Üldmõisted. Komponentide sisalduse (kontsentratsiooni, massi jne) määramist analüüsitavas aines nimetatakse kvantitatiivseks analüüsiks. Kvantitatiivse analüüsi abil määratakse komponentide massisuhted analüüsitavas proovis ja aine kontsentratsioon lahuses või gaasis. Kvantitatiivses analüüsis on teatud keemilised, füüsikalis-keemilised ja füüsikalised parameetrid mis sõltuvad selle koostisest või mõne muu komponendi sisaldusest. Enamiku meetodite puhul võrreldakse analüüsi tulemusel saadud tulemusi omadustega tuntud ained. Analüüsitulemusi väljendatakse tavaliselt massiosades, protsentides.

Kvantitatiivne analüüs viiakse läbi kindlas järjestuses, mis hõlmab proovide võtmist ja proovide ettevalmistamist, analüüsi, töötlemist ja analüüsitulemuste arvutamist. Nagu kvalitatiivses analüüsis, on ka makromeetodid, poolmikromeetodid, mikro- ja ultramikromeetodid.

Kvantitatiivset analüüsi kasutatakse laialdaselt maakide, metallide, anorgaaniliste ja orgaanilised ühendid. IN viimased aastad Erilist tähelepanu viitab sisu määratlusele mürgised ainedõhus, veekogudes, pinnases, toiduainetes, mitmesugustes kaupades.

Meetodite klassifikatsioon kvantitatiivne analüüs . Kõik kvantitatiivse analüüsi meetodid võib jagada kahte rühma: keemilised ja instrumentaalsed. See jaotus on tingimuslik, kuna paljud instrumentaalmeetodid põhinevad kasutamisel keemilised seadused ja ainete omadused. Tavaliselt kvantitatiivsed meetodid analüüs klassifitseeritakse mõõdetud füüsikaliste või keemiliste omaduste järgi.

Tabel 18.3 - Kvantitatiivse analüüsi põhimeetodid

Mõõdetud kogus (omadus)	Meetodi nimi	Mõõdetav aine mass	Meetodi teoreetilised alused (vt lõiku või peatükki)
Mass Maht Tihedus Infrapunakiirte neeldumine või emissioon Molekulide vibratsioon Nähtava, ultraviolettkiirguse ja röntgenikiirguse neeldumine või emissioon. Aatomite vibratsioon. Valguse hajumine Difusioonivool elektroodil Elektroodi potentsiaal Elektrienergia hulk Elektrijuhtivus Radioaktiivsus Reaktsioonikiirus Reaktsiooni termiline mõju Viskoossus Pind pinevus Vähenenud külmumistemperatuur Kõrgenenud keemistemperatuur	Gravimeetriline Massispektromeetria Titromeetriline Gaasi mahumõõtja Densimeetriline Infrapunaspektroskoopia Ramani hajumine Spektraal- ja röntgenspektraalne Fotomeetriline (kolorimeetria, spektrofotomeetria jt) Aatomadsorptsioonspektroskoopia Luminestsentspolarograafia ja voltamperomeetria Viskimeetriline indikaator Potentsiomeetriline Kulonduktomeetriline indikaator Potentsiomeetriline Kulonduktomeetriline koomeeter Tensomeetriline Krüoskoopiline Ebulioskoopiline	Makro- ja ülimikrokogustest Mikrokogused Makro- ja mikrokogused Samad Makro- ja mikrokogused Samad Samad Pool- ja mikrokogused Samad Mikrokogused Samad Pool- ja mikrokogused Makro- ja mikrokogused Mikrokogused ja ülimikrokogused Makro- ja mikrokogused Makro- ja ülimikrokogustest Makro- ja mikrokogused Makrokogused Sama » » »	Jaotis 8.6 – ptk. 8 Ch. 8 – Lõige 1. 1, 7.4 – Lõige 1.1–1.3, 7.4 Lõige 2.4, 2.5, 3.4 – – Lõige 9.5 Lõige 9.3, 9.4 Lõige 9.2 Lõige 8.4 17. peatükk Lõige 7.1–7.3 Lõige 7.5 Lõige 5.1, 4.2 Lõige 5.1, 6. 4. Punkt 8.1

Õpikus käsitletakse vaid mõningaid meetodeid, mis põhinevad eelmistes peatükkides uuritud teoreetilistel põhimõtetel.

Gravimeetriline meetod. Meetodi põhiolemus on saada raskesti lahustuv ühend, mis sisaldab määratavat komponenti. Selleks lahustatakse aine proov ühes või teises lahustis, tavaliselt vees, ja sadestatakse reaktiivi abil, mis moodustab analüüsitava ühendiga madala PR-väärtusega halvasti lahustuva ühendi (vt punkt 8.3). Seejärel pärast filtreerimist sade kuivatatakse, kaltsineeritakse ja kaalutakse. Aine massi põhjal määratakse kindlaks määratava komponendi mass ja arvutatakse selle massiosa analüüsitavas proovis. Mõnda reaktiivi (rühma- ja üksikreaktiive) käsitleti lõigus 16.1.

Gravimeetrilisel meetodil on variatsioone. Destilleerimismeetodi puhul eraldatakse analüüsitav komponent gaasi kujul, mis reageerib reagendiga. Reaktiivi massi muutust kasutatakse proovis määratava komponendi sisalduse üle otsustamiseks. Näiteks kivimi karbonaadisisaldust saab määrata analüüsitud proovi kokkupuutel happega, mis vabastab CO2:

CO+2НН2СО3Н2О+СО2

Vabanenud CO2 kogust saab määrata aine massi muutumise järgi, näiteks CaO, millega CO2 reageerib.

Gravimeetrilise meetodi üks peamisi puudusi on selle töömahukus ja suhteliselt pikk kestus. Vähem töömahukas on elektrogravimeetriline meetod, mille puhul määratav metall, näiteks vask, sadestatakse katoodile (plaatinavõrk)

Katoodi massi erinevuse põhjal enne ja pärast elektrolüüsi määratakse metalli mass analüüsitavas lahuses. See meetod sobib aga ainult selliste metallide analüüsiks, mis ei tooda vesinikku (vask, hõbe, elavhõbe).

Titrimeetriline analüüs. Meetodi olemus seisneb reaktsioonis analüüsitava komponendiga tarbitud konkreetse reagendi lahuse mahu mõõtmises. Nendel eesmärkidel kasutatakse nn tiitritud lahuseid, mille kontsentratsioon (tavaliselt lahuse tiiter) on teada. Pealkiri on 1 ml (1 cm) tiitritud lahuses sisalduva aine mass (g/ml ja g/cm) Määramine toimub meetodil tiitrimine, need. tiitritud lahuse järkjärguline lisamine analüüdi lahusele, mille maht on täpselt mõõdetud. Tiitrimine peatub, kui see jõuab samaväärsuspunktid, need. tiitritud lahuse ja analüüsitava komponendi reaktiivi samaväärsuse saavutamine.

Titrimeetrilist analüüsi on mitut tüüpi: happe-aluse tiitrimine, sademete tiitrimine, kompleksomeetriline tiitrimine ja redoks-tiitrimine.

Keskmiselt happe-aluse tiitrimine seisneb neutraliseerimisreaktsioonis

Meetod võimaldab määrata happe või katioonide kontsentratsiooni, mis hüdrolüüsitakse vesinikioonideks tiitrimisel leeliselahusega või määrata aluste kontsentratsiooni, sealhulgas anioonide kontsentratsiooni, mis hüdrolüüsitakse hüdroksiidioonide moodustamiseks happelahustega tiitrimisel. Ekvivalentsuspunkt määratakse happe-aluse indikaatorite abil, mis muudavad värvi teatud pH vahemikus. Näiteks happe-aluse tiitrimise meetodil saate määrata vee karbonaatse kareduse, s.o. HCO kontsentratsioon vees, tiitrides selle lahust HCl-ga metüüloranži indikaatori juuresolekul

HCO+ H= H2O+ CO2

Ekvivalentsuspunktis muutub indikaatori kollane värv heleroosaks. Arvutamisel kasutatakse ekvivalentide seaduse võrrandit

, (18.2)

kus on analüüsitud ja tiitritud lahuste mahud;

HCl ekvivalentide normaalne kontsentratsioon tiitritud lahuses

HCO ioonide ekvivalentide molaarne kontsentratsioon analüüsitud lahuses.

Kell sademete tiitrimine analüüsitav lahus tiitritakse reagendiga, mis moodustab tiitritud lahuse komponendiga halvasti lahustuva ühendi. Ekvivalentsuspunkt määratakse indikaatori abil, mis moodustab reagendiga värvilise ühendi, näiteks Ag2CrO4 punase sademe, kui indikaator K2CrO4 reageerib Ag-ioonide liiaga, kui tiitritakse kloriidilahust hõbenitraadi lahusega.

Kompleksomeetriline tiitrimine. Kompleksomeetrilisel tiitrimisel tiitritakse lahuses määratav komponent kompleksooni, kõige sagedamini etüleendiamiintetraäädikhappe (EDTA, kompleksoon II) või selle dinaatriumsoola (kompleksoon III või Trilon B) lahusega. Kompleksonid on ligandid ja moodustavad komplekse paljude katioonidega. Samaväärsuse indikaatorid on tavaliselt ligandid, mis moodustavad analüüsitava iooniga värvilise kompleksühendi. Näiteks indikaator kromogeen must kaltsiumi ja magneesiumiga moodustab komplekse ja on punane. Kaltsiumi, magneesiumi ja indikaatorioone sisaldava veinipunase lahuse tiitrimisel kompleksooni III lahusega seotakse kaltsium kompleksooniga stabiilsemaks kompleksiks, ekvivalentpunktis indikaatoranioonid vabanevad ja annavad edasi lahendus sinine värv. Seda kompleksomeetrilist tiitrimismeetodit kasutatakse näiteks vee kogukareduse määramiseks.

Redoks-tiitrimine. See meetod koosneb redutseeriva aine lahuse tiitrimisest oksüdeeriva aine tiitritud lahusega või oksüdeeriva lahuse tiitrimisest redutseeriva aine tiitritud lahusega. Oksüdeerivate ainete tiitritud lahustena on kasutatud kaaliumpermanganaadi KMnO4 (permanganatomeetria), kaaliumdikromaadi K2Cr2O7 (dikromatomeetria) ja jood I2 (jodomeetria) lahuseid. Redutseerivate ainete tiitritud lahuste hulgas tuleb märkida hüdrasiini N2H4 lahuseid (hüdrasinomeetria).

Permanganatomeetrilisel tiitrimisel happelises keskkonnas muutub Mn (VII) (vaarika värvus) Mn (II) (värvitu lahus). Näiteks saab permanganomeetrilise tiitrimise abil määrata nitritisisaldust lahuses

2KMnO4 + 5KNO2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5KNO3 + 3H2O

Dikromatomeetrilisel tiitrimisel on indikaatoriks difenüülamiin, mis värvib lahuse Sinine värv dikromaadiioonide liiaga. Jodomeetrilises tiitrimises on tärklis indikaator. Oksüdeerivate ainete lahuste analüüsimiseks kasutatakse jodomeetrilist tiitrimist, mille puhul tiitritud lahus sisaldab jodiidiooni. Näiteks vaske saab määrata, tiitrides selle lahuseid jodiidilahusega

2 Cu

Seejärel tiitritakse saadud lahus naatriumtiosulfaadi Na2S2O3 tiitritud lahusega, millele on tiitrimise lõpus lisatud tärkliseindikaator.

2Na2S2O3 + I2 = 2NaI + Na2S4O6

Nii et on olemas suur number kvantitatiivse keemilise analüüsi tüübid, mis võimaldavad määrata erinevaid aineid laias kontsentratsioonivahemikus. hulgas keemilised meetodid analüüs, kõige levinumad on titrimeetrilised ja gravimeetrilised meetodid.

Kvantitatiivse analüüsi ülesanne on määrata üksikute komponentide kvantitatiivne sisaldus uuritavas aines või segus. tulemused kvantifitseerimine tavaliselt väljendatakse protsentides. Kvantitatiivset analüüsi kasutatakse bioloogias, füsioloogias, meditsiinis, biokeemias, keemias toiduained jne.

Kõik kvantitatiivse analüüsi meetodid võib jagada kolme põhirühma.

1. Gravimeetriline (massi) analüüs. Gravimeetriline analüüs on komponendi (elemendi või iooni) koguse määramine analüüsi tulemusena saadud aine massi põhjal. Selle rühma meetodites eraldatakse määratud osa analüüdist puhtal kujul või teadaoleva koostisega ühendi kujul, mille mass määratakse.

Näiteks baariumi koguse määramiseks selle ühendites sadestatakse Ba 2+ ioon lahjendatud väävelhappega:

BaС1 2 + H 2 S0 4 = BaS0 4 | + 2HC1.

BaS04 sade filtreeritakse, pestakse, kaltsineeritakse ja kaalutakse täpselt. Teades BaS0 4 sette massi ja selle valemit, arvutage, kui palju baariumit see sisaldab. Gravimeetriline meetod annab tulemusi kõrge täpsusega, kuid see on väga töömahukas.

2. Titrimeetriline (mahuline) analüüs. Titrimeetriline analüüs põhineb täpne mõõtmine määratud reagendiga reageerimiseks kulutatud reaktiivi kogus
komponent. Reaktiiv võetakse teatud kontsentratsiooniga lahuse kujul - tiitritud lahus. hetk,
kui reaktiivi lisatakse koguses, mis on võrdne määratava komponendi sisaldusega, st määratakse reaktsiooni lõppemise hetk erinevatel viisidel. Tiitrimisel lisage reaktiivi kogus, mis on samaväärne määratava aine kogusega. Teades analüüdiga reageerinud lahuse mahtu ja täpset kontsentratsiooni, arvutatakse analüüdi kogus.

Titrimeetriline analüüs annab vähem täpseid tulemusi kui gravimeetriline analüüs, kuid selle oluliseks eeliseks on suurem analüüsi kiirus. Sõltuvalt tiitrimisprotsessi käigus toimuvate reaktsioonide tüübist jagatakse titrimeetriline analüüs kolme rühma: happe-aluse tiitrimismeetodid, redoksimeetria meetodid ning sadestamise ja kompleksi moodustamise meetodid.

3. Fotomeetrilised meetodid. Selle meetodi puhul määratakse aine kogus lahuse värvuse intensiivsuse järgi. Sel eesmärgil kasutatakse nn värvireaktsioone, st reaktsioone, millega kaasneb lahuse värvuse muutumine. Näiteks raua koguse määramisel kasutatakse reaktsiooni

FeCl3 + 3KSCN 7-Fe(SCN)3 + 3KCI,

mis viib punase lahuse moodustumiseni. Lahuse värvuse intensiivsust hinnatakse visuaalselt või sobivate instrumentidega.

Mõnikord muudetakse määratav komponent vähelahustuvaks ühendiks ja määratava aine sisaldust hinnatakse lahuse hägususe intensiivsuse järgi. Sellel põhimõttel põhinevat meetodit nimetatakse nefelomeetriaks. Väga väikestes kogustes analüüdi moodustavate komponentide määramiseks kasutatakse fotomeetria ja nefelomeetria meetodeid. Selle meetodi täpsus on väiksem kui gravimeetrilistel või titrimeetrilistel meetoditel.

Lisaks nendele meetoditele on ka teisi: gaasianalüüs, spektraalanalüüs, elektrokeemilised ja kromatograafilised meetodid. IN see õpik neid meetodeid ei arvestata.

Kõik kvantitatiivse analüüsi meetodid jagunevad keemilisteks ja füüsikalis-keemilisteks. Keemilised meetodid hõlmavad gravimeetrilist, titrimeetrilist ja gaasianalüüsi, füüsikalis-keemiliste meetodite hulka kuuluvad fotomeetria ja nefelomeetria, elektrokeemilised, spektraalsed, kromatograafilised analüüsimeetodid.

Kvantitatiivses analüüsis on makro-, mikro- ja poolmikromeetodid. See õpik hõlmab ainult makromeetodit. Makromääramiste tegemisel määratakse suhteliselt suured (0,01-0,1 g) ainekogused. Erandiks on fotomeetrilised ja nefelomeetrilised meetodid, mille puhul on määratava aine kogus milligrammi murdosa.

KVANTITATIIVSE ANALÜÜSI EESMÄRGID JA MEETODID

Kvantitatiivse analüüsi ülesanne on määrata kvantitatiivne

Kõik kvantitatiivse analüüsi meetodid jagunevad keemilisteks, füüsikalis-keemilisteks ja füüsikalisteks. Keemiliste meetodite hulka kuuluvad gravimeetrilised, titrimeetrilised ja gaasianalüüsid, füüsikalis-keemilised meetodid fotomeetria, elektrokeemilised ja kromatograafilised analüüsid ning füüsikalised meetodid spektraalanalüüs ja luminestsentsanalüüs.

1. Gravimeetriline analüüs põhineb puhtal kujul või teadaoleva koostisega ühendi kujul eraldatud aine massi määramisel. Näiteks baariumi koguse määramiseks selle ühendites sadestatakse Ba 2+ ioon lahjendatud väävelhappega. BaS04 sade filtritakse, pestakse, kaltsineeritakse ja kaalutakse täpselt. Arvutage BaSO 4 sette massi ja selle valemi põhjal, kui palju see sisaldab

baarium Gravimeetriline meetod annab ülitäpsed tulemused, kuid see on väga töömahukas.

2. Titrimeetriline analüüs põhineb reaktiivi mahu täpsel mõõtmisel,

kulutatud reaktsioonile teatud komponendiga. Reaktiiv võetakse teatud kontsentratsiooniga lahuse kujul - tiitritud (standard) lahus. Moment, mil reaktiivi lisatakse koguses, mis on samaväärne määratava aine sisaldusega, s.o. reaktsiooni lõpp määratakse mitmel viisil. Tiitrimise ajal lisatakse reaktiivi koguses, mis on võrdne uuritava aine kogusega. Teades määratava ainega reageerinud lahuse mahtu ja täpset kontsentratsiooni, arvutatakse selle kogus.

Titrimeetriline analüüs annab vähem täpseid tulemusi kui gravimeetriline analüüs, kuid selle oluliseks eeliseks on suurem analüüsi kiirus. Sõltuvalt tiitrimisprotsessi käigus toimuvate reaktsioonide tüübist hõlmab titrimeetriline analüüs happe-aluse tiitrimise meetodeid, oksüdomeetrilisi meetodeid ning sadestamise ja kompleksi moodustamise meetodeid.

3. Fotomeetrilised meetodid põhinevad lahuse valguse neeldumise, ülekande ja hajumise mõõtmisel. Enamiku fotomeetriliste meetodite puhul kasutatakse nn värvireaktsioone, s.t. keemilised reaktsioonid, millega kaasneb lahuse värvuse muutus. Nimetatakse meetodit, mis põhineb aine sisalduse määramisel värvuse intensiivsuse järgi kolorimeetria. Lahuse värvuse intensiivsust hinnatakse visuaalselt või sobivate instrumentidega.

Mõnikord muudetakse määratav komponent vähelahustuvaks ühendiks ja selle sisaldust hinnatakse lahuse hägususe intensiivsuse järgi. Sellel põhimõttel põhinevat meetodit nimetatakse nefelomeetria. Väga väikestes kogustes analüüdi moodustavate komponentide määramiseks kasutatakse kolorimeetria ja nefelomeetria meetodeid. Selle meetodi täpsus on väiksem kui gravimeetrilistel või titrimeetrilistel meetoditel.

4. Elektrokeemilised meetodid. Need meetodid hõlmavad elektrogravimeetrilist analüüsi, konduktomeetriat, potentsiomeetriat ja polarograafiat. Elektrogravimeetriline meetod kasutatakse metallide kontsentratsiooni määramiseks. Määratav element sadestatakse elektrolüüsi teel elektroodile, mille mass on teada. Konduktomeetria ja potentsiomeetria viidata elektrotitrimeetriale. Tiitrimise ajal toimuva reaktsiooni lõppemine määratakse kas lahuse elektrijuhtivuse mõõtmise või uuritavasse lahusesse sukeldatud elektroodi potentsiaali mõõtmise teel. Potentsiomeetrilist meetodit kasutatakse ka lahuse pH määramiseks. Mõõtmisel põhinev määratlus elektromotoorjõud lahus (emf), mis sõltub vesinikioonide kontsentratsioonist. Polaarograafilisel meetodil Määratava iooni kogust hinnatakse voolu-pinge kõvera (polarogrammi) olemuse järgi, mis saadakse uuritava lahuse elektrolüüsil tilkuva elavhõbekatoodiga spetsiaalses seadmes - polarograafis. See meetod on erinev kõrge tundlikkus. Kasutades polarograafilist meetodit, on võimalik kvalitatiivselt ja kvantitatiivselt määrata samas lahenduses erinevaid elemente keemilisi reaktsioone kasutamata.

5. Kromatograafiline meetod põhineb selektiivsuse fenomeni kasutamisel

lahustunud ainete (või ioonide) adsorptsioon erinevate poolt tahked ained- adsorbendid. Adsorbendid võib olla aktiveeritud alumiiniumoksiid Al 2 O 3, permutiit, sünteetilised vaigud jne. Kromatograafilist meetodit kasutatakse kvalitatiivses ja kvantitatiivses analüüsis. Seda meetodit kasutatakse eriti laialdaselt ainete või ioonide eraldamiseks.

Kvantitatiivses analüüsis eristatakse makro-, mikro- ja poolmikromeetodeid. Selles õpikus käsitletakse gravimeetriliste ja titrimeetriliste määramiste rakendamist, kasutades ainult makromeetodit.

2. GRAVIMETRIAALNE ANALÜÜS

Kvantitatiivse analüüsi meetodid. Kvantitatiivne analüüs on ette nähtud analüüdi kvantitatiivse koostise määramiseks. Kvantitatiivse analüüsi jaoks on olemas keemilised, füüsikalised ja füüsikalis-keemilised meetodid. Kõikide kvantitatiivsete uuringute aluseks on mõõtmine. Kvantitatiivse analüüsi keemilised meetodid põhinevad massi ja ruumala mõõtmisel. Kvantitatiivne uuring võimaldas teadlastel kehtestada sellised põhilised keemiaseadused nagu aine massi jäävuse seadus, koostise püsivuse seadus, ekvivalentide seadus ja muud seadused, millel see põhineb. keemiateadus. Kvantitatiivse analüüsi põhimõtted on keemilise analüütilise kontrolli põhialused tootmisprotsessid erinevatest tööstusharudest tööstusele ja moodustavad nn. tehniline analüüs. Kvantitatiivsel keemilisel analüüsil on 2 peamist meetodit: gravimeetriline ehk gravimeetriline ja mahuline ehk titrimeetriline.

Kaaluanalüüs on kvantitatiivse analüüsi meetod, mille puhul mõõdetakse täpselt ainult massi. Mahuanalüüs põhineb ainete massi ja teatud koguse analüüdiga reageeriva teadaoleva kontsentratsiooniga reaktiivi lahuse mahu täpsel mõõtmisel. Eriline liik loendusanalüüs on gaaside analüüs ja gaasisegud, nn gaasianalüüs, mida tehakse ka analüüsitava segu või gaasi mahu või massi mõõtmise teel. Sama ainet saab määrata gravimeetriliste või mahuliste analüüsimeetoditega. Määramismeetodi valikul peab analüütik arvestama tulemuse nõutavat täpsust, reaktsiooni tundlikkust ja analüüsi kiirust ning juhul, kui massimääratlused- kasutatavate reaktiivide saadavus ja maksumus. Seoses sellega on olemas kvantitatiivse analüüsi makro-, mikro-, poolmikro-, ultramikro-meetodid, mille abil saab läbi viia analüüsi minimaalsed kogused analüüt. Praegu asenduvad lihtsad keemilised meetodid üha enam füüsikaliste ja füüsikalised ja keemilised meetodid, millega töötamiseks on vaja kalleid instrumente ja seadmeid.

Optilised, elektrokeemilised, kromatograafilised, erinevad spektro- ja fotomeetrilised uuringud (infrapuna, aatomadsorptsioon, leek jne), potentsiomeetria, polarograafia, massispektromeetria, NMR uuringud. Ühelt poolt kiirendavad need meetodid tulemuste saamist, suurendavad nende täpsust ja mõõtmise tundlikkust: avastamispiir (1-10 -9 μg) ja piirkontsentratsioon(kuni 10 -15 g/ml), selektiivsus (segu koostisosi on võimalik määrata ilma nende eraldamise ja eraldamiseta), nende arvutistamise ja automatiseerimise võimalus. Kuid teisest küljest kaugenevad nad üha enam keemiast, vähendades analüütikute teadmisi keemiliste analüüsimeetodite kohta, mis on kaasa toonud keemia õpetamise halvenemise koolides, heade keemikuõpetajate, varustatud koolide keemialaborite puudumise. , ja kooliõpilaste keemiaalaste teadmiste vähenemine.

Puuduste hulka kuulub suhteliselt suur määramisviga (5–20%, samas kui keemiline analüüs annab vea tavaliselt 0,1 kuni 0,5%), seadme keerukusest ja selle kõrge hind. Nõuded reaktsioonidele kvantitatiivses analüüsis. Reaktsioonid peaksid kulgema kiiresti, võimaluse korral lõpuni toatemperatuuril. Reaktsiooni sisenevad lähteained peavad reageerima rangelt määratletud kvantitatiivsetes suhetes (stöhhiomeetriliselt) ja ilma kõrvalprotsessideta. Lisandid ei tohiks segada kvantitatiivset analüüsi. Mõõtmiste tegemisel ei saa välistada vigu, mõõtmisvigu ja arvutusi. Vigade kõrvaldamiseks ja minimeerimiseks viiakse mõõtmised läbi korduvate ( paralleelsed määratlused), vähemalt 2 ning viia läbi tulemuste metroloogiline hindamine (see tähendab analüüsitulemuste õigsust ja reprodutseeritavust).

Analüütiliste meetodite olulisemad omadused on nende tundlikkus ja täpsus. Analüüsimeetodi tundlikkust nimetatakse väikseim summa aineid, mida saab selle meetodiga usaldusväärselt määrata. Analüüsi täpsust nimetatakse määramise suhteliseks veaks, mis on aine leitud (x 1) ja tõelise (x) sisalduse erinevuse suhe aine tegeliku sisalduse vahel ning leitakse valemi abil:

Rel. viga = (x 1 - x)/ x, väljendamaks protsentides, korrutage 100-ga. Tegelikuks sisalduseks võetakse proovi analüüsimisel leitud aine aritmeetiline keskmine sisaldus 5-7 määramisel.

Meetodi tundlikkus, mol/l Täpsus,%

Titrimeetriline 10 -4 0.2

Gravimeetriline 10 -5 0,05

Kaalu (gravimeetriline) analüüs on kvantitatiivse analüüsi meetod, mille puhul kvantitatiivne koostis analüüt määratakse massimõõtmiste põhjal, kaaludes täpselt teadaoleva koostisega stabiilse lõppaine massi, milleks antud määratav komponent täielikult muundub. Näiteks väävelhappe gravimeetriline määramine vesilahuses viiakse läbi kasutades vesilahus baariumisoolad: BaCl 2 + H 2 SO 4 > BaSO 4 v +2 HCl. Sadestamine viiakse läbi tingimustes, kus peaaegu kogu sulfaadi ioon läheb BaSO 4 sademesse kõige täielikumana - kvantitatiivselt minimaalsete kadudega, kuna baariumsulfaadi lahustuvus on ebaoluline, kuid siiski olemas. Seejärel eraldatakse sade lahusest, pestakse lahustuvate lisandite eemaldamiseks, kuivatatakse, kaltsineeritakse lenduvate sorbeeritud lisandite eemaldamiseks ja kaalutakse analüütilisel kaalul puhta veevaba baariumsulfaadi kujul. Ja siis arvutatakse väävelhappe mass. Gravimeetriliste analüüsimeetodite klassifikatsioon. Sadestamise, destilleerimise, eraldamise meetodid, termogravimeetrilised meetodid (termogravimeetria).

Sadestamise meetodid – määratud komponent kvantitatiivselt seotud sellistega keemiline ühend, mille kujul saab seda eraldada ja kaaluda. Selle ühendi koostis peab olema rangelt määratletud, s.t. väljendada ennast täpselt keemiline valem ja see ei tohiks sisaldada võõrlisandeid. Ühendit, milles määratav komponent kaalutakse, nimetatakse gravimeetriliseks vormiks Näide, H 2 SO 4 määramine (ülal), raua massiosa määramine selle lahustuvates soolades, raua (111) sadestumise põhjal hüdroksiidi Fe(OH) 3 xH 2 O kujul, millele järgneb selle eraldamine ja kaltsineerimine Fe 2 O 3 oksiidiks (massivorm). Destilleerimismeetodid. Määratav komponent eraldatakse analüüsitud proovist vormis gaasiline aine ja mõõta kas destilleeritud aine massi (otsene meetod) või jäägi massi (kaudne meetod).

Otsest meetodit kasutatakse laialdaselt analüütide veesisalduse määramiseks, destilleeritakse see suspendeeritud proovist ja kondenseeritakse ning seejärel mõõdetakse kondenseerunud vee ruumala vastuvõtjas. Tiheduse alusel arvutatakse ümber vee maht massi kohta ning proovi ja vee massi teades arvutatakse veesisaldus analüüsitavas proovis. Lenduvate ainete (sh nõrgalt seotud vee) sisalduse määramiseks kasutatakse laialdaselt kaudse destilleerimise meetodit, muutes proovi massi enne ja pärast kuivatamist konstantse massini termostaadis (kuivatusahjus) konstantsel temperatuuril. Selliste testide läbiviimise tingimused (temperatuur, kuivamisaeg) määratakse proovi iseloomuga ja need on metoodilistes juhendites konkreetselt näidatud.

Eraldamismeetodid põhinevad analüüdi komponendi eraldamisel lahusest elektrolüüsi teel ühel elektroodil (elektrogravimeetriline meetod). Seejärel vabanenud ainega elektrood pestakse, kuivatatakse ja kaalutakse. Suurendades ainega elektroodi massi, määratakse elektroodile vabaneva aine mass (kulla ja vase sulamid viiakse lahusesse).

Termogravimeetriliste meetoditega ei kaasne uuritava aine eraldamist, vaid uuritakse proovi ennast, seetõttu liigitatakse need meetodid tavapäraselt gravimeetrilisteks analüüsimeetoditeks. Meetodid põhinevad analüüsitava aine massi mõõtmisel selle pideva kuumutamise ajal antud temperatuurivahemikus temperatuuril spetsiaalsed seadmed- derivatograafid. Saadud termogravigrammidest on tõlgendamisel võimalik määrata analüüsitava aine niiskusesisaldust ja muid komponente.

Gravimeetrilise määramise põhietapid: analüüsitava proovi massi ja sadestava aine mahu (või massi) arvutamine; prooviproovi kaalumine (võtt); analüüsitud proovi osa lahustamine; sademed, s.o. määratava komponendi deponeeritud vormi saamine; filtreerimine (setete eraldamine emalahusest); setete pesemine; setete kuivatamine ja (vajadusel) kaltsineerimine kuni konstantne mass, st gravimeetrilise vormi saamine; gravimeetriline kaalumine; analüüsitulemuste arvutamine, nende statistiline töötlemine ja esitamine. Igal neist toimingutest on oma omadused.

Analüüsitava aine proovi optimaalse massi arvutamisel arvestatakse analüüsitava komponendi võimalikku massiosa analüüsitavas proovis ja gravimeetrilisel kujul, gravimeetrilise vormi massi, analüütilisel kaalul kaalumise süstemaatilise veaga (tavaliselt 0,0002) , ja tekkiva sette olemus - amorfne, peenkristalne, jämekristalliline. Algproovi arvutamisel lähtutakse sellest, et gravimeetrilise proovi mass peab olema vähemalt 0,1 g. üldine juhtum analüüsitava aine algproovi optimaalse massi m alumine piir (grammides) arvutatakse valemiga: m = 100m (GF) F/ W(X), kus m(GF) on gravimeetrilise massi mass. vorm grammides; F - gravimeetriline tegur, teisendustegur, analüütiline tegur); W(X) – massiosa(%) määratud komponendist analüüsitavas aines. Gravimeetriline tegur F arvuliselt võrdne massiga määratud komponendi sisaldus grammides, mis vastab ühele grammile gravimeetrilist vormi.

Gravimeetriline tegur arvutatakse valemi abil, mis on määratud komponendi X molaarmassi M(X) ja molaarmass gravimeetriline vorm M(GF), mis on korrutatud määratava komponendi moolide arvuga n, millest saadakse üks mool gravimeetrilist vormi: F = n M(X) / M (GF). Seega, kui 2 moolist Fe C1 3 6H 2 O saadakse üks mool gravimeetrilist vormi Fe 2 O 3, siis n = 2. Kui ühest moolist Ba(NO 3) 2 on üks mool gravimeetrilist vormi BaCrO 4 saadakse, siis n = 1.

Need on gravimeetrilised ja titrimeetrilised meetodid. Kuigi nad annavad järk-järgult teed instrumentaalsetele meetoditele, jäävad nad täpsuselt ületamatuks: oma suhteline viga alla 0,2%, samas kui instrumentaalsed on 2-5%. Need jäävad muude meetodite tulemuste paikapidavuse hindamisel standardseks. Peamine kasutusala: suurte ja keskmiste ainete koguste täppismääramine.

Gravimeetriline meetod seisneb aine eraldamises puhtal kujul ja selle kaalumises. Kõige sagedamini toimub isoleerimine sademete abil. Sade peaks olema praktiliselt lahustumatu. Määratav komponent peaks sadestuma peaaegu täielikult, nii et komponendi kontsentratsioon lahuses ei ületaks 10-6 M. See sade peab olema võimalikult jämekristalliline, et seda saaks kergesti pesta. Sade peab olema teatud koostisega stöhhiomeetriline ühend. Sadestamise ajal püütakse kinni lisandid (koossadestamine), seega tuleb seda pesta. Seejärel tuleb sete kuivatada ja kaaluda.

Gravimeetriliste meetodite rakendamine:

Enamikku anorgaanilisi katioone, anioone ja neutraalseid ühendeid saab määrata. Sadestamiseks kasutatakse anorgaanilisi ja orgaanilisi reaktiive; viimased on selektiivsemad. Näited:

AgNO3 + HCl=AgCl+HNO3

(hõbeda- või kloriidiioonide määramine),

BaCl2 +H2SO4 =BaSO4 +2HCl

(baariumi- või sulfaadioonide määramine).

Nikkelkatioonid sadestatakse dimetüülglüoksiimiga.

Titrimeetrilised meetodid kasutada reaktsioone lahustes. Neid nimetatakse ka mahulisteks, kuna need põhinevad lahuse ruumala mõõtmisel. Need hõlmavad aine järkjärgulist lisamist lahusele, mille kontsentratsioon määratakse kindlaks teadmata kontsentratsiooniga ainega reageeriva aine lahusega (teadaoleva kontsentratsiooniga), mida nimetatakse tiitriks. Ained reageerivad üksteisega samaväärsetes kogustes: n 1 = n 2.

Kuna n = CV, kus C on ekvivalendi molaarkontsentratsioon, V on aine lahustunud ruumala, siis stöhhiomeetriliselt reageerivate ainete puhul kehtib järgmine:

C 1 V 1 = C 2 V 2

Seetõttu on võimalik leida ühe aine (näiteks C 2) teadmata kontsentratsioon, kui on teada selle lahuse maht ja sellega reageerinud aine maht ja kontsentratsioon. Teades ekvivalentse M molekulmassi, saate arvutada aine massi: m 2 = C 2 M.

Reaktsiooni lõpu (mida nimetatakse ekvivalentpunktiks) määramiseks kasutage lahuse värvuse muutust või mõõtke lahuse mõnda füüsikalis-keemilist omadust. Kasutatakse igat tüüpi reaktsioone: hapete ja aluste neutraliseerimine, oksüdatsioon ja redutseerimine, kompleksi moodustumine, sadestamine. Titrimeetriliste meetodite klassifikatsioon on toodud tabelis:

Tiitrimismeetod, reaktsiooni tüüp	Meetodite alarühmad	Titreerivad ained
Happe-alus	Acidimeetria
	Alkalimeetria	NaOH, Na2CO3
Redoks	Permanganatomeetria
	Jodomeetria
	Dikromatomeetria
	Bromatomeetria
	Jodatomeetria
Kompleksomeetriline	Kompleksomeetria
Sadenev	Argentomeetria

Tiitrimine võib olla otsene või vastupidine. Kui reaktsioonikiirus on madal, lisatakse reaktsiooni lõpuleviimiseks teadaolev liig tiitrimist ja seejärel määratakse reageerimata tiitrimise kogus teise reagendiga tiitrimise teel.

Happe-aluse tiitrimine põhineb neutraliseerimisreaktsioonil, reaktsiooni käigus muutub lahuse pH. PH ja tiitrimahu graafikut nimetatakse tiitrimiskõveraks ja see näeb tavaliselt välja järgmine:

Samaväärsuse punkti määramiseks kas pH mõõtmised või indikaatorid, mis muudavad värvi millal teatud väärtus pH. Tiitrimise tundlikkust ja täpsust iseloomustab tiitrimiskõvera järsus.

Kompleksomeetria põhineb kompleksi moodustumise reaktsioonil. Kõige sagedamini kasutatav on etüleendiamiintetraäädikhape (EDTA).

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

või selle) dinaatriumsool. Neid aineid nimetatakse sageli kompleksoonideks. Nad moodustavad tugevaid komplekse paljude metallide katioonidega, mistõttu nende kasutamine tiitrimiseks nõuab eraldamist.

Redoks-tiitrimisega kaasneb süsteemi potentsiaali muutus. Tiitrimise edenemist kontrollitakse tavaliselt potentsiomeetrilise meetodiga, vt hiljem.

Sademete tiitrimine - Argentomeetriat kasutatakse kõige sagedamini halogeniidiioonide määramise meetodina. Viimased moodustavad hõbekatioonidega praktiliselt lahustumatu sademe.

Titrimeetrilise analüüsi meetodid on väga täpsed (suhteline määramisviga - 0,1 - 0,3%), madala töömahukad ja lihtsad mõõteriistad. Titrimeetriat kasutatakse ainete kõrge ja keskmise kontsentratsiooni kiireks määramiseks lahustes, sealhulgas mittevesilahustes.