается константой:

это важнейшее выражение, свидетельствующее о том, что в любом р-ре имеются как ионы водорода, таки гидроксид ионы.

Реакция среды: рН=-lga_H+

рН=7 в нейтральном р-ре,

рН<7 в кислом

pH>7 в щелочном.

Анологично водородному опр-т гидроксильный показатель рОН= lga_ОН+

А выр-е часто записывают в логарифмич.форме: рН+рОН=14

8 Равновесие в водных растворах сильных и слабых кислот и оснований. Расчет рН.

1.Когда слабые к-ты диссоциируют в незначит.степени, то в р-ре наступает равновесие.

НА↔Н⁺+А^-

Оно опис-ся

2. сильные к-ты в водн.р-рах дисс-т практич.нацело

НА→Н⁺+А^- концентрация ионов водорода совпадает с общей конц.кислоты в р-ре, а рН=-

[H⁺]=Cк, рН=-lg[H⁺]=-lgCk

3. сильные основания (щелочи) дис-т нацело

ВОН→В⁺+ОН^-

4. слабые основания-дис-т в незначит.степени и этот процесс опис-ся соответствующей константой, и наз-ся константой диссоциации слаб.основания.

ВОН↔В⁺+ОН^-

9 Буферные р-ры. Механизм буферного действия, понятие буферной емкости. Расчет рН.

Сущ-т р-ры при + к которым небольш.кол-ва кислоты, щелочи или при их разбавлении рн изменяется незначительно- буферные р-ры. А указанная их способность поддерживать рн практически постоянной наз-ся буферным действием.

Буф.спос-тью обладают смеси след.типа:

1.смесь слабой к-ты и соли с одноименным анионом. CH₃COOH+CH₃COONa

2. смесь слабого основания и соли с одноименным катионом NH₃+NH₄Cl

3. смесь слабой многоосновной к-ты различной степени замещенности NaH₂PO₄+Na₂KPO₄

Буферное действие р-ров хар-ся буферной емкостью. Это то мин.кол-во сильной к-ты или щелочи, кот.необходимо добавить к 1 л. Буферного р-ра, чтобы его рН изменилась на еденицу.

рН буф.р-ров зависит от конст.диссоциации слабой к-ты или основания и от компонентов буф.р-ра.

[H⁺]= Ккисл*(Скисл./Ссоли)

[ОH^-]= Косн.*(Сосн../Ссоли)

10 Равновесие в водных р-рах гидролизующих солей. Расчет рН.

Расчет рН в р-рах солей:

1) гидролиз по аниону

для расчета рН в р-ре соли удобнее ползоваться след.схемой:

а) написать Ур-е р-ции гидролиза

б) рассчитать концентрацию ионов

в) рассчитать рОН, затем рН

                        2) при гидролизе по катиону

                        3) в случае совместного гидролиза по катиону и аниону

11 понятие об окислительно-восстановительной системе. Окислительно-восстановительный потенциал. Ур-е Нернста.

Признаком ОВР явл.переход электронов от одних частиц к другим.

Напр. 2Fe²⁺+Sn²⁺→2Fe²⁺+Sn⁴⁺

Электрон переходит от ионов олова (восст-ль) к ионам железа (ок-ль).

Каждую ОВР можно представить как сумму 2х полуреакций:

Восстановление- окислителя и окисление-восстановителя.

Роль окислителя закл.в присодеинении электрона, а роль восст-ля в их отдаче, то т.о различие в силе ок-ей и восст-лей связана с их спос-тью к присоединению или отдаче электрона.

Чем легче атом, ион, молекула отдает электрон , тем является более сильным восст-лем, и наоборот, чем больше средство к Эл-ну, тем более сильным окислителем она явл.

Количественно эту активность хар-т значением Е-потенциала.

ОВ систему или редоксопарузапис-т: Fe³⁺ /Fe²⁺

                                                                                                 Sn⁴⁺ / Sn

Потенциал отдельн.редоксопар изменить невозможно, но можно составлять гальванич.эл-ты, комбинируя редоксопары с одной и той же системой, условно принятой в качестве отсчетной. Такой отсчетной системой явл.система (2Н⁺/Н₂).

Потенциал ОВ пары зависит не только от ее природы, но и от др.факторов- гл.явл. концентрация и активность.

Ур-е Нернста:          

где, Е⁰ –станд. ОВ потенциал, R-газовая постоянная, T-абсолютная температура, n-число электронов участвующих в процессе, F-постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), под log стоит отношение активности окислительных и восстановительных форм.

ЗначениеЕ наз-т реальным ОВ потенциалом системы.

12. константа равновесия ОВР.

Возможность протекания ОВР в противоположн.направлении свидетельствует о ее обратимости. Обратимые хим.р-ции хар-ся константой равновесия. ОВ потенциалы соответствующих редоксопар опр-ся Ур-ем Нернста.

где, n- общее число электронов переходящих от ок-ля к восст-лю.

Применение ОВР в анализе многообразно: для обнаружения ионов, для количественного обнаружения ионов, разделения ионов, устранения мешающих анализу ионов.

13. комплексные соединения, их строения и типы. Внутрикомплексные соединения.

14. устойчивость комплексных соединений

15. понятие органич.реагентов. теоретические основы их действия

под органич.реагентами понимают органич.соединения, применяемые в анализе для след.целей:

1. качественное и количественное обнаружение ионов.

2. разделение ионов.

3. маскирование.

Широкое применение реагентов обусловлено их достоинствами в сравнении  с неорганическими:

1. высокая селективность.

2. высокая чувствительность (опр-е малое кол-во ионов  в разбавленных р-рах)

3. большое кол-во доступных реагентов и возм-ть изменения их свойств.

Впервые реагенты были предложены для применения в анализе Илинским, кот.в кач.реагента ан ионы Со предложил использовать органические.

Неск.позже Чугаевым был предложен диметилглиаксин для опр-я ионов Ni.

Св-ва органич.реагентов зависят от присутствия в их молекулах опр.атомных групп, обладающих кислотными св-ми.

Атомы водорода входящиев их состав способны замещаться атомами Ме. Кроме того в молекуле органич.реагента присутствует др.группа атомов, обладающих неподделенной электронной парой. Поэтому катион Ме одновременно образует донорно-акцепторую связь с указанным атомом.

16. классификация методов анализа. Требования к методам анализа и к результатам.

Анализ ве-в проводится для установления количественного и качественного состава ве-в.

Качественный анализ- позволяет установить, из каких эл-тов состоит ве-во.

Количественный – позволяет установить количественное содержание составных частей в анализируемой среде.

Методы м/классифицироваться в зависимости от кол-ва анализируемого ве-ва:

v Макрометоды,

v Полумикрометоды

v Микрометоды

v Ультрамикрометоды

v Субмикрометоды (очень важны в медицине, биологии).

В зависимости от техники выполнения анализа:

v Химические- в основе хим.реакция.

v Физико-химические- о составе анализируемого ве-ва судят по физ.св-ву продукта (плотность)

v Физические- судят по физическому свойству.

Четкой границы м/у физич. и физич.-хим. р-ции нет, а объединяет их то, что и там и там исследуются св-ва при пом.прибора.

17.аналитич.реакции и реагенты, требования к ним. Сп-бы повышения селективности и чувствительности

Реагент- ве-во, вызвавшее аналитическую реакцию.

Аналитические р-ции м/осуществляться двумя способами:

v Мокрым- хим.р-ция осуществляемая м/у растворами исследуемого ве-ва и реагента. Она проводится на фильтр.бумаге, предметном стекле с посследующим рассмотрением формы образовавшихся кристаллов.

v Сухим- прокаливание, пирохимические р-ции.

Хим.методы количественного анализа: гравиметрические (весовые), титриметрические (объемные).

Требования методов анализа: 1.чувствительность- определение возможно меньших количеств ве-в.

                                                   2. силективность-из большого кол-ва находящихся в образце метод д/определить одно единственное.

                                                   3. экспрессность- время затраченное на анализ д/быть минимальным

18.дробный и систематический анализ ионов, групповой реагент.

Дробный анализ- обнаружение ионов при помощи специфических раствориетлей в необходимых порциях исследуемого р-ра.

Систематический

Последовательность обнаружения ионов м/б различной.

Если специфические р-ции отсутствуют, обнаружение ионов этим методом невозможно. Разрабатывается опр.последовательность реакций обнаружения отд.ионов.

Например, р-р содержит ионы Ca²⁺ и Ва²⁺ . Чувствительной реакцией на ионы Са явл. образование осадкаCa²⁺ +С₂О₄^2- →СаС₂О₄ также и опр-т ионы ВаВа²⁺ +С₂О₄^2- → ВаС₂О₄

Значит, в присутствии Ва обнаружить СА невозможно.

В связи с многообразием ионов их обычно отделяют от р-ра не по одиночке, а целыми группами, например, добавление соляной к-ты вызывает осаждение ионов серебра, ртути. Такой реагент наз-т групповым.

Требования: 1. ионы д/осаждаться практич.полностью.

2. избыток реагента не д/мешать обнаружению остальных ионов в р-ре.

3. образ-ся осадок должен быть раст-н в кислотах.

19. подготовка образца к анализу: понятие средней пробы, ее представительность, СП-бы отбора, вскрытие.

В ходе анализа м/выделить след.этапы:

1. отбор и усреднение пробы, взятие анвески.

2. разложение пробы.

3. разделение опр.компонента.

4. количественное определение.

5. расчет результатов.

Иногда в анализа реализуются не все этапы, а некот.из них.

Однако в любом случае необходимо отобрать от образца опр.кол-во ве-ва, таким образом, чтобы рез-т анализа показывал состав всего ве-ва. Это небольшое кол-во анализируемого ве-ва, кот.по всем показателям идентично основной массе наз-ся средней пробой. Основное требование к ней представительность, т.е ее состав д/б идентичен среднему составу исследуемого образца.

Сп-бы отбора:

1. если ве-во однородно и в жидком или газообр.состоянии, его перемешивают по всему объему и отбирают небольшое кол-во для анализа.

2. твердые сыпучие ве-ва перемешивают и отбирают среднюю пробу методом «конверта», насыпают и отбирают пробу в указанных точках.

3. в тв.несыпучих ве-х образец сверлят равномерно по всему объему и для анализа берут стружку.

Вскрытие перевод всех определяемых компонентов в удобное для анализа состояние (1.мокрое- растворение пробы в подходящем растворителе- вода, кислоты,2.сухое- исп-ся когда подобрать растворитель невозможно-прокаливание, )

20. гравиметрич.метод анализа, сущность, виды. Механизм образования осадка. Условия образования кристаллич .и аморфных осадков.

Гравметрический м-д анализа- основан на точном измерении массы навески выделенной либо в чистом виде, либо в виде соединения определенного раствора.

Взвешивание произв-ся на аналитич.весах с точностью до 0,0001 гр. Результат анализа проводится с округлением до сотых 0,01 гр.

v Метод отгонки- определяемую составную часть образца отгоняют накаливанием, нагреванием.

А) прямой м-д отгонки

Б) косвенный.

Методы отгонки явл.универсальными и имеют ограниченное применение.

v Метод осаждения- определяемый эл-т переводят в труднорастворимое соединение и по массе образовавшегося осадка расчитывают его содержание, выражая это содержаниев %от массы исходного образца.

Стадии:  I.   Растворение-навеску переводят в раствор.

    II. Осаждение- определяемый компонент осаждают в виде малорастворимого соединения.

                III. Отделение осадка- отд.осадок от растворафильтрованием  и промывают.

                IV. Прокаливание- осадок высушивают или прокаливают и точно взвешивают.

                V.   Расчет результата- по массе осадка и его форме рассчитывают содержание в нем компонента и выражают это содержание в %.

Вид осадка зависит какот индивидуальных свойств веществ, так и от условий осаждения.

Чаще всего работают с аморфными осадками, т.к кристаллич.не всегда можно получить.

21. формы осадка, требования к ним и осадителю.

На стадии прокаливаниямногие осадки претерпеваютхим.превращение:

- Осаждаемая форма- то соединение, в виде которого определяемый ион осаждается из раствора.

- Весовая форма- то соединение, которое взвешивают для получения окончательного результата.

Опред.ион                            соединитель                                    осаждаемая ф-ма               весовая ф-ма

SO4^2-                         +                  Ba²⁺                  →                         BaSO₄ ↓           →           BaSO₄

Требования косаждаемой форме: малая растворимость, крупнокристаллическая структура осадка, возм-ть легко и полностью переходить в весовую форму.

Требования к осадителю: специфичность, летучесть.

22. загрязнение осадка, борьба с загрязнением.

Образующийся в анализе осадок практич. всегда явл.загрязненным, т.е содержит примеси посторонних веществ.

v соосаждение.

v ___________________

механизмы протеканиясоосаждения:

1. адсорбция- осаждение примесей на поверхности формирования осадка.

2. окклюзия- захват примеси внутрь осадка, при его быстрой кристаллизации.

3. изоморфизм- образование смешанных кристаллов.

4. образование хим.осаждений.

vпослеосаждение (1,3,4).

Для удаления примесей используют приемы:промывание осадка

                                                                               созревание осадка

                                                                                перекристаллизация

                                                                               

23.сущность титриметрического .метода анализа. Требования к реакциям в титриметрии. СП-бы фиксирования точки экв.

Титриметрический метод анализа основан на точном измерении объема реагента, затрачиваемого на реакцию с определяемыми ионами.

Виды титр.м-да анализа:

v кислотно-основное

v окислительно-восстановительное

v комплексо-метрическое

v осадительное.

По способу титрования: прямое, обратное, заместительное.

В ходе анализа требуется точно заметить момент наступления эквивалента, или зафиксировать точку экивалентности.

1 индикаторный- в реакц.смесь + индикатор, кот.в точке экв.меняют цвет.

2 безиндикаторный- если титрант окрашен, то добавляют или его избыток, и появляется неисчезающее окрашивание р-ра.

В титр.методе р-ции должны: протекать быстро, количественно, д/существовать возм-ть фиксировать точку эквивалентности, д/отсутствовать побочные реакции.

24.Кислотно-основное титрование, сущность метода, виды, оласть применения. Построение кривых титрования.

Относятся методы, в основе которых лежит реакция нейтрализации.

Н⁺+ОН^-→Н₂О

Различают: Ацидиометрию- определение оснований, титруя их кислотами.

                     Алкалиметрия- щелочами.

Метод исп-ся для определения сильных и слабых кислот и оснований, солей подвергающихся гидролизу.

Характеристикой р-ра, изменяющегося в ходе кисл.-осн.титрования явл. рН.

Кривая, показывающая изменение рН р-ра, изменяющаяся в зависимости от раствора прибавленного титранта наз. Кривой кислотно-основного титрования. В основе метода лежит скачок рН.

25.кислотно-основные индикаторы. Ионно-хромофорная теория индикаторов.

Для фиксирования точки экв-ти в р-р + спец.ве-во индикатор.

К индикаторам осн.-кисл.титр-я предъявляют след.требования.

1. окраска индикатора д/б интенсивной.

2. окраска индикатора при близких значениях рН д/сильно различаться.

3. изменение окраски д/происходить в узком интервале рН.

4. изменение окраски д/б обратимым.

Титр-е предст.собой слабые органические кислоты или основания, у которых неонизированные молекулы и ионы имеют разл.окраску.

Изменение окраски инд.происходит не при всяком изменении рН, а лишь внутри опр.интервала значений рН, кот.наз. интервалом перехода индикатора.

Середина этого интервала при кот. заканчивается титрование с данным индикатором наз. его показателем титрования.

Фенолфталеин 9,0 рТ

Лакмус             7,0 рТ

Метил.красн.    5,5 рТ

Метил.оранж.   4,0 рТ.

Показатель титрования д/находится в области скачка на кривой титрования!!!

Экстракция –процесс избирательного растворения отдельных компонентов смеси ве-в в каком-либо растворителе.

27. Примеры окислительно-восстановительного титрования:перманганатометрия. Возможности метода, особенности фиксирования точки экв-ти.

Для опр-я многих неорганич.и органич.ве-в исп-т перманганат калия.

1. прямой метод титрования- когда р-ция происх.в сильно кислом р-ре.

2. косвенное- когда ионы осаждают в виде оксалатов, затем титруют перманганатом связанную с Ме щавелевую к-ту или ее избыток, введенный в р-р при осаждении.

Многие органич.ве-ва так же окисляются перманганатом, но р-ция обычно протекает медленно и исп-т косвенное титр-е.

При титр-ии перм. Обычно не используют индикаторы, т.к окраска и так достаточно выражена для установления точки эквивалентности.

Преимущества метода:

1. исходные стандартные р-ры перм.окрашены в малиновый цвет, поэтому точку экв.можно определить по цвету-прямым миетодом, или по бесцветной окраске-косвенным методом.

2. титр-е м/осуществлять в кислой или щелочной среде.

3. перм.явл.дешевым и доступным реагентом.

Недостатки:

1. исх.реагент перм.калия трудно получить в чистом виде.

2. некот.р-ции протекают при комн.темп.медленно.

3. стандартные р-ры перм.не очень устойчивы.

28. Примеры окислительно-восстановительного титрования: иодометрия. Возможности метода, особенности фиксирования точки экв-ти.

иодометрия-метод анализа, при котором о кол-ве определяемого ве-ва судят по кол-ву поглащенного или выделенного иода.

Окислитель-иод, кот.всупает в р-цию с некот.восстановителями.

J2+2e↔2J^-

Опр-е иод.методом проводят как прямым, так и обратным титрованием. Кол-во выделившегося иода определяют титрованием его р-ром тиосульфата натрия.

Очень чувствительным явл.р-р крахмала.

Если к р-ру какого-либо восст-ля+ р-р иода, то в точке экв. От линии кпли иода р-р в присутствии крахмала приобретет неисчезающую синюю окраску. Но при постепенном добавлении восст-ля к р-ру иода окраска будет исчезать.

В иодометрии нужно иметь рабочий р-р иода для определения восстановителя.

29. комплексонометрическое титрование, комплексометрическое титр-е. построение кривых титрования, фиксирование точки экв-ти.

комплексонометрическое титрование основано на реакциях комплексообразования

растворы ве-в, способные образовывать комплексные соединения это титранты. Среди них исп-ся ткаие комплексообразователи, как J^-, Cl^-, Cr^- и т.д.

В кач.титрантов исп-т растворы комплексонатов (этилен, тетроуксусная к-та и ее соли).

комплексон 2

Использование комплексонов в титриметрии выделило этот СП-б титрования в отд.область комплексометрического титрования-комплексонометрическое титрование.

Осн.хар-кой р-ра явл.концентрация ионов Ме в нем.

Кривая титрования строится в координатах.

Для фиксирования точки экв.исп-ся так наз.металоиндикаторы, кот.явл.органич.красителями, образованными ионами Ме. Окрашенные комплексные соединения менее прочны, чем компл-с Ме с комплексоном.

Комплексоны не явл.спец.реагентами, поэтому увеличить силиктивность их действия, т.е определить ионы в присутствии других, можно лишь с изменением рН р-ра.

34. атомная эмиссионная спектрометрия. Качественный и количественный спектральный анализ.

атомная эмиссионная спектрометрия-физич.метод определения хим.состава ве-ва по его спектру, испускаемому возбуждаемыми атомами.

Суть метода: устройство для ввода пробы + источник возбуждения  (пламя горелки). Под воздействием высоких температур растворитель испаряется, а ве-во перводится в атомароное сот-е, и атомы возбуждаются. Затем атомы возвращаются в исходное сотояние, испуская при этом избыточную энергию. Это излучение проходит ч-з диспергирующий элемент, где оно разлагается в спектр, после чего улавливаетяс фотоэлементом.

С=

Вид спектра явл.качественной хар-кой ве-ва, а интенсивность линий спектра явл.количественной хар-кой.

Т.к число линий атомов в спектре велико, то для аналитич.цепей исп-ся не все линии, а лишь некоторые из них-это так наз.аналитические линии.

35.Атомно-абсорбционная спектрометрия, сущность метода

метод основан на поглащении лучей атомами в газовой фазе, образующийся в пламени, при распылении в нем исследуемого р-ра.

Метод предполагает создание слоя поглащающего атомного пара, пропускание пучка лучей ч-з слой, разложение прошедшего потока в спектр и измерение оптич.плотности.

Концентрацию Эл-та м/находить по методу градуированного графика

36. Понятие о других спектральных методах анализа: люминесцентный, рефрактрометрический.

Люминесцентный.

В опр.условиях поглащенная атомами энергия м/выделяться в виде лучистой энергии. Люминесцентное свечение м/б вызвано действием разл. видов энергии. Свечение ве-ва м/происходить под влиянием бомбардировки его потоком электронов- катодными лучами. Такое свечение наз-ся катодо-люминисценцией, оно исп-ся  в лампах дневного света. Под влиянием энергии хим.реакции м/происходить свечение, называемое химиялюминисценцией. Свечение м/б вызвано поглащением лучистой энергии- фотолюминисценция.

По хар-ру люминисцентного свечения различают фосфоросценцию (свеч.продолжающееся после удаления источника свечения) и фиуоросценцию (свеч.прекращающееся сразу же после удаления источника возбуждения свечения).

Все эти виды свечения схожи по своейприроде и объединяются общим понятием – люминисценция.

Рефрактометрический основан на определении показателя (коэф-та) преломления исследуемого ве-ва.

Если луч света переходит из одной среды в другую, то он частично отражается от поверхности раздела, а частично преломляется.

Показателемпреломления наз-т отношение sin угол падения луча света кsin угла его преломления.

37. электрохимические методы анализа, обзор, краткая хар-ка.

Основаны на взаимодействии ве-вас эл.током.

1. электровесовой- определяемыйэл-т выделяют электролизом. Хар-ся высокой точностью, применяется для определения компонентов сплавов. Недостаток-энергоемкость, непродолжительность по времени.

2. кулонометрический- основан на измерении кол-ва электричества, затраченного на р-цию с определяемым ионом. Расчеты ведутся по з-ну Фарадея.

3. кондуктометрический- основан на измерении электропроводности исследуемого р-ра.. ЭС-электропроводность опр-ся суммарным соединением всех ионов.

4. потенциометрический

5. полярографический

6. амперометрическое титрование- в кач.индикаторного электрода исп-ся полярографич.устр-во

38 потенциаметрический м-д

измерения проводят в так наз.эл.хим.ячейке, это система из 2х электродов, погруженных в исследуемый р-р и соединенных с измерительным прибором.

По роли в анализе электроды:

· индикаторный-электрод, потенциал которого зависит от концентрации определяемых ионов в исследуемом р-ре. Исп-ся в кач.электрода стеклянный, металлический э-д.

Ур-е Нернста:          

· электрод сравнения-потенциал его постоянен, независимо от протекания какой-либо р-ции в р-ре.

39. потенциаметрический м-д анализа: прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование.

1. прямая потенциометрия-измеряют ЭДС гальв.элемента и по урю Нернста рассчитывают концентрацию определяемых ионов.

2. потенциометрическое титрование- исследуемый р-р титруют подходящим элементом, одновременно следя за изменением потенциала электрода.

Положение точки экв.опр-ся графически. Интегральная кривая

Для получения более точных рез-тов исп-т дифференциальную кривую или метод Грана

В случае прямых потенциаметрич.измерений исп-ся след.способы расчета концентрации:

1. м-д градуированного графика

2. метод прямых расчетов (ур-е Нернста)

3. метод добавок.

40 полярографический метод. Сущность, схема прибора

Основан на использовании концентрационной поляризации, возникающей в процессе электролиза, на электроде с малой поверхностью. В кач.такого исп-ся ртутный капающий электрод. Капля ртути, вытекающая из капиляра с опр.периодичностью, анодом при этом служит слой ртути на дне полярогорафич.ячейки.

Ток овнешнего источника идет на реохорд (R) , при пом. (R) на ячейку плавно подается напряжение. Пока напряжение невелико, то и потенциал не большой, и восстановление ионов на катоде не происходит. Ток ч-з ячейку практич.не идет (участок 1)

При пост.увеличении напряжения потенциал катода тоже увелич-ся, и достигает значения достаточного для восстановления ионов из р-ра. сила тока проходящая ч-з р-р резко возрастает (участок 2).

Далее при увеличении напряжения достигается такое значение потенциалакатода, при котором все ионы успевают разрядиться (участок 30.

Величина тока, протекающая ч-з раствор достигает предельного значения и наз-сядиффузионным предельным током. Т.о, зависимость напряжения имеет вид ступеньки или полярографической волны.

Если в р-ре присутств.неск.ионов, способных восстанавливаться при разл.значениях потенциала, то кол-во ступенек на полярограмме возрастает.

Ур-е полярографич.волны:

41. Полярографическая волна, качественный и количественный полярографич.анализ.

Ур-е полярографич.волны:

величина, приложенного к ячейке напряжения связанасилой, проходящей ч-з раствор тока уравнением полярографич.волны.

где, Е_1/2 так называемы потенциал полуволны, явл.качественной характеристикой иона. Это то значение потенциала, при котором сила тока, протекающего ч-з раствор достигает половины величины Jдиф. (диффузионной силы тока).

Количественной хар-кой явл.высота полярографической волны, или величина предельного Jдиф., которая прямо пропорциональна концентрации ионов.

43. Экстракция –сущность метода, количественные хар-ки.

Экстракция процесс распределения растворен­ного вещества между двумя несмешивающимися жидкими фа­зами и основанное на этом выделение и разделение веществ.

Процесс экстракции характеризуют следующими основными величинами;

константа экстракции, константа распределения Р, коэффициент распределения Е, степень извлечения R, фактор разделения S.

Разделение веществ методом экстракции основано на раз­личной растворимости их в несмешивающихся растворителях. Если какое-либо вещество способно растворяться в двух несмешивающихся растворителях, например в воде и в каком-нибудь органическом растворителе, то оно распределяется между этими двумя растворителями и устанавливается равновесие:

А_вода↔А_р-тель

По закону распределения, если распределяемое вещество в обеих фазах находится в одной и той же форме, то концентра­ции его в этих фазах связаны зависимостью:

[А_р-тель]/[ А_вода] = E

где Е - коэффициент распределения.

Коэффициент распределения зависят от температуры, свойств вещества и свойств фаз. Зависимость коэффициента распределения от температуры может быть самой разнообразной. В одних случаях с повышением температуры коэффициент распределения увеличивается — экстрагирование улучшается, в других коэффициент распределения уменьшается — экстрагиро­вание ухудшается.

Метод экстр.очень прост и эффективен. В делительной воронке встряхивают исследуемы р-р с органическим растворителем и после расслоения жидкостей выливают их последовательно из воронки. С пом.этого метода можно извлекать ве-ва из очень разбавленных растворов.

44.Хроматография –теоретич.основы, классификация методов.

Хроматография - это физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ сорбционными методами в динамических условиях. Метод основан на различном распре­делении веществ между двумя несмешивающимися фазами - подвижной и неподвижной.

Подвижной фазой может быть жидкость или газ, неподвижной фазой - твердое вещество, которое называют носителем.

Таким, образом, хроматографию можно определить как процесс, ос­нованный на многократном повторении актов сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фазы вдоль непод­вижного сорбента.

Хроматографический метод анализа разработан русским ботаником М.С.Цветом в 1903 г. С помощью этого методаон разделил хлорофилл растений на неск.веществ.

Различные методы хроматографии можно классифицировать:

По агрегатному состоянию фаз различают жидкостную и газовую хроматографию.

Разделение веществ протекает по разному механизму, в зависимости от природы сорбента и веществ анализируемой смеси.

По механизму взаимо­действия вещества и сорбента различают сорбционные методы, основан­ные на законах распределения (адсорбционная, распределительная, ионо­обменная хроматография и др.), гельфильтрационные (проникающая хро­матография), основанные на различии в размерах молекул разделяемых веществ.

По технике выполнения хроматографию подразделяют на колоночную, когда разделение веществ проводится в специальных ко­лонках, и плоскостную: тонкослойную и бумажную. В тонкослойной хроматографии разделение проводится в тонком слое сорбента, в бумаж­ной - на специальной бумаге.

В соответствии с режимом ввода пробы в хроматографическую систему различают фронтальную, элюентную и вытеснительную хроматогра­фию.

В вытеснительном методе после введения пробы и предварительного разделения слабоактивным элюентом состав элюента меняется таким обра­зом, что он взаимодействует с неподвижной фазой (НФ) каждого из ком­понентов анализируемой смеси. Вследствие этого новый элюент вытесняет компоненты, которые выходят из колонки в порядке возрастания взаимо­действия с НФ. В этом методе не достигается достаточно полное разделе­ние из-за частичного перекрывания зон.

Наибольшее распространение получил элюентный режим хроматографирования, позволяющий получать в чистом виде все компоненты пробы

45.Сп-бы проведения хроматографич.анализа, вид выходных кривых. Проявительный СП-б: качественный и количественный хр.анализ.

46. Другие виды хроматографии.

В газовой хроматографии (ГХ) в качестве ПФ используют инертный газ (азот, гелий, водород), называемый газом-носителем. Пробу подают в виде паров, неподвижной фазой служит или твердое вещество - сорбент (газо-адсорбционная хроматография) или высококипящая жидкость, нанесенная тонким слоем на твердый носитель (газожидкостная хроматография).

Ионообменная хроматография (ИХ) является разновидностью жидко­стной хроматографии и в аппаратурном оформлении ничем не отличается от других видов жидкостной колоночной хроматографии. В основе ионо­обменной хроматографии лежит процесс обмена между ионами анализи­руемого раствора (ПФ) и подвижными ионами того же знака ионообменника (НФ).

В качестве ионообменников или ионитов обычно используют синтети­ческие полимерные вещества, называемые ионообменными смолами. Они состоят из матрицы (R) и активных групп, содержащих подвижные ионы.

Ионообменную хроматографию применяют для разделения фенолов, карбоновых кислот, оснований. Часто иониты используют для предварительного разделения сложных смесей на менее сложные. На ионном обмене основано получе­ние ионитного молока для детского питания. Ионный обмен используют для очистки натуральных соков от ионов тяжелых металлов. Ионообмен­ные смолы применяют для получения ионообменных мембран.   

Гельпроникающая хроматография (ГПХ) представляет собой метод разделения молекул, основанный на различии из размеров.

В качестве НФ в ГПХ используют частицы, имеющие определенные размеры пор. Это различного рода гели (мягкие, полужесткие и жесткие). В качестве ПФ служат водные или органические элюенты.

Т. о., при помощи ГПХ можно разделить смеси веществ в за­висимости от размеров их молекул. Так можно разделить полипептиды, белки и другие макромолекулы.

Гельпроникающая хроматография на колонке используется для очистки пестицидов, а также жирорастворимых витаминов перед их определением методом ВЖХ

По механизму разделения различают распределительную, адсорбцион­ную, осадочную и другие виды бумажной хроматографии (БХ). В распре­делительной жидкость-жидкостной хроматографии бумага, приготовлен­ная из специальных сортов хлопка, выполняет роль носителя неподвижной жидкой фазы (НФ), в качестве которой часто выступает вода, адсорбиро­ванная парами бумаги. В таком случае гидрофильная бумага используется для нормально-фазовой хроматографии.

Растворителями (ПФ) являются спирты (метанол, этанол, н-пропанол, бутанол), простые эфиры (этиловый, метиловый), кетоны (ацетон, ацетил-ацетон), эфиры органических кислот (метилацетат, этилацетат), пиридин, хлороформ. Чаще используются смеси растворителей

Тонкослойная хроматография (ТСХ) является одним из наиболее про­стых и эффективных экспресс-методов разделения и анализа веществ в пищевых продуктах, биологических жидкостях и других объектах, не тре­бующих сложного оборудования. В то же время метод обладает высокой избирательностью и чувствительностью (низким пределом обнаружения). Этим методом можно определить 10-20 мкг вещества с точностью до 5-7%.

В зависимости от природы НФ тонкослойная хроматография может быть адсорбционной и распределительной. Наиболее широко применим в ТСХ первый вариант разделения.

Хроматографическое разделение смеси на колонке вследствие медлен­ного продвижения ПФ занимает много времени. Для ускорения процесса хроматографирование проводят под давлением. Этот метод называют вы­сокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЖХ)

Модернизация аппаратуры, применяемой в классической жидкостной колоночной хроматографии, сделала ее одним из перспективных и совре­менных методов анализа. Высокоэффективная жидкостная хроматография является удобным способом разделения, препаративного выделения и про­ведения качественного и количественного анализа нелетучих термола­бильных соединений как с малой, так с большой молекулярной массой.