Файл: Лекция Историческая справка и основные положения аналитической химии.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 37
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
– заключается в определении количественного содержания отдельных составных частей сложного вещества.
Количественные химические методы классифицируют:
веществом.
Волюмометрические методы в зависимости от агрегатного состояния реагента делят на:
а) газоволюметрические методы, которые основаны на избирательном поглощении определяемого компонента газовой смеси и измерением объема смеси до и после поглощения;
б) ликвидоволюметрические (титриметрические или объѐмные) методы основаны на измерении объема жидкого реагента,
израсходованного на взаимодействие с определяемым веществом.
8
Лекция № 2. Стадии аналитического процесса
Решение аналитической задачи осуществляется путем выполнения анализа вещества. По терминологии ИЮПАК анализом* называют процедуру получения опытным путем данных о химическом составе вещества.
Независимо от выбранного метода проведение каждого анализа складывается из следующих стадий:
└─────────── Методика анализа ────┘
Рис1. Схематическое изображение аналитического процесса.
1.Отбор проб
Проведение химического анализа начинают с отбора и подготовки пробы к анализу. Следует отметить, что все стадии анализа связаны между собой. Так, тщательно измеренный аналитический сигнал не дает правильной информации о содержании определяемого компонента, если неправильно проведен отбор или подготовка пробы к анализу. Погрешность при отборе пробы часто определяет общую точность определения компонента и делает бессмысленным использование высокоточных методов. В свою очередь отбор и подготовка пробы зависят не только от природы анализируемого объекта, но и от способа измерения аналитического сигнала. Приемы и порядок отбора пробы и ее подготовки настолько важны при проведении химического анализа, что обычно предписываются Государственным стандартом (ГОСТ).
Рассмотрим основные правила отбора проб:
9
2.Подготовка пробы к анализу
Как правило, главное в этой стадии – это усреднение и растворение пробы.
3.Стадия измерения
Энергетическое или вещественное воздействие на пробу приводит к появлению динамических сигналов (изменение окраски, фазовые превращения и т.п.).
На заключительном этапе измерения аналитические сигналы регистрируют тем или иным способом и получают регистрограммы, фотографии, наборы чисел и т.д. Для выражения связи между результатами анализа и измерительными данными используют обычно следующие способы:
1)Табличное сопоставление (качественный анализ) – схема хода химического систематического анализа).
2)Графическое представление – для решения задач количественного анализа.
Это кривые и диаграммы титрования, различные градуировочные графики.
3)Функциональные уравнения.
Полученное цифровое значение подставляют в формулу, например, в уравнение титрования:
V1H1=V2H2 ;
H1= V2H2 /V1
10
4.Оценка результатов измерений
Это заключительная аналитическая стадия, ее осуществляют, рассчитывая случайные и систематические погрешности (ошибки). Установление химического состава вещества относится к метрологическим процедурам, связано это с тем, что в аналитической химии измерение носит не прямой, а косвенный характер, так как измеряется не число химических частиц, а, например, их общая масса, физические свойства, расход реагента и т.д. Кроме того, компоненты химической системы оказывают взаимное влияние, и часто очень сильное, что приводит к искажениям аналитических сигналов. Все это вызывает появление погрешностей при каждом аналитическом определении.
Результаты количественного анализа оценивают такими метрологическими характеристиками, как правильность и воспроизводимость.
Если при параллельных опытах получают близкие значения количеств или концентраций определяемого вещества, то такие результаты называют воспроизводимыми.
Если полученные значения близки к истинному, то говорят о правильности результатов анализа.
Результаты могут быть правильными и воспроизводимыми; воспроизводимыми, но неправильными; неправильными и невоспроизводимыми.
Все усилия химиков-аналитиков направлены на разработку методов и методик анализа, обеспечивающих правильные и воспроизводимые результаты.
Результат анализа –среднее значение результатов параллельных определений,характеризуется значением границ доверительного интервала (стандартным отклонением), а также воспроизводимостью и правильностью (точностью) анализа.
Количественные химические методы классифицируют:
1. Гравиметрический (весовой) | метод | анализа | основан | на выделении | |||||||
| определяемого вещества в чистом виде и его | ||||||||||
| взвешивании. | | | | | | |||||
Гравиметрические методы по способу получения продукта реакции делят: | |||||||||||
а) | химиогравиметрические методы | основаны | на | измерении массы | |||||||
| продукта химической реакции; | | | ||||||||
б) | электрогравиметрические методы | основаны на измерении массы | |||||||||
| продукта электрохимической реакции; | ||||||||||
в) | термогравиметрические методы | основаны | на | измерении массы | |||||||
| вещества, | образующегося | при | термическом | |||||||
| воздействии. | | | | | | | ||||
2. Волюмометрические методы | анализа | основаны | на | измерении объема | |||||||
| реагента, израсходованного | на | взаимодействие с |
веществом.
Волюмометрические методы в зависимости от агрегатного состояния реагента делят на:
а) газоволюметрические методы, которые основаны на избирательном поглощении определяемого компонента газовой смеси и измерением объема смеси до и после поглощения;
б) ликвидоволюметрические (титриметрические или объѐмные) методы основаны на измерении объема жидкого реагента,
израсходованного на взаимодействие с определяемым веществом.
-
зависимости от типа химической реакции выделяют методы объемного анализа:
-
протолитометрия – метод, основанный на протекании реакции нейтрализации;
-
редоксометрия – метод, основанный на протекании окислительно-восстановительных реакциях;
-
комплексонометрия – метод, основанный на протекании реакции комплексообразования;
-
методы осаждения – методы, основанные на протекании реакций образования осадков.
-
Кинетические методы анализа основаны на определении зависимостискорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ.
8
Лекция № 2. Стадии аналитического процесса
Решение аналитической задачи осуществляется путем выполнения анализа вещества. По терминологии ИЮПАК анализом* называют процедуру получения опытным путем данных о химическом составе вещества.
Независимо от выбранного метода проведение каждого анализа складывается из следующих стадий:
-
отбор пробы (пробоотбор); -
подготовка пробы (пробоподготовка); -
измерение (определение);
-
обработка и оценка результатов измерений.
Объект | Отбор | Подготовка | Изме- | Обработка | | |
исследования | пробы | пробы | рение | данных | → | Информация |
| | | | | | |
-
Метод анализа ─┘
└─────────── Методика анализа ────┘
Рис1. Схематическое изображение аналитического процесса.
1.Отбор проб
Проведение химического анализа начинают с отбора и подготовки пробы к анализу. Следует отметить, что все стадии анализа связаны между собой. Так, тщательно измеренный аналитический сигнал не дает правильной информации о содержании определяемого компонента, если неправильно проведен отбор или подготовка пробы к анализу. Погрешность при отборе пробы часто определяет общую точность определения компонента и делает бессмысленным использование высокоточных методов. В свою очередь отбор и подготовка пробы зависят не только от природы анализируемого объекта, но и от способа измерения аналитического сигнала. Приемы и порядок отбора пробы и ее подготовки настолько важны при проведении химического анализа, что обычно предписываются Государственным стандартом (ГОСТ).
Рассмотрим основные правила отбора проб:
-
Результат может быть правильным только в том случае, если проба достаточно представительна, то есть точно отражает состав материала, из которого она была отобрана. Чем больше материала отобрано для пробы, тем она представительней. Однако с очень большой пробой трудно работать, это увеличивает время анализа и расходы на него. Таким образом, отбирать пробу нужно так, чтобы она была представительной и не очень большой.
-
Понятие «анализ» в философском смысле – это процесс мысленного или фактического разложения целого на составные части. Сущность первоначально имевшегося целого затем познают, воссоздавая его воображаемым синтезом. Анализ и синтез взаимосвязаны и дополняют друг друга.
9
-
Оптимальная масса пробы обусловлена неоднородностью анализируемого объекта, размером частиц, с которых начинается неоднородность, и требованиями к точности анализа.
-
Для обеспечения представительности пробы необходимо обеспечить однородность партии. Если сформировать однородную партию не удается, то следует использовать расслоение партии на однородные части.
-
При отборе проб учитывают агрегатное состояние объекта.
-
Должно выполняться условие по единообразию способов отбора проб: случайный отбор, периодический, шахматный, многоступенчатый отбор, отбор «вслепую», систематический отбор.
-
Один из факторов, который нужно учитывать при выборе способа отбора пробы – возможность изменения состава объекта и содержания определяемого компонента во времени. Например, переменный состав воды в реке, изменение концентрации компонентов в пищевых продуктах и т.д.
2.Подготовка пробы к анализу
Как правило, главное в этой стадии – это усреднение и растворение пробы.
-
Начальную пробу (генеральную) гомогенезируют и усредняют методом квартования до такого количества, которое используется для анализа (лабораторная проба).
-
Растворение пробы, сопровождается переводом определяемого компонента в раствор. Различают „мокрое‖ и „сухое‖ озоление.
3.Стадия измерения
Энергетическое или вещественное воздействие на пробу приводит к появлению динамических сигналов (изменение окраски, фазовые превращения и т.п.).
На заключительном этапе измерения аналитические сигналы регистрируют тем или иным способом и получают регистрограммы, фотографии, наборы чисел и т.д. Для выражения связи между результатами анализа и измерительными данными используют обычно следующие способы:
1)Табличное сопоставление (качественный анализ) – схема хода химического систематического анализа).
2)Графическое представление – для решения задач количественного анализа.
Это кривые и диаграммы титрования, различные градуировочные графики.
3)Функциональные уравнения.
Полученное цифровое значение подставляют в формулу, например, в уравнение титрования:
V1H1=V2H2 ;
H1= V2H2 /V1
10
4.Оценка результатов измерений
Это заключительная аналитическая стадия, ее осуществляют, рассчитывая случайные и систематические погрешности (ошибки). Установление химического состава вещества относится к метрологическим процедурам, связано это с тем, что в аналитической химии измерение носит не прямой, а косвенный характер, так как измеряется не число химических частиц, а, например, их общая масса, физические свойства, расход реагента и т.д. Кроме того, компоненты химической системы оказывают взаимное влияние, и часто очень сильное, что приводит к искажениям аналитических сигналов. Все это вызывает появление погрешностей при каждом аналитическом определении.
Результаты количественного анализа оценивают такими метрологическими характеристиками, как правильность и воспроизводимость.
Если при параллельных опытах получают близкие значения количеств или концентраций определяемого вещества, то такие результаты называют воспроизводимыми.
Если полученные значения близки к истинному, то говорят о правильности результатов анализа.
Результаты могут быть правильными и воспроизводимыми; воспроизводимыми, но неправильными; неправильными и невоспроизводимыми.
Все усилия химиков-аналитиков направлены на разработку методов и методик анализа, обеспечивающих правильные и воспроизводимые результаты.
-
Результат, получаемый при однократном проведении последовательных операций, предусмотренных методикой анализа, называют единичным определением.
-
Параллельные определения –получение нескольких результатов единичныхопределений для одной пробы в практически одинаковых условиях.
Результат анализа –среднее значение результатов параллельных определений,характеризуется значением границ доверительного интервала (стандартным отклонением), а также воспроизводимостью и правильностью (точностью) анализа.
| | εр•100 | |
х ± εр, | = | _ | (%) (точность анализа) |
| | х | |