كان V. Ostwald مهتمًا طرق مفيدة للتحليل. على وجه الخصوص، درس أطياف الامتصاص لمختلف المحاليل في المنطقة المرئية، وباستخدام 300 نظام مختلف، أظهر أن لون محلول الإلكتروليت في ظل ظروف التفكك الكامل يتحدد عن طريق الامتصاص الإضافي للضوء بواسطة أيوناته؛ فكرة كان لـ V. Ostwald، الذي تم التعبير عنه في رسالة إلى S.، أهمية عملية أكبر. يعود تاريخ أرينيوس إلى عام 1892. وكانت المناقشة تدور حول إمكانية التحديد المباشر لقياس الجهد لتركيزات منخفضة جدًا من أيونات المعادن من القوة الدافعة الكهربائية لجهد كلفاني مناسب خلية. ومع ذلك، ظهرت طرق التحليل المباشر لقياس الجهد للأشياء الحقيقية في وقت لاحق - بالفعل في القرن العشرين.
لسوء الحظ، في الكتب المدرسية المحلية حول الكيمياء التحليلية، عادة ما يتم ذكر اسم دبليو أوستفالد فقط فيما يتعلق بـ (قانون التخفيف ونظرية المؤشرات؛ ويتم تقديم إنجازاته النظرية الأخرى دون الرجوع إلى المؤلف. ولكن النقطة ليست كذلك على وجه الخصوص، يجب الاعتراف بأن دبليو أوستفالد ومدرسته هم الذين رفعوا أساليب التحليل الكيميائي من المستوى التجريبي إلى المستوى الأعلى القائم على النظرية، مما جعل من الممكن اختيار ظروف التحليل المثلى والكواشف المناسبة مسبقًا، وكذلك التنبؤ أخطاء منهجية كتب الكيميائي الروسي الشهير P. I. Walden أن كتب V. Ostwald هي دليل حقيقي للاكتشافات في الكيمياء التحليلية.
يمكن تفسير التقليل من أهمية أعمال دبليو أوستوالد التحليلية الكيميائية (وغيرها) في بلدنا من خلال ظرفين عشوائيين نسبيًا. أولا، تسببت الأفكار الفلسفية لـ W. Ostwald في جدل حاد، حيث تعرض لانتقادات حادة من قبل العديد من العلماء والشخصيات العامة الشهيرة. على وجه الخصوص، اعتبر لينين أوستوالد "كيميائيًا عظيمًا جدًا وفيلسوفًا مشوشًا للغاية". تم نقل الموقف السلبي تجاه الأعمال الفلسفية لـ V. Ostwald عن قصد أو عن غير قصد إلى عمله ككل. ثانياً ، بصفته أحد مبدعي النظرية "الفيزيائية" للحلول ، جادل V. Ostwald بشكل حاد مع الكيميائيين الروس ، الذين كانوا في الغالب مؤيدين للنظرية "الكيميائية" للحلول (D. I. Mendeleev، D. P. Konovalov، N. N. Beketov، إلخ. . ). وأدلى الجانبان بتصريحات قاسية دون داع. أصبح من الواضح لاحقًا أنه لم يكن أي من الطرفين في هذا النزاع على حق تمامًا، فقد اقتربت النظريات "الكيميائية" و"الفيزيائية" للحلول في دراسات ترطيب الأيونات (IA Kablukov)، ثم اندمجت، لكن أصداء الجدل القديم لا تزال قائمة شعرت طوال القرن العشرين.
بعد تقاعد دبليو أوستفالد (1906) وتوقف عن البحث النشط في مجال الكيمياء، طور طلابه وأتباعه نظرية التحليل بالمعايرة، وكثيرًا ما كانوا يتشاورون مع معلمهم. على وجه الخصوص، تم تحديد ثوابت التفكك للعديد من المؤشرات (E. Zalm، 1907). كان الإنجاز الرئيسي لمدرسة أوستوالد هو نمذجة عملية المعايرة في شكل منحنيات التعادل (ج. هيلدبراندت، 1913). وعلى هذا الأساس، كان من الممكن تقييم إمكانية معايرة الشوارد القوية والضعيفة، وحساب حدود التخفيف والأخطاء المرتبطة بالاختيار غير الدقيق للمؤشرات. كانت دراسة الدانماركي نيلز بيروم "نظرية المعايرة القلوية والحمضية" (1914) ذات أهمية كبيرة. وفي هذا الكتاب، ولأول مرة، ظهرت توصية واضحة بشأن أي الأحماض وأي القواعد يمكن معايرتها بدقة عالية بما فيه الكفاية، وأثبت بيروم نظريًا أنه إذا كان ثابت التفكك أقل من 10-10، فإن المعايرة مستحيلة حتى في المواد المركزة نسبيًا. حلول.
كان لاختراع المحاليل المنظمة أهمية عملية كبيرة لتطوير الكيمياء التحليلية في تلك السنوات. من الناحية النظرية، كان إدخال مفهوم "مؤشر الهيدروجين" (pH) مهمًا جدًا. نشأ كلا الابتكارين نتيجة لاستخدام أفكار أوستفالد حول التوازنات الأيونية، لكن أول من استخدمها لم يكن محللين، بل علماء الكيمياء الحيوية. في عام 1900، قام O. Fernbach وL. Euben بدراسة نشاط بعض الإنزيمات عند حموضة مختلفة للمحلول وتوصلا إلى استنتاج مفاده أن الثبات النسبي لنشاط الإنزيم عند إضافة الأحماض أو القلويات يتم تفسيره من خلال وجود أحماض في نفس المحلول. خليط من الفوسفات الأحادي وثنائي الهيدروجين ("خليط مثل القرص العازل للسيارة، يضعف تأثير الأحماض والقواعد"). بعد ذلك بقليل، بدأ عالم الكيمياء الحيوية المجري P. Seely في تقديم محاليل عازلة على وجه التحديد بتركيز معروف وثابت تقريبًا لأيونات الهيدروجين في عينات مصل الدم قيد الدراسة. على ما يبدو، كان B. Fels (طالب في Nernst) أول من استخدم محاليل الأسيتات والأمونيا العازلة في ممارسة التحليل الكيميائي في عام 1904.
من خلال دراسة نشاط الإنزيمات عند حموضة مختلفة للمحاليل، أثبت عالم الكيمياء الحيوية الدنماركي سورين سورينسن في عام 1909 أن التغير في نشاط الإنزيم لا يتحدد بطبيعة الحمض المضاف أو حتى تركيزه، ولكن من خلال تركيز أيونات الهيدروجين الناتجة عندما يضاف الحمض. تم تبسيط حسابات النشاط الأنزيمي بشكل كبير إذا تم استخدام اللوغاريتم العشري لتركيز هذه الأيونات، المأخوذة بعلامة معاكسة، كوسيطة، أي. مؤشر الرقم الهيدروجيني. صحيح أن S. Sørensen استخدم قيم الأس الهيدروجيني (عدد صحيح) الدائرية. وفي وقت لاحق إلى حد ما، تم تطوير طرق دقيقة إلى حد ما لقياس هذا المؤشر. وقد اعتمدت على استخدام مجموعة من المؤشرات الحمضية القاعدية الملونة أو على قياسات الجهد. تم تقديم مساهمة كبيرة في تطوير كلتا الطريقتين لقياس الرقم الهيدروجيني من قبل الكيميائي التحليلي الهولندي الشاب (1921) إسحاق موريتز كولثوف (1894-1997). في وقت لاحق (1927) انتقل إلى الولايات المتحدة، حيث كان لعدة عقود زعيمًا معترفًا به عمومًا للكيميائيين التحليليين الأمريكيين.
في عام 1926، نشر آي إم كولثوف دراسة ممتازة بعنوان "تحليل الحجم"، والتي لخصت الأسس النظرية للتحليل بالمعايرة ككل. لقد كان الأمر مهمًا بالنسبة لمصير هذه الطريقة كما كانت دراسة موهر في وقتها. بعد ذلك، على أساس هذا الكتاب، قام I. M. Kolthof بتجميع دليل من مجلدين حول تحليل المعايرة، ثم كتاب مدرسي عن الكيمياء التحليلية لطلاب الجامعات الأمريكية.
في مقدمة الدراسة، كتب آي إم كولثوف: "إن حقيقة أنني أجرؤ على جمع الأسس العلمية للتحليل الحجمي في الكتاب المقترح لها ما يبررها من خلال إمكانية، بمساعدة المعرفة النظرية، ليس فقط تحسين الأساليب المعروفة، ولكن أيضًا للعثور على أشخاص جدد. للقيام بذلك، عليك أن تأخذ في الاعتبار رد الفعل المناسب، وكذلك عمل المؤشر، بالتفصيل من وجهة نظر قانون العمل الجماعي. عندما يكون النظام في حالة توازن، يحدد التحليل الرياضي ببساطة إمكانية المعايرة، وإيجاد الظروف المثلى، وكذلك أخطاء المعايرة... وبالتالي، لا يلزم البحث عن طرق جديدة تجريبيًا بحتًا، ولكن في الغالب يمكنها ذلك يمكن استخلاصها نظريًا بالفعل." بالإضافة إلى التعميم والتحقق التجريبي من النتائج التي تم الحصول عليها سابقًا بواسطة J. Hillebrandt، E. Salm، N. Bjerrum وغيرهم من الكيميائيين الفيزيائيين في مدرسة W. Ostwald، التي ينتمي إليها I. M. Kolthoff نفسه أيديولوجيًا، طرح المؤلف العديد من أحكام جديدة وتأكيدها بالحسابات والتجارب. تم إجراء تحليل رياضي مفصل لمنحنيات المعايرة (ارتفاع القفزة، وحساب الإمكانات عند نقطة التكافؤ، ومعايير معايرة المخاليط، وما إلى ذلك). تتم مقارنة أخطاء المعايرة الناجمة عن عوامل مختلفة. في الوقت نفسه، يعتقد I. M. Kolthof أنه لا يمكن إجراء تنبؤات نظرية موثوقة إلا لتفاعلات التعادل وهطول الأمطار والتكوين المعقد. إن المعدل المنخفض الذي يتم به تحقيق التوازن والطبيعة التدريجية للعديد من عمليات الأكسدة والاختزال يجب أن تقلل بشكل كبير من قيمة التنبؤات النظرية المتعلقة بقياس الأكسدة والاختزال.
بدأ ر. بيتر في إنشاء الأسس النظرية لمعايرة الأكسدة والاختزال في عام 1898. كما اختبر في العديد من التجارب إمكانية تطبيق وصحة معادلة نيرنست الشهيرة (1889)، المستخدمة لبناء منحنيات معايرة الأكسدة والاختزال. F. Crotogino (الإمكانات الحقيقية، تأثير الرقم الهيدروجيني) ومؤلفون آخرون عملوا بنجاح في نفس المجال. كان عمل كولثوف في مجال قياس الأكسدة والاختزال مرتبطًا أيضًا بمعادلة نيرنست، لكن المؤلف درس بالتفصيل الجوانب الحركية لعمليات الأكسدة والاختزال، بما في ذلك التأثيرات الحفزية والتفاعلات المستحثة، ودرس العوامل المؤثرة على الإمكانات عند نقطة التكافؤ. في أعماله الأخرى، ابتكر آي إم كولثوف نظرية معايرة قياس الجهد والأمبيرومتر، وقد أدخل هو نفسه مصطلحي "معايرة الجهد ومعايرة الأمبيرومتر" إلى العلم. بمقارنة كتاب I. M. Kolthoff حول نظرية التحليل بالمعايرة مع الأقسام المقابلة من الكتب المدرسية اليوم حول الكيمياء التحليلية، لا يسع المرء إلا أن يتفاجأ بمدى حداثة محتوى وأسلوب كتاب مكتوب منذ 80 عامًا.
n تسمى مجموعة الطرق التقليدية لتحديد تركيب المادة من خلال تحللها الكيميائي المتسلسل "الكيمياء الرطبة" ("التحليل الرطب"). تتميز هذه الأساليب بدقة منخفضة نسبيًا، وتتطلب مؤهلات منخفضة نسبيًا من المحللين، ويتم الآن استبدالها بالكامل تقريبًا بالطرق الآلية الحديثة لتحديد تركيبة المادة.
ومع ذلك، فإن "الكيمياء الرطبة" لها ميزة على الطرق الآلية - فهي تسمح، من خلال إجراءات موحدة (تحليل منهجي)، بتحديد التركيب والحالات التأكسدية المختلفة للعناصر بشكل مباشر.
جنبا إلى جنب مع الطرق الكيميائية الكلاسيكية، يتم استخدام الطرق الفيزيائية والفيزيائية والكيميائية (الآلية) على نطاق واسع. وهي تعتمد على قياس الخصائص البصرية والكهربائية والامتزازية والتحفيزية وغيرها من الخصائص للمواد التي تم تحليلها، اعتمادًا على كميتها (التركيز).
عادة، يتم تقسيم هذه الأساليب إلى المجموعات التالية: الكهروكيميائية (قياس الموصلية، الاستقطاب، قياس الجهد، وما إلى ذلك)؛ الطيفية أو البصرية (التحليل الطيفي للانبعاث والامتصاص، قياس الضوء، قياس الألوان، قياس الكلية، تحليل الانارة، وما إلى ذلك)؛ الأشعة السينية (التحليل الطيفي للأشعة السينية للامتصاص والانبعاث، وتحليل طور الأشعة السينية، وما إلى ذلك)؛ اللوني (السائل والغاز والكروماتوغرافيا الغازية السائلة، وما إلى ذلك)؛ القياس الإشعاعي (تحليل التنشيط، وما إلى ذلك)؛ قياس الطيف الكتلي.
الطرق المذكورة، على الرغم من أنها أدنى من الطرق الكيميائية من حيث الدقة، إلا أنها تتفوق عليها بشكل كبير من حيث الحساسية والانتقائية وسرعة التنفيذ. تتراوح دقة الطرق الكيميائية عادةً بين 0.005-0.1%؛ تبلغ نسبة الأخطاء في التحديد بالطرق الآلية 5-10٪، وأحيانًا أكثر بكثير.
عند استخدام الطرق الفيزيائية والفيزيائية والكيميائية، عادة ما تكون هناك حاجة إلى كميات صغيرة من المواد. يمكن إجراء التحليل في بعض الحالات دون تدمير العينة؛ في بعض الأحيان يكون من الممكن أيضًا التسجيل المستمر والتلقائي للنتائج. تُستخدم هذه الطرق لتحليل المواد عالية النقاء وتقييم إنتاجية المنتج ودراسة خصائص المواد وبنيتها.
قياس الجهد (من اللاتينية - القوة والقدرة والقياس اليوناني) ، طريقة كهروكيميائية للبحث وتحليل المواد، على أساس اعتماد جهد القطب الكهربائي E على النشاط الديناميكي الحراري (التركيز) لمكونات الكهروكيميائية رد فعل.
حيث الجهد القياسي E 0، ثابت الغاز R، درجة الحرارة T، ثابت F- فاراداي، عدد n من الإلكترونات المشاركة في التفاعل، a، b، . . . ، ر، ص. . . -معاملات العناصر المتكافئة لمكونات التفاعل A، B، . . . ، M، P (والتي يمكن أن تكون أيونات وجزيئات في الطور السائل أو الصلب أو الغازي). n تعتبر أنشطة المكونات الصلبة والغازية والمذيبات وحدة. ن ن ن
n في قياسات الجهد، يتم تكوين خلية كلفانية ذات قطب كهربائي مؤشر، تعتمد إمكاناتها على نشاط واحد على الأقل من مكونات التفاعل الكهروكيميائي، والقطب المرجعي، والقوة الدافعة الكهربائية (EMF) لهذا العنصر يتم قياسه.
من بين هذه الطرق، يتم التمييز بين قياس الجهد المباشر ومعايرة قياس الجهد. يتم استخدام قياس الجهد المباشر لتحديد نشاط الأيونات بشكل مباشر (على سبيل المثال، Ag+ في محلول Ag. NO 3) من القيمة E للقطب المؤشر المقابل (على سبيل المثال، الفضة)؛ وفي هذه الحالة، يجب أن تكون عملية القطب قابلة للعكس.
تاريخياً، كانت الطرق الأولى لقياس الجهد المباشر هي طرق تحديد قيمة الرقم الهيدروجيني p. ن. أدى ظهور الأقطاب الكهربائية الغشائية الأيونية إلى ظهور القياس الأيوني (نهر الخميتريا)، حيث يقع النهر. X = - سجل الفأس، نشاط الفأس للمكون X من التفاعل الكهروكيميائي.
ن في بعض الأحيان ص. يعتبر H-metry حالة خاصة من قياس الأيونات. معايرة مقاييس أداة قياس الجهد وفقًا لقيم p. X صعب بسبب عدم وجود معايير مناسبة. لذلك، عند استخدام الأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات، يتم تحديد نشاط (تركيز) الأيونات، كقاعدة عامة، باستخدام منحنى المعايرة أو طريقة الإضافة. إن استخدام هذه الأقطاب الكهربائية في المحاليل غير المائية محدود بسبب عدم استقرار جسمها وغشاءها أمام عمل المذيبات العضوية.
ن طريقة منحنى المعايرة. للقيام بذلك، قم ببناء رسم بياني للمعايرة مسبقًا بإحداثيات EMF - lg. SI باستخدام المحاليل القياسية للأيون الذي تم تحليله، والذي له نفس القوة الأيونية للمحلول. n الرسم البياني خطي. ثم يتم قياس المجال الكهرومغناطيسي للدائرة مع المحلول الذي تم تحليله بالقوة الأيونية ويتم تحديد تركيز المحلول من الرسم البياني. ويرد مثال على التعريف في الشكل.
طريقة مضافة. n هذه مجموعة من الطرق التي تعتمد على إضافة محلول من الأيون الذي تم تحليله بتركيز معروف إلى المحلول الذي تم تحليله. يمكن أن تكون المادة المضافة لمرة واحدة - طريقة مضافة واحدة؛ مرتين - طريقة الإضافة المزدوجة؛ قابلة لإعادة الاستخدام - طريقة للإضافات المتكررة.
n يشمل قياس الجهد المباشر أيضًا قياس الأكسدة والاختزال - قياس الأكسدة القياسية والحقيقية. - سوف يستعيد. تتأكسد الإمكانات وثوابت التوازن. - سوف يستعيد. تفاعلات. أكسد. - سوف يستعيد. تعتمد الإمكانات على أنشطة الأشكال المؤكسدة والمخفضة للمادة. يستخدم قياس الأكسدة والاختزال أيضًا لتحديد تركيز الأيونات في المحاليل. عن طريق قياس الجهد المباشر باستخدام المعدن. تتم دراسة الأقطاب الكهربائية وآلية وحركية تفاعلات الترسيب والتعقيد.
ن قياس الجهد المباشر له مزايا مهمة. أثناء عملية القياس، لا يتغير تكوين الحل الذي تم تحليله. في هذه الحالة، كقاعدة عامة، لا يلزم الفصل الأولي للحليلة. يمكن أتمتة هذه الطريقة بسهولة، مما يسمح باستخدامها للمراقبة المستمرة للعمليات التكنولوجية.
n الأكثر شيوعًا هي طرق المعايرة بقياس الجهد، والتي تستخدم لتحديد نطاق واسع من المواد في الوسائط المائية وغير المائية. في هذه الطرق، يتم تسجيل التغيرات في جهد قطب المؤشر أثناء معايرة محلول الاختبار بمحلول كاشف قياسي، اعتمادًا على حجم الأخير. يتم إجراء معايرة قياس الجهد باستخدام تفاعلات مختلفة: التفاعلات بين الحمض والقاعدة وتفاعلات الأكسدة والاختزال، والترسيب والتعقيد.
n يتم تحديد نقطة التكافؤ للمعايرة بالتحليل الحجمي بيانيًا على منحنى المعايرة. عادةً ما يتم استخدام أحد الأنواع التالية من منحنيات المعايرة: المنحنى التكاملي أو التفاضلي أو المنحنى الكبير.
n تم رسم منحنى المعايرة التكاملي (الشكل أ) بالإحداثيات E - VT. نقطة التكافؤ في منتصف قفزة المعايرة. n تم رسم منحنى المعايرة التفاضلية (الشكل ب) بالإحداثيات: n ∆E / ∆V-VT. تقع نقطة التكافؤ في أعلى منحنى المعايرة. يعطي منحنى المعايرة التفاضلية تحديدًا أكثر دقة لنقطة التكافؤ من نقطة التكامل. n يتم رسم منحنى المعايرة في طريقة Gran (الشكل ج) بالإحداثيات: ∆V / ∆E -VT. نقطة التكافؤ هي عند تقاطع خطين مستقيمين. هذا المنحنى مناسب للاستخدام لتحديد نقطة التكافؤ عند معايرة المحاليل المخففة.
في طرق المعايرة الحمضية القاعدية، يمكن استخدام أي قطب كهربائي قابل للعكس لأيونات H+ (الهيدروجين، الكينهيدرون، الأنتيمون، الزجاج) كقطب مؤشر؛ القطب الزجاجي الأكثر شيوعا. يتم إجراء معايرة الأكسدة والاختزال باستخدام أقطاب كهربائية مصنوعة من معادن نبيلة (غالبًا من البلاتين).
1. تتم معايرة حمض قوي (HCl) بقاعدة قوية (Na. OH) على سبيل المثال. ص. ح = -lg V أي = ص. ح = ص. OH = 7 بعد t.e. ص. Н=14+ lg 2. تتم معايرة القاعدة القوية (Na. OH) بحمض قوي (HCl) على سبيل المثال. ص. H = 14+ سجل V أي = ص. ح = ص. OH = 7 بعد t.e. ص. ح = -لج
3. تتم معايرة الحمض الضعيف (CH 3 COOH) بقاعدة قوية (Na. OH) قبل المعايرة ص. ح = 0.5 فرك. ك – 0.5 لتر. تعكر إلى ر. ص. ن = ص. ك - إل جي. حامض + إل جي. سولي V ر.ه. = ص. ح = 7 + 0.5 فرك. ك + 0.5 لتر. سولي بعد ر. ص. ح = 14+ إل جي. الصنوبر 4. تتم معايرة القاعدة الضعيفة (NH 4 OH) بحمض قوي (HCl) قبل المعايرة ص. ح = 14 - 0.5 فرك. ك + 0.5 لتر. سوسن قبل تي. ص. ن= 14 - ص. ك + إل جي. الصنوبر – إل جي. سولي V ر.ه. = ص. ح = 7 - 0.5 فرك. ك - 0.5 لتر. Sosn بعد t.e. ص. ح = - إل جي. حامِض
في طرق الترسيب والمعايرة المعقدة، يجب أن يكون قطب المؤشر (الانتقائي الأيوني أو المعدني) قابلاً للانعكاس بالنسبة لأحد الأيونات المشاركة في التفاعل. بالقرب من نقطة التكافؤ، لوحظ تغير حاد (قفزة) في جهد القطب E، الناجم عن استبدال تفاعل كهروكيميائي بآخر مع التغيير المقابل في E0.
تتميز معايرة قياس الجهد بعدد من المزايا مقارنة بطرق قياس الجهد التي تستخدم المؤشرات الكيميائية: الموضوعية والدقة في تحديد نقطة نهاية المعايرة، والحد المنخفض للتركيزات المحددة، والقدرة على معايرة المحاليل الغائمة والملونة، وإمكانية التحديد المتمايز (المنفصل) مكونات المخاليط من محلول جزء واحد إذا كانت E 0 المقابلة مختلفة بما فيه الكفاية.
يمكن إجراء معايرة قياس الجهد تلقائيًا إلى قيمة محتملة معينة؛ ويتم تسجيل منحنيات المعايرة في شكل متكامل ومتمايز. ومن هذه المنحنيات يمكن تحديد ثوابت التوازن "الظاهرية" لعمليات التحلل.
تصنيف الأقطاب الكهربائية n لقياسات الجهد، يتم استخدام الدوائر الكهروكيميائية التي تحتوي على قطبين كهربائيين: مؤشر وقطب مرجعي. إذا تم غمر كلا القطبين في المحلول الذي يتم تحليله، فإن هذه الدائرة تسمى دائرة غير نقل. إذا تم توصيل القطب المرجعي بمحلول الاختبار من خلال اتصال سائل (جسر ملح)، تسمى الدائرة بدائرة النقل. ن
في تحليل قياس الجهد، تستخدم سلاسل النقل في الغالب. من الناحية التخطيطية، يتم تصوير هذه الدائرة على النحو التالي: قطب المؤشر، جسر المحلول الملحي الذي تم تحليله، القطب المرجعي
n القطب المؤشر هو قطب كهربائي تحدد إمكاناته نشاط الأيون الذي تم تحليله وفقًا لمعادلة نيرنست. القطب المرجعي هو قطب كهربائي جهده ثابت ولا يعتمد على تركيز الأيونات في المحلول. يعمل الجسر الملحي على منع اختلاط المحلول الذي تم تحليله ومحلول القطب المرجعي. n تستخدم المحاليل المشبعة من الأملاح KCl وKNO3 وغيرها ذات حركية مماثلة من الكاتيون والأنيون كجسر ملح.
n يتم استخدام ما يلي كمؤشرات في تحليل قياس الجهد: n 1. أقطاب كهربائية على سطحها تحدث تفاعلات تتضمن تبادل الإلكترونات. يطلق عليهم تبادل الإلكترون، أو الأكسدة. تُستخدم الأقطاب الكهربائية المصنوعة من معادن خاملة كيميائيًا - البلاتين والذهب وما إلى ذلك - في الممارسة التحليلية، يتم استخدام قطب نقطة البلاتين المنتج صناعيًا EPV-100 وقطب الأكسدة والاختزال الغشائي EO - 1 المصنوع من زجاج خاص. .
ن 2. الأقطاب الكهربائية التي تحدث على سطحها تفاعلات التبادل الأيوني. يطلق عليهم التبادل الأيوني أو الأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات. العنصر الرئيسي في الأقطاب الكهربائية الانتقائية للأيونات هو غشاء حساس للأيونات. ولذلك، يطلق عليهم أحيانًا اسم الأغشية. ن تصنع أقطاب كهربائية انتقائية للأيونات: ن - بأغشية صلبة ؛ ن - مع الأغشية الزجاجية. ن - بأغشية سائلة.
ن أقطاب كهربائية ذات أغشية صلبة. في مثل هذه الأقطاب الكهربائية، يتكون الغشاء من مادة بلورية قابلة للذوبان قليلاً مع نوع أيوني من الموصلية الكهربائية. من الناحية الهيكلية، القطب الكهربائي عبارة عن أنبوب يبلغ قطره حوالي 1 سم مصنوع من بوليمر خامل (عادةً بولي فينيل كلورايد)، ويتم لصق غشاء رقيق (~ 0.5 مم) في نهايته. يُسكب المحلول المرجعي الداخلي في الأنبوب، حيث يتم غمر القطب المرجعي فيه. حاليًا، تنتج الصناعة أقطابًا كهربائية ذات أغشية صلبة انتقائية لأيونات F (غشاء يعتمد على بلورة أحادية La. F 3)، وأيونات CI- وBr- وI (أغشية تعتمد على خليط من كبريتيد الفضة وما يقابلها من كبريتيد الفضة). هاليد الفضة).
ن أقطاب كهربائية ذات أغشية زجاجية. إنها مصنوعة من زجاج قطب كهربائي خاص يحتوي على أكاسيد الألومنيوم والصوديوم والبوتاسيوم والبورون وما إلى ذلك. غشاء هذه الأقطاب الكهربائية عبارة عن كرة رقيقة الجدران (~ 0.1 مم) يبلغ قطرها 5 - 8 مم. في الوقت الحالي، تنتج الصناعة أقطابًا كهربائية زجاجية انتقائية فقط للكاتيونات H+، Na+، K+، Ag+، NH4+. في هذه الأقطاب الكهربائية، ليس الغشاء فقط، ولكن الجسم نفسه مصنوع من الزجاج.
ن أقطاب كهربائية ذات أغشية سائلة. في مثل هذه الأقطاب الكهربائية، يتم فصل الأغشية السائلة، وهي مواد التبادل الأيوني المذابة في المذيبات العضوية، عن المحلول الذي تم تحليله بواسطة أفلام مسامية دقيقة كارهة للماء، أو أقراص مسامية أو أغشية سيراميكية كارهة للماء. عيبها الرئيسي هو الترشيح التدريجي للمبادل الأيوني بواسطة المحلول الذي تم تحليله، مما يقلل من عمر القطب.
تم تجنب هذه الصعوبات بعد تطوير الأقطاب الكهربائية ذات الأغشية الغشائية. في مثل هذه الأقطاب الكهربائية، يتم إدخال مادة ملدنة ومادة نشطة للإلكترود مذابة فيها في غشاء رقيق مصنوع من بوليمر مسعور (كلوريد البولي فينيل)، والذي يدخل في تفاعل التبادل الأيوني مع الأيون الذي تم تحليله في المحلول. حاليًا، تنتج الصناعة أقطابًا كهربائية انتقائية للأيونات من أجل كاتيونات Na+، K+، NH 4+، Ca 2+، Mg 2+؛ أقطاب كهربائية لتحديد صلابة المياه الكلية؛ على أنيونات الهاليد، CNS-، NO 3 -. هناك أقطاب كهربائية للأيونات الأخرى.
تُستخدم أقطاب كلوريد الفضة حاليًا كأقطاب كهربائية مرجعية. قطب كلوريد الفضة عبارة عن سلك فضي مطلي بطبقة Ag. Cl ومغمورة في محلول مشبع من KS 1. يتضمن التصميم الحديث للأقطاب الكهربائية المرجعية أيضًا جسرًا ملحيًا.
تُستخدم طرق التحليل لقياس الجهد على نطاق واسع لأتمتة التحكم في العمليات التكنولوجية في الصناعات الكيميائية والبتروكيميائية والغذائية وغيرها من الصناعات، وفي الطب والبيولوجيا والجيولوجيا، وكذلك في مكافحة التلوث البيئي.
قياس الكولوم هو طريقة كهروكيميائية للتحليل تعتمد على قياس كمية الكهرباء (الكولوم) التي يتم إنفاقها على الأكسدة الكهربائية أو تقليل الحليلة.
يتم حساب كمية المادة الموجودة في العينة التي تم تحليلها وفقا للمعادلة: m = M Q / F n n حيث m هي كمية المادة في المحلول الذي تم تحليله، g؛ n M – الكتلة المولية للمكون الذي تم تحليله (مادة أو أيون)؛ Q هي كمية الكهرباء المستهلكة في الأكسدة الكهروكيميائية أو اختزال المكون الذي تم تحليله، C؛ F - رقم فاراداي يساوي 96.500 درجة مئوية/مول؛ n هو عدد الإلكترونات المشاركة في العملية الكهروكيميائية. يتم حساب كمية الكهرباء بالصيغة: Q = I t n حيث i هي قوة التيار، A؛ t هي مدة التحليل الكهربائي، s.
هناك نوعان من التحليل في قياس الكولوميات: n 1) قياس الكولوم المباشر؛ ن 2) المعايرة الكولومترية. n بالنسبة لكلا النوعين من قياس الكولوميات، يجب استيفاء الشرط التالي: يجب أن تخضع المادة التحليلية ذات الكفاءة الحالية بنسبة 100% فقط للاختزال الكهروكيميائي أو الأكسدة.
n طريقة قياس الكولوم المباشر حساسة للغاية. يمكنهم تحديد ما يصل إلى 10 -9 جم من المادة في العينة. ولا يتجاوز خطأ التحديد 0.02%. n تتمتع المعايرة بالتحليل الحجمي الكولومترية بمزايا كبيرة مقارنةً بالمعايرة التقليدية. يؤدي استخدامه إلى إلغاء الحاجة إلى تحضير المعايرة وتوحيدها؛ حيث يصبح من الممكن استخدام معايرات الفضة (I)، والقصدير (II)، والنحاس (II)، والتيتانيوم (III)، وما إلى ذلك. يمكن إجراء أي نوع من المعايرة بالتحليل الحجمي الكولومتري : قاعدة حمضية، ترسيب، قياس معقد، الأكسدة والاختزال. تتفوق طريقة المعايرة بالتحليل الحجمي الكولومتري من حيث الدقة والحساسية على طرق المعايرة الأخرى. وهي مناسبة لمعايرة المحاليل المخففة جداً بتركيز يصل إلى 10 -6 مول/دسم3، وخطأ التحديد لا يتجاوز 0.1 -0.05%.
قياس التوصيل (من الموصلية الإنجليزية - التوصيل الكهربائي والقياس) هو مجموعة من طرق التحليل الكهروكيميائية التي تعتمد على قياس التوصيل الكهربائي للحلول. يستخدم قياس التوصيل لتحديد تركيز محاليل الأملاح والأحماض والقواعد، وللتحكم في تركيب بعض المحاليل الصناعية. يعتمد تحليل قياس التوصيل على التغيرات في تركيز المادة أو التركيب الكيميائي للوسط في الفضاء بين الأقطاب الكهربائية؛ ولا يرتبط بإمكانية القطب، والتي عادة ما تكون قريبة من قيمة التوازن. يشمل قياس التوصيل طرق التحليل المباشرة (المستخدمة، على سبيل المثال، في أجهزة قياس الملوحة) وغير المباشرة (على سبيل المثال، في تحليل الغاز) باستخدام التيار المباشر أو المتناوب (التردد المنخفض والعالي)، وكذلك قياس الموصلية الزمنية، والتردد المنخفض والتردد العالي. المعايرة.
التحليل الضوئي (PA)، مجموعة من طرق التحليل الطيفي للامتصاص الجزيئي تعتمد على الامتصاص الانتقائي للإشعاع الكهرومغناطيسي في المناطق المرئية والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية بواسطة جزيئات المكون الذي يتم تحديده أو مركبه باستخدام كاشف مناسب. يتم تحديد تركيز المكون الذي يتم تحديده وفقًا لقانون Bouguer-Lambert-Beer.
يتم التعبير عن هذا القانون بالصيغة التالية: n حيث I 0 هي شدة الشعاع الوارد، l هو سمك طبقة المادة التي يمر عبرها الضوء، kα هو مؤشر الامتصاص.
قياس الألوان (من اللون اللاتيني - اللون والميترو اليوناني - القياس) هو طريقة تحليل تعتمد على تحديد تركيز المادة من خلال شدة لون المحاليل (بتعبير أدق، امتصاص الضوء بواسطة المحاليل). يتم تحديد كثافة اللون إما بصريًا أو باستخدام أدوات مثل مقاييس الألوان.
يختلف القياس الضوئي عن القياس الطيفي في أن امتصاص الضوء يتم قياسه في المنطقة المرئية من الطيف، وفي كثير من الأحيان في المناطق القريبة من الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء (أي في نطاق الطول الموجي من ~ 315 إلى ~ 980 نانومتر)، وأيضًا في ذلك لتحديد لا تستخدم طيف المنطقة المرغوبة (العرض 10 -100 نانومتر) أجهزة أحادية اللون، ولكن مرشحات الضوء ضيقة النطاق.
أدوات قياس الألوان الضوئية هي أجهزة قياس الألوان الكهروضوئية (PEC)، التي تتميز ببساطة دوائرها الضوئية والكهربائية. تحتوي معظم FECs على مجموعة من 10 - 15 مرشحًا ضوئيًا وهي عبارة عن أجهزة ذات شعاعين يمر فيها شعاع الضوء من مصدر الإشعاع (المصباح المتوهج، نادرًا مصباح الزئبق) عبر مرشح الضوء ومقسم تدفق الضوء (عادةً منشور). )، الذي يقسم الشعاع إلى قسمين، يتم توجيهه عبر الترعة مع محلول الاختبار ومع المحلول المرجعي.
بعد التربيعات، تمر أشعة الضوء المتوازية عبر مخففات معايرة (أغشية)، مصممة لمعادلة شدة تدفقات الضوء، وتسقط على مستقبلي إشعاع (خلايا ضوئية)، متصلين عبر دائرة تفاضلية بمؤشر العدم (الجلفانومتر، مصباح المؤشر). عيب الأدوات هو عدم وجود جهاز أحادي اللون، مما يؤدي إلى فقدان انتقائية القياسات؛ المزايا: بساطة التصميم والحساسية العالية بسبب نسبة الفتحة العالية.
يبلغ نطاق الكثافة الضوئية المقاس حوالي 0.05 -3.0، مما يجعل من الممكن تحديد العديد من العناصر ومركباتها في نطاق واسع من المحتويات - من ~ 10 -6 إلى 50٪ بالكتلة. ولزيادة الحساسية والانتقائية في التحديدات، يعد اختيار الكواشف التي تشكل مركبات معقدة ملونة بشكل مكثف مع تحديد المواد، واختيار تركيبة المحلول وظروف القياس أمرًا ضروريًا. أخطاء التحديد هي 5٪.
يدرس مطياف الامتصاص أطياف امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي بواسطة ذرات وجزيئات المادة في حالات التجميع المختلفة. تتناقص شدة تدفق الضوء أثناء مروره عبر الوسط قيد الدراسة بسبب تحويل الطاقة الإشعاعية إلى أشكال مختلفة من الطاقة الداخلية للمادة و (أو) إلى طاقة الإشعاع الثانوي.
تعتمد القدرة الامتصاصية للمادة بشكل أساسي على التركيب الإلكتروني للذرات والجزيئات، وكذلك على الطول الموجي للضوء الساقط واستقطابه، وسمك الطبقة، وتركيز المادة، ودرجة الحرارة، ووجود المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
يعتمد تطبيق التحليل الطيفي للامتصاص على قانون Bouguer-Lambert-Beer - وهو قانون فيزيائي يحدد توهين شعاع الضوء الموازي أحادي اللون أثناء انتشاره في وسط ماص.
لقياس الامتصاص، يتم استخدام مقاييس الطيف الضوئي - أدوات بصرية تتكون من مصدر ضوء، وغرفة عينة، وموحد اللون (منشور أو محزوز حيود) وكاشف. يتم تسجيل الإشارة الصادرة من الكاشف على شكل منحنى مستمر (طيف الامتصاص) أو على شكل جداول إذا كان مقياس الطيف الضوئي يحتوي على جهاز كمبيوتر مدمج.
لتحديد تركيز مادة الاختبار يتم استخدام ما يلي: طريقة منحنى المعايرة. يتم قياس شدة الإشارة التحليلية لعدة عينات قياسية أو محاليل قياسية ويتم إنشاء رسم بياني للمعايرة في الإحداثيات I = f(c) أو I = f(lgc)، حيث c هو تركيز المكون في المحلول القياسي أو العينة القياسية في ظل نفس الظروف، يتم قياس شدة الإشارة للعينة التي تم تحليلها ويتم العثور على التركيز باستخدام الرسم البياني للمعايرة. .
طريقة مضافة. يتم قياس شدة الإشارة التحليلية للعينة Ix، ومن ثم يتم قياس شدة الإشارة التحليلية للعينة مع إضافة معروفة للمحلول القياسي Ix + stt. يتم حساب تركيز المادة في العينة باستخدام العلاقة cx = cst. التاسع/(التاسع+الأول - التاسع).
تُستخدم الطرق النظرية والتجريبية للفوسفور في تكنولوجيا الإضاءة والإشارات، وفي علم الفلك والفيزياء الفلكية، وفي حساب انتقال الإشعاع في بلازما مصادر الضوء والنجوم التي تعمل على تفريغ الغاز، وفي التحليل الكيميائي للمواد، وفي قياس الحرارة، وفي حساب الحرارة النقل بالإشعاع، وفي العديد من مجالات العلوم والإنتاج الأخرى.
ن تحديد محتوى المكونات في الهواء الجوي للمناطق المأهولة بالسكان وهواء منطقة العمل: أكسيد النيتروجين (II)، أكسيد النيتروجين (IV)، الأمونيا، ثاني أكسيد الكبريت، الزرنيخ، محتوى حمض الكبريتيك، الكبريتات، كبريتيد الهيدروجين، الفينول، الفورمالديهايد. - في مياه الشرب: الأمونيا وأيونات الأمونيوم، الزرنيخ، النترات والنتريت، السيلينيوم، الكبريتات، الحديد الكلي. في التربة: الألومنيوم (المتنقل)، النترات، الأمونيوم، الكالسيوم، المغنسيوم، الأشكال المتحركة من الكبريت، الفوسفور، الكبريتات، المحتوى الإجمالي والأشكال المتحركة من الحديد، الكوبالت، النحاس، المنغنيز، النيكل، الكروم. n تحليل المنتجات البترولية والزيوت المعدنية والمواد العضوية الأخرى.
تعتمد الطرق الفيزيائية للتحليل على قياس التأثير الناجم عن تفاعل الإشعاع مع المادة - تدفق الكميات أو الجسيمات. يلعب الإشعاع تقريبًا نفس الدور الذي يلعبه الكاشف في طرق التحليل الكيميائي. التأثير الجسدي الذي يتم قياسه هو إشارة. ونتيجة لعدة أو العديد من قياسات حجم الإشارة ومعالجتها الإحصائية، يتم الحصول على إشارة تحليلية. يتعلق الأمر بتركيز أو كتلة المكونات التي يتم تحديدها.
n بناءً على طبيعة الإشعاع المستخدم، F. m.a. يمكن تقسيمها إلى ثلاث مجموعات: ن 1) طرق استخدام الإشعاع الأولي الذي تمتصه العينة؛ ن 2) استخدام الإشعاع الأولي المنتشر في العينة؛ ن 3) استخدام الإشعاع الثانوي المنبعث من العينة.
ن 1) طرق التحليل الطيفي - الانبعاث الذري، الامتصاص الذري، قياس الطيف الذري، التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية، التحليل الطيفي للأشعة السينية، طريقة مضان الأشعة السينية والتحليل الدقيق الطيفي للأشعة السينية، قياس الطيف الكتلي، الرنين المغنطيسي الإلكتروني والرنين المغناطيسي النووي، الإلكترون قياس الطيف؛
ن 2) الطرق الفيزيائية والكيميائية الإشعاعية النووية - تحليل النشاط الإشعاعي، رنين جاما النووي أو التحليل الطيفي موسباور، طريقة تخفيف النظائر، ن 3) طرق أخرى، على سبيل المثال، قياس حيود الأشعة السينية.
في السنوات الأخيرة، تم استخدام أساليب التحليل الآلية بشكل متزايد، والتي لها العديد من المزايا: السرعة، والحساسية العالية، والقدرة على تحديد عدة مكونات في وقت واحد، والجمع بين عدة طرق، والأتمتة واستخدام أجهزة الكمبيوتر لمعالجة نتائج التحليل. كقاعدة عامة، تستخدم طرق التحليل الآلية أجهزة استشعار (مجسات)، وقبل كل شيء، أجهزة استشعار كيميائية، والتي توفر معلومات حول تكوين البيئة التي توجد فيها. ترتبط أجهزة الاستشعار بنظام لتخزين المعلومات ومعالجتها تلقائيًا.
تقليديا، يمكن تقسيم طرق التحليل الآلية إلى ثلاث مجموعات: طرق التحليل الطيفية والبصرية والكهروكيميائية والكروماتوغرافية.
تعتمد طرق التحليل الطيفية والبصرية على تفاعل المادة التحليلية والإشعاع الكهرومغناطيسي (EMR). يتم تصنيف الطرق وفقًا لعدة معايير - ما إذا كانت الإشعاعات الكهرومغناطيسية تنتمي إلى جزء معين من الطيف (التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية، قياس الألوان الكهروضوئية، التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء)، ومستوى تفاعل المواد مع الإشعاع الكهرومغناطيسي (ذرة، جزيء، نواة الذرة)، والظواهر الفيزيائية (الانبعاث، الامتصاص، الخ.). ويرد في الجدول تصنيف الطرق الطيفية والبصرية حسب خصائصها الرئيسية. 12.
التحليل الطيفي للانبعاث الذري هو مجموعة من طرق التحليل التي تعتمد على قياس الطول الموجي وشدة تدفق الضوء المنبعث من الذرات المثارة في الحالة الغازية.
الجدول 12.
تصنيف الطرق الطيفية والبصرية
| ظاهرة فيزيائية | مستوى التفاعل | |
| ذرة | مركب | |
| الطرق الطيفية | ||
| امتصاص الضوء (الامتزاز) | التحليل الطيفي للامتزاز الذري (AAS) | التحليل الطيفي للامتزاز الجزيئي (MAS): قياس الألوان الكهروضوئية، القياس الطيفي |
| انبعاث الضوء (الانبعاث) | التحليل الطيفي للانبعاث الذري (AES): قياس ضوء اللهب | التحليل الطيفي للانبعاث الجزيئي (MES): تحليل التلألؤ |
| الانبعاث الثانوي | التحليل الطيفي الفلوري الذري (AFS) | التحليل الطيفي الجزيئي (MFS) |
| تشتت الضوء | - | التحليل الطيفي للتشتت: قياس الكلى، قياس التعكر |
| الطرق البصرية | ||
| انكسار الضوء | - | قياس الانكسار |
| دوران الضوء المستقطب المستوي | - | قياس الاستقطاب |
في تحليل الانبعاثات، يتم إثارة المادة التحليلية الموجودة في الطور الغازي، مما ينقل الطاقة إلى النظام في شكل السجلات الكهرومغناطيسية الكهرومغناطيسية. تسمى الطاقة اللازمة لانتقال الذرة من الحالة الطبيعية إلى الحالة المثارة طاقة الإثارة (إمكانية الإثارة ) . تظل الذرة في حالة مثارة لمدة 10 -9 - 10 -8 ثانية، ثم، عند عودتها إلى مستوى طاقة أقل، تنبعث كمية من الضوء بتردد وطول موجي محددين بدقة.
قياس ضوء اللهب– طريقة تحليل تعتمد على القياسات الضوئية لإشعاع الذرات المثارة في اللهب. بسبب ارتفاع درجة حرارة اللهب، يتم إثارة أطياف العناصر ذات طاقة الإثارة المنخفضة - المعادن القلوية والقلوية الأرضية.
يتم إجراء التحليل النوعي بناءً على لون لآلئ اللهب والخطوط الطيفية المميزة للعناصر. تقوم المركبات المعدنية المتطايرة بتلوين لهب الموقد بلون أو بآخر. لذلك، إذا قمت بإضافة المادة قيد الدراسة على سلك من البلاتين أو النيتشروم إلى لهب موقد عديم اللون، فإن اللهب يصبح ملوناً في وجود مواد من عناصر معينة، على سبيل المثال، بالألوان: الأصفر الفاتح (الصوديوم)، البنفسجي ( البوتاسيوم)، الطوب الأحمر (الكالسيوم)، الأحمر القرمزي (السترونتيوم)، الأصفر والأخضر (النحاس أو البورون)، الأزرق الشاحب (الرصاص أو الزرنيخ).
يعتمد التحليل الكمي على الاعتماد التجريبي لشدة الخط الطيفي للعنصر الذي يتم تحديده على تركيزه في العينة باستخدام رسم بياني للمعايرة.
قياس الألوان الكهروضوئيةبناءً على امتصاص المادة التحليلية للضوء في المنطقة المرئية من الطيف (400 - 760 نانومتر)؛ هذا هو نوع من التحليل الطيفي للامتزاز الجزيئي. أثناء التحليل، يكون تدفق الضوء الذي يمر عبر محلول امتصاص الضوء متناثرًا وينكسر جزئيًا، ولكن يتم امتصاص معظمه، وبالتالي تكون شدة تدفق الضوء عند الإخراج أقل منها عند الإدخال. يتم استخدام هذه الطريقة للتحليل النوعي والكمي للحلول الحقيقية.
طريقة قياس التعكريعتمد على امتصاص وتشتت الضوء أحادي اللون بواسطة الجزيئات المعلقة من الحليلة. تستخدم هذه الطريقة لتحليل المعلقات والمستحلبات لتحديد المواد (الكلوريدات والكبريتات والفوسفات) القادرة على تكوين مركبات قليلة الذوبان في المحاليل والمياه الطبيعية والمعالجة.
ل طرق التحليل البصري وتشمل قياس الانكسار والاستقطاب.
طريقة قياس الانكساريعتمد على انكسار الضوء عندما يمر شعاع عبر السطح البيني بين الوسائط المتجانسة الشفافة. عندما يسقط شعاع من الضوء على السطح البيني بين وسطين، يحدث انعكاس جزئي من السطح البيني وانتشار جزئي للضوء في الوسط الآخر. يتم استخدام الطريقة لتحديد وتواتر المواد والتحليل الكمي.
قياس الاستقطاب- طريقة تحليل بصرية غير طيفية تعتمد على دوران شعاع ضوئي أحادي اللون مستقطب مستويًا بواسطة مواد فعالة بصريًا. تهدف هذه الطريقة إلى التحليل النوعي والكمي للمواد الفعالة بصريًا فقط (السكروز والجلوكوز وما إلى ذلك) القادرة على تدوير مستوى استقطاب الضوء.
طرق التحليل الكهروكيميائيةتعتمد على قياس الإمكانات والتيار والخصائص الأخرى أثناء تفاعل المادة التحليلية مع تيار كهربائي. تنقسم هذه الطرق إلى ثلاث مجموعات: الطرق المعتمدة على تفاعلات الأقطاب الكهربائية التي تحدث في غياب التيار ( قياس الجهد ); الطرق المعتمدة على تفاعلات القطب التي تحدث تحت تأثير التيار ( قياس الجهد, قياس الكولومتري، قياس الجاذبية الكهربائية ); طرق تعتمد على قياسات بدون تفاعل قطبي ( قياس السلوك - معايرة التردد المنخفض و قياس الذبذبات – معايرة عالية التردد).
وفقا لطرق التطبيق، يتم تصنيف الطرق الكهروكيميائية إلى مستقيم , بناءً على الاعتماد المباشر للإشارة التحليلية على تركيز المادة، و غير مباشر (تحديد نقطة التكافؤ أثناء المعايرة).
لتسجيل إشارة تحليلية، يلزم وجود قطبين كهربائيين - قطب كهربائي مؤشر وقطب كهربائي مرجعي. يسمى القطب الذي تعتمد إمكاناته على نشاط الأيونات المكتشفة مؤشر. يجب أن يستجيب بسرعة وبشكل عكسي للتغيرات في تركيز الأيونات المكتشفة في المحلول. يسمى القطب الكهربائي الذي لا تعتمد إمكاناته على نشاط الأيونات المكتشفة ويظل ثابتًا القطب المرجع . على سبيل المثال، عند تحديد الرقم الهيدروجيني للمحاليل، يتم استخدام قطب زجاجي كقطب مؤشر، ويستخدم قطب كلوريد الفضة كقطب مرجعي (انظر الموضوع 9).
طريقة قياس الجهديعتمد على قياس القوى الدافعة الكهربائية للعناصر الجلفانية القابلة للانعكاس ويستخدم لتحديد تركيز (نشاط) الأيونات في المحلول. يتم استخدام معادلة نرنست في العمليات الحسابية.
قياس الجهد- مجموعة من الطرق المعتمدة على عمليات الأكسدة الكهروكيميائية أو اختزال المادة الحليلة، التي تحدث على قطب كهربائي دقيق وتتسبب في حدوث تيار منتشر. تعتمد الطرق على دراسة منحنيات الجهد الحالي (تصوير الفولتاموجرام)، مما يعكس اعتماد التيار على الجهد المطبق. تتيح تقنية Voltammograms الحصول في وقت واحد على معلومات حول التركيب النوعي والكمي للمحلول الذي تم تحليله، وكذلك حول طبيعة عملية القطب الكهربائي.
في طرق قياس الجهد، يتم استخدام خلايا ثنائية وثلاثية الأقطاب. تعمل أقطاب المؤشر على أقطاب كهربائية قابلة للاستقطاب تحدث عليها عمليات الأكسدة الكهربائية أو الاختزال الكهربائي للمادة؛ الأقطاب الكهربائية المرجعية – أقطاب كهربائية من النوع الثاني (كلوريد الفضة المشبع أو الكالوميل).
إذا تم استخدام قطب زئبقي مقطر ذو سطح متجدد باستمرار كقطب كهربائي قابل للاستقطاب، وكانت طبقة من الزئبق في الجزء السفلي من الخلية بمثابة قطب كهربائي مرجعي، فإن هذه الطريقة تسمى الاستقطاب .
في قياس الجهد الحديث، يتم استخدام أي أقطاب مؤشر (البلاتين أو الجرافيت الدوار أو الثابت، الزئبق الثابت)، باستثناء قطب الزئبق المقطر.
طريقة قياس الموصلية يعتمد على قياس التوصيل الكهربائي للمحاليل اعتمادًا على تركيز الجسيمات المشحونة الموجودة. كائنات التحليل هي حلول المنحل بالكهرباء. تتناسب الموصلية الكهربائية للمحاليل المخففة مع تركيز الشوارد. لذلك، من خلال تحديد التوصيل الكهربائي ومقارنة القيمة التي تم الحصول عليها مع القيمة الموجودة على الرسم البياني للمعايرة، يمكنك العثور على تركيز المنحل بالكهرباء في المحلول. تحدد طريقة قياس التوصيل، على سبيل المثال، المحتوى الإجمالي للشوائب في المياه عالية النقاء.
الطرق الكروماتوغرافيةيعتمد الفصل والتحديد والقياس الكمي على معدلات مختلفة لحركة المكونات الفردية في تدفق الطور المتحرك على طول طبقة الطور الثابتة، مع وجود التحليلات في كلا المرحلتين. يتم تحقيق كفاءة الفصل من خلال دورات الامتصاص والامتصاص المتكررة. وفي هذه الحالة يتم توزيع المكونات بشكل مختلف بين الطور المتحرك والثابت حسب خصائصها، مما يؤدي إلى الانفصال. تقليديا، يمكن تقسيم الطرق الكروماتوغرافية إلى كروماتوغرافيا الغاز والتبادل الأيوني والورق.
كروماتوغرافيا الغاز- طريقة لفصل المركبات المتطايرة القابلة للحرارة، على أساس توزيع المواد بين الأطوار، إحداها غازية، والأخرى مادة ماصة صلبة أو سائل لزج. يحدث فصل مكونات الخليط بسبب اختلاف قدرة الامتصاص أو الذوبان للمواد التي تم تحليلها عندما يتحرك خليطها الغازي في عمود مع تدفق الطور المتحرك على طول الطور الثابت.
كائنات التحليل في الفصل الكروماتوغرافي للغاز هي الغازات والسوائل والمواد الصلبة التي يقل وزنها الجزيئي عن 400 ونقطة غليانها أقل من 300 درجة مئوية. أثناء الفصل الكروماتوغرافي، يجب ألا تخضع المركبات التي تم تحليلها للتدمير.
كروماتوغرافيا التبادل الأيوني– طريقة فصل وتحليل المواد على أساس التبادل المكافئ لأيونات الخليط الذي تم تحليله ومبادل الأيونات (مبادل الأيونات). هناك تبادل للأيونات بين مراحل النظام غير المتجانس. المرحلة الثابتة هي المبادلات الأيونية. كقاعدة عامة، الماء متحرك، لأنه يتمتع بخصائص جيدة في الذوبان والتأين. يتم تحديد نسبة تركيزات الأيونات المتبادلة في المحلول وطور المادة الماصة (مبادل الأيونات) من خلال توازن التبادل الأيوني.
اللوني ورقة يشير إلى اللوني المستوي، وهو يعتمد على توزيع التحاليل بين سائلين غير قابلين للامتزاج. في كروماتوغرافيا التقسيم، يحدث فصل المواد بسبب الاختلافات في معاملات توزيع المكونات بين سائلين غير قابلين للامتزاج. المادة موجودة في كلا المرحلتين كحل. يتم الاحتفاظ بالطور الثابت في مسام الورقة الكروماتوغرافية دون التفاعل معها، وتعمل الورقة كحامل للطور الثابت.
وبالتالي، فإن استخدام قوانين الكيمياء الكهربائية والامتصاص والانبعاث والامتصاص أو انعكاس الإشعاع وتفاعل الجزيئات مع المجالات المغناطيسية قد أتاح إنشاء عدد كبير من طرق التحليل الآلية التي تتميز بالحساسية العالية والسرعة والموثوقية التصميم والقدرة على تحليل الأنظمة متعددة المكونات.
أسئلة للدراسة الذاتية:
1. ما هو التعريف الكيميائي للمادة؟
2. ما هي أنواع التحليل التي تعرفها؟
3. ما هو طهارة المواد؟
4. كيف يتم التعرف على الكاتيونات في المواد غير العضوية؟
5. كيف يتم التعرف على أنيونات المواد غير العضوية؟
6. كيف يتم تصنيف طرق التحليل الكمي؟
7. ما هي أساسيات طريقة التحليل الوزني؟
8. ما هي خصائص طرق التحليل بالمعايرة؟
9. ما هي خصائص طرق التحليل الكيميائي؟
10. كيف يتم تصنيف طرق التحليل الآلية؟
11. ما هي أساسيات طرق التحليل الكهروكيميائية؟
12. ما هي أساسيات طرق التحليل الكروماتوغرافي؟
13. ما هي أساسيات طرق التحليل البصري؟
الأدب:
1. أحمدوف ن.س. الكيمياء العامة وغير العضوية. م: المدرسة العليا. – 2003، 743 ص.
2. أحمدوف ن.س. دروس المختبرات والندوات في الكيمياء العامة وغير العضوية. م: المدرسة العليا. – 2003، 367 ص.
3. فاسيليف ف.ب. الكيمياء التحليلية. - م: أعلى. مدرسة – 1989، الجزء الأول، 320 ص، الجزء الثاني، 326 ص.
4. كوروفين إن.في. كيمياء عامة. - م: أعلى. مدرسة – 1990, 560 ص.
5. جلينكا ن.ل. كيمياء عامة. - م: أعلى. مدرسة – 1983, 650 ص.
6. جلينكا ن.ل. مجموعة من المسائل والتمارين في الكيمياء العامة. - م: أعلى. مدرسة – 1983، 230 ص.
7. الكيمياء العامة. الكيمياء الفيزيائية الحيوية. كيمياء العناصر الحيوية./ إد.YU.A. إرشوفا - م: أعلى. مدرسة – 2002, 560 ص.
8. فرولوف ف. كيمياء. - م: أعلى. مدرسة – 1986, 450 ص.
ماذا سنفعل بالمواد المستلمة:
إذا كانت هذه المادة مفيدة لك، فيمكنك حفظها على صفحتك على الشبكات الاجتماعية:
| سقسقة |
جميع المواضيع في هذا القسم:
فورونيج 2011
المحاضرة رقم 1 (ساعتان) مقدمة الأسئلة: 1. موضوع الكيمياء. أهمية الكيمياء في دراسة الطبيعة وتطور التكنولوجيا. 2. القاعدة
القوانين الكمية الأساسية للكيمياء
تشمل القوانين الكمية الأساسية في الكيمياء ما يلي: قانون ثبات التركيب، وقانون النسب المتعددة، وقانون المعادلات. تم اكتشاف هذه القوانين في نهاية القرن الثالث عشر - بداية القرن التاسع عشر و
النموذج الحديث لبنية الذرة
تعتمد النظرية الحديثة للتركيب الذري على أعمال ج. طومسون (الذي اكتشف الإلكترون في عام 1897، وفي عام 1904 اقترح نموذجًا لبنية الذرة، والذي بموجبه تكون الذرة عبارة عن كرة مشحونة مع
رقم الكم المداري 0 1 2 3 4
تتوافق كل قيمة l مع مدار ذو شكل خاص، على سبيل المثال، المدار s له شكل كروي، والمدار p له شكل الدمبل. وفي نفس الغلاف تزداد طاقة المستويات الفرعية في السلسلة E
هيكل الذرات متعددة الإلكترونات
مثل أي نظام، تسعى الذرات للحصول على الحد الأدنى من الطاقة. ويتحقق ذلك عند حالة معينة من الإلكترونات، أي. عند توزيع معين للإلكترونات على المدارات. سِجِلّ
الخصائص الدورية للعناصر
وبما أن التركيب الإلكتروني للعناصر يتغير بشكل دوري، فإن خصائص العناصر التي تحددها بنيتها الإلكترونية، مثل طاقة التأين،
الجدول الدوري للعناصر بقلم D.I.Mendeleev
في عام 1869، أعلن D. I. Mendeleev عن اكتشاف القانون الدوري، والصياغة الحديثة التي هي كما يلي: خصائص العناصر، وكذلك أشكال وخصائص مركباتها
الخصائص العامة للروابط الكيميائية
تشرح عقيدة بنية المادة أسباب تنوع بنية المواد في حالات التجميع المختلفة. الأساليب الفيزيائية والفيزيائية والكيميائية الحديثة تجعل من الممكن تحديدها تجريبيا
أنواع الروابط الكيميائية
تشمل الأنواع الرئيسية من الروابط الكيميائية الروابط التساهمية (القطبية وغير القطبية)، والروابط الأيونية والمعدنية. الرابطة التساهمية هي رابطة كيميائية تتكون
أنواع التفاعلات بين الجزيئات
تسمى الروابط التي لا يحدث فيها إعادة ترتيب للأصداف الإلكترونية بالتفاعلات بين الجزيئات. تشمل الأنواع الرئيسية للتفاعل بين الجزيئات ما يلي:
التركيب المكاني للجزيئات
يعتمد التركيب المكاني للجزيئات على الاتجاه المكاني لتداخل السحب الإلكترونية حسب عدد الذرات الموجودة في الجزيء وعدد أزواج الإلكترونات الناتجة عن الروابط
الخصائص العامة لحالة تجميع المادة
جميع المواد المعروفة تقريبًا، حسب الظروف، تكون في الحالة الغازية أو السائلة أو الصلبة أو البلازما. وهذا ما يسمى حالة تجميع المادة. اي جي
الحالة الغازية للمادة. قوانين الغازات المثالية. غازات حقيقية
الغازات شائعة في الطبيعة وتستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا. يتم استخدامها كوقود ومبردات ومواد خام للصناعة الكيميائية وسائل العمل لأداء الأعمال الميكانيكية.
خصائص الحالة السائلة للمادة
تحتل السوائل في خصائصها موقعًا متوسطًا بين الأجسام الغازية والصلبة. بالقرب من نقطة الغليان فهي تشبه الغازات: سائل، ليس له شكل محدد، غير متبلور
خصائص بعض المواد
نوع المادة: طاقة الشبكة البلورية، درجة الحرارة كيلوجول/مول
المفاهيم العامة للديناميكا الحرارية
الديناميكا الحرارية هو العلم الذي يدرس تحولات أشكال الطاقة المختلفة إلى بعضها البعض ويضع قوانين هذه التحولات. كنظام مستقل
الكيمياء الحرارية. التأثيرات الحرارية للتفاعلات الكيميائية
إن أي عمليات كيميائية، بالإضافة إلى عدد من التحولات الفيزيائية للمواد (التبخر، التكثيف، الانصهار، التحولات متعددة الأشكال، وما إلى ذلك) تكون مصحوبة دائمًا بتغيير في احتياطي المكونات الداخلية.
قانون هيس والعواقب المترتبة عليه
بناءً على العديد من الدراسات التجريبية، اكتشف الأكاديمي الروسي جي آي هيس القانون الأساسي للكيمياء الحرارية (1840) - قانون ثبات مجموع درجات الحرارة في العالم الحقيقي.
مبدأ تشغيل المحرك الحراري. كفاءة النظام
المحرك الحراري هو جهاز يحول الحرارة إلى عمل. تم اختراع أول محرك حراري في نهاية القرن الثامن عشر (المحرك البخاري). الآن هناك اثنان
الطاقة الحرة والمقيدة. إنتروبيا النظام
من المعروف أن أي شكل من أشكال الطاقة يمكن تحويله بالكامل إلى حرارة، لكن الحرارة تتحول إلى أنواع أخرى من الطاقة فقط بشكل جزئي ومشروط من احتياطي الطاقة الداخلية للنظام
تأثير درجة الحرارة على اتجاه التفاعلات الكيميائية
DH DS DG اتجاه رد الفعل DH< 0
DS >0 المديرية العامة< 0
مفهوم الحركية الكيميائية
الحركية الكيميائية هي دراسة معدل التفاعلات الكيميائية واعتمادها على عوامل مختلفة - طبيعة المواد المتفاعلة وتركيزها، الضغط،
العوامل المؤثرة على سرعة التفاعلات الكيميائية. قانون العمل الجماعي
يتأثر معدل التفاعلات الكيميائية بالعوامل التالية: طبيعة المواد المتفاعلة وتركيزها؛ درجة الحرارة، طبيعة المذيب، وجود محفز، الخ.
نظرية تنشيط الجزيئات. معادلة ارهينيوس
تعتمد سرعة أي تفاعل كيميائي على عدد تصادمات الجزيئات المتفاعلة، حيث أن عدد التصادمات يتناسب مع تركيز المواد المتفاعلة. ومع ذلك، ليس كل شيء على الطاولة
ملامح التفاعلات التحفيزية. نظريات الحفز
يمكن التحكم في معدل التفاعل الكيميائي باستخدام المحفز. المواد التي تشارك في التفاعلات وتغير (في أغلب الأحيان تزيد) سرعتها وتبقى في نهاية التفاعل
ردود فعل عكسية ولا رجعة فيها. علامات التوازن الكيميائي
يمكن تقسيم جميع ردود الفعل إلى مجموعتين: عكسية ولا رجعة فيها. تكون التفاعلات التي لا رجعة فيها مصحوبة بالترسيب أو تكوين مادة ضعيفة التفكك أو إطلاق الغاز. عكسها ريال
ثابت التوازن الكيميائي
دعونا نفكر في تفاعل كيميائي عكسي من النوع العام، حيث تكون جميع المواد في نفس حالة التجميع، على سبيل المثال، السائل: aA + bB D cC + dD، حيث
قاعدة مرحلة جيبس. مخطط المياه
الخصائص النوعية لأنظمة التوازن غير المتجانسة التي لا يحدث فيها تفاعل كيميائي، ولكن يُلاحظ فقط انتقال الأجزاء المكونة للنظام من حالة تجميع واحدة
قاعدة الطور للمياه لها الشكل
С = 1+ 2 – Ф = 3 – Ф إذا Ф = 1، ثم С = 2 (النظام ثنائي المتغير) Ф = 2، ثم С = 1 (النظام أحادي المتغير) Ф = 3، ثم С = 0 (النظام غير متغير) Ф = 4، ثم C = -1 (
مفهوم التقارب الكيميائي للمواد. معادلات متساوي الحرارة والإيزوبار والإيزوشور للتفاعلات الكيميائية
ويشير مصطلح "الألفة الكيميائية" إلى قدرة المواد على الدخول في تفاعلات كيميائية مع بعضها البعض. بالنسبة للمواد المختلفة يعتمد ذلك على طبيعة المواد المتفاعلة
نظرية الذوبان (الهيدرات).
المحاليل هي أنظمة متجانسة تتكون من مادتين أو أكثر، يمكن أن يختلف تركيبها ضمن حدود واسعة إلى حد ما، الحل المسموح به.
الخصائص العامة للحلول
وفي نهاية القرن التاسع عشر، وضع راؤول وفان هوف وأرهينيوس قوانين مهمة جدًا تربط تركيز المحلول بضغط البخار المشبع للمذيب فوق المحلول، وهو المعدل
أنواع المحاليل السائلة الذوبان
يتم التعبير عن القدرة على تكوين محاليل سائلة بدرجات متفاوتة في المواد الفردية المختلفة. يمكن لبعض المواد أن تذوب بشكل غير محدود (الماء والكحول)، والبعض الآخر - فقط إلى حد محدود.
خصائص الشوارد الضعيفة
عندما تذوب في الماء أو المذيبات الأخرى التي تتكون من جزيئات قطبية، تخضع الشوارد للتفكك، أي. إلى حد أكبر أو أقل تنقسم إلى إيجابية وسلبية
خصائص الشوارد القوية
تسمى الإلكتروليتات التي تنفصل بشكل كامل تقريبًا في المحاليل المائية بالإلكتروليتات القوية. تشتمل الإلكتروليتات القوية على معظم الأملاح الموجودة بالفعل في الجسم
إذا تم استيفاء هذه الشروط، تكتسب الجسيمات الغروية شحنة كهربائية وقشرة مائية، مما يمنع تساقطها
تشمل طرق التشتت لإنتاج الأنظمة الغروية ما يلي: التكسير الميكانيكي، والطحن، والطحن، وما إلى ذلك؛ الكهربائية – إنتاج المواد المعدنية تحت العمل
استقرار المحاليل الغروية. تجلط الدم. التحضين
يُفهم استقرار المحلول الغروي على أنه ثبات الخصائص الأساسية لهذا المحلول: الحفاظ على أحجام الجسيمات (الاستقرار الكلي
خصائص أنظمة التشتت الغروية
يمكن تقسيم جميع خصائص أنظمة التشتت الغروية إلى ثلاث مجموعات رئيسية: الحركية الجزيئية والبصرية والحركية الكهربائية. دعونا نفكر في الحركية الجزيئية
ملامح العمليات الأيضية
تنقسم التفاعلات الكيميائية إلى تبادل وأكسدة (Ox-Red). إذا لم يغير التفاعل حالة الأكسدة، فإن مثل هذه التفاعلات تسمى تفاعلات التبادل. إنهم ممكنون
ميزات عمليات الأكسدة والاختزال
أثناء تفاعلات الأكسدة والاختزال، تتغير حالة الأكسدة للمادة. يمكن تقسيم التفاعلات إلى تلك التي تحدث في نفس حجم التفاعل (على سبيل المثال، في
المفاهيم العامة للكيمياء الكهربائية. الموصلات من النوع الأول والثاني
الكيمياء الكهربائية هي فرع من فروع الكيمياء يدرس أنماط التحولات المتبادلة للطاقة الكهربائية والكيميائية. يمكن تقسيم العمليات الكهروكيميائية
مفهوم إمكانات القطب
دعونا ننظر إلى العمليات التي تحدث في الخلايا الجلفانية، أي عمليات تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. يسمى العنصر الجلفاني بالعنصر الكهروكيميائي
خلية دانيال جاكوبي الجلفانية
لنفترض نظامًا يكون فيه قطبان كهربائيان في محاليل أيوناتهما، على سبيل المثال، خلية دانيال جاكوبي الغلفانية. يتكون من نصفين: من صفيحة الزنك المغمورة
القوة الدافعة الكهربائية للخلية الجلفانية
أقصى فرق الجهد بين الأقطاب الكهربائية الذي يمكن الحصول عليه عند تشغيل خلية كلفانية يسمى القوة الدافعة الكهربائية (EMF) للخلية.
الاستقطاب والجهد الزائد
أثناء العمليات التلقائية، يتم إنشاء إمكانات التوازن للأقطاب الكهربائية. عندما يمر تيار كهربائي، تتغير إمكانات الأقطاب الكهربائية. التغير المحتمل في القطب
التحليل الكهربائي. قوانين فاراداي
التحليل الكهربائي هو الاسم الذي يطلق على العمليات التي تحدث على الأقطاب الكهربائية تحت تأثير التيار الكهربائي الذي يتم توفيره من مصدر تيار خارجي من خلال الشوارد الكهربائية. عندما انتخب
تآكل المعادن
التآكل هو تدمير المعدن نتيجة تفاعله الفيزيائي والكيميائي مع البيئة. هذه عملية عفوية تحدث مع انخفاض في نظام طاقة جيبس
طرق إنتاج البوليمرات
البوليمرات عبارة عن مركبات عالية الجزيئية تتميز بوزن جزيئي يتراوح من عدة آلاف إلى عدة ملايين. تسمى جزيئات البوليمر
هيكل البوليمر
يمكن أن تكون جزيئات البوليمر الكبيرة خطية ومتفرعة وشبكة. البوليمرات الخطية هي بوليمرات مبنية من سلاسل طويلة من العناصر أحادية البعد، أي.
خصائص البوليمرات
يمكن تقسيم خصائص البوليمرات إلى كيميائية وفيزيائية. ترتبط كلتا الخاصيتين بالسمات الهيكلية للبوليمرات وطريقة تحضيرها وطبيعة تلك التي يتم إدخالها فيها
تطبيق البوليمرات
يتم إنتاج الألياف والأفلام والمطاط والورنيش والمواد اللاصقة والبلاستيك والمواد المركبة (المركبة) من البوليمرات. يتم الحصول على الألياف عن طريق عصر المحاليل أو
بعض الكواشف لتحديد الكاتيونات
صيغة الكاشف منتج التفاعل الكاتيوني Alizarin C14H6O
1. تصنيف طرق التحليل الآلية حسب معلمة القياس وطريقة القياس. أمثلة على الطرق التحليلية المفيدة للتحليل النوعي للمواد
في إحدى طرق تصنيف الطرق الآلية (الفيزيائية والكيميائية)، يعتمد التحليل على طبيعة المعلمة الفيزيائية المقاسة للنظام الذي تم تحليله وطريقة قياسه؛ قيمة هذه المعلمة هي دالة لكمية المادة. ووفقاً لهذا، تنقسم جميع الأساليب الآلية إلى خمس مجموعات كبيرة:
الكهروكيميائية.
بصري؛
الكروماتوغرافي.
القياس الإشعاعي؛
قياس الطيف الكتلي.
الطرق الكهروكيميائية تعتمد التحليلات على استخدام الخواص الكهروكيميائية للمواد التي تم تحليلها. وتشمل هذه الطرق التالية.
تعتمد طريقة قياس الجاذبية الكهربائية على القياس الدقيق لكتلة المادة التي يتم تحديدها أو مكوناتها، والتي يتم إطلاقها على الأقطاب الكهربائية عندما يمر تيار كهربائي مباشر عبر المحلول الذي تم تحليله.
تعتمد طريقة قياس الموصلية على قياس التوصيل الكهربائي للمحاليل، والتي تتغير نتيجة التفاعلات الكيميائية المستمرة وتعتمد على خصائص المنحل بالكهرباء ودرجة حرارته وتركيز المادة المذابة.
طريقة قياس الجهد - تعتمد على قياس إمكانات القطب المغمور في محلول المادة قيد الدراسة. تعتمد إمكانات القطب على تركيز الأيونات المقابلة في المحلول تحت ظروف قياس ثابتة، والتي يتم إجراؤها باستخدام مقاييس فرق الجهد.
تعتمد الطريقة القطبية على استخدام ظاهرة استقطاب التركيز التي تحدث على قطب كهربائي ذو سطح صغير عند تمرير تيار كهربائي عبر محلول الإلكتروليت الذي تم تحليله.
تعتمد الطريقة الكولومترية على قياس كمية الكهرباء المستهلكة في التحليل الكهربائي لكمية معينة من المادة. تعتمد الطريقة على قانون فاراداي.
الطرق البصرية يعتمد التحليل على استخدام الخصائص البصرية للمركبات قيد الدراسة. وتشمل هذه الطرق التالية.
يعتمد التحليل الطيفي للانبعاث على مراقبة الأطياف الخطية المنبعثة من أبخرة المواد عند تسخينها في لهب موقد غاز أو شرارة أو قوس كهربائي. تتيح هذه الطريقة تحديد التركيب العنصري للمواد.
التحليل الطيفي للامتصاص في مناطق الطيف فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء. هناك طرق قياس الطيف الضوئي والألوان الضوئية. تعتمد طريقة التحليل الطيفي على قياس امتصاص الضوء (الإشعاع أحادي اللون) بطول موجي معين، وهو ما يتوافق مع الحد الأقصى لمنحنى امتصاص المادة. تعتمد طريقة التحليل اللوني الضوئي على قياس امتصاص الضوء أو تحديد طيف الامتصاص في الأجهزة - أجهزة قياس الألوان الضوئية في الجزء المرئي من الطيف.
يعتمد قياس الانكسار على قياس معامل الانكسار.
قياس الاستقطاب - يعتمد على قياس دوران مستوى الاستقطاب.
يعتمد قياس الكلى على استخدام ظاهرة انعكاس أو تشتت الضوء بواسطة جزيئات غير ملونة معلقة في المحلول. تتيح هذه الطريقة تحديد كميات صغيرة جدًا من المادة الموجودة في المحلول على شكل معلق.
قياس التعكر - يعتمد على استخدام ظاهرة انعكاس أو تشتت الضوء بواسطة جزيئات ملونة معلقة في المحلول. يتم قياس الضوء الممتص أو المنقول من خلال المحلول بنفس الطريقة المستخدمة في قياس الألوان الضوئية للحلول الملونة.
تحليل الانارة أو الفلورسنت - يعتمد على مضان المواد المشععة بالأشعة فوق البنفسجية. هذا يقيس شدة الضوء المنبعث أو المرئي.
يعتمد قياس ضوء اللهب (قياس ضوء اللهب) على رش محلول من المواد قيد الدراسة في اللهب وعزل خاصية الإشعاع للعنصر الذي يتم تحليله وقياس كثافته. تستخدم الطريقة لتحليل القلويات والقلوية الترابية وبعض العناصر الأخرى.
الطرق الكروماتوغرافية تعتمد التحليلات على استخدام ظواهر الامتزاز الانتقائي. تستخدم الطريقة في تحليل المواد غير العضوية والعضوية لفصلها وتركيزها وعزل المكونات الفردية عن الخليط وتنقيتها من الشوائب.
طرق القياس الإشعاعي تعتمد التحليلات على قياس الإشعاع الإشعاعي لعنصر معين.
قياس الطيف الكتلي تعتمد طرق التحليل على تحديد كتل الذرات والجزيئات والجذور المتأينة الفردية نتيجة للعمل المشترك للمجالات الكهربائية والمغناطيسية. يتم تسجيل الجسيمات المنفصلة بالطرق الكهربائية (قياس الطيف الكتلي) أو التصوير الفوتوغرافي (الطيف الكتلي). يتم التحديد باستخدام أدوات - مطياف الكتلة أو مطياف الكتلة.
أمثلة على طرق التحليل الآلية للتحليل النوعي للمواد: مضان الأشعة السينية، اللوني، قياس الكولومترات، القياس الضوئي للانبعاثات، القياس الضوئي للهب، إلخ.
2.
2. 1 جوهر معايرة الجهد. متطلبات رد الفعل. أمثلة على الأكسدة والاختزال، وهطول الأمطار، وتفاعلات التعقيد وأنظمة القطب المقابلة. الطرق الرسومية لتحديد نقطة نهاية المعايرة
معايرة قياس الجهديعتمد على تحديد النقطة المكافئة من خلال التغير في الجهد على الأقطاب الكهربائية المغمورة في محلول معاير. في معايرة قياس الجهد، يتم استخدام كل من الأقطاب الكهربائية غير المستقطبة (بدون تدفق التيار من خلالها) والأقطاب المستقطبة (مع تدفق التيار من خلالها).
في الحالة الأولى، أثناء عملية المعايرة، يتم تحديد التركيز في محلول أحد الأيونات، حيث يوجد قطب كهربائي مناسب للتسجيل.
يتم تعيين الجهد E x المحتمل على هذا القطب المؤشر وفقًا لمعادلة Nernst. على سبيل المثال، بالنسبة لتفاعلات الأكسدة والاختزال، تكون معادلة نرنست كما يلي:
حيث E x هي إمكانات القطب في ظل هذه الظروف المحددة؛ حسنًا - تركيز الشكل المؤكسد للمعدن؛ انخفاض - تركيز الشكل المخفض للمعدن؛ E 0 - الإمكانات الطبيعية؛ R - ثابت الغاز العالمي (8.314 J/(deg*mol)); T - درجة الحرارة المطلقة. n هو الفرق بين تكافؤ الأشكال المؤكسدة والمخفضة لأيونات المعادن.
لتشكيل دائرة كهربائية، يتم وضع قطب كهربائي مرجعي ثانٍ، على سبيل المثال قطب الكالوميل، في المحلول المعاير، والذي يظل جهده ثابتًا أثناء التفاعل. بالإضافة إلى تفاعلات الأكسدة والاختزال المذكورة، تُستخدم أيضًا معايرة قياس الجهد على الأقطاب الكهربائية غير المستقطبة في تفاعلات التعادل. تُستخدم المعادن (Pt، Wo، Mo) كأقطاب مؤشرة لتفاعلات الأكسدة والاختزال. في تفاعلات التعادل، غالبًا ما يتم استخدام القطب الزجاجي، الذي يتميز بخاصية على نطاق واسع تشبه قطب الهيدروجين. بالنسبة لقطب الهيدروجين، يتم التعبير عن اعتماد الجهد على تركيز أيونات الهيدروجين بالاعتماد التالي:
أو عند 25 درجة مئوية:
في المعايرة بالتحليل الحجمي، غالبًا ما يتم استخدام المعايرة ليس لجهد معين، ولكن لقيمة معينة للأس الهيدروجيني، على سبيل المثال، إلى الرقم الهيدروجيني المحايد = 7. وبصرف النظر إلى حد ما عن الطرق المقبولة عمومًا للمعايرة الجهدية (دون تدفق التيار عبر الأقطاب الكهربائية)، التي تمت مناقشتها أعلاه، هناك طرق للمعايرة الجهدية عند تيار ثابت باستخدام أقطاب كهربائية قابلة للاستقطاب. في أغلب الأحيان، يتم استخدام قطبين مستقطبين، ولكن في بعض الأحيان يتم استخدام قطب كهربائي واحد.
على عكس معايرة قياس الجهد باستخدام الأقطاب الكهربائية غير المستقطبة، والتي لا يتدفق فيها أي تيار تقريبًا عبر الأقطاب الكهربائية، في هذه الحالة يتم تمرير تيار مباشر صغير (حوالي بضعة ميكروأمبيرات) عبر الأقطاب الكهربائية (عادةً البلاتين)، يتم الحصول عليه من مصدر تيار مستقر. يمكن أن يكون المصدر الحالي عبارة عن مصدر طاقة عالي الجهد (حوالي 45 فولت) مع مقاومة كبيرة نسبيًا متصلة على التوالي. يزداد فرق الجهد المقاس عند الأقطاب الكهربائية بشكل حاد عندما يقترب التفاعل من النقطة المكافئة بسبب استقطاب الأقطاب الكهربائية. يمكن أن يكون حجم القفزة المحتملة أكبر بكثير مما كان عليه أثناء المعايرة عند تيار صفر باستخدام أقطاب كهربائية غير مستقطبة.
متطلبات التفاعلات أثناء معايرة قياس الجهد هي اكتمال التفاعل؛ سرعة رد فعل عالية بما فيه الكفاية (بحيث لا تضطر إلى انتظار النتائج، وهناك إمكانية الأتمتة)؛ الحصول في التفاعل على منتج واحد واضح، وليس خليط من المنتجات التي يمكن الحصول عليها بتركيزات مختلفة.
أمثلة على التفاعلات وأنظمة الأقطاب الكهربائية المقابلة لها:
أكسدة-استعادةه:
نظام القطب:
وفي كلتا الحالتين، يتم استخدام نظام يتكون من قطب البلاتين وقطب كلوريد الفضة.
عنقاماته:
Ag + + Cl - =AgClv.
نظام القطب:
لتعقيده:
نظام القطب:
الطرق الرسومية لتحديد نقطة نهاية المعايرة. المبدأ هو فحص منحنى المعايرة الكامل بصريًا. إذا رسمنا مدى اعتماد إمكانات قطب المؤشر على حجم المعايرة، فإن المنحنى الناتج له أقصى ميل - أي. القيمة القصوى دي/دف- والتي يمكن اعتبارها نقطة التكافؤ. أرز. تم إنشاء الشكل 2.1، الذي يُظهر مثل هذا الاعتماد، وفقًا للبيانات الواردة في الجدول. 2.1.
الجدول 2.1 نتائج المعايرة الجهدية لـ 3.737 مليمول كلوريد مع محلول 0.2314 فهرنهايت من نترات الفضة
أرز. 2.1 منحنيات المعايرة لكلوريد 3.737 مليمول بمحلول نترات الفضة 0.2314 فهرنهايت: أ- منحنى معايرة تقليدي يوضح المنطقة القريبة من نقطة التكافؤ؛ ب- منحنى المعايرة التفاضلية (جميع البيانات من الجدول 2.1)
طريقة غران. يمكنك بناء رسم بياني دي/دف- التغير في الحجم المحتمل لكل جزء من المحلول كدالة لحجم المحلول. تم الحصول على هذا الرسم البياني من نتائج المعايرة الواردة في الجدول. 2.1، كما هو موضح في الشكل. 2.2.
أرز. 2.2 منحنى غران، الذي تم إنشاؤه من بيانات معايرة الجهد المبينة في الجدول. 2.1
2.2 مهمة: الخامسحساب جهد قطب البلاتين في محلول كبريتات الحديد (II) معايرتها بمحلول برمنجنات البوتاسيوم بنسبة 50% و100.1%؛ إذا كان تركيز أيونات FeI ? ، ح? و المنغنيز?? يساوي 1 مول/دم3
يتم تحديد إمكانات قطب البلاتين - قطب كهربائي من النوع الثالث - من خلال طبيعة زوج الأكسدة والاختزال المترافق وتركيز أشكاله المؤكسدة والمخفضة. يحتوي هذا الحل على زوج:
الحديد 3+ + ه - الحديد 2+،
لأي منهم:
وبما أن المحلول الأصلي تمت معايرته بنسبة 50%، فإن / = 50/50 و1.
ولذلك، E = 0.77 + 0.058 log1 = 0.77 V.
3. المعايرة الامبيرومترية
3.1 المعايرة الأمبيرومترية، جوهرها، شروطها. أنواع منحنيات المعايرة تعتمد على طبيعة المادة المعايرة والمعاير باستخدام أمثلة لتفاعلات محددة ذ
المعايرة الامبيرومترية.للحصول على إشارة قياس التيار أثناء المعايرة، يمكنك استخدام خلية لها نفس التصميم الأساسي لقياس التيار المباشر. في هذه الحالة، تسمى الطريقة المعايرة غير المقيسة باستخدام قطب كهربائي مستقطب واحد. أثناء المعايرة، يتم التحكم في التيار الناتج عن الحليلة أو المعايرة أو منتج التفاعل بقيمة ثابتة لجهد القطب العامل، الموجود في المنطقة المحتملة لتيار الانتشار المحدود.
على سبيل المثال، دعونا نفكر في معايرة ترسيب أيونات Pb 2+ بمحلول كرومات البوتاسيوم عند جهود مختلفة للقطب العامل.
توجد مناطق الحد من تيارات الانتشار لأزواج الأكسدة والاختزال Pb 2+ /Pb وCrO 4 2- /Cr(OH) 3 بطريقة يتم فيها تقليل أيون الكرومات بالفعل عند جهد قدره 0 فولت، ولكن Pb 2+ لم يصل الأيون بعد (تحدث هذه العملية فقط عند إمكانات أكثر سلبية).
اعتمادًا على إمكانات القطب العامل، يمكن الحصول على منحنيات معايرة بأشكال مختلفة.
أ) الجهد هو - 1V (الشكل 3.1):
وحتى نقطة التكافؤ، فإن التيار المتدفق عبر الخلية هو التيار الكاثودي لاختزال أيونات Pb2+. عند إضافة محلول المعايرة، ينخفض تركيزها وينخفض التيار. بعد نقطة التكافؤ، يرجع التيار إلى اختزال الكروم (VI) إلى الكروم (III)، ونتيجة لذلك يبدأ التيار الكاثودي في الزيادة مع إضافة المعاير. عند نقطة التكافؤ (φ = 1) لوحظ انقطاع حاد في منحنى المعايرة (في الممارسة العملية يكون أقل وضوحًا مما هو عليه في الشكل 3.1).
ب) الجهد هو 0 فولت:
عند هذه الإمكانية، لا يتم تقليل أيونات Pb 2+. لذلك، لا يتم ملاحظة سوى تيار صغير ثابت متبقي حتى نقطة التكافؤ. بعد نقطة التكافؤ تظهر في النظام أيونات الكرومات الحرة القادرة على الاختزال. في هذه الحالة، عند إضافة المعايرة، يزداد التيار الكاثودي، كما هو الحال أثناء المعايرة عند - 1V (الشكل 3.1).
أرز. 3.1 منحنيات المعايرة الأمبيرومترية لـ Pb 2+ مع أيونات الكرومات عند جهد قطب كهربائي - 1 فولت و0 فولت
بالمقارنة مع قياس التيار المباشر، تتميز المعايرة التيارية، مثل أي طريقة معايرة، بدقة أعلى. ومع ذلك، فإن طريقة المعايرة أمبيروميتريك أكثر كثافة في العمل. الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الممارسة العملية هي تقنيات المعايرة غير المقيسة باستخدام قطبين مستقطبين.
المعايرة البيومترية. يعتمد هذا النوع من المعايرة غير المقيسة على استخدام قطبين كهربائيين قابلين للاستقطاب، عادة من البلاتين، حيث يطبق عليهما فرق جهد صغير يتراوح بين 10-500 مللي فولت. في هذه الحالة، يكون مرور التيار ممكنًا فقط عند حدوث تفاعلات كهروكيميائية عكسية في كلا القطبين. إذا تم إعاقة أحد التفاعلات على الأقل حركيًا، يحدث استقطاب القطب ويصبح التيار غير مهم.
يظهر الشكل 1 اعتمادات الجهد الحالي لخلية ذات قطبين كهربائيين قابلين للاستقطاب. 3.2. في هذه الحالة، فقط فرق الجهد بين القطبين يلعب دورًا. تظل القيمة المحتملة لكل قطب كهربائي على حدة غير مؤكدة بسبب عدم وجود قطب كهربائي مرجعي.
الشكل 3.2 اعتمادات التيار والجهد لخلية ذات قطبين متطابقين قابلين للاستقطاب في حالة التفاعل العكسي بدون جهد زائد ( أ) ورد فعل لا رجعة فيه مع الجهد الزائد ( ب).
اعتمادًا على درجة انعكاس تفاعلات القطب، يمكن الحصول على منحنيات معايرة بأشكال مختلفة.
أ) معايرة أحد مكونات زوج الأكسدة والاختزال القابل للعكس مع مكون زوج لا رجعة فيه، على سبيل المثال، ثيوكبريتات اليود (الشكل 3.3، أ):
أنا 2 + 2س 2 يا 3 2- 2أنا - + ق 4 يا 6 2- .
حتى نقطة التكافؤ، يتدفق تيار عبر الخلية بسبب العملية:
2ط - أنا 2 + ه - .
يزداد التيار حتى درجة معايرة قدرها 0.5، حيث يكون كلا مكوني الزوج I 2 /I - بتركيزات متساوية. ثم يبدأ التيار بالتناقص حتى نقطة التكافؤ. بعد نقطة التكافؤ، نظرًا لحقيقة أن الزوج S 4 O 6 2- /S 2 O 3 2- لا رجعة فيه، يحدث استقطاب الأقطاب الكهربائية ويتوقف التيار.
ب) معايرة مكون زوج لا رجعة فيه مع مكون زوج انعكاسي، على سبيل المثال، أيونات As(III) مع البروم (الشكل 3.3، ب):
حتى نقطة التكافؤ، تكون الأقطاب الكهربائية مستقطبة، نظرًا لأن نظام الأكسدة والاختزال As(V)/As(III) لا رجعة فيه. لا يتدفق التيار عبر الخلية. بعد نقطة التكافؤ، يزداد التيار، حيث يظهر في المحلول نظام الأكسدة والاختزال العكسي Br 2 / Br.
ج) المادة التي يتم تحديدها والمحلول المعاير يشكلان أزواج الأكسدة والاختزال القابلة للانعكاس: معايرة أيونات Fe(II) مع أيونات Ce(IV) (الشكل 3.3، الخامس):
هنا، لم يتم ملاحظة استقطاب الأقطاب الكهربائية في أي مرحلة من المعايرة. حتى نقطة التكافؤ، يكون مسار المنحنى هو نفسه كما في الشكل 1. 3.3، أ، بعد نقطة التكافؤ - كما في الشكل. 3.3، ب.
أرز. 3.3 منحنيات المعايرة البيومترية لليود مع الثيوسلفات ( أ) ، كما (III) البروم ( ب) وأيونات Fe(II) مع أيونات Ce(IV) ( الخامس)
3.2 مهمة: الخامستم وضع خلية كهروكيميائية بها قطب كهربائي صغير من البلاتين وقطب مرجعي بمحلول NaCl 10.00 سم3 ومعايرتها بمحلول AgNO 0.0500 مول/سم3 3 حجم 2.30 سم. حساب محتوى كلوريد الصوديومفي الحل (٪)
يحدث التفاعل في المحلول:
Ag + + Cl - =AgClv.
V(AgNO 3) = 0.0023 (dm 3)؛
n(AgNO 3) = n(NaCl);
n(AgNO 3)=c(AgNO 3)*V(AgNO 3)=0.0500*0.0023=0.000115,
أو 1.15*10 4 (مول).
ن(كلوريد الصوديوم) = 1.15*10 -4 (مول)؛
m(NaCl) = M(NaCl)* n(NaCl) = 58.5*1.15*10 -4 = 6.73*10 -3 جم.
لنأخذ كثافة محلول NaCl 1 جم/سم3، فإن كتلة المحلول ستكون 10 جم، وبالتالي:
ن(كلوريد الصوديوم) = 6.73*10 -3 /10*100% = 0.0673%.
إجابة: 0,0673 %.
4. طرق التحليل الكروماتوغرافي
4.1 مراحل طرق التحليل الكروماتوغرافي وخصائصها. أساسيات اللوني السائل
تم اقتراح طريقة كروماتوغرافيا التقسيم السائل بواسطة مارتن وسينج، اللذين أظهرا أن الارتفاع المكافئ للوحة النظرية لعمود معبأ بشكل مناسب يمكن أن يصل إلى 0.002 سم، وبالتالي، يمكن أن يحتوي العمود الذي يبلغ طوله 10 سم على حوالي 5000 لوحة؛ يمكن توقع كفاءة فصل عالية حتى من الأعمدة القصيرة نسبيًا.
مرحلة ثابتة.الحامل الصلب الأكثر شيوعًا في كروماتوجرافيا التقسيم هو حمض السيليك أو هلام السيليكا. تمتص هذه المادة الماء بقوة؛ وبالتالي فإن المرحلة الثابتة هي الماء. بالنسبة لبعض عمليات الفصل، من المفيد تضمين نوع من المادة العازلة أو حمض قوي (أو قاعدة) في طبقة الماء. كما تم استخدام المذيبات القطبية، مثل الكحولات الأليفاتية أو الجليكول أو النيتروميثان، كأطوار ثابتة على هلام السيليكا. تشمل المواد الحاملة الأخرى التراب الدياتومي، والنشا، والسليلوز، والزجاج المسحوق؛ يتم استخدام الماء والسوائل العضوية المختلفة لتبليل هذه الحاملات الصلبة.
المرحلة المتنقلة.يمكن أن يكون الطور المتحرك عبارة عن مذيب نقي أو خليط من المذيبات التي لا يمكن امتزاجها بشكل ملحوظ مع الطور الثابت. يمكن في بعض الأحيان زيادة كفاءة الفصل عن طريق التغيير المستمر لتركيبة المذيب المختلط مع تقدم الشاطف (شطف التدرج).في بعض الحالات، يتم تحسين الفصل إذا تم إجراء الشطف باستخدام عدد من المذيبات المختلفة. يتم اختيار المرحلة المتنقلة بشكل تجريبي بشكل أساسي.
غالبًا ما تكون الأدوات الحديثة مجهزة بمضخة لتسريع تدفق السائل عبر العمود.
معلمات LC الرئيسية التي تميز سلوك المادة في العمود هي وقت الاحتفاظ بمكون الخليط وحجم الاستبقاء. يُطلق على الوقت من لحظة إدخال العينة التي تم تحليلها إلى تسجيل الحد الأقصى للذروة وقت الاحتفاظ (شطف) ر ر. يتكون وقت الاحتفاظ من عنصرين - وقت بقاء المادة في الهاتف المحمول ر 0 وبلا حراك ر س المراحل:
ر ر.= ر 0 +ر س. (4.1)
معنى ر 0 يساوي في الواقع وقت مرور المكون الممتز عبر العمود. معنى ر ر لا يعتمد على كمية العينة، بل يعتمد على طبيعة المادة والمادة الماصة، وكذلك تعبئة المادة الماصة ويمكن أن يختلف من عمود إلى آخر. لذلك، لوصف القدرة القابضة الحقيقية، ينبغي للمرء أن يقدم تصحيح وقت الاحتفاظ ر؟ ر:
ر؟ ر= ر ر -ر 0 . (4.2)
لوصف الاحتفاظ، غالبا ما يستخدم هذا المفهوم المجلد المحتفظ به V ر - حجم الطور المتحرك الذي يجب أن يمر خلال العمود بسرعة معينة لتصفية المادة:
الخامس ر= ر رF، (4.3)
أين F- معدل التدفق الحجمي للطور المتحرك سم 3 ث -1.
يتم التعبير عن حجم غسل المكون غير القابل للامتصاص (الحجم الميت) من خلال ر 0 : الخامس 0 = ر 0 F، ويتضمن حجم العمود الذي لا تشغله المادة الماصة، وحجم الاتصالات من جهاز حقن العينة إلى العمود ومن العمود إلى الكاشف.
تصحيح حجم الاحتفاظ V؟ ر يساوي على التوالي:
الخامس؟ ر= الخامس ر -الخامس 0 . . (4.4)
تحت ظروف كروماتوغرافيا ثابتة (معدل التدفق، الضغط، درجة الحرارة، تكوين الطور)، القيم ر ر و الخامس ر قابلة للتكرار بشكل صارم ويمكن استخدامها لتحديد المواد.
تتميز أي عملية توزيع للمادة بين مرحلتين معامل التوزيع د. ضخامة دسلوك ج س/ج 0 ، أين مع ت و مع 0 - تركيزات المادة في المرحلتين المتحركة والثابتة على التوالي. يرتبط معامل التوزيع بالمعلمات الكروماتوغرافية.
خاصية الاحتفاظ هي أيضًا معامل السعة ك"، يتم تعريفها على أنها نسبة كتلة المادة في الطور الثابت إلى كتلة المادة في الطور المتحرك: ك" = م ن/م ص. يوضح معامل السعة عدد المرات التي تبقى فيها المادة في الطور الثابت مقارنة بالطور المتحرك. مقاس ك"محسوبة من البيانات التجريبية باستخدام الصيغة:
إن أهم معلمة للفصل الكروماتوغرافي هي كفاءة العمود الكروماتوغرافي الذي يكون قياسه الكمي هو الارتفاع ن،أي ما يعادل لوحة نظرية، وعدد اللوحات النظرية ن.
اللوحة النظرية هي منطقة افتراضية يتوافق ارتفاعها مع تحقيق التوازن بين مرحلتين. اللوحات الأكثر نظرية في العمود، أي. كلما زاد عدد مرات إنشاء التوازن، زادت كفاءة العمود. يمكن بسهولة حساب عدد اللوحات النظرية مباشرة من اللوني عن طريق مقارنة عرض الذروة ثوالبقاء الوقت ر ر المكون في العمود:
وبعد تحديد نومعرفة طول العمود ل، من السهل حسابها ن:
تتميز كفاءة العمود الكروماتوغرافي أيضًا بتماثل الذروة المقابلة: كلما كانت الذروة أكثر تناسقًا، زادت كفاءة العمود. عدديا، يتم التعبير عن التماثل من خلال معامل التماثل ك س، والتي يمكن تحديدها بواسطة الصيغة:
أين ب 0.05 - عرض الذروة عند جزء من عشرين من ذروة الارتفاع؛ أ- المسافة بين العمود المسقط من أقصى القمة والحافة الأمامية للقمة عند واحد على عشرين من ارتفاع القمة.
لتقييم إمكانية تكرار نتائج التحليل الكروماتوغرافي، والانحراف المعياري النسبي ( تحديد وضع اللاجئ)،توصيف تشتت النتائج في مجتمع العينة:
أين ن- عدد المخططات اللونية المتوازية؛ X- محتوى المكون في العينة، والذي يتم تحديده عن طريق حساب مساحة أو ارتفاع القمة المقابلة في المخطط اللوني؛ - متوسط قيمة محتوى المكون، محسوبة على أساس بيانات من المخططات اللونية المتوازية؛ س 2 - تشتت النتائج التي تم الحصول عليها.
تعتبر نتائج التحليل الكروماتوغرافي محتملة إذا تم استيفاء شروط ملاءمة النظام الكروماتوغرافي:
يجب ألا يقل عدد اللوحات النظرية المحسوبة من الذروة المقابلة عن القيمة المطلوبة؛
ويجب ألا يقل عامل الفصل بين القمم المقابلة عن القيمة المطلوبة؛
يجب ألا يزيد الانحراف المعياري النسبي المحسوب لارتفاع أو مساحة القمة المقابلة عن القيمة المطلوبة؛
يجب أن يكون معامل التماثل للذروة المقابلة ضمن الحدود المطلوبة.
4.2 لمنزل ريفي: راحسب محتوى المادة التحليلية في العينة باستخدام الطريقة القياسية الداخلية (بالجرام والنسبة المئوية) إذا تم الحصول على البيانات التالية أثناء التحليل اللوني: أثناء المعايرة: qB=0.00735،SВ = 6.38 سمІ،كيو إس تي = 0.00869 جم،درجة حرارة سطح البحر = 8.47 سم², -عند التحليل:SВ=9.38 سمІ،VВ=47 ملم،كيو إس تي = 0.00465 جم،درجة حرارة سطح البحر = 4.51 سم²
SCT/SV = ك*(qCT/qB);
ك = (SCT/SV)/(qCT/qB) = (8.47/6.38)/(0.00869/0.00735) = 1.123؛
qB = k*qST*(SV/SST) = 1.123*0.00465*(9.38/4.51) = 0.01086 جم.
x, % = k*r*(SV/SCT)*100;
ص = qCT/ qB = 0.00465/0.01086 = 0.4282؛
س، % = 1.123*0.4282*(9.38/4.51) = 100%.
5. المعايرة الضوئية
5.1 المعايرة الضوئية. جوهر وشروط المعايرة. منحنيات المعايرة. مميزات المعايرة الضوئية مقارنة مع القياس الضوئي المباشر
يمكن استخدام القياسات الضوئية والطيفية لتسجيل نقطة نهاية المعايرة. تحدث نقطة نهاية المعايرة الضوئية المباشرة نتيجة للتغيرات في تركيز المادة المتفاعلة ونواتج التفاعل، أو كليهما في وقت واحد؛ من الواضح أن واحدة على الأقل من هذه المواد يجب أن تمتص الضوء عند الطول الموجي المحدد. تعتمد الطريقة غير المباشرة على اعتماد الكثافة الضوئية للمؤشر على حجم المعايرة.
أرز. 5.1 منحنيات المعايرة الضوئية النموذجية. تتم الإشارة إلى معاملات الامتصاص المولي للمادة التحليلية ومنتج التفاعل والمحلول بالرموز e s، e p، e t، على التوالي
منحنيات المعايرة. منحنى المعايرة الضوئية هو رسم بياني للامتصاصية المصححة مقابل حجم المعايرة. إذا تم اختيار الشروط بشكل صحيح، فإن المنحنى يتكون من قسمين مستقيمين بانحدارات مختلفة: أحدهما يتوافق مع بداية المعايرة، والآخر يتوافق مع الاستمرار بعد نقطة التكافؤ. غالبًا ما تكون هناك نقطة انعطاف ملحوظة بالقرب من نقطة التكافؤ؛ تعتبر نقطة النهاية هي نقطة تقاطع قطع الخط المستقيم بعد الاستقراء.
في التين. يوضح الشكل 5.1 بعض منحنيات المعايرة النموذجية. عند معايرة المواد غير الممتصة بمحلول معايرة ملون لتكوين منتجات عديمة اللون، يتم الحصول على خط أفقي في بداية المعايرة؛ وبعد نقطة التكافؤ، تزداد الكثافة الضوئية بسرعة (الشكل 5.1، المنحنى أ). عندما تتشكل المنتجات الملونة من الكواشف عديمة اللون، على العكس من ذلك، يتم ملاحظة زيادة خطية في الكثافة الضوئية لأول مرة، ثم تظهر منطقة لا يعتمد فيها الامتصاص على حجم المحلول (الشكل 5.1، المنحنى ب). اعتمادًا على الخصائص الطيفية للكواشف ومنتجات التفاعل، من الممكن أيضًا الحصول على منحنيات ذات أشكال أخرى (الشكل 5.1).
لكي تكون نقطة نهاية المعايرة الضوئية متميزة بما فيه الكفاية، يجب أن يخضع نظام أو أنظمة الامتصاص لقانون بير؛ خلاف ذلك، يتم تعطيل الخطية لقطاعات منحنى المعايرة المطلوبة لاستقراء. ومن الضروري أيضًا إدخال تصحيح لتغيرات الحجم عن طريق ضرب الكثافة الضوئية بالعامل (الخامس+الخامس)/الخامس،أين الخامس- الحجم الأولي للمحلول أ الخامس- حجم المحلول المضاف.
غالبًا ما توفر المعايرة الضوئية نتائج أكثر دقة من التحليل الضوئي المباشر نظرًا لأنه يتم دمج البيانات من قياسات متعددة لتحديد نقطة النهاية. بالإضافة إلى ذلك، في المعايرة الضوئية، يمكن إهمال وجود مواد ماصة أخرى حيث يتم قياس التغير في الامتصاص فقط.
5.2 مهمة:نتم إذابة جزء موزون من ثاني كرومات البوتاسيوم وزنه 0.0284 جم في دورق حجمي سعته 100.00 سم3. الكثافة البصرية للحل الناتج عند لتر الأعلى=430 نانومتر يساوي 0.728 بسمك طبقة ممتصة 1 سم احسب التركيز المولي والنسبة المئوية ومعاملات الامتصاص المولي والمحدد لهذا المحلول
أين هي الكثافة البصرية للحل؟ ه - معامل الامتصاص المولي للمادة، dm 3 *mol -1 *cm -1؛ مع - تركيز المادة الماصة، مول/دم3؛ l هو سمك الطبقة الماصة، سم.
أين ك- معامل الامتصاص النوعي للمادة dm 3 * g -1 * cm -1.
n(K 2 Cr 2 O 7) = m(K 2 Cr 2 O 7)/ M(K 2 Cr 2 O 7) = 0.0284/294 = 9.67*10 -5 (مول)؛
ج(K 2 Cr 2 O 7) = 9.67*10 -5 /0.1 = 9.67*10 -4 (مول/لتر)؛
لنأخذ كثافة المحلول K 2 Cr 2 O 7 على أنها 1 جم/سم 3 ، فإن كتلة المحلول ستكون 100 جم، وبالتالي:
ن(كلوريد الصوديوم) = 0.0284/100*100% = 0.0284%.
e = D/cl =0.728/9.67*10 -4*1 = 753 (dm 3 *mol -1 *cm -1).
ك = D/cl =0.728/0.284 *1 = 2.56(dm 3 *g -1 *cm -1).
6. وصف وشرح إمكانية استخدام طرق التحليل الآلية (البصرية، الكهروكيميائية، الكروماتوغرافية) للتقدير النوعي والكمي لكلوريد الزنك
كلوريد الزنككل 2؛ م = 136.29؛ بي تي اس. علم المثلثات، طمس؛ ص=2.91 25 ; تميل=318; tboil=732; درجة الحرارة=71.33; جنوب° = 111.5؛ DN°=-415.05؛ DG°=-369.4; دبل=10.25; DNSp=119.2; ص=53.83 20; 53.6400; 52.2700; ص=1428; 10506 ؛ ق=208 0 ; 272 10؛ 367 20؛ 408 25 ; 438 30؛ 453 40 ; 471 50 ; 495 60 ; 549 80؛ 614100; hr.eff.; ص.و. 100 12.5، تيار متردد. 43.5 18؛ وليمة. 2.6 20؛ n.r.z. NH3.
يتم الحصول على كلوريد الزنك ZnCl 2، وهو أكثر الهاليدات التي تمت دراستها، عن طريق إذابة مزيج الزنك أو أكسيد الزنك أو معدن الزنك في حمض الهيدروكلوريك. كلوريد الزنك اللامائي عبارة عن مسحوق حبيبي أبيض يتكون من بلورات سداسية الشكل معينية الشكل، يذوب بسهولة، وبعد التبريد السريع، يتصلب إلى كتلة شفافة تشبه الخزف. كلوريد الزنك المنصهر يوصل الكهرباء بشكل جيد. عند تسخينه، يتبخر كلوريد الزنك، ويتكثف بخاره على شكل إبر بيضاء. إنه استرطابي للغاية، ولكن في نفس الوقت من السهل الحصول على اللامائي. يتبلور كلوريد الزنك بدون ماء عند درجات حرارة أعلى من 28 درجة مئوية، ويمكن عزله من المحاليل المركزة لا مائي حتى عند درجة حرارة 10 درجة مئوية. يذوب كلوريد الزنك في الماء، ويطلق كمية كبيرة من الحرارة (15.6 سعرة حرارية/مول). في المحاليل المخففة، يتفكك كلوريد الزنك جيدًا إلى أيونات. تتجلى الطبيعة التساهمية للرابطة في كلوريد الزنك في ذوبانه الجيد في كحولات الميثيل والإيثيل والأسيتون وإيثر ثنائي إيثيل والجلسرين وأسيتات الإيثيل والمذيبات الأخرى المحتوية على الأكسجين، وكذلك ثنائي ميثيل فورماميد والبيريدين والأنيلين وغيرها من المذيبات المحتوية على النيتروجين. مركبات ذات طبيعة أساسية.
يميل كلوريد الزنك إلى تكوين أملاح معقدة تتوافق مع الصيغ العامة من Me to Me 4 ، لكن أكثرها شيوعًا وثباتًا هي الأملاح التي تتناسق فيها أربعة أنيونات الكلور حول ذرة الزنك، وتركيبة معظم الأملاح تتوافق مع الصيغة Me 2 . كما أظهرت دراسة أطياف رامان، في محاليل كلوريد الزنك نفسه، اعتمادًا على تركيزه، قد توجد أيونات 2+، ZnCl + (ad)، 2-، ولا يتم اكتشاف الأيونات - أو 2-. ومن المعروف أيضًا أن المجمعات المختلطة التي تحتوي على أنيونات من عدة أحماض. وهكذا، أثبتت طرق قياس الجهد تكوين مجمعات كلوريد كبريتات الزنك في المحاليل. تم اكتشاف المجمعات المختلطة: 3-، 4، 5-.
يمكن تحديد ZnCl 2 كميًا ونوعيًا بواسطة Zn 2+. يمكن تحديده كميًا ونوعيًا باستخدام الطريقة الضوئية من طيف الامتصاص. على سبيل المثال، مع الكواشف مثل ديثيزون، موريكسيد، أرزازين، الخ.
التحديد الطيفي للزنك. تعتبر طرق التحليل الطيفي ملائمة جدًا للكشف عن الزنك. ويتم التحليل على مجموعة من ثلاثة أسطر: 3345، 02 ط؛ 3345.57 I 3345.93 I A، أولهما هو الأكثر كثافة، أو زوج من الخطوط: 3302.59 I و3302.94 I A.
اعتمادًا على المهمة المطروحة، هناك 3 مجموعات من طرق الكيمياء التحليلية:
- 1) تتيح لك طرق الكشف تحديد العناصر أو المواد (التحليلات) الموجودة في العينة. يتم استخدامها لإجراء التحليل النوعي.
- 2) تتيح طرق التحديد تحديد المحتوى الكمي للتحليلات في العينة وتستخدم لإجراء التحليل الكمي؛
- 3) تسمح لك طرق الفصل بعزل المادة التحليلية وفصل مكونات التداخل. يتم استخدامها في التحليل النوعي والكمي. هناك طرق مختلفة للتحليل الكمي: الكيميائية، الفيزيائية والكيميائية، الخ.
تعتمد الطرق الكيميائية على استخدام التفاعلات الكيميائية (التحييد، واختزال الأكسدة، والتركيب، والترسيب) التي تدخل فيها المادة التحليلية. الإشارة التحليلية النوعية في هذه الحالة هي التأثير الخارجي المرئي للتفاعل - تغيير في لون المحلول، أو تكوين أو إذابة راسب، أو إطلاق منتج غازي. في التحديدات الكمية، يتم استخدام حجم المنتج الغازي المنطلق وكتلة الراسب المتكون وحجم محلول الكاشف بتركيز معروف بدقة يتم إنفاقه على التفاعل مع المادة التي يتم تحديدها كإشارة تحليلية.
لا تستخدم الطرق الفيزيائية التفاعلات الكيميائية، بل تقيس أي خواص فيزيائية (بصرية، كهربائية، مغناطيسية، حرارية، إلخ) للمادة التي تم تحليلها، والتي تعد من وظائف تركيبها.
تستخدم الطرق الفيزيائية والكيميائية التغييرات في الخواص الفيزيائية للنظام الذي تم تحليله نتيجة للتفاعلات الكيميائية. تشمل الطرق الفيزيائية والكيميائية أيضًا طرق التحليل الكروماتوغرافي بناءً على عمليات امتصاص مادة ما على مادة ماصة صلبة أو سائلة في ظل ظروف ديناميكية، والطرق الكهروكيميائية (قياس الجهد، قياس الجهد، قياس التوصيل).
غالبًا ما يتم الجمع بين الطرق الفيزيائية والكيميائية الفيزيائية تحت الاسم العام الطرق الآلية للتحليل، حيث يتم استخدام الأدوات والأجهزة التحليلية التي تسجل الخواص الفيزيائية أو تغيراتها لإجراء التحليل. عند إجراء تحليل كمي، يتم قياس الإشارة التحليلية - وهي كمية فيزيائية مرتبطة بالتركيب الكمي للعينة. إذا تم إجراء التحليل الكمي باستخدام الطرق الكيميائية، فإن أساس التحديد دائمًا هو التفاعل الكيميائي.
هناك 3 مجموعات من طرق التحليل الكمي:
- - تحليل الغازات
- - التحليل العياري
- - تحليل الوزن النوعي
والأكثر أهمية بين الطرق الكيميائية للتحليل الكمي هي طرق قياس الجاذبية وقياس المعايرة، والتي تسمى الطرق الكلاسيكية للتحليل. تعتبر هذه الطرق قياسية لتقييم دقة القرار. مجال تطبيقها الرئيسي هو التحديد الدقيق للكميات الكبيرة والمتوسطة من المواد.
تُستخدم طرق التحليل الكلاسيكية على نطاق واسع في مؤسسات الصناعة الكيميائية لرصد التقدم المحرز في العملية التكنولوجية وجودة المواد الخام والمنتجات النهائية والنفايات الصناعية. وعلى أساس هذه الأساليب، يتم إجراء التحليل الصيدلاني - تحديد جودة الأدوية والأدوية التي تنتجها المؤسسات الكيميائية والصيدلانية.