Analüüsi meetod nimetada aine analüüsi aluseks olevad põhimõtted ehk aine keemiliste osakeste häireid põhjustava energia liik ja olemus.

Analüüs põhineb tuvastatud analüütilise signaali ja analüüdi olemasolu või kontsentratsiooni vahelisel suhtel.

Analüütiline signaal on objekti fikseeritud ja mõõdetav omadus.

Analüütilises keemias klassifitseeritakse analüüsimeetodid kindlaksmääratava omaduse olemuse ja analüütilise signaali salvestusmeetodi järgi:

1.keemiline

2.füüsiline

3.füüsikaline ja keemiline

Füüsikalis-keemilisi meetodeid nimetatakse instrumentaalseteks või mõõtmismeetoditeks, kuna need nõuavad instrumentide ja mõõteriistade kasutamist.

Vaatleme keemiliste analüüsimeetodite täielikku klassifikatsiooni.

Keemilised analüüsimeetodid- põhinevad keemilise reaktsiooni energia mõõtmisel.

Reaktsiooni käigus muutuvad lähteainete kulu või reaktsioonisaaduste tekkega seotud parameetrid. Neid muutusi saab jälgida otse (sade, gaas, värvus) või mõõta selliste koguste järgi nagu reaktiivi tarbimine, moodustunud toote mass, reaktsiooniaeg jne.

Kõrval eesmärgid keemilise analüüsi meetodid jagunevad kahte rühma:

I.Kvalitatiivne analüüs– koosneb analüüdi moodustavate üksikute elementide (või ioonide) tuvastamisest.

meetodid kvalitatiivne analüüs klassifitseeritud:

1. katioonianalüüs

2. Anioonianalüüs

3. komplekssete segude analüüs.

II.Kvantitatiivne analüüs– seisneb kompleksaine üksikute komponentide kvantitatiivse sisalduse määramises.

Kvantitatiivsed keemilised meetodid klassifitseerivad:

1. Gravimeetriline(massi) analüüsimeetod põhineb analüüdi eraldamisel puhtal kujul ja selle kaalumine.

Gravimeetrilised meetodid jagunevad vastavalt reaktsioonisaaduse saamise meetodile:

a) kemoravimeetrilised meetodid põhinevad keemilise reaktsiooni produkti massi mõõtmisel;

b) elektrogravimeetrilised meetodid põhinevad elektrokeemilise reaktsiooni produkti massi mõõtmisel;

c) termogravimeetrilised meetodid põhinevad termilise kokkupuute käigus tekkinud aine massi mõõtmisel.

2. Volumetriline analüüsimeetodid põhinevad ainega koostoimele kulunud reaktiivi mahu mõõtmisel.

Mahulised meetodid jagunevad sõltuvalt reaktiivi agregatsiooni olekust järgmisteks osadeks:

a) gaasimahu mõõtmise meetodid, mis põhinevad määratava komponendi selektiivsel neeldumisel gaasisegu ja segu mahu mõõtmine enne ja pärast imendumist;

b) vedelik-mahumeetrilised (titrimeetrilised või volumetrilised) meetodid põhinevad määratava ainega koostoimeks kulunud vedela reaktiivi mahu mõõtmisel.

Sõltuvalt keemilise reaktsiooni tüübist eristatakse mahuanalüüsi meetodeid:

· protolitomeetria – neutraliseerimisreaktsiooni toimumisel põhinev meetod;

· redoksomeetria – redoksreaktsioonide toimumisel põhinev meetod;

· kompleksomeetria – kompleksi moodustumise reaktsiooni toimumisel põhinev meetod;

· sadestamismeetodid – meetodid, mis põhinevad sademete moodustumise reaktsioonide toimumisel.

3. kineetiline analüüsimeetodid põhinevad keemilise reaktsiooni kiiruse sõltuvuse määramisel reagentide kontsentratsioonist.

Loeng nr 2. Analüütilise protsessi etapid

Analüütilise probleemi lahendamine toimub aine analüüsi tegemisega. IUPACi terminoloogia järgi analüüs [‡] nimetatakse protseduuriks aine keemilise koostise kohta eksperimentaalsete andmete saamiseks.

Olenemata valitud meetodist koosneb iga analüüs järgmistest etappidest:

1) proovide võtmine (proovi võtmine);

2) proovi ettevalmistamine (proovi ettevalmistamine);

3) mõõtmine (definitsioon);

4) mõõtmistulemuste töötlemine ja hindamine.

Joonis 1. Analüütilise protsessi skemaatiline esitus.

Näidisvalik

Keemiline analüüs algab proovi valimise ja analüüsiks ettevalmistamisega. Tuleb märkida, et analüüsi kõik etapid on omavahel seotud. Seega ei anna hoolikalt mõõdetud analüütiline signaal õiget teavet määratava komponendi sisalduse kohta, kui proov on valesti valitud või analüüsiks ette valmistatud. Proovivõtu viga määrab sageli komponentide määramise üldise täpsuse ja muudab ülitäpsete meetodite kasutamise mõttetuks. Proovi valimine ja ettevalmistamine ei sõltu omakorda mitte ainult analüüsitava objekti olemusest, vaid ka analüütilise signaali mõõtmise meetodist. Proovide võtmise ja selle ettevalmistamise meetodid ja kord on keemilise analüüsi läbiviimisel nii olulised, et need on tavaliselt ette nähtud riikliku standardiga (GOST).

Vaatleme proovide võtmise põhireegleid:

· Tulemus saab olla õige ainult siis, kui proovi on piisavalt esindaja, see tähendab, et see kajastab täpselt selle materjali koostist, millest see valiti. Mida rohkem materjali valimisse valitakse, seda esinduslikum see on. Väga suuri proove on aga raske käsitseda ning need suurendavad analüüsi aega ja kulusid. Seega tuleb proov võtta nii, et see oleks esinduslik ja mitte väga suur.

· Optimaalse proovi massi määrab analüüsitava objekti heterogeensus, osakeste suurus, millest heterogeensus algab, ja analüüsi täpsuse nõuded.

· Proovi esinduslikkuse tagamiseks tuleb tagada partii homogeensus. Kui homogeenset partii ei ole võimalik moodustada, tuleb partii jagada homogeenseteks osadeks.

· Proovide võtmisel võetakse arvesse objekti koondseisundit.

· Täidetud peab olema proovivõtumeetodite ühtsuse tingimus: juhuvalim, perioodiline, male, mitmeastmeline valim, “pime” valim, süstemaatiline valim.

· Üheks teguriks, mida tuleb proovivõtumeetodi valikul arvesse võtta, on objekti koostise ja komponendi sisalduse muutumise võimalus ajas. Näiteks vee muutuv koostis jões, komponentide kontsentratsiooni muutused toiduainetes jne.

Kvalitatiivse analüüsi meetodite klassifikatsioon.

Analüütilise keemia õppeaine ja ülesanded.

Analüütiline keemia on ainete (või nende segude) koostise kvalitatiivse ja kvantitatiivse uurimise meetodite teadus. Analüütilise keemia ülesandeks on keemiliste ja füüsikalis-keemiliste analüüsimeetodite ja operatsioonide teooria arendamine teadusuuringutes.

Analüütiline keemia koosneb kahest põhiosast: kvalitatiivne analüüs seisneb “avamises”, st. analüüdi moodustavate üksikute elementide (või ioonide) tuvastamine. Kvantitatiivne analüüs seisneb kompleksaine üksikute komponentide kvantitatiivse sisalduse määramises.

Praktiline tähtsus analüütiline keemia on suurepärane. Keemiliste meetodite kasutamine. analüüs avastati seadused: koostise püsivus, mitu suhet, määratud aatomi massid elemendid, keemilised ekvivalendid, on loodud paljude ühendite valemid.

Analüütiline keemia aitab kaasa loodusteaduste – geokeemia, geoloogia, mineraloogia, füüsika, bioloogia, tehnoloogiadistsipliinide, meditsiini – arengule. Keemiline analüüs on aluseks kaasaegsele keemilis-tehnoloogilisele kontrollile kõigis tööstusharudes, kus analüüsitakse toorainet, tooteid ja tootmisjäätmeid. Analüüsi tulemuste põhjal hinnatakse tehnoloogilise protsessi kulgu ja toote kvaliteeti. Keemilised ja füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid on aluseks riiklike standardite kehtestamisele kõikidele valmistatud toodetele.

Analüütilise keemia roll keskkonnaseire korraldamisel on suur. See on reostuse seire pinnaveed, mullad, HM-d, pestitsiidid, naftatooted, radionukliidid. Seire üheks ülesandeks on luua kriteeriumid, mis panevad paika võimalike keskkonnakahjude piirid. Näiteks MPC - maksimaalne lubatud kontsentratsioon- see on selline kontsentratsioon, kokkupuutel inimkehaga perioodiliselt või kogu elu jooksul, otseselt või kaudselt ökoloogilised süsteemid, pole haigusi ega terviseseisundi muutusi, mida oleks võimalik tänapäevaste meetoditega kohe või hilisemas elus avastada. Iga keemia jaoks ainetel on oma MPC väärtus.

Kvalitatiivse analüüsi meetodite klassifikatsioon.

Uut ühendit uurides määravad nad esmalt kindlaks, millistest elementidest (või ioonidest) see koosneb, ja seejärel määravad nad kvantitatiivsed suhted, milles neid leidub. Seetõttu eelneb kvalitatiivne analüüs tavaliselt kvantitatiivsele analüüsile.

Kõik analüüsimeetodid vastuvõtmisel ja mõõtmisel analüütiline signaal, need. mis tahes ilming keemiline või füüsikalised omadused aine, mille abil saab määrata kvaliteetne koostis analüüsitud objekti või selles sisalduvate komponentide kvantifitseerimiseks. Analüüsitav objekt võib olla individuaalne seos mis tahes agregatsiooni olek. ühendite segu looduslik objekt(muld, maagid, mineraalid, õhk, vesi), tööstustooted ja toit. Enne analüüsi tehakse proovide võtmine, jahvatamine, sõelumine, keskmistamine jne. Analüüsiks ettevalmistatud objekti nimetatakse proov või proov.

Sõltuvalt ülesandest valitakse meetod. Kvalitatiivse analüüsi analüütilised meetodid jagunevad: 1) “kuiv” analüüs ja 2) “märg” analüüs.

Kuiv analüüs teostatakse tahkete ainetega. See jaguneb pürokeemilisteks ja lihvimismeetoditeks.

Pürokeemiline (kreeka keeles - tuli) tüüpi analüüs viiakse läbi uuritava proovi kuumutamisel gaasi- või alkoholipõleti leegis, mis viiakse läbi kahel viisil: värviliste “pärlite” saamine või põleti leegi värvimine.

1. "Pärlid"(prantsuse – pärlid) tekivad soolade NaNH 4 PO 4 ∙ 4 H 2 O, Na 2 B 4 O 7 ∙ 10 H 2 O - booraks) või metallioksiidide lahustamisel sulatis. Saadud klaaspärlite värvi jälgimisega tehakse kindlaks teatud elementide olemasolu proovis. Näiteks kroomiühendid muudavad pärlroheliseks, koobalt siniseks, mangaan violetseks ametüstiks jne.

2. Leegi värvimine- paljude metallide lenduvad soolad, kui need viiakse leegi mittevalgustavasse ossa, värvivad seda erinevates värvides, näiteks naatrium - intensiivselt kollane, kaalium - violetne, baarium - roheline, kaltsium - punane jne. Seda tüüpi analüüse kasutatakse eeltestides ja kiirmeetodina.

Analüüs hõõrumismeetodil. (1898 Flavitsky). Uuritav proov jahvatatakse portselanmördis võrdse koguse tahke reagendiga. Saadud ühendi värvi kasutatakse määratava iooni olemasolu määramiseks. Meetodit kasutatakse maakide ja mineraalide analüüsiks välitingimustes eelkatsetes ja “ekspressanalüüsis”.

2.Märganalüüs - See on mõnes lahustis lahustunud proovi analüüs. Kõige sagedamini kasutatav lahusti on vesi, happed või leelised.

Läbiviimise meetodi järgi jagunevad kvalitatiivse analüüsi meetodid fraktsionaalseteks ja süstemaatilisteks. Fraktsioonianalüüsi meetod- see on ioonide määramine, kasutades spetsiifilisi reaktsioone mis tahes järjestuses. Seda kasutatakse agrokeemia-, tehase- ja toidulaborites, kui uuritava proovi koostis on teada ja on vaja kontrollida vaid lisandite puudumist või eeluuringute käigus. Süstemaatiline analüüs - See on rangelt määratletud järjestuses analüüs, milles iga ioon tuvastatakse alles pärast seda, kui segavad ioonid on tuvastatud ja eemaldatud.

Sõltuvalt analüüsiks võetud aine kogusest ja toimingute tegemise tehnikast jagunevad meetodid:

- makroanalüüs - aastal läbi viidud võrdlemisi suured hulgad ained (1-10 g). Analüüs viiakse läbi vesilahustes ja katseklaasides.

- mikroanalüüs - uurib väga väikeseid ainekoguseid (0,05 - 0,5 g). Teostatakse kas paberiribal, kellaklaasil lahusetilgaga (tilgaanalüüs) või lahuse tilgas klaasklaasil saadakse kristallid, mille kuju järgi määratakse aine mikroskoobiga. (mikrokristalskoopiline).

Analüütilise keemia põhimõisted.

Analüütilised reaktsioonid - Need on reaktsioonid, millega kaasneb selgelt nähtav välismõju:

1) setete sadestumine või lahustumine;

2) lahuse värvuse muutus;

3) gaasi vabastamine.

Lisaks esitatakse analüütilistele reaktsioonidele veel kaks nõuet: pöördumatus ja piisav reaktsioonikiirus.

Nimetatakse aineid, mille mõjul toimuvad analüütilised reaktsioonid reaktiivid või reaktiivid. Kõik keemia. Reaktiivid on jagatud rühmadesse:

1) keemilise koostise järgi (karbonaadid, hüdroksiidid, sulfiidid jne)

2) põhikomponendi puhastusastme järgi.

Keemia sooritamise tingimused. analüüs:

1. Reaktsioonikeskkond

2. Temperatuur

3. Määratava iooni kontsentratsioon.

kolmapäeval. Happeline, aluseline, neutraalne.

Temperatuur. Enamik keemiat. reaktsioonid viiakse läbi toatingimustes "külmas" või mõnikord on vaja jahutada kraani all. Kuumutamisel tekivad paljud reaktsioonid.

Keskendumine- see on aine kogus, mis sisaldub lahuse teatud massis või mahus. Reaktsiooni ja reaktiivi, mis võivad isegi määratava aine tühise kontsentratsiooni korral tekitada sellele iseloomuliku märgatava välismõju, nimetatakse tundlik.

Analüütiliste reaktsioonide tundlikkust iseloomustavad:

1) äärmuslik lahjendus;

2) maksimaalne kontsentratsioon;

3) ülilahje lahuse minimaalne maht;

4) avastamispiir (avamise miinimum);

5) tundlikkuse indikaator.

Piirlahjendus Vlim – lahuse maksimaalne maht, milles on võimalik tuvastada üks gramm (rohkem kui 50 katses 100-st) sellest ainest kasutades seda analüütilist reaktsiooni. Lahjenduspiiri väljendatakse ml/g.

Näiteks kui vase ioonid reageerivad vesilahuses ammoniaagiga

Cu 2+ + 4NH 3 = 2+ ¯helesinine kompleks

Vase iooni piirav lahjendus on (Vlim = 2,5 10 5 mg/l), s.o. Vase ioone saab selle reaktsiooniga avada lahuses, mis sisaldab 1 g vaske 250 000 ml vees. Lahuses, mis sisaldab vähem kui 1 g vaske (II) 250 000 ml vees, ei saa ülaltoodud reaktsiooniga neid katioone tuvastada.

Piirkontsentratsioon Сlim (Cmin) – madalaim kontsentratsioon, mille juures on antud analüütilise reaktsiooniga võimalik analüüti lahuses tuvastada. Väljendatuna g/ml.

Maksimaalne kontsentratsioon ja maksimaalne lahjendus on seotud suhtega: Clim = 1 / V lim

Näiteks avatakse kaaliumiioonid vesilahuses naatriumheksanitrokobaltaati (III) abil.

2K + + Na 3 [ Co(NO 2) 6 ] ® NaK 2 [ Co(NO 2) 6 ] ¯ + 2Na +

K + ioonide piirkontsentratsioon selle analüütilise reaktsiooni jaoks on C lim = 10 -5 g/ml, s.o. Selle reaktsiooniga ei saa kaaliumiiooni avada, kui selle sisaldus on alla 10–5 g 1 ml analüüsitavas lahuses.

Äärmiselt lahjendatud lahuse minimaalne maht Vmin– analüüsitava lahuse väikseim maht, mis on vajalik avastatud aine tuvastamiseks antud analüütilise reaktsiooniga. Väljendatuna ml-des.

Avastamispiir (avamise miinimum) m– analüüdi väikseim mass, mida antud aniga saab ühemõtteliselt avastada. reaktsioon minimaalses mahus äärmiselt lahjendatud lahuses. Väljendatuna µg (1 µg = 10-6 g).

m = C lim V min × 10 6 = V min × 10 6 / V lim

Tundlikkuse indeks määratakse analüütiline reaktsioon

pС lim = - log C lim = - log(1/Vlim) = log V lim

An. reaktsioon on tundlikum, mida väiksem on selle avanemismiinimum, äärmiselt lahjendatud lahuse minimaalne maht ja seda suurem on maksimaalne lahjendus.

Tuvastamispiir sõltub:

1. Uuritava lahuse ja reaktiivi kontsentratsioonid.

2. Kursuse kestus an. reaktsioonid.

3. Välise efekti jälgimise meetod (visuaalselt või seadme abil)

4. An. täitmise tingimuste täitmine. Reaktsioonid (t, pH, reaktiivi kogus, selle puhtus)

5. Lisandite, võõrioonide olemasolu ja eemaldamine

6. Analüütilise keemiku individuaalsed omadused (täpsus, nägemisteravus, võime eristada värve).

Analüütiliste reaktsioonide tüübid (reaktiivid):

Konkreetne- reaktsioonid, mis võimaldavad määrata antud iooni või ainet muude ioonide või ainete juuresolekul.

Näiteks: NH4 + + OH - = NH 3 (lõhn) + H 2 O

Fe3+ + KNS- = Fe(CNS)3¯

verepunane

Valikuline- reaktsioonid võimaldavad avada valikuliselt mitu iooni korraga sama välismõjuga. Mida vähem ioone antud reaktiiv avaneb, seda suurem on selle selektiivsus.

Näiteks:

NH4 + + Na3 = NH4Na

K + + Na 3 = NaK 2

Rühmareaktsioonid (reaktiivid) võimaldab tuvastada terve rühma ioone või mõningaid ühendeid.

Näiteks: II rühma katioonid - rühma reagent (NH4)2CO3

CaCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = CaCO 3 + 2 NH 4 CI

BaCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = BaCO 3 + 2 NH 4 CI

SrCI 2 + (NH 4) 2 CO 3 = SrCO 3 + 2 NH 4 CI

V.F. Yustratova, G.N. Mikileva, I.A. Mochalova

ANALÜÜTILINE KEEMIA

Kvantitatiivne keemiline analüüs

Õpetus

Ülikooli üliõpilastele

2. trükk, muudetud ja täiendatud

kõrgemale kutseharidusülikoolidevaheliseks kasutamiseks

analüütilise keemia õpikuna koolitusvaldkondades õppivatele üliõpilastele 552400 “Toidutehnoloogia”, 655600 “Toiduainete tootmine taimsest toorainest”,

655900 “Toorainete, loomsete saaduste tehnoloogia”

ja 655700 „Toidukaupade tehnoloogia

eriotstarbeline Ja Toitlustamine»

Kemerovo 2005

UDC 543.062 (07)

V.F. Yustratova, G.N. Mikileva, I.A. Mochalova

Toimetanud V.F. Yustratova

Arvustajad:

V.A. Nevostrujev, juhataja Analüütilise keemia osakond

Kemerovo Riiklik Ülikool, keemiadoktor. teadused, professor;

A.I. Gerasimova, keemia ja tehnoloogia osakonna dotsent

anorgaanilised ained Kuzbassi riiklik tehniline

Ülikool, Ph.D. chem. teadused

Kemerovo Tehnoloogiainstituut

Toidutööstus

Yustratova V.F., Mikileva G.N., Mochalova I.A.

Yu90 Analüütiline keemia. Kvantitatiivne keemiline analüüs: õpik. toetust. - 2. väljaanne, muudetud. ja täiendav - / V.F. Yustratova, G.N. Mikileva, I.A. Mochalova; Ed. V.F. Yustratova; Kemerovo Tehnoloogiainstituut toiduainetööstus - Kemerovo, 2005. - 160 lk.

ISBN 5-89289-312-Х

Välja on toodud analüütilise keemia põhimõisted ja osad. Üksikasjalikult käsitletakse kõiki kvantitatiivse keemilise analüüsi etappe alates proovide kogumisest kuni tulemuste saamiseni ja nende töötlemise meetodeid. Käsiraamat sisaldab instrumentaalsetele analüüsimeetoditele pühendatud peatükki kui kõige lootustandvamat. Näidatud on iga kirjeldatud meetodi kasutamine toiduainetööstuse tehnilises ja keemilises kontrollis.

Õpik on koostatud vastavalt riiklikele haridusstandarditele valdkondades “Toidutehnoloogia”, “Toiduainete tootmine taimsest toorainest ja loomsest toorainest”, “Eriotstarbeliste toiduainete tehnoloogia ja avalik toitlustus”. Sisaldab juhisedõpilastel loengutes märkmeid teha ja õpikuga töötada.

Mõeldud kõigi õppevormide õpilastele.

UDC 543.062 (07)

BBK 24,4 ja 7

ISBN 5-89289-312-Х

© V.F. Yustratova, G.N. Mikileva, I.A. Mochalova, 1994

© V.F. Yustratova, G.N. Mikileva, I.A. Mochalova, 2005, lisa

© KemTIPP, 1994

EESSÕNA

Õpik on mõeldud toiduteaduse kõrgkoolide tehnoloogiaerialade üliõpilastele. Teine trükk, muudetud ja täiendatud. Materjali töötlemisel võeti arvesse Voroneži Riikliku Tehnoloogiaakadeemia analüütilise keemia osakonna juhataja, Vene Föderatsiooni teaduse ja tehnoloogia austatud töötaja, keemiateaduste doktori, professor Ya.I. Korenman. Autorid avaldavad talle sügavat tänu.

Viimase kümne aasta jooksul pärast esimese väljaande ilmumist on ilmunud uusi analüütilise keemia õpikuid, kuid ükski neist ei vasta täielikult riiklikele standarditele. haridusstandardid valdkondades „Toidukaupade tehnoloogia“, „Taimsest toorainest toiduainete tootmine“, „Loomse päritoluga tooraine ja toodete tehnoloogia“, „Eriotstarbeliste toiduainete ja ühiskondliku toitlustamise tehnoloogia“.

Käsiraamatus on materjal esitatud nii, et õpilane näeb “analüütilise keemia ülesannet” tervikuna: alates proovide valikust kuni analüüsitulemuste saamiseni, nende töötlemise meetodid ja analüütiline metroloogia. Antakse lühidalt analüütilise keemia arengulugu ja roll toiduainete tootmises; antakse kvalitatiivsete ja kvantitatiivsete keemiliste analüüside põhimõisted, lahuste koostise väljendamise ja lahuste valmistamise meetodid, analüüsitulemuste arvutamise valemid; titrimeetriliste analüüsimeetodite teooria: neutraliseerimine (happe-aluse tiitrimine), redoksimeetria (redokstiitrimine), kompleksomeetria, sadestamine ja gravimeetria. Näidatud on nende igaühe kasutamine toiduainetööstuses. Titrimeetriliste analüüsimeetodite kaalumisel pakutakse nende uurimise lihtsustamiseks välja struktuurne ja loogiline diagramm.

Materjali esitamisel tänapäevane keemiliste ühendite nomenklatuur, kaasaegne üldtunnustatud mõisted ja esitlusi kasutati järelduste põhjendamiseks uusi teaduslikke andmeid.

Käsiraamat sisaldab lisaks peatükki, mis on pühendatud instrumentaalsetele analüüsimeetoditele, kui kõige lootustandvamatele, ja näitab analüütilise keemia arengu praeguseid suundumusi.

Esitluse poolest on käsiraamatu tekst kohandatud esimese ja teise kursuse üliõpilastele, kellel ei ole veel piisavaid oskusi õppekirjandusega iseseisvaks tööks.

Jaotised 1, 2, 5 on kirjutanud V.F. Yustratova, jaotised 3, 6, 8, 9 – G.N. Mikileva, 7. jagu – I.A. Mochalova, 4. jagu – G.N. Mikileva ja I.A. Mochalova.

ANALÜÜTILINE KEEMIA KUI TEADUS

Analüütiline keemia on üks keemia harusid. Kui annad kõige rohkem täielik määratlus analüütilist keemiat kui teadust, siis võite kasutada akadeemik I.P. pakutud määratlust. Alimarin.

“Analüütiline keemia on teadus, mis arendab analüüsi teoreetilisi aluseid keemiline koostis ained, keemiliste elementide, nende ühendite identifitseerimise ja tuvastamise, määramise ja eraldamise meetodite väljatöötamine, samuti ühendite keemilise struktuuri määramise meetodid.

See määratlus on üsna pikk ja seda on raske meeles pidada. Ülikooliõpikud annavad kokkuvõtlikumad definitsioonid, mille tähendus on järgmine.

Analüütiline keemiaon teadus ainete (süsteemide) keemilise koostise ja struktuuri määramise meetoditest.

1.1. Analüütilise keemia arenguloost

Analüütiline keemia on väga iidne teadus.

Niipea kui ühiskonda ilmusid kaubad ja materjalid, millest olulisemad olid kuld ja hõbe, tekkis vajadus kontrollida nende kvaliteeti. Esimene laialt levinud meetod nende metallide analüüsimiseks oli kupellatsioon – tulekatse. See kvantitatiivne tehnika hõlmab analüüdi kaalumist enne ja pärast kuumutamist. Seda operatsiooni on mainitud Babülonist pärit tahvelarvutites, mis on dateeritud 1375–1350. eKr.

Kaalud on inimkonnale tuntud juba ammusest ajast iidne tsivilisatsioon. Kaalude jaoks leitud raskused pärinevad aastast 2600 eKr.

Üldtunnustatud seisukoha järgi esialgne piir, kui individuaalne analüütilised tehnikad võttis kuju sisse teaduslikud meetodid, võib pidada renessansiks.

Kuid mõiste "analüüs" selle sõna tänapäevases tähenduses võttis kasutusele inglise keemik Robert Boyle (1627-1691). Ta kasutas seda terminit esmakordselt 1654. aastal.

Analüütilise keemia kiire areng algas 17. sajandi lõpus. seoses manufaktuuride tekkimisega, kiire kasv nende numbrid. See tõi kaasa mitmesuguseid probleeme, mida sai lahendada ainult analüütiliste meetodite abil. Nõudlus metallide, eriti raua järele on oluliselt suurenenud, mis aitas kaasa mineraalide analüütilise keemia arengule.

Keemilise analüüsi tõstis omaette teadusharu – analüütilise keemia – staatusesse Rootsi teadlane Thornburn Bergman (1735-1784). Bergmani tööd võib pidada esimeseks analüütilise keemia õpikuks, mis annab süstemaatilise ülevaate analüütilises keemias kasutatavatest protsessidest, mis on kombineeritud vastavalt analüüsitavate ainete olemusele.

Esimene teadaolev raamat, mis on täielikult pühendatud analüütilisele keemiale, on The Complete Chemical Assay Office, mille kirjutas Johann Göttling (1753-1809) ja avaldati 1790. aastal Jenas.

Suure hulga kvalitatiivseks analüüsiks kasutatud reaktiive süstematiseeris Heinrich Rose (1795-1864) oma raamatus “Analüütilise keemia käsiraamat”. Üksikud peatükid see raamat on pühendatud mõnele elemendile ja teadaolevad reaktsioonid need elemendid. Nii kirjeldas Rose 1824. aastal esimesena üksikute elementide reaktsioone ja esitas süstemaatilise analüüsi skeemi, mis on põhijoontes säilinud tänapäevani (süstemaatilise analüüsi kohta vt punkt 1.6.3).

1862. aastal ilmus ajakirja Journal of Analytical Chemistry esimene number, mis on pühendatud ainult analüütilisele keemiale ja mida avaldatakse tänapäevani. Ajakirja asutas Fresenius ja see ilmus Saksamaal.

Gravimeetrilise (gravimeetrilise) analüüsi – vanima ja loogiliseima kvantitatiivse analüüsi meetodi – alused pani paika T. Bergman.

Mahuanalüüsi meetodid on laialdaselt kaasatud analüütiline praktika alles 1860. Nende meetodite kirjeldused ilmusid õpikutes. Selleks ajaks olid välja töötatud seadmed (seadmed) tiitrimiseks ja antud meetodite teoreetiline põhjendus.

Peamised avastused, mis võimaldasid mahuliste analüüsimeetodite teoreetilise põhjenduse teha, hõlmavad aine massi jäävuse seadust, mille avastas M.V. Lomonosov (1711-1765), perioodiline seadus, mille avastas D.I. Mendelejev (1834-1907), teooria elektrolüütiline dissotsiatsioon, mille on välja töötanud S. Arrhenius (1859-1927).

Mahuliste analüüsimeetodite alused pandi paika ligi kahe sajandi jooksul ning nende arendamine on tihedalt seotud praktika vajadustega, eelkõige kangaste pleegitamise ja kaaliumkloriidi tootmise probleemidega.

Palju aastaid kulus mugavate ja täpsete instrumentide väljatöötamisele, klaasnõude mõõtmise kalibreerimisoperatsioonide väljatöötamisele, täppisklaasist nõudega töötamisel tehtud manipulatsioonidele ja tiitrimise lõpu registreerimismeetoditele.

Pole üllatav, et isegi 1829. aastal uskus Berzelius (1779–1848), et mahulisi analüüsimeetodeid saab kasutada vaid ligikaudsete hinnangute andmiseks.

Esimest korda on nüüd keemias üldiselt aktsepteeritud terminid "pipetti"(Joon. 1) (prantsuse torust - toru, pipetist - torud) ja "büret"(joon. 2) (prantsuse büretist - pudel) on leitud J.L. Gay-Lussac (1778-1850), avaldatud 1824. Siin kirjeldas ta tiitrimisoperatsiooni nii, nagu seda praegu tehakse.

Riis. 1. Pipetid Joon. 2. Büretid

1859. aasta osutus analüütilise keemia jaoks tähendusrikkaks. Just sel aastal töötasid G. Kirchhoff (1824-1887) ja R. Bunsen (1811-1899) välja spektraalanalüüsi ja muutsid selle praktiliseks analüütilise keemia meetodiks. Spektraalanalüüs oli esimene instrumentaalsetest analüüsimeetoditest, mis tähistas nende kiire arengu algust. Nende analüüsimeetodite kohta lisateabe saamiseks vaadake jaotist 8.

19. sajandi lõpus, 1894. aastal asus Saksa füüsikakeemik W.F. Ostwald avaldas selle kohta raamatu teoreetilised alused ah analüütilist keemiat, mille fundamentaalseks teooriaks oli elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria, millel põhinevad siiani keemilised analüüsimeetodid.

20. sajandi algus. (1903) tähistas vene botaaniku ja biokeemiku M.S. Arengu aluseks olnud kromatograafia fenomeni värvid erinevaid valikuid kromatograafiline meetod, mille väljatöötamine alles käib.

20. sajandil Analüütiline keemia arenes üsna edukalt. Toimus nii keemiliste kui instrumentaalsete analüüsimeetodite väljatöötamine. Instrumentaalmeetodite väljatöötamine toimus tänu ainulaadsete seadmete loomisele, mis võimaldavad salvestada individuaalsed omadused analüüsitud komponendid.

Vene teadlased andsid suure panuse analüütilise keemia arendamisse. Kõigepealt on vaja nimetada N.A. Tananaeva, I.P. Alimarina, A.K. Babko, Yu.A. Zolotov ja paljud teised.

Analüütilise keemia areng on alati toimunud kahte tegurit arvesse võttes: arenev tööstus lõi ühelt poolt probleemi, mis nõudis lahendust; teisest küljest kohandati teaduse avastusi analüütilise keemia probleemide lahendamiseks.

See suundumus jätkub tänapäevani. Analüüsis kasutatakse laialdaselt arvuteid ja lasereid, tekivad uued analüüsimeetodid, juurutatakse automatiseerimist ja matematiseerimist, luuakse lokaalse mittepurustava, kaug-, pideva analüüsi meetodeid ja vahendeid.

1.2. Üldised ülesanded analüütiline keemia

Analüütilise keemia üldülesanded:

1. Keemiliste ja füüsikalis-keemiliste analüüsimeetodite teooria arendamine; teaduslik alus, uurimistehnikate ja -meetodite arendamine ja täiustamine.

2. Ainete eraldamise meetodite ja mikrolisandite kontsentreerimise meetodite väljatöötamine.

3. Looduslike ainete, keskkonna, tehniliste materjalide jms analüüsimeetodite täiustamine ja arendamine.

4. Keemilis-analüütilise kontrolli tagamine erinevate keemia- ja sellega seotud teaduse, tööstuse ja tehnoloogia valdkondade uurimisprojektide läbiviimise protsessis.

5. Hooldus keemilis-tehnoloogiliste ja füüsikalised ja keemilised protsessid tootmine etteantud optimaalsel tasemel, mis põhineb tööstusliku tootmise kõikide tasandite süstemaatilisel keemilisel ja analüütilisel kontrollil.

6. Automaatjuhtimismeetodite loomine tehnoloogilised protsessid, kombineerituna juhtimissüsteemidega, mis põhinevad elektrooniliste andmetöötlus-, salvestus-, signaalimis-, blokeerimis- ja juhtimismasinate, -instrumentide ja -seadmete kasutamisel.

Eelnevast nähtub, et analüütilise keemia võimalused on laiad. See võimaldab seda kasutada mitmesuguste probleemide lahendamiseks praktilisi probleeme, sealhulgas toiduainetööstuses.

1.3. Analüütilise keemia roll toiduainetööstuses

Analüütilise keemia meetodid võimaldavad toiduainetööstuses lahendada järgmisi probleeme:

1. Määrake tooraine kvaliteet.

2. Kontrollige toiduainete tootmisprotsessi selle kõigis etappides.

3. Kontrolli toodete kvaliteeti.

4. Analüüsida tootmisjäätmeid nende kõrvaldamise (edaspidi kasutamise) eesmärgil.

5. Tuvastada tooraines ja toiduainetes inimorganismile mürgised (kahjulikud) ained.

1.4. Analüüsi meetod

Analüütiline keemia uurib analüüsimeetodeid ning nende arendamise ja rakendamise erinevaid aspekte. Vastavalt autoriteetse rahvusvahelise esindaja soovitustele keemiline organisatsioon IUPAC*, analüüsimeetod viitab aine analüüsi aluseks olevatele põhimõtetele, s.o. energia liik ja iseloom, mis põhjustab aine keemiliste osakeste häireid. Analüüsi põhimõtte määravad omakorda loodusnähtused, millel põhinevad keemilised või füüsikalised protsessid.

Keemiaalases õppekirjanduses analüüsimeetodi määratlust reeglina ei anta. Aga kuna see on üsna oluline, tuleb see sõnastada. Meie arvates on kõige vastuvõetavam määratlus järgmine:

Analüüsimeetod on analüüsi läbiviimise reeglite ja tehnikate kogum, mis võimaldab määrata ainete (süsteemide) keemilist koostist ja struktuuri.

1.5. Analüüsimeetodite klassifikatsioon

Analüütilises keemias on mitut tüüpi analüütiliste meetodite klassifikatsiooni.

1.5.1. Klassifikatsioon analüüsitavate ainete (süsteemide) keemiliste ja füüsikaliste omaduste alusel

Selle klassifikatsiooni raames käsitletakse järgmisi analüüsimeetodite rühmi:

1. Keemilised analüüsimeetodid.

Sellesse analüüsimeetodite rühma kuuluvad meetodid, mille puhul analüüsitulemused põhinevad ainete vahel toimuval keemilisel reaktsioonil. Reaktsiooni lõpus registreeritakse ühe reaktsioonis osaleja ruumala või ühe reaktsiooniprodukti mass. Seejärel arvutatakse analüüsi tulemused.

2. Füüsikalised analüüsimeetodid.

Füüsikalised analüüsimeetodid põhinevad analüütide füüsikaliste omaduste mõõtmisel. Need meetodid registreerivad kõige laialdasemalt optilisi, magnetilisi, elektrilisi ja soojuslikke omadusi.

3. Füüsikalis-keemilised analüüsimeetodid.

Need põhinevad analüüsitava süsteemi mis tahes füüsikalise omaduse (parameetri) mõõtmisel, mis muutub selles toimuva keemilise reaktsiooni mõjul.

* IUPAC – Rahvusvaheline Puhta ja Rakenduskeemia Liit. Selle organisatsiooni liikmed on paljude riikide teadusasutused. Vene akadeemia Sciences (NSVL Teaduste Akadeemia järglasena) on selle liige alates 1930. aastast.

IN kaasaegne keemia nimetatakse füüsikalisi ja füüsikalis-keemilisi analüüsimeetodeid instrumentaalne analüüsimeetodid. "Instrumendiline" tähendab, et seda analüüsimeetodit saab läbi viia ainult "instrumendi" abil – seadmega, mis suudab salvestada ja hinnata füüsikalisi omadusi (üksikasju vt jaotisest 8).

4. Eraldamise meetodid.

Keeruliste segude analüüsimisel (ja see on enamik looduslikud objektid ja toiduained) võib osutuda vajalikuks määratav komponent eraldada segavatest komponentidest.

Mõnikord sisaldab analüüsitav lahus määratavat komponenti palju vähem, kui on võimalik valitud analüüsimeetodiga määrata. Sel juhul tuleb enne selliste komponentide määramist need kontsentreerida.

Keskendumine- see on toiming, mille järel võib määratava komponendi kontsentratsioon tõusta n-lt 10 n-kordseks.

Sageli kombineeritakse eraldamis- ja koondamisoperatsioone. Kontsentreerimisetapis võib analüüsitavas süsteemis selgelt ilmneda mingi omadus, mille registreerimine võimaldab lahendada segus oleva analüüdi koguse küsimuse. Analüütiline meetod võib alata eraldusoperatsiooniga, mõnikord hõlmab see ka kontsentreerimist.

1.5.2. Klassifikatsioon aine massi või mahu järgi

analüüsiks võetud lahendus

Klassifikatsioon, mis näitab kaasaegsete analüüsimeetodite võimalusi, on esitatud tabelis. 1. See põhineb analüüsimiseks võetud ainete massil või lahuse mahul.

Tabel 1

Analüüsimeetodite klassifikatsioon sõltuvalt aine massist

või analüüsiks võetud lahuse maht

1.6. Kvalitatiivne analüüs

Aine analüüsi võib teha selle kvalitatiivse või kvantitatiivse koostise kindlakstegemiseks. Vastavalt sellele eristatakse kvalitatiivset ja kvantitatiivset analüüsi.

Kvalitatiivse analüüsi ülesanne on tuvastada analüüsitava objekti keemiline koostis.

Analüüsitud objekt võib olla üksikaine (lihtne või väga keeruline, näiteks leib) või ainete segu. Objekti sees võivad huvi pakkuda erinevad komponendid. Saate määrata, millistest ioonidest, elementidest, molekulidest, faasidest, aatomirühmadest analüüsitav objekt koosneb. Toidukaupades on ioonid kõige sagedamini määratud, lihtsad või komplekssed ained, mis on inimorganismile kas kasulikud (Ca 2+, NaCl, rasv, valk jne) või kahjulikud (Cu 2+, Pb 2+, pestitsiidid jne). .).). Seda saab teha kahel viisil: tuvastamine Ja märkamine.

Identifitseerimine- subjekti identiteedi kindlakstegemine keemiline ühend Koos tuntud aine(standard), võrreldes nende füüsikalisi ja keemilisi omadusi .

Selleks uuritakse esmalt kindlaksmääratud võrdlusühendite teatud omadusi, mille olemasolu analüüsitavas objektis eeldatakse. Näiteks viivad nad anorgaaniliste ainete uurimisel läbi keemilisi reaktsioone katioonide või anioonidega (need ioonid on standardid) või mõõdavad standardsete orgaaniliste ainete füüsikalisi konstante. Seejärel tehke samad testid uuritava ühendiga ja võrrelge saadud tulemusi.

Märkamine- teatud põhikomponentide, lisandite jms olemasolu kontrollimine analüüsitavas objektis .

Kvalitatiivne keemiline analüüs põhineb enamasti analüüdi muundamisel mõneks uueks ühendiks, millel on iseloomulikud omadused: värvus, teatud füüsikaline olek, kristalne või amorfne struktuur, spetsiifiline lõhn jne. Neid iseloomulikke omadusi nimetatakse analüütilised märgid.

Keemiline reaktsioon, mille käigus ilmnevad analüütilised märgid, nimetatakse kvalitatiivne analüütiline vastus.

Analüütiliste reaktsioonide läbiviimiseks kasutatavaid aineid nimetatakse reaktiivid või reaktiivid.

Kvalitatiivsed analüütilised reaktsioonid ja vastavalt nendes kasutatavad reagendid jagunevad olenevalt kasutusvaldkonnast rühmadeks (üldisteks), iseloomulikeks ja spetsiifilisteks.

Grupi reaktsioonid võimaldavad eraldada komplekssest ainete segust rühmareagendi mõjul terveid ioonirühmi, millel on samad analüütilised omadused. Näiteks ammooniumkarbonaat (NH 4) 2 CO 3 kuulub reaktiivide rühma, kuna ioonidega Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ moodustab see vees lahustumatud valged karbonaadid.

Iseloomulik Need on reaktsioonid, mis hõlmavad reagente, mis interakteeruvad ühe või väikese arvu ioonidega. Nende reaktsioonide analüütiline märk väljendub kõige sagedamini iseloomuliku värviga. Näiteks dimetüülglüoksiim on Ni 2+ ioonide iseloomulik reagent (sade Roosa värv) ja Fe 2+ ioon (vees lahustuv punane ühend).

Kvalitatiivses analüüsis on kõige olulisemad spetsiifilised reaktsioonid. Konkreetne reaktsioon antud ioonile on reaktsioon, mis võimaldab seda katsetingimustes tuvastada segus teiste ioonidega. Selline reaktsioon on näiteks ioonide tuvastamise reaktsioon, mis toimub kuumutamisel leelise mõjul:

Vabanenud ammoniaaki saab tuvastada selle spetsiifilise, kergesti äratuntava lõhna ja muude omaduste järgi.

1.6.1. Reaktiivide kaubamärgid

Sõltuvalt reaktiivide konkreetsest kasutusalast esitatakse neile mitmeid nõudeid. Üks neist on lisandite koguse nõue.

Keemilistes reaktiivides sisalduvate lisandite kogust reguleerib spetsiaalne tehniline dokumentatsioon: osariigi standardid(GOST), tehnilised kirjeldused (TU) jne Lisandite koostis võib olla erinev ja see on tavaliselt märgitud reaktiivi tehasesildile.

Keemilised reaktiivid klassifitseeritakse nende puhtusastme järgi. Sõltuvalt sellest, massiosa lisandid, omistatakse reagendile kaubamärk. Mõned reaktiivide kaubamärgid on esitatud tabelis. 2.

tabel 2

Reaktiivide kaubamärgid

Tavaliselt kasutatakse keemilise analüüsi praktikas reaktiive, mis vastavad "analüütilise puhtuse" ja "reaktiivi puhtuse" nõuetele. Reaktiivide puhtus on märgitud reaktiivi originaalpakendi etiketile. Mõnes tööstusvaldkonnas tutvustavad nad oma lisakvalifikatsioon reaktiivid vastavalt puhtusele.

1.6.2. Analüütiliste reaktsioonide läbiviimise meetodid

Võib läbi viia analüütilisi reaktsioone "märg" Ja "kuiv" viise. Reaktsiooni läbiviimisel "märg" analüüdi ja vastavate reaktiivide koostoimel tekib lahuses. Selle teostamiseks tuleb uuritav aine esmalt lahustada. Lahustiks on tavaliselt vesi või kui aine on vees lahustumatu, siis mõni muu lahusti. Märgreaktsioonid toimuvad lihtsate või keeruliste ioonide vahel, nii et nende kasutamisel tuvastatakse need ioonid.

"Kuiv" reaktsioonide läbiviimise meetod tähendab, et uuritav aine ja reaktiivid võetakse tahkes olekus ning nendevaheline reaktsioon viiakse läbi kuumutades neid kõrgel temperatuuril.

Kuivalt läbiviidud reaktsioonide näideteks on leekvärvimise reaktsioonid teatud metallide sooladega, naatriumtetraboraadi (booraks) värviliste pärlite (klaaside) moodustumine. või naatrium- ja ammooniumvesinikfosfaat, kui need sulatatakse teatud metallide sooladega, samuti uuritava tahke aine sulatamisel räbustitega, näiteks: tahke Na 2 CO 3 ja K 2 CO 3 või Na 2 CO 3 segud ja KNO 3.

Kuivmeetodil läbiviidud reaktsioonid hõlmavad ka reaktsiooni, mis tekib uuritava tahke aine jahvatamisel mõne tahke reagendiga, mille tulemusena segu omandab värvi.

1.6.3. Süstemaatiline analüüs

Objekti kvalitatiivset analüüsi saab läbi viia kahel viisil: erinevaid meetodeid.

Süstemaatiline analüüs - See on meetod kvalitatiivse analüüsi läbiviimiseks vastavalt skeemile, kui reaktiivide lisamise toimingute jada on rangelt määratletud.

1.6.4. Fraktsiooniline analüüs

Analüüsimeetod, mis põhineb reaktsioonide kasutamisel, mida saab kasutada soovitud ioonide tuvastamiseks mis tahes järjestuses alglahuse üksikutes osades, st. ilma konkreetset ioonituvastusskeemi kasutamata nimetatakse murdosa analüüs.

1.7. Kvantitatiivne analüüs

Kvantitatiivse analüüsi ülesanne on määrata kindlaks konkreetse komponendi sisaldus (mass või kontsentratsioon) analüüsitavas objektis.

Kvantitatiivse analüüsi olulised mõisted on mõisted "määratud aine" ja "töötav aine".

1.7.1. Määratud aine. Töötav aine

Keemilist elementi, iooni, liht- või kompleksainet, mille sisaldus määratakse analüüsitava toote antud proovis, nimetatakse tavaliselt nn. "identifitseeritav aine" (O.V.).

Aine, millega see määramine tehakse, nimetatakse tööaine (R.V.).

1.7.2. Analüütilises keemias kasutatavad lahuse koostise väljendamise meetodid

1. Lahuse koostise väljendamiseks on kõige mugavam kontsentratsioon . Kontsentratsioon on füüsikaline suurus (mõõtmeteta või mõõtmeteta), mis määrab lahuse, segu või sulatise kvantitatiivse koostise. Lahuse kvantitatiivse koostise kaalumisel mõeldakse enamasti lahustunud aine koguse ja lahuse mahu suhet.

Kõige tavalisem on ekvivalentide molaarne kontsentratsioon. Selle tähis, mis on kirjutatud näiteks väävelhappe kohta, on C ekv (H 2 SO 4), mõõtühikuks on mol/dm 3.

(1)

Kirjanduses on sellele kontsentratsioonile ka teisi nimetusi. Näiteks C(1/2H2SO4). Fraktsioon enne väävelhappe valemit näitab, milline molekuli (või iooni) osa on samaväärne. Seda nimetatakse ekvivalentsusteguriks, mida tähistatakse f eq. H 2 SO 4 puhul f ekv = 1/2. Ekvivalentsustegur arvutatakse reaktsiooni stöhhiomeetria põhjal. Arvu, mis näitab, mitu ekvivalenti molekulis sisaldub, nimetatakse ekvivalentnumbriks ja tähistatakse Z*. f eq = 1/Z*, seetõttu tähistatakse ekvivalentide molaarset kontsentratsiooni ka järgmiselt: C(1/Z*H 2 SO 4).

2. Analüütilistes laborites, kui ühe arvutusvalemi abil on vaja teha pikka aega üksikute analüüside seeriat, kasutatakse sageli parandustegurit ehk parandust K.

Enamasti on muudatus seotud tööainega. Koefitsient näitab, mitu korda erineb tööaine valmistatud lahuse kontsentratsioon ümardatud arvudes (0,1; 0,2; 0,5; 0,01; 0,02; 0,05) väljendatud kontsentratsioonist, millest üks võib olla arvutusvalemis:

. (2)

K kirjutatakse numbritena nelja kümnendkohaga. Kirjest: K = 1,2100 k C eq (HCl) = 0,0200 mol/dm 3 järeldub, et C eq (HCl) = 0,0200 mol/dm 3 on HCl ekvivalentide standardne molaarkontsentratsioon, siis arvutatakse valemiga tegelik kontsentratsioon :

3. Tiiter- see on 1 cm 3 lahuse mahus sisalduva aine mass.

Tiiter viitab kõige sagedamini tööaine lahusele.

(3)

Tiitriühik on g/cm 3, tiiter arvutatakse kuuenda kümnendkoha täpsusega. Teades tööaine tiitrit, on võimalik arvutada selle lahuse ekvivalentide molaarkontsentratsioon.

(4)

4. Tööaine tiiter vastavalt määratavale ainele- see on määratava aine mass, mis on võrdne 1 cm 3 lahuses sisalduva tööaine massiga.

(5)

(6)

5. Lahustunud aine massiosa võrdub lahustunud aine A massi ja lahuse massi suhtega:

. (7)

6. Mahuosa lahustunud aine maht on võrdne lahustunud aine A mahu suhtega lahuse kogumahusse:

. (8)

Massi- ja ruumalaosad on mõõtmeteta suurused. Kuid enamasti kirjutatakse massi- ja ruumalafraktsioonide arvutamise avaldised järgmisel kujul:

; (9)

. (10)

Sel juhul on w ja j ühik protsent.

Tuleb märkida järgmisi asjaolusid:

1. Analüüsi tegemisel peab tööaine kontsentratsioon olema täpne ja väljendatud nelja kümnendkohaga arvuna, kui kontsentratsioon on molaarekvivalendid; või kuue kümnendkohaga arv, kui see on pealkiri.

2. Kõigis analüütilises keemias kasutatavates arvutusvalemites on ruumalaühikuks cm 3. Kuna analüüsis ruumalade mõõtmiseks kasutatavad klaasnõud võimaldavad mõõta mahtu 0,01 cm 3 täpsusega, tuleks just sellise täpsusega mõõta analüüsis osalevate analüütide ja tööainete lahuste mahtusid väljendavaid numbreid. kirja pandud.

1.7.3. Lahuste valmistamise meetodid

Enne lahenduse ettevalmistamist peaksite vastama järgmistele küsimustele.

1. Mis eesmärgil lahus valmistatakse (kasutamiseks r.v.-na, keskkonna teatud pH väärtuse tekitamiseks vms)?

2. Millisel kujul on kõige sobivam väljendada lahuse kontsentratsiooni (ekvivalendi molaarkontsentratsiooni, massiosa, tiitri jne kujul)?

3. Millise täpsusega, s.o. Millise kümnendkoha täpsusega tuleks määrata valitud kontsentratsiooni väljendav arv?

4. Millise mahuga lahust tuleb valmistada?

5. Millist lahuse valmistamise meetodit tuleks kasutada, lähtudes aine olemusest (vedel või tahke, standardne või mittestandardne)?

Lahuse saab valmistada järgmistel viisidel:

1. Täpse kaalumise teel.

Kui aine, millest peate valmistama lahenduse, on standardne, st. vastab teatud (allpool loetletud) nõuetele, siis saab lahuse valmistada täpse kaalumise järgi. See tähendab, et proovi mass arvutatakse ja mõõdetakse analüütilisel kaalul neljanda kümnendkoha täpsusega.

Standardainetele esitatavad nõuded on järgmised:

a) ainel peab olema kristallstruktuur ja vastavad teatud keemilisele valemile;

c) aine peab tahkel kujul ja lahuses säilitamisel olema stabiilne;

d) soovitav on samaväärse aine suur molaarmass.

2. Paranduskanalist.

Täpset kaalumist kasutava lahuse valmistamise meetodi variatsioon on fixanaalist lahuse valmistamise meetod. Täpse kaalumise rolli täidab selles leiduva aine täpne kogus klaasist ampull. Tuleb meeles pidada, et ampullis olev aine võib olla standardne (vt punkt 1) või mittestandardne. See asjaolu mõjutab fikseerimisvahenditest valmistatud mittestandardsete ainete lahuste säilitamise meetodeid ja kestust.

FIXANAL(standardtiiter, normdoos) on suletud ampull, mis sisaldab 0,1000, 0,0500 või muu arvu mooli samaväärseid aineid kuivas või lahuse kujul.

Vajaliku lahuse valmistamiseks purustatakse ampull üle spetsiaalse stantsimisseadmega (löök) varustatud lehtri. Selle sisu kantakse kvantitatiivselt nõutava mahuga mõõtekolbi ja maht reguleeritakse destilleeritud veega rõngamärgini.

Täpse kaalumise teel või fixanaalist valmistatud lahust nimetatakse tiitritud, standardne või standardlahendus I, sest Selle kontsentratsioon pärast valmistamist on täpne. Kirjutage see nelja kümnendkohaga arvuna, kui see on ekvivalentide molaarne kontsentratsioon, ja kuue kümnendkohaga, kui see on tiiter.

3. Ligikaudse kaalu põhjal.

Kui aine, millest lahus valmistatakse, ei vasta standardainetele esitatavatele nõuetele ja puudub sobiv kinnitusvahend, valmistatakse lahus ligikaudse proovi abil.

Arvutage lahuse valmistamiseks kasutatava aine mass, võttes arvesse selle kontsentratsiooni ja mahtu. See mass kaalutakse tehnilistel kaaludel teise kümnendkoha täpsusega ja lahustatakse mõõtekolvis. Saadakse ligikaudse kontsentratsiooniga lahus.

4. Lahjendades rohkem kontsentreeritud lahust.

Kui tööstuses toodetakse ainet kontsentreeritud lahuse kujul (selge, et see on mittestandardne), siis saab selle madalama kontsentratsiooniga lahust valmistada ainult kontsentreeritud lahuse lahjendamisel. Sellisel viisil lahuse valmistamisel tuleb meeles pidada, et lahustunud aine mass peab olema sama nii valmistatud lahuse mahus kui ka lahjendamiseks võetud kontsentreeritud lahuse osas. Teades valmistatava lahuse kontsentratsiooni ja mahtu, arvutatakse kontsentreeritud lahuse maht, mida on vaja mõõta, võttes arvesse selle massiosa ja tihedust. Mõõtke mõõtesilindriga maht, valage mõõtekolbi, reguleerige destilleeritud veega märgini ja segage. Sel viisil valmistatud lahusel on ligikaudne kontsentratsioon.

Ligikaudse kaalumise ja kontsentreeritud lahuse lahjendamise teel valmistatud lahuste täpne kontsentratsioon määratakse gravimeetrilise või titrimeetrilise analüüsiga, seetõttu nimetatakse nendel meetoditel valmistatud lahused pärast nende täpsete kontsentratsioonide määramist nn. kindlaksmääratud tiitritega lahused, standardsed lahendused või standardlahendused II.

1.7.4. Valemid, mida kasutatakse lahuse valmistamiseks vajaliku aine massi arvutamiseks

Kui kuivainest A valmistatakse antud ekvivalentide või tiitri molaarse kontsentratsiooniga lahus, siis arvutatakse aine mass, mis tuleb lahuse valmistamiseks võtta, vastavalt järgmised valemid:

; (11)

. (12)

Märge. Mahuühikuks on cm3.

Aine mass arvutatakse sellise täpsusega, mis on määratud lahuse valmistamise meetodiga.

Lahjendamise teel lahuste valmistamisel kasutatavad arvutusvalemid määratakse saadava kontsentratsiooni tüübi ja lahjendatava kontsentratsiooni tüübi järgi.

1.7.5. Analüüsi skeem

Analüüsi põhinõue on, et saadud tulemused vastaksid komponentide tegelikule sisule. Analüüsitulemused vastavad sellele nõudele ainult siis, kui kõik analüüsitoimingud sooritatakse õigesti, kindlas järjestuses.

1. Mis tahes analüütilise määramise esimene samm on proovi valimine analüüsiks. Reeglina võetakse keskmine proov.

Keskmine valim- see on kogu selle massiga võrreldes väike osa analüüsitavast objektist, mille keskmine koostis ja omadused on igas mõttes identsed (sama) keskmise koostisega.

Erinevat tüüpi toodete (tooraine, pooltooted, valmistooted erinevatest tööstusharudest) proovivõtumeetodid erinevad üksteisest suuresti. Proovide võtmisel juhinduvad nad reeglitest, mida on üksikasjalikult kirjeldatud tehnilistes juhendites, GOST-ides ja seda tüüpi toodete analüüsimiseks pühendatud erijuhistes.

Sõltuvalt toote tüübist ja analüüsi tüübist võib proovi võtta teatud mahu või massina.

Proovide võtmine- see on väga vastutustundlik ja oluline analüüsi ettevalmistav toiming. Valesti valitud proov võib tulemusi täielikult moonutada, sellisel juhul on üldiselt mõttetu edasisi analüüsioperatsioone teha.

2. Proovi ettevalmistamine analüüsiks. Analüüsiks võetud proovi ei valmistata alati spetsiaalselt ette. Näiteks jahu-, leiva- ja pagaritoodete niiskusesisalduse määramisel arbitraažimeetodil kaalutakse iga toote kindel proov ja asetatakse see kuivatuskappi. Kõige sagedamini analüüsitakse sobiva proovitöötluse teel saadud lahuseid. Sel juhul taandub proovi analüüsiks ettevalmistamise ülesanne järgmiselt. Proov töödeldakse selliselt, et analüüsitava komponendi kogus säilib ja see täielikult lahustub. Sel juhul võib osutuda vajalikuks koos määratava komponendiga analüüsitavas proovis esineda võõrained.

Proovi ettevalmistamine analüüsiks, samuti proovide võtmine on kirjeldatud regulatiivses ja tehnilises dokumentatsioonis, mille kohaselt viiakse läbi tooraine, pooltoodete ja valmistoodete analüüsid. Analüüsiks proovi ettevalmistamise protseduuris sisalduvatest keemilistest toimingutest võib nimetada ühe, mida kasutatakse sageli toiduainetööstuses tooraine, pooltoodete ja valmistoodete proovide ettevalmistamisel - see on tuhastamise operatsioon.

Tuhastamine on mis tahes toote (materjali) tuhaks muutmise protsess. Tuhastamise teel valmistatakse proov ette näiteks metalliioonide määramisel. Proov põletatakse teatud tingimustel. Ülejäänud tuhk lahustatakse sobivas lahustis. Saadakse lahendus, mida analüüsitakse.

3. Analüütiliste andmete saamine. Analüüsi ajal puutub ettevalmistatud proov kokku reaktiivse aine või teatud tüüpi energiaga. See toob kaasa analüütiliste signaalide ilmnemise (värvimuutus, uue kiirguse ilmumine jne). Saadud signaal võib olla: a) registreeritud; b) arvestas hetke, mil analüüsitavas süsteemis on vaja mõõta teatud parameetrit, näiteks tööaine mahtu.

4. Analüütiliste andmete töötlemine.

A) Saadud esmaseid analüütilisi andmeid kasutatakse analüüsitulemuste arvutamiseks.

Analüütiliste andmete analüüsitulemusteks teisendamise viisid võivad olla erinevad.

1. Arvutusmeetod. Seda meetodit kasutatakse väga sageli näiteks kvantitatiivses keemilises analüüsis. Pärast analüüsi lõpetamist saadakse määratud ainega reageerimiseks kulunud tööaine maht. Seejärel asendatakse see maht sobivasse valemisse ja arvutatakse analüüsi tulemus - määratava aine mass või kontsentratsioon.

2. Kalibreerimismeetodi (kalibreerimise) graafik.

3. Võrdlusmeetod.

4. Lisameetod.

5. Diferentsiaalmeetod.

Neid analüütiliste andmete töötlemise meetodeid kasutatakse instrumentaalsetes analüüsimeetodites, mille uurimisel on võimalik nendega üksikasjalikult tutvuda.

B) Saadud analüüsitulemusi tuleb reeglite kohaselt töödelda matemaatiline statistika, mida käsitletakse jaotises 1.8.

5. Analüüsitulemuse sotsiaal-majandusliku tähtsuse määramine. See etapp on lõplik. Pärast analüüsi läbiviimist ja tulemuse saamist on vaja kindlaks teha vastavus toote kvaliteedi ja selle regulatiivse dokumentatsiooni nõuetele.

1.7.6. Analüüsi meetod ja tehnika

Et liikuda mis tahes analüütilise keemia meetodi teooriast konkreetse analüüsi teostamise meetodi juurde, on oluline eristada mõisteid “analüüsimeetod” ja “analüüsimeetod”.

Kui räägime analüüsimeetodist, siis see tähendab, et arvestatakse reeglitega, mida järgides on võimalik hankida analüütilisi andmeid ja neid tõlgendada (vt punkt 1.4).

Analüüsi meetod- see on kõigi analüüsitoimingute, sealhulgas proovide võtmise ja ettevalmistamise üksikasjalik kirjeldus (näidates kõigi uuritavate lahuste kontsentratsioonid).

Iga analüüsimeetodi praktilise rakendamisega töötatakse välja palju analüüsitehnikaid. Need erinevad analüüsitavate objektide olemuse, proovide võtmise ja ettevalmistamise meetodi, üksikute analüüsioperatsioonide läbiviimise tingimuste jms poolest.

Näiteks kvantitatiivse analüüsi laboratoorses töötoas laboritööd“Fe 2+ permanganatomeetriline määramine Mohri soolalahuses”, “Cu 2+ jodomeetriline määramine”, “Fe 2+ dikromatomeetriline määramine”. Nende teostamise meetodid on täiesti erinevad, kuid põhinevad samal analüüsimeetodil “Redoksimeetria”.

1.7.7. Analüüsimeetodite analüütilised omadused

Et analüüsimeetodeid või tehnikaid saaks omavahel võrrelda või hinnata, mis mängib oluline roll nende valimisel on igal meetodil ja tehnikal oma analüütilised ja metroloogilised omadused. Analüütilised omadused hõlmavad järgmist: tundlikkuse koefitsient (tuvastuspiir), selektiivsus, kestus, tootlikkus.

Tuvastamispiir(C min., p) – see on madalaim sisaldus, milles seda meetodit kasutades on võimalik kindlaks määrata tuvastatava komponendi olemasolu etteantud usalduse tõenäosusega. Usalduse tõenäosus - P on nende juhtude osakaal, mille korral teatud arvu määramiste tulemuse aritmeetiline keskmine jääb teatud piiridesse.

Analüütilises keemias kasutatakse reeglina usaldusnivoo P = 0,95 (95%).

Teisisõnu, P on juhusliku vea esinemise tõenäosus. See näitab, mitu katset 100-st annab antud analüüsi täpsuse piires õigeks peetavaid tulemusi. P = 0,95–95 100-st.

Analüüsi selektiivsus iseloomustab antud komponendi määramise võimalust võõrainete juuresolekul.

Mitmekülgsus- võimalus tuvastada ühest proovist korraga palju komponente.

Analüüsi kestus- selle rakendamiseks kulunud aeg.

Analüüsi jõudlus– paralleelproovide arv, mida saab analüüsida ajaühikus.

1.7.8. Analüüsimeetodite metroloogilised omadused

Analüüsimeetodite või -tehnikate hindamisel mõõtmisteaduse - metroloogia - seisukohast märgitakse järgmisi tunnuseid: määratud sisu vahemik, õigsus (täpsus), reprodutseeritavus, konvergents.

Määratud sisu intervall- see on selle tehnikaga ette nähtud ala, kus asuvad komponentide kindlaksmääratud koguste väärtused. Samuti on tavaks märkida määratud sisalduse alumine piir(C n) - määratud sisalduse väikseim väärtus, mis piirab määratud sisalduse vahemikku.

Analüüsi õigsus (täpsus). on saadud tulemuste lähedus määratava koguse tegelikule väärtusele.

Tulemuste reprodutseeritavus ja järjepidevus analüüs määratakse korduvate analüüsitulemuste hajuvuse järgi ja on põhjustatud juhuslikest vigadest.

Lähenemine iseloomustab tulemuste hajumist fikseeritud katsetingimustes ja reprodutseeritavus- muutuvates katsetingimustes.

Kõik meetodi või analüüsiprotseduuri analüütilised ja metroloogilised omadused on esitatud nende juhistes.

Metroloogilised omadused saadakse korduvate analüüside seeriate tulemuste töötlemisel. Nende arvutamise valemid on toodud punktis 1.8.2. Need on sarnased analüüsitulemuste staatiliseks töötlemiseks kasutatavate valemitega.

1.8. Vead (vead) analüüsis

Ükskõik kui hoolikalt üht või teist kvantitatiivset määramist läbi ei viida, erineb saadud tulemus reeglina mõnevõrra määratava komponendi tegelikust sisaldusest, s.t. analüüsi tulemus saadakse alati mingi ebatäpsusega – veaga.

Mõõtmisvead liigitatakse süstemaatiliseks (kindlaks), juhuslikuks (ebakindlaks) ja jämedaks või puudulikuks.

Süstemaatilised vead- need on vead, mis on konstantse väärtusega või varieeruvad vastavalt teatud seadusele. Need võivad olla metoodilised, olenevalt kasutatava analüüsimeetodi spetsiifikast. Need võivad sõltuda kasutatud instrumentidest ja reaktiividest, analüütiliste toimingute ebaõigest või ebapiisavalt põhjalikust sooritamisest, analüüsi teostava isiku individuaalsetest omadustest. Süstemaatilisi vigu on raske märgata, kuna need on püsivad ja ilmnevad korduvate määramiste tegemisel. Seda tüüpi vigade vältimiseks on vaja kõrvaldada nende allikas või teha mõõtmistulemusse asjakohane parandus.

Juhuslikud vead nimetatakse ebakindla suuruse ja märgiga vigadeks, mille ilmnemisel mustrit ei täheldata.

Juhuslikud vead esinevad mis tahes mõõtmisel, sealhulgas analüütilise määramise korral, olenemata sellest, kui hoolikalt see on tehtud. Nende olemasolu tähendab, et ühe või teise komponendi korduvad määramised antud proovis sama meetodiga annavad tavaliselt veidi erinevaid tulemusi.

Erinevalt süstemaatilistest vigadest ei saa juhuslikke parandusi arvesse võtta ega kõrvaldada. Paralleelsete määramiste arvu suurendamisega saab neid aga oluliselt vähendada. Juhuslike vigade mõju analüüsi tulemusele saab teoreetiliselt arvesse võtta, töödeldes matemaatilise statistika meetodeid kasutades antud komponendi paralleelse määramise seerias saadud tulemusi.

Kättesaadavus jämedad vead või igatseb väljendub selles, et suhteliselt sarnaste tulemuste hulgas on üks või mitu väärtust, mis eristuvad üldseeriast märkimisväärselt. Kui vahe on nii suur, et võib rääkida jämedast veast, siis see mõõtmine jäetakse kohe kõrvale. Enamasti ei saa aga ainult üldseeriast “väljahüppamise” põhjal kohe ära tunda, et mõni muu tulemus on vale ja seetõttu on vaja teha lisauuringuid.

On juhtumeid, kui täiendavaid uuringuid pole mõtet teha ja samal ajal pole soovitav kasutada arvutustes valesid andmeid. üldine tulemus analüüs. Sel juhul tehakse jämedate vigade või möödalaskmiste olemasolu kindlaks vastavalt matemaatilise statistika kriteeriumidele.

Selliseid kriteeriume on teada mitu. Lihtsaim neist on Q-test.

1.8.1. Raskete vigade (vtted) olemasolu kindlaksmääramine

Keemilises analüüsis määratakse komponendi sisaldus proovis reeglina väikese arvu paralleelsete määramiste abil (n £ 3). Määramisvigade arvutamiseks kasutatakse sel juhul matemaatilisi statistikameetodeid, mis on välja töötatud väikese arvu määramiste jaoks. Selle väikese arvu määramiste tulemused loetakse juhuslikult valitud - näidis- kõigist üldpopulatsiooni mõeldavatest tulemustest antud tingimustel.

Väikeste proovide jaoks, millel on mitu mõõtmist, n<10 определение грубых погрешностей можно оценивать при помощи variatsioonivahemik vastavalt Q-kriteeriumile. Selleks arvutage suhe:

kus X 1 on kahtlaselt silmapaistev analüüsitulemus;

X 2 - ühekordse määramise tulemus, väärtuselt lähim X 1-le;

R - variatsioonivahemik - erinevus mõõtmiste arvu suurima ja väikseima väärtuse vahel, s.o. R = X max. - X min.

Arvutatud Q väärtust võrreldakse Q tabeli väärtusega (p, f). Jämevea olemasolu on tõestatud, kui Q > Q (p, f).

Jäme veana tunnistatud tulemus jäetakse edasisest kaalumisest välja.

Q-kriteerium ei ole ainus näitaja, mille väärtuse järgi saab otsustada jämevea olemasolu, kuid see arvutatakse kiiremini kui teised, sest võimaldab teil kohe kõrvaldada jämedad vead ilma muid arvutusi tegemata.

Ülejäänud kaks kriteeriumi on täpsemad, kuid nõuavad vea täielikku arvutamist, s.t. jämevea olemasolu saab kindlaks teha ainult analüüsitulemuste täieliku matemaatilise töötlemisega.

Samuti saab tuvastada jämedaid vigu:

A) Standardhälbe järgi. Tulemust X i peetakse jämedaks veaks ja jäetakse kõrvale, kui

. (14)

B) Täpsus otsene mõõtmine. Tulemus X i jäetakse kõrvale, kui

. (15)

Märkidega näidatud koguste kohta , mida käsitletakse jaotises 1.8.2.

1.8.2. Analüüsitulemuste statistiline töötlemine

Tulemuste statistilisel töötlemisel on kaks peamist eesmärki.

Esimene ülesanne on esitada definitsioonide tulemus kompaktsel kujul.

Teine ülesanne on hinnata saadud tulemuste usaldusväärsust, s.o. nende vastavuse määr proovis määratava komponendi tegelikule sisaldusele. See probleem lahendatakse analüüsi reprodutseeritavuse ja täpsuse arvutamisega allpool toodud valemite abil.

Nagu juba märgitud, iseloomustab reprodutseeritavus korduvate analüüsitulemuste hajumist ja selle määrab juhuslike vigade olemasolu. Analüüsi reprodutseeritavust hinnatakse standardhälbe, suhtelise standardhälbe ja dispersiooni väärtustega.

Andmete hajumise üldkarakteristiku määrab standardhälbe S väärtus.

(16)

Mõnikord analüüsi reprodutseeritavuse hindamisel suhteline standardhälve Sr.

Standardhälbe mõõtühik on sama, mis määratava suuruse keskmine ehk tegelik väärtus m.

Mida väiksemad on absoluutse (S) ja suhtelise (Sr) hälbe väärtused, seda parem on meetodi või analüüsitehnika reprodutseeritavus.

Analüüsiandmete dispersioon keskmise ümber arvutatakse dispersioonina S 2 .

(18)

Esitatud valemites: Xi - eraldi tähendus analüüsi käigus saadud väärtused; - kõigi mõõtmiste tulemuste aritmeetiline keskmine; n - mõõtmiste arv; i = 1…n.

Analüüsi täpsust või täpsust iseloomustab keskmise väärtuse p, f usaldusvahemik. See on ala, mille sees süstemaatiliste vigade puudumisel paikneb mõõdetud väärtuse tegelik väärtus usaldustõenäosusega P.

, (19)

kus p, f - usaldusvahemik, st. usalduspiirid, mille piires võib olla määratud suuruse X väärtus.

Selles valemis on t p, f Studenti koefitsient; f on vabadusastmete arv; f = n-1; R - usalduse tõenäosus(vt 1.7.7); t p, f - antud tabel.

Aritmeetilise keskmise standardhälve. (20)

Usaldusvahemik arvutatakse kas kui absoluutne viga samades ühikutes, milles analüüsitulemus on väljendatud, või suhtelise veana DХ o (%):

. (21)

Seetõttu võib analüüsi tulemuse esitada järgmiselt:

. (23)

Analüüsitulemuste töötlemine on oluliselt lihtsustatud, kui analüüside (kontrollproovide või standardproovide) tegemisel on teada määratava komponendi tegelik sisaldus (m). Arvutatakse absoluutsed (DX) ja suhtelised (DX o, %) vead.

DX = X - m (24)

(25)

1.8.3. Tehtud analüüsi kahe keskmise tulemuse võrdlus

erinevaid meetodeid

Praktikas tuleb ette olukordi, kus objekti on vaja analüüsida erinevate meetoditega, erinevates laborites, erinevate analüütikute poolt. Nendel juhtudel saadakse keskmised tulemused, mis erinevad üksteisest. Mõlemad tulemused iseloomustavad soovitud koguse tegeliku väärtuse mõningast lähendamist. Selgitamaks, kas mõlemat tulemust saab usaldada, tehakse kindlaks, kas nende erinevus on statistiliselt oluline, s.t. "liiga suur. Soovitud koguse keskmisi väärtusi peetakse ühilduvateks, kui need kuuluvad samasse populatsiooni. Seda saab lahendada näiteks Fisheri kriteeriumi (F-kriteerium) abil.

kus on erinevate analüüsiseeriate jaoks arvutatud dispersioonid.

F ex - alati rohkem kui üks, sest Tema võrdne suhtega suuremast dispersioonist väiksemaks. F ex arvutatud väärtust võrreldakse F tabeli tabeliväärtusega. (usaldustõenäosus P ja vabadusastmete arv f eksperimentaalsete ja tabeliväärtuste jaoks peaksid olema samad).

F ex ja F tabelite võrdlemisel on valikud võimalikud.

A) F ex >F sakk. Lahknevus dispersioonide vahel on märkimisväärne ja vaadeldavad valimid erinevad reprodutseeritavuse poolest.

B) Kui F ex on oluliselt väiksem kui F tabel, siis on reprodutseeritavuse erinevus juhuslik ja mõlemad dispersioonid on mõlema valimi sama üldpopulatsiooni dispersiooni ligikaudsed hinnangud.

Kui dispersioonide lahknevus on väike, saab määrata, kas erinevate meetoditega saadud analüüsi keskmistes tulemustes on statistiliselt oluline erinevus. Selleks kasutage Studenti koefitsienti t p, f. Arvutage kaalutud keskmine standardhälve ja t ex.

; (27)

(28)

kus on võrreldud proovide keskmised tulemused;

n 1, n 2 - mõõtmiste arv esimeses ja teises proovis.

Võrrelge t ex tabeliga t vabadusastmete arvul f = n 1 + n 2 -2.

Kui t ex > t tabel, siis on lahknevus oluline, valimid ei kuulu samasse üldkogumisse ja iga proovi tegelikud väärtused on erinevad. Kui t ex< t табл, можно все данные рассматривать как единую näidispopulatsioon(n 1 + n 2) tulemuste jaoks.

KONTROLLKÜSIMUSED

1. Mida analüütiline keemia uurib?

2. Mis on analüüsimeetod?

3. Milliseid analüüsimeetodite rühmi analüütiline keemia käsitleb?

4. Milliseid meetodeid saab kasutada kvalitatiivse analüüsi läbiviimiseks?

5. Mis on analüütilised omadused? Mis need võiksid olla?

6. Mis on reaktiiv?

7. Milliseid reaktiive on vaja süstemaatilise analüüsi tegemiseks?

8. Mis on murdosaanalüüs? Milliseid reaktiive on selle teostamiseks vaja?

9. Mida tähendavad tähed “kh.ch.”, “ch.d.a.”? keemilise reaktiivi etiketil?

10.Mis on kvantitatiivse analüüsi ülesanne?

11.Mis on tööaine?

12. Millistel viisidel saate valmistada tööaine lahust?

13.Mis on standardaine?

14. Mida tähendavad mõisted I standardlahus ja II standardlahus?

15.Milline on tööaine tiiter ja tiiter?

16.Kuidas tähistatakse lühidalt ekvivalentide molaarset kontsentratsiooni?

Tema kui teaduse teema on olemasolevate analüüsimeetodite täiustamine ja uute arendamine, nende praktiline rakendamine ning analüüsimeetodite teoreetiliste aluste uurimine.

Sõltuvalt ülesandest jaguneb analüütiline keemia kvalitatiivne analüüs, mille eesmärk on kindlaks teha, kas Mida või mis aine, millisel kujul see proovis on ja kvantitatiivne analüüs, mille eesmärk on kindlaks teha Kui palju sellest ainest (elemendid, ioonid, molekulaarsed vormid jne) on proovis.

Materiaalsete objektide elementaarse koostise määramist nimetatakse elementaaranalüüs. Keemiliste ühendite ja nende segude struktuuri määramine edasi molekulaarne tase helistas molekulaarne analüüs. Üks tüüpidest molekulaarne analüüs keemilised ühendid on struktuurianalüüs, mille eesmärk on uurida ainete ruumilist aatomistruktuuri, luua empiirilisi valemeid, molekulmassid jne. Analüütilise keemia ülesannete hulka kuulub orgaaniliste, anorgaaniliste ja biokeemiliste objektide omaduste määramine. Orgaaniliste ühendite analüüs poolt funktsionaalsed rühmad helistas funktsionaalne analüüs.

Lugu

Analüütiline keemia on eksisteerinud nii kaua, kui on olnud keemia selle tänapäeva mõistes ja paljud selles kasutatud tehnikad kuuluvad veel varasemasse ajastusse, ajastusse alkeemia, mille üheks põhiülesandeks oli just erinevate looduslike ainete koostise määramine ja nende vastastikuste muundumiste protsesside uurimine. Kuid koos keemia kui terviku arenguga paranesid oluliselt ka selles kasutatavad töömeetodid ning lisaks oma puhtalt abistavale tähtsusele ühe keemia abiosakonnana on analüütilisel keemial nüüd ka täiesti iseseisva osakonna tähendus. keemiateadmisi koos väga tõsiste ja oluliste teoreetiliste ülesannetega. Kaasaegne tehnoloogia avaldas analüütilise keemia arengule väga suurt mõju. füüsikaline keemia, mis rikastas seda mitmete täiesti uute töömeetodite ja teoreetiliste alustega, mis hõlmavad lahenduste õpetust (vt), elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooriat, massimõju seadust (vt. Keemiline tasakaal) ja kogu keemilise afiinsuse õpetus.

Analüütilise keemia meetodid

Analüütilise keemia meetodite võrdlus

Totaalsus traditsioonilised meetodid Aine koostise määramist selle järjestikuse keemilise lagunemise teel nimetatakse "märgkeemiaks" ("märganalüüsiks"). Need meetodid on suhteliselt madala täpsusega, nõuavad suhteliselt madalat analüütikute kvalifikatsiooni ja on nüüdseks peaaegu täielikult asendatud kaasaegsetega. instrumentaalsed meetodid (optilised, massispektromeetrilised, elektrokeemilised, kromatograafilised ja muud füüsikalis-keemilised meetodid), mis määravad aine koostise. Märgkeemial on aga spektromeetriliste meetoditega võrreldes oma eelis – see võimaldab standardiseeritud protseduuride (süstemaatilise analüüsi) abil vahetult määrata elementide koostist ja erinevaid oksüdatiivseid olekuid, nagu nt. raud(Fe +2, Fe +3), titaan ja jne.

Analüütilised meetodid võib jagada bruto- ja lokaalseteks. Analüüsi hulgimeetodid nõuavad tavaliselt eraldatud, jaotatud materjali ( esinduslik valim). Kohalikud meetodid määrata proovis endas väikeses mahus aine koostist, mis võimaldab koostada proovi keemiliste omaduste jaotumise “kaarte” selle pinnal ja/või sügavuses. Samuti tuleks esile tuua meetodid otsene analüüs, see tähendab, et ei ole seotud proovi esialgse ettevalmistamisega. Proovide ettevalmistamine on sageli vajalik (nt purustamine, eelkontsentreerimine või eraldamine). Proovide ettevalmistamisel, tulemuste tõlgendamisel ja testide arvu hindamisel statistilised meetodid.

Kvalitatiivse keemilise analüüsi meetodid

Aine kvalitatiivse koostise määramiseks on vaja uurida selle omadusi, mis analüütilise keemia seisukohast võivad olla kahte tüüpi: aine kui sellise omadused ja omadused keemilistes muundumistes.

Esimesed hõlmavad järgmist: füüsiline seisund(tahke, vedel, gaas), selle struktuur tahkes olekus (amorfne või kristalne aine), värvus, lõhn, maitse jne. Samas on sageli võimalik kindlaks teha antud aine olemust pelgalt väliste omaduste põhjal, mis on määratud inimese meeli kasutades. Enamasti tuleb antud aine ümber kujundada mõneks uueks, millel on selgelt väljendunud iseloomulikud omadused, kasutades selleks mingeid spetsiaalselt valitud ühendeid nn. reaktiivid.

Analüütilises keemias kasutatavad reaktsioonid on äärmiselt mitmekesised ja sõltuvad uuritava aine füüsikalistest omadustest ja koostise keerukusastmest. Kui ilmselgelt puhas homogeenne keemiline ühend läheb keemilisele analüüsile, toimub töö suhteliselt lihtsalt ja kiiresti; kui tegemist on mitme keemilise ühendi seguga, muutub selle analüüsi küsimus keerulisemaks ja tööd tehes tuleb kinni pidada mingist kindlast süsteemist, et mitte jätta tähelepanuta ühtki aines sisalduvat elementi. Analüütilises keemias on kahte tüüpi reaktsioone: märjad reaktsioonid(lahustes) ja kuivad reaktsioonid.

Reaktsioonid lahustes

Kvalitatiivses keemilises analüüsis kasutatakse ainult inimmeelega kergesti tajutavaid reaktsioone lahustes ja reaktsiooni toimumise hetke tunneb ära üks järgmistest nähtustest:

1. vees lahustumatu sademe moodustumine,
2. lahuse värvi muutus
3. gaasi vabastamine.

Setete teke keemilise analüüsi reaktsioonides sõltub mõne vees lahustumatu aine moodustumine; kui näiteks mõne soola lahusele baarium lisama väävelhape või selle vees lahustuv sool, moodustub valge pulbriline sade baariumsulfaat :

BaCl 2 + H 2 SO 4 = 2HCl + BaSO 4 ↓

Pidades meeles, et mõned teised metallid võivad näiteks väävelhappe mõjul tekitada sarnase reaktsiooni valge sademe tekkeks, juhtima, mis on võimeline moodustama lahustumatut sulfaatsoola PbSO 4, et olla täiesti kindel, et tegemist on täpselt ühe või teise metalliga, on vaja läbi viia täiendavad kontrollireaktsioonid, allutades reaktsioonis tekkinud sade vastavatele uuringutele.

Sademete moodustumise reaktsiooni edukaks läbiviimiseks on lisaks sobiva reaktiivi valikule vaja jälgida ka mitmeid väga olulised tingimused uuritava soola ja reaktiivi lahuste tugevuse suhtes, mõlema osakaal, temperatuur, interaktsiooni kestus jne. Keemilise analüüsi reaktsioonides tekkivate sadete arvestamisel tuleb pöörata tähelepanu nende välimusele, st. värvus, struktuur (amorfsed ja kristalsed sademed) jne, samuti nende omadused seoses kuumuse, hapete või leeliste jne mõjuga. Nõrkade lahuste vastasmõjul tuleb mõnikord oodata sademe tekkimist. kuni 24–48 tundi, kui neid hoitakse teatud temperatuuril.

Sademete moodustumise reaktsiooni, olenemata selle kvalitatiivsest tähtsusest keemilises analüüsis, kasutatakse sageli teatud elementide eraldamiseks üksteisest. Sel eesmärgil töödeldakse kahe või enama elemendi ühendeid sisaldavat lahust vastava reagendiga, mis suudab osa neist lahustumatuteks ühenditeks muuta, ja seejärel eraldatakse tekkinud sade lahusest (filtraadist) filtreerimise teel, saades edasised uuringud neid eraldi. Kui võtame näiteks soola kaaliumkloriid Ja baariumkloriid ja lisage neile väävelhape, moodustub baariumsulfaadi BaSO 4 ja vees lahustuva kaaliumsulfaadi K 2 SO 4 lahustumatu sade, mida saab filtreerimisega eraldada. Vees lahustumatu aine sademe lahusest eraldamisel tuleb esmalt jälgida, et see saaks sobiva struktuuri, mis võimaldab filtreerimistöid raskusteta läbi viia, ning seejärel, olles see filtrile kogunud, on vaja seda põhjalikult pesta võõrlisanditest. Uuringute kohaselt V. Ostwald, tuleb meeles pidada, et kasutades loputamiseks teatud kogust vett, on soovitav loputada setet mitu korda väikeste portsjonitena, kui vastupidi, mitu korda suurte portsjonitena. Mis puutub mistahes elemendi eraldusreaktsiooni õnnestumisse lahustumatu sademe kujul, siis lahendusteooriale tuginedes tegi W. Ostwald kindlaks, et mis tahes elemendi piisavalt täielikuks eraldamiseks lahustumatu sademe kujul alati on vaja võtta sadestamiseks kasutatud reaktiivi liig.

Lahuse värvi muutus on üks väga olulisi märke keemilise analüüsi reaktsioonides ja on väga oluline, eriti seoses oksüdatsiooni- ja redutseerimisprotsessidega, samuti keemiliste indikaatoritega töötamisel (vt allpool - alkalimeetria Ja happemeetria).

Näited värvireaktsioonid kvalitatiivses keemilises analüüsis saab kasutada: kaaliumtiotsüanaat KCNS annab raudoksiidi sooladega iseloomuliku veripunase värvuse; raudoksiidi sooladega ei anna sama reagent midagi. Kui lahendusele raud(III)kloriid FeCl 2, kergelt rohelise värvusega, lisage oksüdeerivat ainet, näiteks kloori vesi, muutub lahus värviliseks kollane tänu haridusele raud(III)kloriid, mis on selle metalli kõrgeim oksüdatsiooniaste. Kui võtad kaaliumdikromaat K2Cr2O7 oranž värv ja lisage sellele lahusesse veidi väävelhapet ja mõnda redutseerijat, näiteks, veini alkohol, muutub oranž värvus tumeroheliseks, mis vastab kroomi madalama oksüdatsiooniastme tekkimisele kroomsulfaatsoola Cr 3 (SO 4) 3 kujul.

Sõltuvalt keemilise analüüsi edenemisest on sageli vaja neid protsesse läbi viia oksüdatsioon ja redutseerimine. Kõige olulisemad oksüdeerivad ained on: halogeenid , Lämmastikhape , vesinikperoksiidi , kaaliumpermanganaat , kaaliumdikromaat; kõige olulisemad redutseerivad ained on: vesinik vabastamise hetkel, vesiniksulfiid , väävelhape , tinakloriid , vesinikjodiid.

Gaaside eraldumise reaktsioonid lahustes ei ole kvalitatiivse keemilise analüüsi tegemisel enamasti iseseisvat tähtsust ja need on abireaktsioonid; kõige sagedamini kohtame süsinikdioksiidi eraldumist CO 2 - hapete toimel süsihappegaasi sooladele, vesiniksulfiidile - väävelmetallide lagundamisel hapetega jne.

Kuivad reaktsioonid

Neid reaktsioone kasutatakse keemilises analüüsis, peamiselt nn. "eelkatsetamine" setete puhtuse, kontrollimisreaktsioonide ja mineraalide uurimisel. Kõige olulisemad sedalaadi reaktsioonid seisnevad aine testimises seoses:

1. selle sulavus kuumutamisel,
2. võime värvida gaasipõleti mittehelendav leek,
3. volatiilsus kuumutamisel,
4. oksüdatsiooni- ja redutseerimisvõime.

Nende katsete läbiviimiseks kasutatakse enamikul juhtudel gaasipõleti mittevalgustavat leeki. Valgusgaasi (vesinik, süsinikoksiid, rabagaas ja muud süsivesinikud) põhikomponendid on redutseerivad ained, kuid kui see põleb õhus (vt. Põlemine) tekib leek, mille erinevates osades võib leida redutseerimiseks või oksüdatsiooniks, aga ka enam-vähem kõrge temperatuurini kuumutamiseks vajalikud tingimused.

Sulamiskatse viiakse läbi peamiselt mineraalide uurimisel, mille jaoks väga väike fragment neist, mis on kinnitatud õhukese plaatinatraadiga, viiakse leegi sellesse ossa, millel on kõige rohkem kõrge temperatuur ja seejärel kasutage suurendusklaasi, et jälgida, kuidas proovi servad on ümardatud.

Leegi värvi test tehakse nii, et plaatinatraadil asetatakse väike seepiaproov väikesest aineproovist esmalt leegi põhja ja seejärel selle kõrgeima temperatuuriga ossa.

Volatiilsuse test toodetakse aine proovi kuumutamisel katsesilindris või ühest otsast suletud klaastorus ning lenduvad ained muutuvad aurudeks, mis seejärel kondenseeruvad külmemas osas.

Oksüdeerimine ja redutseerimine kuival kujul saab toota sulatatud kuulidena Buurid( 2 4 7 + 10 2 ) Uuritav aine sisestatakse väikestes kogustes pallidesse, mis on saadud nende soolade sulatamisel plaatinatraadil, ja seejärel kuumutatakse neid leegi oksüdeerivas või redutseerivas osas. Taastamist saab läbi viia mitmel muul viisil, nimelt: kuumutamine soodaga söestunud pulga peal, hõõgumine metallidega klaastorus - naatrium , kaalium või magneesium, kuumutades seda söega puhumistoru abil, lihtne kuumutamine.

Elementide klassifikatsioon

Analüütilises keemias omaks võetud elementide klassifikatsioon põhineb samal jaotusel, mis on aktsepteeritud üldkeemias - metallideks ja mittemetallideks (metalloidideks), kusjuures viimaseid vaadeldakse kõige sagedamini vastavate hapete kujul. Süstemaatilise kvalitatiivse analüüsi läbiviimiseks jagatakse kõik need elementide klassid omakorda rühmadeks, millel on mõned ühised rühmatunnused.

Metallid analüütilises keemias jagunevad need kahte osakonda, mis omakorda jagunevad viide rühma:

1. Metallid, mille väävliühendid on vees lahustuvad- metallide jaotus selles osakonnas rühmadesse põhineb nende süsinikdioksiidi soolade omadustel. 1. rühm: kaalium , naatrium , rubiidium , tseesium , liitium. Väävliühendid ja nende süsinikdioksiidi soolad lahustuvad vees. Kõigi selle rühma metallide lahustumatute ühendite kujul sadestamiseks ei ole üldist reaktiivi. 2. rühm: baarium , strontsium , kaltsium , magneesium. Väävliühendid lahustuvad vees, süsihappegaasi soolad on lahustumatud. Üldine reagent, mis sadestab kõik selle rühma metallid lahustumatute ühendite kujul, on ammooniumkarbonaat.
2. Metallid, mille väävliühendid on vees lahustumatud- selle osakonna jagamiseks kolme rühma kasutavad nad oma väävliühendite ja nõrkade hapete ja ammooniumsulfiidi suhet. 3. rühm: alumiiniumist , kroom , raud , mangaan , tsink , nikkel , koobalt.

Alumiinium ja kroom ei moodusta vee toimel väävliühendeid; teised metallid moodustavad väävliühendeid, mis nagu nende oksiidid lahustuvad nõrgad happed Oh. Happelisest lahusest vesiniksulfiid neid ei sadestata, ammooniumsulfiid sadestab oksiide või väävliühendeid. Ammooniumsulfiid on selle rühma jaoks tavaline reagent ja selle väävliühendite liig ei lahustu. 4. rühm: hõbedane , juhtima , vismut , vask , pallaadium , roodium , ruteenium , osmium. Väävliühendid ei lahustu nõrkades hapetes ja sadestatakse vesiniksulfiidiga happelises lahuses; nad ei lahustu ka ammooniumsulfiidis. Vesiniksulfiid on selle rühma jaoks tavaline reagent. 5. rühm: tina , arseen , antimoni , kullast , plaatina. Väävliühendid ei lahustu ka nõrkades hapetes ja sadestatakse vesiniksulfiidi toimel happelisest lahusest. Kuid need lahustuvad ammooniumsulfiidis ja moodustavad sellega vees lahustuvaid sulfasooli.

Mittemetallid (metalloidid) tuleb keemilises analüüsis alati avastada nende moodustatud hapete või nende vastavate soolade kujul. Hapete rühmadeks jagamise aluseks on nende baariumi- ja hõbedasoolade omadused seoses nende lahustuvusega vees ja osaliselt hapetes. Baariumkloriid tähistab 1. rühma üldist reaktiivi, hõbenitraat nitraadilahuses - 2. rühma hapete 3. rühma baariumi- ja hõbedasoolad lahustuvad vees. 1. rühm: neutraalses lahuses sadestab baariumkloriid lahustumatud soolad; hõbeda soolad on vees lahustumatud, kuid lahustuvad vees lämmastikhape. Nende hulka kuuluvad happed: kroomitud , mahe , väävlis, vesi, kivisüsi , räni , väävelhape , hüdrofluorosiliic(hapetes lahustumatud baariumisoolad), arseen Ja arseen. 2. rühm: lämmastikhappega hapendatud lahuses annab hõbenitraat sademe. Nende hulka kuuluvad happed: soola , vesinikbromiid Ja hüdrojodiid , hüdrotsüaniid , vesiniksulfiid, raud- ja raudtsüaniid ja joodne. 3. rühm: lämmastikhape ja perkloorhape, mida ei sadesta ei hõbenitraat ega baariumkloriid.

Siiski tuleb meeles pidada, et hapete jaoks näidatud reaktiivid ei ole üldised reaktiivid, mida saaks kasutada hapete rühmadesse eraldamiseks. Need reaktiivid võivad anda ainult märku happelise või muu rühma olemasolust ja iga üksiku happe avastamiseks tuleb kasutada neile kuuluvaid privaatseid reaktsioone. Antud metallide ja mittemetallide (metalloidide) klassifikatsioon analüütilise keemia jaoks on aktsepteeritud vene koolides ja laborites (vastavalt N. A. Menšutkin), on Lääne-Euroopa laborites kasutusele võetud erinev klassifikatsioon, mis põhineb siiski sisuliselt samadel põhimõtetel.

Reaktsioonide teoreetiline alus

Kvalitatiivse keemilise analüüsi reaktsioonide teoreetilisi aluseid lahustes tuleb otsida, nagu juba eespool märgitud, üld- ja osakonnast. füüsikaline keemia lahuste ja keemilise afiinsuse kohta. Üks esimesi kriitilised probleemid on kõigi mineraalide olek vesilahustes, milles teooria kohaselt elektrolüütiline dissotsiatsioon, dissotsieeruvad kõik soolade, hapete ja leeliste klassidesse kuuluvad ained ioonid. Seetõttu ei toimu kõik keemilise analüüsi reaktsioonid mitte tervete ühendite molekulide, vaid nende ioonide vahel. Näiteks naatriumkloriidi NaCl ja hõbenitraadi AgNO 3 reaktsioon toimub vastavalt võrrandile:

Na + + Cl - + Ag + + (NO 3) - = AgCl↓ + Na + + (NO 3) - naatriumioon + klooriioon + hõbeioon + lämmastikhappe anioon = lahustumatu sool+ lämmastikhappe anioon

Järelikult ei ole hõbenitraat naatriumkloriidi ega vesinikkloriidhappe reaktiiv, vaid ainult klooriioonide jaoks. Seega tuleb iga lahuses oleva soola puhul analüütilise keemia seisukohalt seda eraldi käsitleda. katioon(metalliioon) ja anioon(happejääk). Vaba happe puhul tuleb arvesse võtta vesinikioone ja aniooni; lõpuks iga leelise jaoks - metalli katioon ja hüdroksüülanioon. Ja sisuliselt kõige tähtsam ülesanne Kvalitatiivne keemiline analüüs on erinevate ioonide reaktsioonide ning nende avamise ja üksteisest eraldamise uurimine.

Viimase eesmärgi saavutamiseks muudetakse ioonid sobivate reagentide toimel lahustumatuteks ühenditeks, mis sadestuvad lahusest sademete kujul või eraldatakse lahustest gaaside kujul. Samas elektrolüütilise dissotsiatsiooni teoorias tuleb otsida seletust tegevusele keemilised näitajad, mis leiavad sageli rakendust keemilises analüüsis. Teooria järgi V. Ostwald, kõik keemilised näitajad on suhteliselt nõrgad happed, mis on vesilahustes osaliselt dissotsieerunud. Veelgi enam, mõnel neist on värvitud terved molekulid ja värvilised anioonid, teistel, vastupidi, värvilised molekulid ja värvitu anioon või erinevat värvi anioon; Hapete vabade vesinikioonide või leeliste hüdroksüülioonide mõjul võivad keemilised indikaatorid muuta nende dissotsiatsiooniastet ja samal ajal ka nende värvi. Kõige olulisemad näitajad on:

1. Metüüloranž, mis vabade vesinikioonide juuresolekul ( happeline reaktsioon) annab roosa värvuse ja neutraalsete soolade või leeliste juuresolekul kollase värvuse;
2. Fenoolftaleiin- hüdroksüülioonide juuresolekul (leeliseline reaktsioon) annab iseloomuliku punase värvuse ja neutraalsete soolade või hapete juuresolekul on värvitu;
3. lakmus- hapete mõjul muutub see punaseks ja leeliste mõjul siniseks ja lõpuks,
4. Kurkumiin- leeliste mõjul muutub see pruuniks ja hapete juuresolekul omandab taas kollase värvuse.

Keemilistel indikaatoritel on mahulises keemilises analüüsis väga olulised rakendused (vt allpool). Kvalitatiivse keemilise analüüsi reaktsioonides kohtab seda nähtust sageli hüdrolüüs, see tähendab soolade lagunemist vee mõjul ja vesilahus omandab enam-vähem tugeva leeliselise või happelise reaktsiooni.

Kvalitatiivse keemilise analüüsi edenemine

Kvalitatiivses keemilises analüüsis on oluline mitte ainult kindlaks teha, millised elemendid või ühendid sisalduvad antud aine koostises, vaid ka seda, millises, ligikaudu suhtelises koguses neid komponente leidub. Selleks tuleb alati lähtuda teatud analüüsitava aine kogustest (tavaliselt piisab 0,5-1 grammi võtmisest) ja analüüsi tegemisel võrrelda üksikute sademete kogust omavahel. Samuti on vaja kasutada teatud tugevusega reaktiivide lahuseid, nimelt: normaalne, poolnormaalne, kümnendik normaalsest.

Iga kvalitatiivne keemiline analüüs jaguneb kolmeks osaks:

1. eelkatse,
2. metallide (katioonide) avastamine,
3. mittemetallide (metalloidide) või hapete (anioonide) avastamine.

Seoses analüüdi olemusega võib esineda neli juhtumit:

1. tahke mittemetalliline aine,
2. tahke aine metalli või metallisulami kujul,
3. vedelik (lahus),

Analüüsimisel tahke mittemetalliline aine Kõigepealt viiakse läbi välisuuring ja mikroskoopiline uuring, samuti eelkatse, kasutades ülaltoodud analüüsimeetodeid kuival kujul. Sel juhul lahustatakse aine proov olenevalt selle olemusest ühes järgmistest lahustitest: vesi, vesinikkloriidhape , Lämmastikhape Ja aqua regia(vesinikkloriid- ja lämmastikhappe segu). Ained, mis ei suuda üheski neist lahustitest lahustuda, viiakse lahusesse teatud erimeetodite abil, näiteks: liitmine sooda või kaaliumkloriid, keetmine sooda lahusega, kuumutamine teatud hapetega jne. Saadud lahust analüüsitakse süstemaatiliselt koos metallide ja hapete eelneva rühmadeks eraldamisega ning nende edasise jagamisega üksikuteks elementideks, kasutades neile iseloomulikke privaatseid reaktsioone.

Analüüsimisel metallisulam teatud proov sellest lahustatakse lämmastikhappes (harvadel juhtudel vees) ja saadud lahus aurutatakse kuivaks, misjärel tahke jääk lahustatakse vees ja analüüsitakse süstemaatiliselt.

Kui aine on vedel, ennekõike pööratakse tähelepanu selle värvile, lõhnale ja reaktsioonile lakmusele (happeline, aluseline, neutraalne). Et kontrollida tahkete ainete olemasolu lahuses, aurustatakse väike osa vedelikust plaatinaplaadil või kellaklaasil. Pärast neid eelkatseid apaliseeritakse vedelik tavapäraste meetoditega.

Analüüs gaasid toodetud mõne kvantitatiivses analüüsis näidatud erimeetodiga.

Kvantitatiivse keemilise analüüsi meetodid

Kvantitatiivse keemilise analüüsi eesmärk on kindlaks teha suhteline summa mis tahes keemilise ühendi või segu üksikud komponendid. Selles kasutatavad meetodid sõltuvad aine omadustest ja koostisest ning seetõttu peab kvantitatiivsele keemilisele analüüsile alati eelnema kvalitatiivne keemiline analüüs

Kvantitatiivse analüüsi tegemiseks saab kasutada kahte erinevat meetodit: gravimeetrilist ja mahulist. Kaalumeetodiga eraldatakse määratavad kehad võimalusel teadaoleva keemilise koostisega lahustumatute või halvasti lahustuvate ühenditena ning määratakse nende mass, mille põhjal saab leida soovitud elemendi koguse arvutus. Mahuanalüüsis mõõdetakse analüüsiks kasutatud tiitritud (teatud koguses reaktiivi sisaldavate) lahuste mahtusid. Lisaks erinevad mitmed kvantitatiivse keemilise analüüsi erimeetodid, nimelt:

1. elektrolüütiline põhineb üksikute metallide eraldamisel elektrolüüsi teel,
2. kolorimeetriline, mis saadakse antud lahuse värvi intensiivsuse võrdlemisel teatud tugevusega lahuse värviga,
3. orgaaniline analüüs, mis seisneb orgaanilise aine põletamises süsinikdioksiid C0 2 ja vesi H 2 0 ning nende suhtelise süsiniku ja vesiniku sisalduse järgi aines,
4. gaasianalüüs, mis seisneb gaaside või nende segude kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise määramises mõne erimeetodi abil.

Esindab väga erilist rühma meditsiiniline keemiline analüüs kallistusrida erinevaid meetodeid vere, uriini ja muude inimkeha jääkainete uuringud.

Gravitatsiooniline kvantitatiivne keemiline analüüs

Gravimeetrilise kvantitatiivse keemilise analüüsi meetodeid on kahte tüüpi: otsene analüüsimeetod Ja kaudse (kaudse) analüüsi meetod. Esimesel juhul tuleb määrata komponent isoleeritakse mõne lahustumatu ühendi kujul ja määratakse viimase kaal. Kaudne analüüs põhineb asjaolul, et kahe või enama sama keemilise töötlusega aine massi muutused toimuvad ebavõrdselt. Võttes näiteks segu kaaliumkloriid Ja naatriumnitraat, esimest neist saab määrata otsese analüüsiga, sadestades kloor nagu hõbekloriid ja selle kaalumine. Kui on kaalium- ja naatriumkloriidi soolade segu, saate nende vahekorra määrata kaudselt, sadestades kogu kloori hõbekloriidina ja määrates selle massi, millele järgneb arvutus.

Mahuline keemiline analüüs

Elektrolüüsi analüüs

Kolorimeetrilised meetodid

Elementaarorgaaniline analüüs

Gaasianalüüs

Analüütilise keemia meetodite klassifikatsioon

• meetodid elementaaranalüüs
  • Röntgenikiirguse spektraalanalüüs (Röntgenikiirguse fluorestsents)
  • Neutronite aktiveerimise analüüs ( Inglise) (cm. radioaktivatsiooni analüüs)
  • Auger-elektronspektromeetria (EOS) ( Inglise); cm. Augeri efekt
  • Analüütiline aatomspektromeetria on meetodite kogum, mis põhineb analüüsitud proovide muundamisel üksikute vabade aatomite olekusse, mille kontsentratsioonid mõõdetakse seejärel spektroskoopiliselt (mõnikord on siia kaasatud ka röntgenfluorestsentsanalüüs, kuigi see ei põhine pihustamisel proovist ja seda ei seostata aatomiaurude spektroskoopiaga).
    • PRL - massispektromeetria koos aatomiioonide massi registreerimisega
      • ICP-MS - massispektromeetria koos induktiivselt seotud plasma(cm. Induktiivsidestatud plasma massispektromeetrias)
      • LA-ICP-MS - massispektromeetria koos induktiivselt seotud plasma Ja laserablatsioon
      • LIMS – lasersädememassispektromeetria; cm. laserablatsioon(kaubanduslik näide: LAMAS-10M)
      • MSVI - Sekundaarsete ioonide massispektromeetria(SIMS)
      • TIMS – termiline ionisatsioon massispektromeetria (TIMS)
      • Kõrge energiaga osakeste kiirendi massispektromeetria (AMS)
    • AAS – aatomabsorptsioonspektromeetria
      • ETA-AAS - aatomabsorptsioonspektromeetria elektrotermilise pihustusega (vt. aatomabsorptsioonspektromeetrid)
      • SVZR – õõnsuse lagunemisaja spektroskoopia (CRDS)
      • VRLS - intracavity laser spectroscopy
    • TUJ - aatomiemissioonispektromeetria
      • säde ja kaar kui kiirgusallikad (vt. sädelahendus ; elektrikaar)
      • ICP-AES - aatomiemissioonispektromeetria koos induktiivselt seotud plasma
      • VALED - lasersädemete emissioonispektromeetria(LIBS või HUULED); cm. laserablatsioon
    • AFS - aatomi fluorestsentsspektromeetria (vt. fluorestsents)
      • ICP-AFS - aatomi fluorestsentsspektromeetria koos induktiivselt seotud plasma(Birdi seadmed)
      • LAFS – laseria
      • AFS sisse lülitatud õõneskatoodlambid(kaubanduslik näide: AI3300)
    • AIS – a
      • LAIS (LIIS) - laseri aatomionisatsioon või laserintensiivsusega ionisatsioonispektroskoopia ( Inglise Laser Enhanced Ionisation, LEI )
      • RIMS – laserresonantsionisatsiooni massispektromeetria
      • OG – optogalvaanika (LOGS – laser optogalvaaniline spektroskoopia)

• Muud analüüsimeetodid
  • titrimeetria, mahuanalüüs
  • kaalu analüüs - gravimeetria, elektrogravimeetria
  • spektrofotomeetria(tavaliselt absorptsioon) molekulaarsed gaasid ja kondenseerunud aine
    • elektronspektromeetria (nähtav ulatus ja UV-spektromeetria); cm. elektronspektroskoopia
    • vibratsioonispektromeetria (IR spektromeetria); cm. vibratsioonispektroskoopia
  • spektroskoopia Ramani hajumine; cm. Ramani efekt
  • luminestsentsanalüüs
  • massispektromeetria molekulaarsete ja klastriioonide, radikaalide masside registreerimisega
  • ioonide liikuvuse spektromeetria (