АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. МЕТОДЫ АНАЛИЗА. ТИТРОВАНИЕ
(основные термины и определения)
Текущая версия - 05.12.2023 Друзья не те, к кому ходишь ты, а те, кто приходят к тебе !
(Л. Скобов, 2016)
Алфавитный список
упомянутых терминов
Агенты маскирующие
Аликвота
Анализ:
арбитражный
весовой
вещественный
виды: качественный
количественый
гравиметрический
деструктивный
дробный
изотопный
капельный
качественный
кинетический
классический
количественный
люминесцентный
массовый
многократный
молекулярный
объемный
общий
оценочный
парофазный
седиментационный
систематический
специальный
структурно-групповой
титриметрический
фазовый
функциональный
химический
электролизом
электрохимический
элементный
эпизодический
Аналит
Ауксохромы
Бюксы
Бюретка
Вещества:
идентификация
индикаторное
исходные
рабочее
титруемое
установочное
Волюмометрия
Воспроизводимость
Время удерживания
Выход квантовый
по току
Генерирование
Гравиметрия
обратная
прямая
Детектор
Диапазон рабочий
Добавка:
стандартная
эталонная
Доля:
аликвотная
титровальная
Заместитель
Идентификация
Избирательность
Индекс растворителя
Индикаторы:
адсорбционные
внешние
внутренние
двухцветный
изотопные
индивидуальные
кислотный
кислотно-оснОвные
комбинированные
комплексонометрические
контрастные
металлоиндикаторы
металлохромные
необратимые
обратимые
одноцветный
окислительно-
восстановительные
оснОвные
помутнения
редокс-индикаторы
селективные
синтетические
смешанные
специфические
универсальные
хемилюминесцентные
цветовой / цветной
Интервал перехода
переходной
превращения
Калориметрия
Коллектор
Колориметрия
Комплексонометрия
|
Компоненты
Конец титрования
Концентрация:
грамм-эквивалентная
минимальная
нормальная
ПДК
предельная
Концентрирование:
абсолютное
групповое
индивидуальное
относительное
Коэффициент:
нормальности
чувствительности
Лакмус
Маскировка
Маскировка ионов
Метод:
градуировочного
графика
добавок
Методы анализа:
абсолютной градуировки
абсолютный
бесстружковый
биологические
варьирования навески
внешнего стандарта
внутреннего стандарта
внутренней нормализации
замены растворителя
замещения
изопиестический
инструментальные:
физические
физико-химические
каталиметрический
кинетические
метки
непрямые
ограничивающих
растворов
определяемый
осаждения
остатков
открываемый
относительные
подмешивания
стандартной добавки
стандартов
титриметрический
физико-химические
физические
химические
эталона
Методика анализа
Методы выделения:
извлечением
осаждением
отгонкой
Методы разделения
титрования
Микрокомпоненты
Микропримеси
Минимум открываемый
Носитель
Область перехода
Обнаружение
Образец:
сравнения
стандартный
Объект анализа
Определение:
единичное
компонентов
параллельные
Опыт глухой
контрольный
холостой
Осадитель
Осаждение дробное
Открытие
Ошибка:
анализа
индикаторная
методические
определения
титрования
Перлы
Погрешность определения
Показатель:
индикатора
титрования
чувствительности
Порог чувствительности
Правильность
Предел:
обнаружения
абсолютный
относительный
определения
Принцип анализа
Проба:
аналитическая |
арбитражная
вещества
деление
единичная
исходная
контрольная
материала
общая
объединенная
представительная
приготовление
промежуточная
рабочая
разовая
резервная
точечная
холостая
частная
Произведение
растворимости
Промах
Проскок
Протолитометрия
Разбавление:
максимальное
предельное
Раствор:
базовый
вторичный
исходный
контрольный
нулевой
основной
первичный
рабочий
-свидетель
сравнения
стандартный
стандартизованные
титранта:
приготовленный
установленный
титрованный
точный
холостой
эмпирический
эталонный
Реагент(ы):
лимитирующий
маскирующие
непревращенный
общий
основной
превращенный
радикальные
Реактив(ы):
групповые
избирательные
специфические
холостой
Реакции аналитические:
групповые
дробные
избирательные
индикаторные
качественные
на определенный ион
обнаружения
общие
осаждения
отделения
разделения
открытия иона
селективные
специфические
стехиометрические
характерные
цветные
частные
Редокс-метрия
Результат анализа
Свойства веществ:
интенсивные
экстенсивные
Селективность детектора
Сигнал аналитический
Скачок титрования
Сокристаллизация
Соосаждение
Способ титрования
Средства анализа
Стабилизатор
Стандарт:
внешний
внутренний
вторичный
первичный
Стандарт-титр
Стандартизация:
раствора
титранта
Степень оттитрованности
Сходимость
|
Титр раствора:
по веществу:
исходному
растворенному
определяемому
условный
Титрант
Титратор
Титриметрия
Титрование:
аликвотное
алкалиметрическое
ацидиметрическое
безбюреточное:
весовое
капельное
по времени
безындикаторное
бюреточное
в неводных средах
вытеснением
вытеснительное
двухфазное
деполяризационное
дифференциальное
до конечной точки
до остановки:
прямое
заместительное
заместителя
индикаторное
инструментальное
капельное
кислотно-оснОвное
кондуктометрическое
косвенное:
заместительное
по разности
по содержанию
продуктов
кулонометрическое
методом:
добавок
осаждения
отдельных навесок
непрямое
обменное
обратное
обычное
ориентировочное
осадительное
параллельнон
пипетированием
по времени
по остатку
потенциометрическое
прямое
распределительное
реверсивное
с индикатором
стандартным раствором
темпометрическое
термометрическое
фазовое
физическое
экстракционное
электрометрическое:
обратное
прямое
Точка:
насыщения
перехода индикатора
просветления
стехиометричности
титрования конечная
эквивалентности
Точность
Установка титра
Фактор аликвотности
отклика
специфичности
Фиксаналы
Форма:
весовая
гравиметрическая
осаждения
Хроматография
Хромофоры
Число:
бромное
водное
иодное
Чувствительность:
индикатора
реакции
Эквивалент гидроксильный
Эксикаторы
Эталон
Эффект внешний
|
Агенты маскирующие (маскирователи) - вещества, вводимые в среду реакции с целью торможения или подавления реакции. Обычно это вещества, образующие комплексы с ионами, участвующими в реакции осаждения Аликвота:
- представительная аналитическая навеска
- точно измеренная часть объема раствора, взятая для анализа, сохраняющая свойства этого раствора
- объем раствора, для которого известно его отношение ко всему объему анализируемого вещества
- метод измерения концентрации вещества, количество которого заведомо меньше порога чувствительности используемой шкалы измерений
- части (доли) материала (раствора) примерно одинаковой массы (или одинакового объема), которые проводят через все аналитические операции одновременно и параллельно
Например, если шкала измерений надежна только для образцов массой свыше (140 мг), а нужно отмерить только (40 мг) раствора, необходима аликвота: подготавливают раствор требуемой концентрации {(140 мг) вещества смешивают с пропорциональным количеством растворителя}, затем отвешивают количество раствора, содержащее (40 мг) вещества}
Примечание.
Порция аликвотная - порция вещества, содержащаяся в растворе, отобранном с помощью пипетки Анализ - операция установления качественного и количественного состава вещества. Качественный и количественный анализ проводят физическими, химическими и физико-химическими методами (во многих случаях анализ выполняется методом титрования). Смеси веществ для анализа предварительно разделяют на близкие по химическим свойствам компоненты и только затем проводят характерные реакции на отдельные вещества или ионы. Если в анализируемом растворе содержание определяемых компонентов меньше пределов обнаружения, перед определением таких компонентов производится их концентрирование. В ряде случаев операции концентрирования и разделения совмещают. Обычно многие методы концентрирования и разделения основаны на различии их распределения между двумя фазами. Методы прямого анализа не связаны с предварительной подготовкой пробы. Несколько различных методов анализа могут быть основаны на одинаковом принципе и на одном и том же методе анализа моет быть основано множество различных методик выполнения анализа. В анализе используют такие понятия, как компоненты и реактивы. Наиболее распространенные методы анализа:
- оптические (рефрактометрия и др.)
- физические
- химические {основанные на измерении или использовании определенных физико-химических параметров вещества (окислительно-восстановительного потенциала, адсорбции и др.)}
- хроматография (адсорбционная, ионообменная и много других)
- физико-химические
- электрохимические (кондуктометрия, кулонометрия, потенциометрия и др.)
и многие другие. Физические и физико-химические методы анализа называют также инструментальными, так как при их выполнении используют различные приборы, позволяющие с большой точностью измерять определенные параметры, характеризующие те или иные свойства вещества
Примечания:
Хорошая точность анализа не всегда может служить доказательством его правильности.
При методе анализа электролизом определяются вещества, выделенные под действием электрического тока. Более подробно вопросы анализа веществ рассматриваются в соответствующей литературе Анализ арбитражный - контрольный анализ, проводимый при возникновении разногласий между поставщиком и потребителем в оценке поставленной продукции и соответствие ее требованиям договора. Такой анализ проводит не заинтересованная в споре лаборатория Анализ весовой / гравиметрический - один из методов количественного анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в химически чистом состоянии или в виде осадка (точно известного постоянного состава), в котором содержится определяемое соединение, элемент или ион. По массе полученного осадка вычисляют содержание определяемого элемента в навеске анализируемого вещества (т.е. переведенную в раствор составную часть пробы осаждают в виде малорастворимого соединения, по массе которого на основе законов стехиометрии находят количество определяемого вещества). Метод анализа дает результаты высокой точности, но очень трудоемок. Метод определения, основанный на выделении и взвешивании, является абсолютным, поэтому гравиметрические методы обычно используют в качестве стандартных. Анализ основан на законах постоянства состава вещества, сохранения общей массы вещества при химической реакции и начинается с расчета навески. Гравиметрия может быть:
- прямой {при этом устанавливают массу определяемого компонента или продукта его химического превращения; определяемый компонент обычно выделяют из раствора в виде элемента или в виде формы осаждения (малорастворимого соединения), которые в дальнейшем превращают в гравиметрическую форму}
- обратной (когда происходит изменение массы вещества в результате химической реакции или физического процесса с участием определяемого компонента)
При анализе применяют один из трех методов выделения компонента:
- извлечения (основан на извлечении из исследуемого вещества или смеси веществ определяемого компонента в свободном виде, который затем точно взвешивают, например, золу от сжигания твердого топлива)
- осаждения (основан на количественном осаждении искомого иона из раствора в виде малорастворимого соединения определенного химического состава, произведение растворимости которого не должно превышать 10-8)
- отгонки (основан на полном удалении определяемого компонента в виде летучего соединения и взвешивании остатка: вычитание из исходной массы остатка и дает определяемый компонент; например, таким образом определяют кристаллизационную воду в кристаллах или влажность материалов) Анализ вещественный:
- определение индивидуальных химических соединений
- определение форм наличия интересующих компонент в анализируемом объекте с определением содержания этих форм
- состоит в получении данных о веществах, состоящих из молекул или формульных единиц
Получаемая информация может быть качественной и количественной Анализ деструктивный - метод анализа, при использовании которого исследуемый образец разлагается (к данному методу,- в частности,- относится масс-спектрометрия) Анализ дробный - метод качественного химического анализа, позволяющий открывать непосредственно в анализируемой смеси при помощи характерной реакции (или специфического реагента) какой-либо индивидуальный ион в любой последовательности без предварительного отделения других (мешающих) ионов или разделения смеси на составные части. Для подавления мешающих сигналов соответствующие ионы/компоненты маскируют или осаждают в виде малорастворимых осадков. Его наиболее целесообразно применять в случаях, когда необходимо выяснить наличие/отсутствие какого-либо определенного иона/компонента в анализируемой смеси. При дробном анализе возможно быстро определять ограниченное (1...5) число ионов, содержащихся в смеси, состав которой приблизительно известен (т.е. нет необходимости в полном качественном анализе исследуемого вещества). Для дробного анализа используют высокочувствительные реактивы и специфические реакции, позволяющие устранить влияние всех ионов, мешающих открытию искомых ионов, и открывать данный ион в любой последовательности в присутствии других (мешающих) ионов. Для дробного анализа характерны реакции между твердыми веществами Анализ изотопный - определение изотопного состава химического элемента. Изотопный анализ различных элементов можно реализовать на различных физических принципах (например, для анализа изотопного состава 'легких' элементов (H2, O2, N2, C, S и др.) используется ионизация электронным ударом Анализ капельный - метод качественного анализа [не]органических веществ, в котором взаимодействуют капли анализируемого раствора и капли реагента. Капельный метод относится к микроанализу (позволяет исследовать малые количества вещества). Капельные реакции характерны, отчетливы, чувствительны и легко выполнимы Анализ качественный:
- определение химического состава (изотопного, молекулярного, фазового и элементного) анализируемого объекта
- включает идентификацию (распознавание) химического соединения и обнаружение в нем тех или иных компонентов (атомов, ионов, молекул)
- идентификация компонентов и определение качественного состава вещества или смеси веществ
Основные виды качественного анализа:
- вещественный (определение простых или сложных веществ в составе смеси)
- молекулярный (идентификация молекул в образце)
- фазовый (идентификация отдельных фаз гетерогенной системы)
- элементный (обнаружение всех химических элементов, входящих в состав вещества)
Качественный анализ может быть:
- систематическим (основным используемым приемом является разделение, а маскирование - подчиненную роль)
- дробным (основным используемым приемом является маскирование, а вспомогательным - разделение на фазы)
Дробный и систематический анализ, позволяют установить состав (атомы, ионы, молекулы или их группы) анализируемого вещества.
Качественный анализ - совокупность физических, химических и физико-химических методов разделения и определения отдельных фазовых составляющих гетерогенных систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела. К качественному анализу относят вещественный, молекулярный, фазовый и элементный анализ. Качественный анализ охватывает как отдельные реакции обнаружения ионов, так и методы их разделения. При качественном анализе оптимальным является использование специфических реакций с примерно равной чувствительностью. Для каждой аналитически важной реакции указывают ее чувствительность. Неорганические вещества (растворы кислот, оснований и солей) исследуют преимущественно в качественном анализе открытием отдельных ионов, а не элементов или их соединений. Для качественного анализа характерны реакции (обнаружения / открытия / распознавания) ионов и реакции разделения ионов (для удобства обнаружения ионы делят на аналитические группы). Качественный химический анализ вещества должен предшествовать количественному анализу. В химических методах качественного анализа определяемый элемент/ион переводят в соединение, обладающее теми или иными характеристиками, свойственными исключительно этому соединению, и отличающими его от других. Все реагенты, применяемые в данном методе анализа, делят на:
- групповые (дающие аналогичные реакции с каждым ионом из данной группы)
- избирательные / селективные (дающие сходные реакции с небольшим числом ионов)
- специфические (дающие характерную реакцию только с каким-либо одним ионом)
Примечания:
1. При отсутствии специфических реакций для обнаружения ионов в растворе или смеси используют систематический ход анализа
2. Для обнаружения и разделения ионов при химическом анализе используют реакции обнаружения и реакции отделения/разделения
3. Качественные характерные реакции проводят после предварительной маскировки или удаления мешающих ионов Анализ кинетический - метод анализа, основанный на зависимости скорости химической реакции от концентраций реагирующих веществ Анализ классический / систематический - метод анализа, при котором предварительно производят разделение ионов на определенные группы с использованием избирательных реактивов, дающих аналогичные реакции с целой группой ионов, а затем производят последовательное разделение и открытие отдельных ионов, входящих в состав данной группы, с использованием характерных или специфических реакций. Иначе - система последовательных операций:
- по разделению ионов на группы
- отделению мешающих ионов внутри группы
- обнаружению каждого иона с помощью характерных реакций
Систематический ход анализа применяют в качественном анализе. При этом сначала производится открытие ионов в строгой последовательности путем выделения групп ионов с помощью групповых реагентов, затем внутри каждой группы с помощью тех или иных реакций разделяют и открывают инди- видуальные анионы и катионы. Систематический анализ обычно используют для обнаружения ионов в сложных многокомпонентных смесях. Так как систематический анализ очень трудоемок, в настоящее время часто используют дробно-систематический метод анализа, при котором используется минимум групповых реактивов.Анализ количественный / массовый - заключается в установлении химического состава (определении количества элементов, радикалов и функциональных групп) исследуемого образца и может быть выполнен с использованием одного из трех основных методов анализа:
- методом абсолютной градуировки
- методом внутренней нормализации
- методом (внешнего / внутреннего) стандарта
В количественном анализе применяют также метод разбавления исследуемого и стандартного растворов до отрицательной реакции на определяемый ион. В количественном анализе обычно приводят также диапазон определяемых содержаний веществ (его верхнюю и нижнюю границы) Анализ люминесцентный - изучение свечения атомов, молекул и других частиц, возникающего при возвращении электронов из возбужденного (внешним или внутренним фактором) в основное состояние Анализ молекулярный - методы качественного и количественного анализа, позволяющие определить в анализируемом веществе содержание индивидуальных химических соединений, характеризующихся определенной молекулярной массой (например, анализ смеси газов) Анализ общий - анализ веществ, встречающийся на всех предприятиях (Н2О, топливо, смазочные материалы, металлы и др.) (Анализ объемный) / волюмометрия:
- вспомогательная разновидность количественного метода физико-химического анализа
- метод анализа, основанный на точном измерении объема раствора реактива точно известной концентрации, затрачиваемого на реакцию
- способ количественных определений точным измерением объема раствора известной концентрации (реактива), израсходованного на реакцию с определяемым веществом (фактически с точным объемом раствора, где оно содержится)
Анализ производят следующим образом. К измеренному объему титруемого раствора (значение эквивалентной концентрации вещества в котором неизвестно), добавляют по каплям титрант (значение эквивалентной концентрации растворенного вещества в котором точно известно), при этом между веществом исследуемого раствора и веществом титранта протекает определенная реакция. Титрант добавляют до тех пор, пока реакция не закончится. По известному объему использованного титранта рассчитывают эквивалентную (при необходимости и молярную) концентрацию растворенного вещества в исследуемом растворе. В объемных методах анализа производят измерение объема жидких, твердых или газообразных продуктов или их [не]водных растворов.
По принципу выполнения операций все методы объемного анализа можно разделить на:
- метод обратного титрования
- метод прямого титрования
- метод реверсивного титрования
- метод титрования заместителя
Основные объемные методы анализа:
- титриметрический (измерение объема израсходованного на реакцию реактива точно известной концентрации): основан на точном измерении количества реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом
- газовый объемный (анализ газовых смесей, основанный на избирательном поглощении из такой смеси определяемого компонента подходящими поглотителями)
- седиментационный объемный (основан на расслоении дисперсных систем под действием силы тяжести, сопровождающемся отделением дисперсной фазы в виде осадка и последующем измерении объема осадка)
В объемном анализе иногда удобнее характеризовать индикатор не интервалом перехода, а показателем титрования. Различные индикаторы любых методов объемного анализа отличаются друг от друга величиной показателя титрования, причем каждый индикатор изменяет окраску при определенной концентрации ионов рабочего раствора или определяемого вещества Анализ оценочный - метод анализа, важным результатом которого является не конкретная абсолютная цифра значения свойства, а попадание результата в требуемый интервал значений Анализ парофазный - метод определения состава жидкостей и твердых тел, основанный на химическом анализе контактирующей с ними газовой фазы (обычно используют газовую хроматографию). Для повышения чувствительности анализа проводят предварительное концентрирование компонентов в газовой фазе с помощью газовой экстракции Анализ седиментационный - метод определения полидисперсности суспензий и эмульсий с размерами частиц (1-200 мкм), основанный на измерении скорости седиментации частиц Анализ специальный - анализ веществ, встречающихся только на конкретном предприятии (сырье, полупродукты, отходы производства, конечный продукт) Анализ структурно-групповой - качественное и количественное определение некоторых связей и групп атомов (функциональных групп) в молекулах неизвестного строения и сложных продуктах (анализ, промежуточный между элементным и молекулярным видами анализа). Например, с его помощью можно получить сведения о количественном отношении и взаимной ориентации различных структурных элементов молекул и других характеристик (Анализ титриметрический) / титрование:
- процесс определения титра исследуемого вещества
- метод количественного химического анализа, основанный на измерении количества титранта, взаимодействующего с определяемым компонентом
- аналитический метод, предназначенный для количественного определения отдельного вещества, растворенного в пробе
- основан на точном измерении количества реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом
- совокупность объемных методов (количественного/массового) анализа, основанных на:
* измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого на реакцию с данным количеством (объемом) определяемого вещества
* определении содержания вещества в растворе неизвестной концентрации с помощью измеренного количества другого раствора, концентрация которого точно известна
Титрование производят с помощью бюретки, заполненной титрантом до нулевой отметки. Титриметрические методы анализа основаны на использовании химических реакций разных типов: замещения, комплексообразования, конденсации, нейтрализации, окислительно-восстановительных, присоединения и др.
В зависимости от используемых при титровании химических реакций титриметрический анализ может быть:
- кислотно-оснОвный / нейтрализационный
- окислительно-восстановительный
- осадительный
- комплексообразовательный / комплексиметрический
В титриметрическом анализе используют прямое, обратное и заместительное титрование. Для успешного проведения титриметрического анализа необходимо знать точную концентрацию титранта, точные объемы растворов реагирующих веществ (т.е. титранта и анализируемого раствора), а также правильно выбрать аналитическую реакцию и надежно фиксировать точку эквивалентности. На практике в титриметрическом анализе для выражения состава раствора используют чаще всего не титр, а молярную концентрацию эквивалента вещества Анализ фазовый - совокупность физических, химических и физико-химических методов разделения и определения отдельных фазовых составляющих гетерогенных систем, различающихся по свойствам и физическому строению и ограниченных друг от друга поверхностями раздела Анализ функциональный - совокупность физических и химических (качественных и количественных) методов анализа, используемых для качественного и количественного определения отдельных атомов или их функциональных групп {аминогрупп (-NH2), гидроксильных групп (-OH), нитрогрупп (-NO2) и др.}. Такой анализ позволяет установить тип неизвестного соединения, его молекулярную массу (или ее часть), а также соотношение функциональных групп (концевые звенья ряда полимеров содержат функциональные группы, отсутствующие в промежуточных звеньях макромолекул). Методы количественного функционального анализа позволяют установить содержание конкретной функциональной группы в данном веществе. По результатам такого анализа можно сделать вывод о чистоте вещества или рассчитать содержание соединения в смеси. Для более детальной идентификации функциональных групп используют реакции с несколькими реактивами. В химических методах используют характерные реакции функциональных групп Анализ химический:
- наука о методах определения состава вещества (различают качественный и количественный анализ)
- анализ элементный и анализ функциональных групп химическими методами
Некоторые разновидности химического анализа:
- валовой - локальный
- деструктивный - недеструктивный
- контактный - дистанционный
- дискретный - непрерывный
Химический анализ может производиться с использованием методов:
- обнаружения (при качественном анализе)
- определения (при количественном анализе)
- разделения (как в качественном, так и в количественном анализе для выделения определяемого вещества и отделения мешающих анализу веществ)
Осаждение веществ в результате химической реакции является одной из основных операций в качественном и количественном химическом анализе. В зависимости от природы обнаруживаемых или определяемых частиц различают молекулярный, фазовый, функциональный и элементный анализ Анализ электролизом - основан на способности электрического тока разлагать растворы смесей солей с выделением на катоде металлов в отдельности с большой точностью и полнотой Анализ электрохимический - основан на использовании процессов, протекающих в приэлектродном пространстве или на поверхности электрода. Электрохимические методы делятся на прямые и косвенные. Аналитическим сигналом является любой электрический параметр (потенциал, сила тока, омическое сопротивление и др.), функционально связанный с концентрацией анализируемого раствора. Например, в прямых методах используют зависимость потенциала (или силы тока) от концентрации определяемого компонента, а в косвенных - потенциал (или силу тока) измеряют с целью нахождения конечной точки титрования определяемого компонента соответствующим титрантом (т.е. используется зависимость измеряемого параметра от объема титранта) Анализ элементный - методы качественного и количественного анализа, позволяющие определить в анализируемом веществе содержание отдельных химических элементов (в случае функционального анализа - определение наличия и состава функциональных групп). Количественный элементный анализ основан на измерении какого-либо физического свойства изучаемой пробы или продукта ее преобразования в зависимости от содержания определяемого элемента. Для максимально полного отделения какого-либо элемента в виде нерастворимого осадка необходимо брать избыток реактива, служащего для осаждения Аналит - искомый или определяемый компонент в пробе вещества или материала объекта аналитического контроля. Концентрация аналита рассчитывается по израсходованному на титрование количеству титранта на основе стехиометрии химической реакции Бюксы - стеклянные баночки с притертыми крышками (служат для взвешивания твердых и жидких веществ, а также для их хранения) Бюретка - измерительный сосуд, в который при анализе помещают титрованный раствор реагента Вещество индикаторное - вещество, по изменению концентрации которого можно определить скорость реакции. Например, если каталитическая реакция протекает с изменением окраски раствора или ее интенсивности, то измеряя оптическую плотность раствора можно следить за изменением концентрации индикаторного вещества во времени Вещества исходные:
- вещества установки титра, используемые для приготовления титрованных растворов
- вещества, точные растворы которых могут быть приготовлены растворением определенной навески
Они должны иметь сравнительно высокую эквивалентную массу (что позволяет снизить относительную ошибку при взятии навесок), а их химический состав должен строго соответствовать определенной формуле. Проверка чистоты исходного вещества должна быть легкой и чувствительной, а при стандартизации рабочего раствора химическая реакция должна протекать быстро, легко и до конца. Для установки титра используют не произвольные, а специальные - исходные (или основные) вещества Вещество рабочее - вещество, из которого приготовлен рабочий раствор Вещество титруемое - вещество, количество которого определяется непосредственно в процессе титрования (Вещество установочное) / (стандарты первичные) - химически чистое соединение точно известного состава, применяемое для установления титра раствора другого вещества (т.е. на основании данных титрования установочного вещества можно вычислить точный титр или нормальность приготовленного раствора) Виды анализа:
- качественный (при котором происходит обнаружение компонентов, входящих в состав исследуемого объекта, т.е. какие компоненты входят в состав объекта)
- количественный (при котором происходит определение количественного содержания компонентов в пробе) Воспроизводимость результатов:
- характеризует степень близости друг к другу единичных определений (рассеяние единичных результатов относительно среднего значения)
- соответствие результатов повторных определений в одном и том же анализе
Характеристикой воспроизводимости полученных результатов, мерой их разброса является величина стандартного отклонения. Стандартное отклонение относительное - стандартное отклонение, деленное на среднее значение выборки Время удерживания - интервал времени от момента ввода анализируемой пробы до момента выхода максимума пика взаимодействия. Времена удерживания определяют по смесям чистых компонентов в режиме анализа Выход квантовый - отношение образовавшихся или прореагировавших молекул к числу поглощенных квантов энергии Выход по току - отношение количества вещества, выделившегося в процессе электролиза, к теоретическому количеству вещества, определенному на основании закона Фарадея Генерирование - получение электролизом титрующего вещества для кулонометрического титрования. При внутреннем генерировании титрующее вещество получается при электролизе титруемой смеси. При внешнем генерировании электролизу подвергают раствор, изолируемый от титруемой смеси Гравиметрия / (гравиметрические методы анализа) - базируются на определении массы продуктов реакции (основная операция гравиметрии - взвешивание продуктов реакции на аналитических весах). Гравиметрические (весовые) методы анализа заключаются в точном измерении массы определяемого компонента, обычно получаемого (выделяемого) из исходного вещества в виде соединения известного химического со става. В основе гравиметрического анализа лежат законы постоянства состава вещества и сохранения его массы. В гравиметрическом анализе применяют три группы методов выделения компонента: извлечение, осаждение и отгонка Детектор - аналитический прибор непрерывного действия, создающий отклик (аналитический сигнал) на соединения в элюате. По видам детекторы подразделяют на:
- селективные (специфические)
- универсальные
по отношению к анализируемой пробе на:
- деструктивные
- недеструктивные
а по способам детектирования на:
- дифференциальные (передают мгновенное значение некоторого параметра)
- интегральные (суммируют количество вещества за определеный промежуток времени) Диапазон рабочий - диапазон концентраций, в пределах которого применима данная методика Добавка стандартная / эталонная:
- вещество, добавляемое в раствор аликвотной части стандартного раствора, содержащего анализируемый компонент
- добавка к испытуемому раствору определенного объема стандартного раствора, содержащего определяемое вещество в известной концентрации
Стандартная добавка должна усиливать аналитический сигнал определяемого компонента в 2-3 раза Доля аликвотная - отборная часть раствора для титрования Заместитель - вещество, образующееся в результате реакции в количестве, эквивалентном определяемому компоненту Идентификация - установление идентичности (тождества) исследуемого химического соединения с уже известным веществом путем сравнения их физических и химических свойств Избирательность / селективность - возможность определения какого-либо вещества (иона) в присутствии других (мешающих) Идентификация вещества - установление качественным анализом тождества неизвестного вещества с другим известным (при этом определяют его физико-химические и физические характеристики: растворимость, теплоемкость, тепло- и электропроводность, спектры и т.д.) Индекс растворителя - равен отношению вязкости в стандартном растворителе к вязкости в исследуемом растворителе Индикаторы:
- вещества (соединения), используемые при определении конечной точки титрования, способные изменять свою окраску при изменении концентрации титруемого вещества вблизи точки эквивалентности (позволяющие фиксировать точку эквивалентности)
- химические вещества (неорганические и органические), изменяющие окраску, вызывающие люминесценцию или образующие осадок при изменении концентрации какого-либо компонента анализируемого раствора
- вещества, претерпевающие химические превращения, сопровождающиеся внешним эффектом (при концентрациях реагента или определяемого вещества, характерных для точки эквивалентности)
Чаще всего индикаторы применяют для установления конца какой-либо химической реакции (главным образом - конечной точки титрования). Индикаторы для титрования подбирают таким образом, чтобы интервал перехода окраски включал значение pH, какое должен иметь раствор в точке эквивалентности. Если это значение pH не совпадает с pT (показателем титрования с выбранным индикатором) используемого индикатора, возникает индикаторная ошибка. Если в конечной точке титрования остается избыток неоттитрованного слабого основания или кислоты, ошибка называется соответственно основной или кислотной.
Изменение окраски индикаторов связано с изменением их структуры. На изменение окраски индикатора также оказывают влияние его концентрации. На основании взаимодействия индикатора с реакционной смесью можно визуально зафиксировать изменение цвета или мутности раствора. Конечная точка титрования может быть установлена с помощью химических индикаторов или по резкому изменению физических параметров исследуемой смеси или раствора. Индикаторы должны обладать высоким светопоглощением, чтобы окраска даже небольшого их количества была заметна для глаз. Кроме того, они должны быть устойчивы к воздействию окружающей среды. Большая концентрация индикатора в ряде случаев может привести к увеличенному расходу титранта на него. Индикаторы могут быть:
- 'обратимые' (изменение окраски при изменении состава раствора может быть многократно повторено)
- 'необратимые' (подвергаются необратимым химическим превращениям)
В зависимости от способа применения различают две группы индикаторов:
- 'внешние' {индикаторы, не вводимые в исследуемый раствор, а используемые для капельных проб на присутствие определяемого иона; такими индикаторами пользуются в отсутствие внутренних индикаторов или при титровании мутных или окрашенных растворов, когда внутренние индикаторы бесполезны}; простейший внешний индикатор - универсальная индикаторная бумага
- 'внутренние' {содержащиеся в анализируемой системе (вещества непосредственно вводятся в титруемый раствор небольшими порциями, при этом конечную точку титрования устанавливают по изменению цвета индикатора, по появлению или исчезновению осадка или по другим внешним эффектам реакции)} Чаще всего индикаторы используют для определения конца химической реакции (конечной точки титрования). Цвет индикаторов изменяется вследствие присоединения или отдачи протонов его молекулами (из-за замены одних хромофорных групп другими или с образованием новых хромофорных групп). Уменьшение интенсивности окраски индикатора может быть вызвано наличием в растворе средних солей.
Примеры некоторых индикаторов: фенолфталеин, индигокармин, лакмусовая бумага, бромтимоловый синий, крезоловый красный, ализариновый желтый и другие (цвет лакмусовой бумаги после реакции с кислотой легко запоминается: 'Kрасный цвет = Kислота'). В некоторых случаях в роли растворителя может выступать раствор индикатора. Процесс превращения изомерных форм у индикаторов обратим. По виду взаимодействия с реагентами индикаторы обычно делят на 5 групп:
* адсорбционные - вещества, в присутствии которых изменяется цвет осадка, это главным образом красители; десорбционные индикаторы отличаются от индикаторов адсорбционного типа как по механизму действия, так и по условиям применения
* кислотно-оснОвные - протолиты (амфолиты, кислоты и основания), молекулярная форма которых резко отлична от ионной по окраске. Точка эквивалентности при этом может быть определена с помощью индикаторов или физико-химическими методами (и см. ниже Примечание 4)
* комплексонометрические - вещества (обычно водорастворимые органические красители), образующие с определяемыми ионами окрашенные комплексные соединения (например, ксиленоловый оранжевый, кислотный хром темно-синий и др.). Эти индикаторы могут быть бесцветные или окрашенные: первые образуют с ионами металлов слабоокрашенные комплексы, а вторые - имеют собственную интенсивную окраску и с ионами металлов образуют комплексы, окрашенные в другой цвет (являются металлохромными индикаторами)
* окислительно-восстановительные - вещества, способные восстанавливаться или окисляться с изменением окраски в точке эквивалентности или близкой к ней (индикаторы реагируют не на изменение концентрации анализируемого вещества, а на изменение потенциала системы); такие индикаторы делятся на необратимые и обратимые; некоторые окислительно-восстановительные индикаторы изменяют окраску необратимо (в частности, индиго разрушается при окислении с образованием бесцветных продуктов); окисление окислительно-восстановительных индикаторов - обратимый процесс, приводящий к равновесию между его различно окрашенными формами
* синтетические - вещества, резко изменящие свой цвет в узких границах изменения значений рН
* хемилюминесцентные - вещества, способные в точке эквивалентности светиться видимым светом; обычно они используются при титровании сильно окрашенных растворов (люминол, силоксен и др.) Кислотно-оснОвные индикаторы фиксируют определенное значение рН системы, а окислительно-восстановительные - фиксируют определенное значение потенциала системы. Для каждого индикатора характерно конкретное значение рН, при котором происходит наиболее характерное изменение окраски (титрование с таким индикатором заканчивается именно при данном значении рН). В зависимости от диапазона определения значений рН анализируемых растворов индикаторы делят на
- индивидуальные (ориентированные на конкретные или узкие диапазоны рН растворов)
- комбинированные / смешанные / универсальные (смеси нескольких простых индикаторов, многократно меняющие свою окраску в определенном интервале значений рН; их обычно применяют для приближенного определения значений рН в широких пределах)
Основные используемые индикаторы приведены в примечаниях ниже.
Примечания:
1. Индикатор дает очень четкий переход окраски. Каждый индикатор имеет свой интервал перехода окраски при изменении кислотности (рН) среды. Например, индикатор 'метиловый оранжевый' изменяет цвета (от красного до желтого) при значениях рН в интервале (3.1-4.4), а 'фенолфталеин' (от бесцветного до красного) - при значениях рН в интервале (8.3-10.0). Обычно органические кислоты и основания служат окрашенными индикаторами, изменяющими свой цвет при обратимом переносе протона
2. Изменение цвета индикаторов в различных средах {из https://sites.google.com/site/school302project/temy/...(18)}:
![[]](/img/a/anemow_e_m/anal/color.jpg)
3. Индикаторный метод титрования состоит в том, что титрование проводят в присутствии ионов, реагирующих с реактивом после того, как будет оттитровано определяемое вещество
4. Для титрования слабых кислот сильными основаниями используют индикаторы, чувствительные к кислотам, а для титрования слабых оснований сильными кислотами - чувствительные к основаниям
5. Индикаторы, используемые в титриметрическом анализе, подразделяют на обратимо и необратимо меняющие окраску раствора (т.е. восстанавливающиеся или окисляющиеся): последние позволяют наблюдать точку перехода окраски только один раз, так как их молекулы разрушаются. Для каждого метода титрования выбирают тот индикатор, который изменяет цвет одновременно со скачком потенциала Индикаторы адсорбционные - обратимые индикаторы, позволяющие окраску содержащего их раствора изменять по желанию в том или другом направлении. Они обеспечивают очень точные результаты при определении бромидов, иодидов, роданидов и хлоридов при исчезающе малой ошибке титрования. Смесь адсорбционных индикаторов в каждом случае состоит из одного кислотного красителя и одного оснОвного красителя (или из двух кислотных красителей): при правильном подборе таких смесей получаются значительно лучшие переходы окрасок в точке эквивалентности, чем при применении отдельных адсорбционных индикаторов Индикаторы изотопные - используемые в реакциях изотопы химических элементов ('меченые атомы').Они позволяют проследить путь перехода интересующего элемента, наблюдая наличие изотопа в тех или иных продуктах реакции Индикатор кислотный - индикатор, обладающий свойством отдавать протон (форма, преобладающая в кислых средах) Индикаторы кислотно-оснОвные - вещества, окраска которых изменяется в зависимости от изменения величины рН (признаком достижения точки эквивалентности является приобретение раствором определенного значения рН). Окраска каждого из индикаторов изменяется внутри определенного узкого интервала значений рН, причем этот интервал зависит только от свойств данного рН-индикатора и совершенно не зависит от природы реагирующих между собой кислоты и основания. В качестве кислотно-оснОвных индикаторов также используют люминесцентные индикаторы, меняющие цвет и интенсивность флуоресценции в зависимости от pH и позволяющие титровать сильно окрашенные и мутные растворы. Кислотно-оснОвные индикаторы могут быть:
- чувствительными к кислотам (интервал перехода больше 7): ализарин, фенофталеин и др.
- чувствительными к основаниям (интервал перехода меньше 7): метиловый красный и оранжевый
- чувствительными как к кислотам, так и к основаниям - нейтральные индикаторы (интервал перехода равен 7): лакмус, феноловый красный Индикаторы комбинированные / универсальные - представляют собой смеси из 4-7 обычных одно- или двухцветных кислотно-оснОвных индикаторов с разными интервалами перехода. Они многократно изменяют свою окраску при разных значениях pH и обычно используются для приближенного определения этого показателя Индикаторы контрастные - аналогичны смешанным, но вместо второго индикатора используется вещество, окраска которого не зависит от значения рН Индикатор необратимый - индикатор, восстанавливающийся или окисляющийся избытком рабочего раствора, вследствие чего изменяется его окраска (например, при броматометрии свободный бром сначала окисляет определяемое вещество, а затем,- после точки эквивалентности,- и сам индикатор). Недостатком таких индикаторов является частичное их окисление еще в процессе титрования, причем первоначальная окраска индикатора не восстанавливается при добавлении к перетитрованному раствору некоторого количества определяемого вещества Индикатор обратимый - окислительно-восстановительное вещество, способное переходить из восстановленной формы в окисленную (и обратно), причем обе формы имеют разную окраску (обычно в одном состоянии вещество окрашено, а в другом - бесцветно): смеси двух форм данного вещества, взятых в разных соотношениях, будут иметь разные цвета и разные интенсивности окраски Индикатор оснОвный - индикатор, обладающий свойством присоединять протон (форма, преобладающая в основных или щелочных средах); они характеризуются катионом индикатора Индикаторы помутнения вещества - индикаторы, образующие обратимые коллоидные системы, коагулирующие в очень узком интервале pH, и предназначенные для титрования слабых кислот Индикаторы селективные - индикаторы, реагирующие с одним или с очень небольшим числом катионов Индикаторы смешанные - индикаторы, состоящие из двух индикаторов с примерно одинаковыми интервалами перехода окраски, причем окраска (цвет) одного из индикаторов является дополнительной для другого, поэтому смесь поглощает часть проходящего через нее светового излучения во всем видимом диапазоне. Им свойственно отчетливое изменение окраски в узком интервале перехода (до 0.2 единицы pH) Индикаторы специфические - индикаторы, образующие интенсивно окрашенные соединения с одним из компонентов окислительно-восстановительной системы (например, крахмал при комнатной температуре в присутствии свободного иода синеет) Индикатор цветной (или цветовой) - индикаторы, окраска которых зависит от значения рН (для каждого индикатора окраска изменяется в строго определенном интервале значений рН):
* одноцветный индикатор (окрашивается только с одной стороны интервала перехода; с другой стороны интервала перехода он бесцветный)
или
* двухцветный индикатор (окрашивается в разные цвета с каждой стороны интервала перехода)
Наибольшее применение они нашли в методах кислотно-оснОвного титрования (их иначе называют кислотно-оснОвными). Такие индикаторы должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- окраска индикатора при близких значениях рН должна явно различаться и быть максимально интенсивной
- изменение цвета индикатора должно происходить резко в узком интервале значений рН и быть обратимым процессом
- количество добавляемых кислоты или щелочи, необходимых для изменения окраски индикатора, должно быть минимальным (чтобы не искажались результаты титрования) Металлоиндикаторы / (индикаторы металлохромные) - вещества, изменяющие окраску (флуоресценцию) в зависимости от концентрации катионов металла в растворе (их используют для установления точки эквивалентности при комплексонометрическом титровании); индикаторы можно разделить на:
- соединения (органические и неорганические), не имеющие собственной окраски, но образующие окрашенные комплексы при взаимодействии с катионами металлов
- органические вещества с интенсивной окраской, образующие с катионами металлов внутрикомплексные соединения, окраска которых отлична от окраски свободного индикатора - металлохромные индикаторы
Они должны удовлетворять следующим требованиям:
- обратимости при взаимодействии с металлом
- устойчивостью образуемого комплекса с металлом (она должна быть меньше устойчивости комплекса металла с комплексоном) Редокс-индикаторы - индикаторы, изменяющие цвет при изменении окислительно-восстановительного потенциала системы. Такие индикаторы существуют в двух формах: окисленной и восстановленной (причем цвет одной формы отличается от цвета другой). Переход индикатора из одной формы в другую и изменение его окраски происходит при определенном потенциале Каждому индикатору присуща своя собственная константа равновесия (константа индикатора). Дитизон может одновременно выступать титрующим раствором и индикатором Индикаторы универсальные - смеси индикаторов, которые непрерывно изменяют свой цвет во всей области значений pH (от 1 до 14). Обычно их используют для приблизительной оценки pH растворов
(Интервал / область) перехода:
- интервал рН, в котором наблюдается изменение цвета индикатора при титровании
- характеристика разрешающей способности индикаторов (величина предельной концентрации ионов водорода, при которой наступает изменение окраски раствора)
При правильном выборе индикатора интервал перехода его окраски должен полностью или частично укладываться в пределы скачка титрования. Чем ближе интервал перехода окраски индикатора к значению рН точки эквивалентности, тем точнее будет установлена эта точка. Каждый индикатор имеет свой интервал перехода окраски при изменении кислотности (рН) среды. Например, индикатор 'метиловый оранжевый' изменяет цвета (от красного до желтого) при значениях рН в интервале (3.1-4.4), а 'фенолфталеин' (от бесцветного до красного) - при значениях рН в интервале (8.3-10.0). Обычно органические кислоты и основания служат окрашенными индикаторами, изменяющими свой цвет при обратимом переносе протона Калориметрия - совокупность методов измерения количества теплоты, выделяющейся или поглощающейся в каких-либо физических или химических процессах. Количество теплоты измеряется специальными приборами - калориметрами, которые условно можно разделить на приборы переменной температуры, приборы постоянной температуры и теплопроводящие приборы, позволяющие определять удельную теплоемкость, теплоту (испарения / плавления) или теплоту реакции (количество тепла, выделяемого или поглощаемого в химических реакциях) Коллектор - осадок, собиратель определяемых ионов (чем меньше концентрация обнаруживаемого иона в растворе, тем полнее он сорбируется коллектором). Соосаждение определяемых ионов (или соединений) на поверхности частиц коллектора - ионный обмен, образование твердых растворов Колориметрия - метод количественного определения содержания веществ в растворах визуально или с помощью приборов (колориметров). Колориметрия основана на сравнении интенсивности окраски исследуемого раствора, изучаемого в пропущенном свете, с окраской эталонного раствора, содержащего строго определенное количество этого же окрашенного вещества, или же с дистиллированной водой. Она может быть использована для количественного определения всех веществ, которые дают окрашенные растворы, или могут с помощью химической реакции дать окрашенное растворимое соединение.
В зависимости от используемых способов сравнения интенсивности окраски стандартного и анализируемого растворов наиболее часто используют следующие методы колориметрического анализа:
- метод разбавления / дублирования (разновидность колориметрического анализа; применяют для сравнения двух растворов, близких по окраске (раствор, имеющий в проходящем свете более интенсивную окраску, разбавляют не содержащим окрашенного соединения растворителем до тех пор, пока окраски не сравняются; зная степень разбавления можно рассчитать концентрацию испытуемого раствора; при данном методе необходимо готовить только один стандартный раствор определенной концентрации)
- метод уравнивания (основан на том, что изменением толщины слоя двух растворов с различной концентрацией одного и того же вещества, добиваются такого состояния, когда интенсивность светового потока, прошедшего через оба раствора, будет одинакова - наступает оптическое равновесие; озаключается в уравнивании интенсивности окрасок анализируемого и эталонного растворов путем изменения и измерения толщины слоя одного из них; метод является наиболее точным)
- метод шкалы окрасок (дает хорошие результаты в случаях, когда сам реактив окрашен и его цвет отличен от цвета продукта его взаимодействия с определяемым ионом: происходит сложение цветов и растворы в пробирках стандартной серии отличаются оттенками)
Примечание.
Колориметрический метод определения рН растворов основан на использовании кислотно-оснОвных индикаторов, окраска растворов которых является функцией кислотности среды (окраска изменяется в результате изменения относительной доли ионизированной и неионизированной форм вещества) Комплексонометрия - титриметрический метод анализа, основанный на реакциях образования растворимых комплексов металлов с комплексонами. Метод позволяет определять практически все катионы и многие анионы. Комплексонометрия является составной частью комплексиметрии. Комплексонометрическое титрование применяют в вариантах вытеснительного, заместительного, косвенного, обратного и прямого титрования Компоненты - составные части вещества, в том числе анализируемого раствора Конец титрования - момент, при котором происходит изменение цвета индикатора или образуется муть (реакция между титруемым веществом и титрованным раствором доходит до конца). Основные электрохимические методы индикации конца титрования: амперометрическое (по изменению силы тока), кондуктометрическое (по изменению электропроводности), потенциометрическое (по изменению потенциала) Концентрация (эквивалента нормальная / грамм-эквивалентная):
- концентрация раствора, равная отношению количества эквивалента растворенного вещества к (1 л) раствора
- молярная концентрация эквивалента (например, '1н. H2SO4' соответствует 1 моль эквивалента H2SO4 на литр раствора) (Концентрация / разбавление) предельные:
- наибольшее разбавление раствора (1 г) вещества, при котором еще заметна данная реакция
- наименьшая концентрация вещества в растворе, при которой в известном объеме этого раствора еще может протекать положительная реакция
- максимальный объем раствора, в котором однозначно обнаруживается (1 г) данного вещества при помощи данной аналитической реакции
Предельное разбавление - величина, обратная предельной концентрации.
По мере повышения чувствительности реакции предельное разбавление увеличивается (наиболее чувствительна та реакция, которая позволяет открыть наименьшее количество вещества при наибольшем разбавлении).
Например, предельное разбавление, обозначенное как 1:50000 означает, что одна весовая часть анализируемого вещества может быть обнаружена при помощи данной реакции в 50000 весовых частей растворителя
На практике пользуются различной мерой концентрации веществ: массовой, массово-объемной, мольной, мольно-объемной и объемной долями. Концентрация предельно допустимая (ПДК) - количество (по нормативу) вредного вещества в окружающей среде, при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияющее на здоровье человека и не вызывающее неблагоприятных последствий у его потомства, а также в биологических системах (у животных, растениях, грибов, микроорганизмов и на природные сообщества в целом) Концентрирование - операция, в результате которой повышается отношение концентрации или количества вещества микрокомпонентов к концентрации или количеству вещества микрокомпонентов. Концентрирование является частным случаем разделения веществ. Концентрирование можно характеризовать как:
- абсолютное (перевод микрокомпонентов из большего объема раствора в меньший, при этом предел обнаружения понижается)
- относительное (отделение определяемых микрокомпонентов от основы и мешающих микрокомпонетов) - более распространенное
Методы предварительного концентрирования и разделения делятся на физические, физико-химические и химические.
Примечание.
Метод конденсации из паров основан на одновременной конденсации паров диспергируемого вещества и растворителя на холодной поверхности. Химические методы конденсации основаны на переводе растворенных веществ в нерастворимое состояние при помощи различных химических реакций (восстановление, гидролиз, двойной обмен и др.) с последующей агрегацией и рекристаллизацией нерастворимых частиц, образующих дисперсную фазу Концентрирование абсолютное - операция, при которой микрокомпоненты переводят из образца большей массы в концентраты малой массы, при этом концентрации микрокомпонентов повышаются Концентрирование групповое - операция, в результате которой из анализируемого объекта за один прием выделяют несколько микрокомпонентов Концентрирование индивидуальное - операция, в результате которой из анализируемого объекта выделяют один микрокомпонент (или несколько микрокомпонентов последовательно) Концентрирование относительное - при котором возрастает соотношение между микрокомпоненами и главными мешающими макрокомпонентами Коэффициент нормальности - показывает, во сколько раз нормальность данного раствора больше/меньше теоретической нормальности того же раствора (Коэффициент чувствительности) / чувствительность - характеризует отклик аналитического сигнала на содержание компонента (чем больше коэффициент чувствительности, тем меньшее количество компонента можно обнаруживать и определять, получая один и тот же аналитический сигнал; иначе - тем точнее можно измерить аналитический сигнал и определить одно и то же количество вещества при одной и той же воспроизводимости) Лакмус - пропитанные красящим веществом реактивные бумажки, применяемые как химические индикаторы (в кислой среде лакмус окрашивается в красный цвет, а в щелочной - в синий) Маскировка:
- торможение или полное подавление реакции в присутствии веществ, которые могут изменять скорость или направление этой реакции
- операция перевода мешающих компонентов в форму, в которой они не оказывают негативного влияния на другие компоненты Маскирование ионов - маскирование всех реакций, возможных с этим ионом в данной реакционной среде. Маскирование используют для устранения мешающего влияния посторонних ионов. Маскирующие вещества образуют с мешающими ионами прочные комплексы, в результате их мешающее действие устраняется. Обычно в качестве маскирующих веществ используют фосфаты и фториды щелочных металлов и аммония, а также винную, лимонную, щавелевую и ряд других кислот Масса молярная эквивалента вещества - масса моль эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества Метод анализа - принцип, положенный в его основу (например, различие в сорбционной способности веществ лежит в основе метода хроматографии). В основе классификации методов аналитической химии лежат самые различные факторы. В частности, различают следующие основные методы анализа: * по объектам анализа:
- анализ неорганических веществ
- анализ органических веществ * по методам определения на:
- биологические (в том числе биофизические и биохимические)
- гибридные и экспресс-методы
- физические (спектральные, ядерно-физические и др.)
- физико-химические / инструментальные (хроматографические, электрохимические и др.)
- химические (элементный, фазовый, молекулярный), базирующийся на качественных реакциях
или
- весовые (гравиметрические)
- объемные (титриметрические) * по типам используемых методов:
- гибридные (сочетающих методы определения и разделения)
- обнаружения (идентификации) и определения
- пробеотбора
- разделения и концентрирования компонентов
- разложения проб * по фиксации изменяемого свойства/сигнала:
- по характеру изменяемого свойства
- по способу регистрации соответствующего сигнала * по цели анализа:
- качественные (обнаружение и идентификация компонентов анализируемого образца)
- количественные (определение концентраций или масс компонентов анализируемого образца) * по видам обнаруживаемых/определяемых компонентов:
- изотопные
- молекулярные
- структурно-групповые (изотопный, спектральный, функциональный)
- фазовые
- элементные * методы в зависимости от природы титранта:
- алкалиметрическое титрование
- ацидиметрическое титрование * по среде анализа:
- мокрые
- сухие * по классу анализируемых веществ:
- вода
- лекарственные формы
- металлы * по свойствам вещества для анализа:
- оптические (спектрофотометрия)
- масса вещества (гравиметрические) * по массе вещества, взятого для анализа:
- макрометоды
- полумикрометоды
- микрометоды
- ультрамикрометоды * по взаимодействию с реагентами:
- групповые (отдельный реактив, реагируя с группой ионов, дает одинаковый сигнал)
- избирательные / селективные
- специфические / характерные (используются как качественные на отдельные кислоты) * по применению:
- количественного определения
- обнаружения / распознавания (позволяющие обнаруживать ионы или их группы на фоне других)
- отделения / разделения (позволяющие практически полностью отделять одни ионы от других) * по типам используемых химических реакций:
- методы комплексометрического титрования, использующие реакции образования координационных соединений (комплексонометрия)
- методы окислительно-восстановительного титрования, основанные на окислительно-восстановительных реакциях (редоксиметрия)
- перенос протона
- перенос электрона
- перенос электронной пары
- процессы осаждения (аргентометрия, меркурометрия и др.) * по целевой направленности:
- арбитражные
- производственные (технические):
общий
специальные * по виду используемой пробы вещества:
- валовые (для которых обычно требуется представительная проба)
- локальные (состав вещества определяют в самом образце) Примечания:
1. Известны кислотно-оснОвные (алкалиметрия и ацидометрия), титриметрические, электрометрические (кондуктометрические и потенциометрические) и много других методов анализа (более подробно рассматриваются в литературе по аналитической химии)
2. Созданием соответствующих условий реагент/реакцию можно сделать более избирательными или даже специфическими (изменением рН, концентрации, температуры, маскированием мешающих ионов и др.)
3. При замене растворителя сольватация ионов проявляется значительно сильнее, чем сольватация нейтральных молекул
4. Каждый метод анализа характеризуется диапазоном определяемых содержаний веществ, а также чувствительностью и селективностью
5. С помощью электрохимических методов можно осуществлять как групповое, так и избирательное концентрирование анализируемого вещества Метод анализа абсолютный - методы гравиметрии, прямой кулонометрии и ряд других Метод анализа бесстружковый - метод качественного и количественного анализа сплавов и стекол без повреждения самого образца (необходимый для анализа раствор создается на поверхности образца соответствующим растворителем). Основное его использование - для анализа готовых миниатюрных изделий и деталей, покрытий и т.д. Основные достоинства метода - быстрота выполнения, простота аппаратуры и малый расход реактивов Методы анализа относительные - методы анализа, использующие образцы сравнения Методы биологические - основаные на применении живых организмов в качестве аналитических индикаторов (например, использование канареек для определения наличия газа метана в угольных шахтах) Метод варьирования начески - метод анализа, при использовании которого осуществляется изменение навески пробы по сравнению с рекомендуемой методикой анализа Метод (внешнего стандарта) / (абсолютной калибровки) - выполняют непосредственным сравнением интенсивности аналитической линии от пробы с ее интенсивностью в спектрах эталонов. Наиболее часто метод применяют при количественном анализе проб сходного химического состава, при определении отдельных веществ или простых смесей, а также в тех случаях, что и метод стандарта, но при отсутствии стандартов исследуемых соединений Метод внутренней нормализации - предусматривает отнесение измеренного количественного хроматографического параметра (высоты, площади или произведения высоты на время удерживания) к суммарному сигналу детектора на все компоненты пробы, присутствующие в анализируемом образце Метод (внутреннего стандарта) / метки / подмешивания / эталона:
- анализ смеси неизвестного количественного состава, в которую вводится известное количество не содержащегося в ней вещества - внутреннего стандарта
- прибавление к известному количеству анализируемого образца известного количества не содержащегося в нем внутреннего стандарта (эталонного соединения) с последующим хроматографированием приготовленной смеси
Разновидность метода внутреннего стандарта - метод стандартной добавки. Главное достоинство метода - не требуется точная дозировка компонентов Метод градуировочного графика - при котором в координатах 'аналитический сигнал - содержание компонента' строят график с использованием образцов сравнения с различным, но точно измеренным содержанием определяемого компонента, затем по измеренному аналитическому сигналу анализируемой пробы находят содержание определяемого компонента по градуировочному графику Метод добавок - используется в случае, когда при определении малых количеств компонента нужно учесть влияние матрицы на аналитический сигнал. Метод добавок может быть:
- графическим
- расчетным (берут две аликвоты раствора анализируемой пробы и в одну из них вводят известное количество определяемого компонента, после чего измеряют аналитический сигнал обеих проб; затем рассчитывают неизвестную концентрацию определяемого компонента) Метод замены растворителя (в котором изменяется состав среды):
- состоит в том, что к истинному раствору какого-либо вещества добавляют в большом объеме другую жидкость, являющейся для этого вещества плохим растворителем, но неограниченно смешивающейся с исходным растворителем, при этом само вещество мало растворимо и может выделяться в виде высокодисперсной фазы
- заключается в замене одной дисперсионной среды, с которой вещество дисперсной фазы образует молекулярный раствор, другой, в которой это вещество не растворимо
- при котором химический потенциал компонента в дисперсионной среде становится выше равновесного, а тенденция к переходу в равновесное состояние приводит к образованию новой фазы (в виде коллоидных частиц)
- основан на выделении растворенного вещества из раствора в виде высокодисперсной нерастворимой фазы путем замены растворителя (молекулы растворенного вещества в состоянии молекулярной дисперсности в одном растворителе, попадая в условия плохой растворимости при замене растворителя, начинают конденсироваться в более крупные коллоидные частицы)
Замена растворителя может привести к повышению избирательности при адсорбции. Метод замены растворителя применяется сравнительно редко (он является разновидностью метода конденсации паров, основанного на изменении температуры среды). Помутнение духов и одеколона при введении в них воды объясняется образованием золей. При вливании спиртового раствора канифоли в большое количество воды, в которой канифоль не растворима, образуется прозрачный опалесцирующий золь. Методом замены растворителя получают золи мышьяка, серы, фосфора и др. Метод замещения - косвенный (непрямой) метод, используемый в случае необходимости определения содержания иона, который непосредственно:
- не реагирует с обычными титрованными растворами
- реагирует с обычными титрованными растворами не в стехиометричесикх отношениях
- не взаимодействует с индикатором
В этом случае определяемый ион предварительно переводят в какое-либо химическое соединение, которое уже можно непосредственно титровать рабочим раствором Метод изопиестический - заключается в том, что исследуемый и эталонный раствор (давление пара которого хорошо известно) помещают в одно замкнутое пространство. Растворитель, испаряясь из раствора, давление паров которого больше, конденсируется в растворе, давление паров которого меньше, до тех пор, пока давление в обоих растворах не сравняется (т.е. пока не наступит изопиестическое равновесие). В период установления такого равновесия поверхностный слой одного из растворов обедняется,а другого - обогащается растворителем Методы инструментальные - физические (с использованием которых определяют вещества по их физическим свойствам) и физико-химические (с использованием которых проводится химическая реакция с веществами и их определение по изменению физических параметров системы) методы анализа, используемые для определения (открытия) веществ Метод каталиметрический - метод анализа, основанный
- на титровании раствора ингибитора раствором катализатора (или наоборот)
- на индикации окончания титрования при помощи кинетической реакции Методы кинетические - основаны на измерении скорости реакции и использовании полученных данных для определения концентрации вещества в анализируемом растворе Метод объемный - метод количественного химического анализа, основанный на измерении количества реагента, затраченного на реакцию с определяемым компонентом (метод анализа, в основе которого лежит процесс титрования). Классификация титриметрических методов анализа может быть самой различной {например, по типу химической реакции (метод нейтрализации, редоксиметрия и др.), по типу применяемого титранта (ацидометрия, иодометрия и др.), по приемами титрования (прямое, обратное, заместительное) и др. Главным преимуществом объемного анализа перед другими методами анализа является быстрота определения Метод ограничивающих растворов - вариант метода стандартов, когда используют два эталонных образца, в которых содержание компонента отличается от предполагаемого в анализируемой пробе в одном случае в меньшую, а в другом - в большую сторону Метод определяемый / открываемый - метод, при котором наименьшее количество вещества, содержащееся в анализируемом растворе, может быть открыто (количественно определено) при определенных условиях (давлении, объеме и температуре) Методы осаждения:
- методы прямого титрования (титрованный раствор добавляют к анализируемому до достижения конечной точки титрования, например, титрование щелочи кислотой)
- методы обратного титрования (к анализируемому раствору в избытке добавляют осаждающий реактив (избыток титранта), а по окончании реакции этот избыток оттитровывают раствором другого подходящего реагента) (Метод отдельных навесок) / (титрование навесками) - {пробу помещают в колбу для титрования (навеску растворяют) и проводят титрование, при этом точно измеряют объем израсходованного титранта}, т.е. титруют точную навеску установочного вещества {пипеткой отбирают определенный объем раствора (аликвотную часть навески) и титруют} Метод пипетирования:
- состоит в том, что навеску анализируемого вещества растворяют в мерной колбе, доводят объем водой до метки и для титрования берут определенные (аликвотные) порции раствора пипеткой
- состоит в титровании равных порций раствора (аликвот), отбираемых пипеткой из мерной колбы определенного объема, в которой растворена навеска анализируемого вещества Методы разделения - совокупность операций, применяемых с целью обнаружения и качественного определения какого-либо элемента/вещества в сложном по составу анализируемом материале, так как большинство аналитических методов недостаточно избирательны Метод стандартной добавки - количественный полярографический метод анализа контрольных смесей, при котором в качестве стандарта используется вещество, не только присутствующее в анализируемой смеси, но и содержащее некоторое количество примесей (соединений, также присутствующих в смеси). Метод трудоемок и используется главным образом при анализе объектов, имеющих сложный фазовый и химический состав, а также при выполнении определений в многокомпонентных растворах, содержащих значительные количества индифферентных электролитов Метод стандартов - метод определения компонента, при котором измеряют аналитический сигнал образца сравнения (эталонного образца) с известным содержанием компонента и аналитический сигнал анализируемой пробы Метод титрования - определение неизвестной концентрации вещества (аналита) в смеси известного объема или массы путем добавления реагента известной концентрации (титранта) к смеси, которая непосредственно реагирует с аналитом Методы титриметрические - методы анализа основанные на использовании химических реакций разных типов: замещения, комплексообразования, конденсации, нейтрализации, окислительно-восстановительных, присоединения и др. Титриметрические методы количественного анализа основаны на точном измерении объема раствора реагента (титранта), вступающего в химическую реакцию с исследуемым веществом Методы физические - основаны на измерении с помощью специальных приборов физических свойств определяемых веществ, изменяющихся при изменении содержания вещества в исследуемом объекте Методы химические - основаны на регистрации аналитического сигнала использованием химических реакций (гравиметрия, титриметрия и др.) В таких методах по проведении химической реакции измеряют:
- массу полученного продукта (при гравиметрических или весовых методах)
- объем реагента, израсходованного на взаимодействие с веществом (при титриметрических или объемных методах)
К достоинствам химических методов анализа относятся простота выполнения и достаточно высокая точность, а к недостаткам - высокий предел обнаружения и большая продолжительность Методы физико-химические - основаны на регистрации с помощью специальных приборов изменения физических свойств вещества в процессе протекания химических реакций. В физико-химических методах анализа обязательным этапом обнаружения является химическая реакция Методика анализа - описание проведения анализа (инструкция по выполнению) Микрокомпоненты - составные части анализируемого образца Микропримеси - компоненты анализируемого вещества, содержащиеся в количествах меньше (0.01%) Миллиграмм-эквивалент [мг-экв] - равен (1:1000) доли грамм-эквивалента и представляет собой эквивалентную массу вещества, выраженную в (мг). Например, (1 г-экв) HCl равен (36.46 г), а (1 мг-экв) HCl составляет (36.46 мг). Восстановительные / окислительные грамм-эквиваленты веществ отличны от грамм-эквивалентов их в реакциях обмена Минимум обнаруживаемый / открываемый [мкг/ppt]:
- количество данного иона, содержащегося в наименьшем объеме раствора предельной концентрации, достаточном для открытия этого иона
- наименьшее весовое количество вещества (открываемого иона), которое еще может быть обнаружено с помощью данного реактива при определенных условиях наблюдения продуктов реакции
Открываемый минимум связан с определенным объемом реагирующих растворов. Так как он не полностью характеризует чувствительность качественной реакции, ее чувствительность зависит и от концентрации открываемого иона в момент его обнаружения (т.е. от степени его разбавления растворителем). Обычно наряду с открываемым минимумом указывают и предельное разбавление. Содержание компонента может быть выражено как абсолютное количество определяемого компонента (моль), в единицах массы или через соответствующие концентрации. Открываемый минимум не является постоянной величиной для каждой реакции и в зависимости от условий может изменяться в довольно широких пределах Навеска [аналитическая] - определенная часть средней пробы анализируемого вещества, которое берется для анализа и обычно используемую при выполнении единичного определения. Масса навески определяется природой анализируемого материала и выбранным методом анализа (содержание вещества может быть определено по части приготовленного раствора или по взятой навеске). Навеска оказывает существенное влияние на точность результата анализа (чем больше взятая навеска, тем выше точность взвешивания). Из одной навески можно оттитровать несколько аликвотных частей. Для взятия навесок обычно используют аналитические весы Носитель (в хроматографии) - растворитель анализируемых веществ (он осуществляет их перенос в хроматографической системе - колонке или тонком слое) Обнаружение / (открытие элементов / ионов) - проверка присутствия в анализируемом объекте тех или иных основных компонентов, наличие функциональных групп, примесей и др. Обнаружение производят в составе исследуемого вещества, переводя их в соединение, обладающее какими-либо характерными свойствами (иначе - фиксируют появление аналитического сигнала) Образец / проба - объект (индивидуальное вещество, смесь веществ или химическое соединение) для анализа, который может находиться в любом агрегатном состоянии. Один и тот же химический элемент в образце может находиться в различных химических формах. Анализ может быть:
- элементным (определение содержания вещества)
- фазовым (определение содержания вещества в каждой фазе или в ее отдельных химических формах) Образец сравнения / эталон - вещество с известными, точно определенными свойствами (стандартный образец предприятия/организации). В образцах сравнения концентрация определяемого элемента изменяется, а концентрация элемента сравнения остается постоянной Образцы стандартные - специально приготовленные материалы, состав и свойства которых достоверно установлены и аттестованы Объект анализа - индивидуальное вещество, смесь веществ или химическое соединение, которое может находиться в любом агрегатном состоянии (один и тот же химический элемент в образце может находиться в различных химических формах) Определение единичное:
- единичный химический анализ одной пробы
- однократное проведение всей последовательности операций, предусмотренной методикой анализа вещества или материала объекта
Основные этапы аналитического определения:
- отбор и усреднение пробы
- взятие навески
- (разложение / растворение) пробы
- выделение определяемого компонента и концентрирование
- количественное измерение
- фиксация результатов анализа и производство расчетов Определение компонентов - ведут из одной навески в отдельных аликвотах (после разделения компоненты анализируемой смеси могут быть определены любым физическим, физико-химическим или химическим методом). Изменением условий определения можно предупредить мешающее влияние посторонних веществ. Обнаружение и определение имеют много общего. Определения элементов делятся на весовые и объемные. Принцип определения химического состава вещества любым методом сводится к тому, что состав вещества определяется по его свойствам. Аналитические определения могут проводиться в химических системах, находящихся как в равновесном, так и в неравновесном состояниях (в первом случае концентрации веществ не меняются). По количеству определений анализы делят на многократные и эпизодические. Пример определения хлора в воде с помощью реакции: Cl2 + 2KI = I2 + 2KCl
Примечание.
Легко запомнить: В теле жертвы ОБНАРУЖЕН яд, который был ОПРЕДЕЛЕН как цианид Определения параллельные - определение несколько раз одной и той же пробы в одинаковых условиях Опыт глухой / контрольный / холостой - контрольный опыт, проводимый в отсутствие исследуемого вещества с применением тех же реактивов и при соблюдении всех условий анализа (при этом полезным сигналом будет аналитический сигнал, равный разности измеренного аналитического сигнала и аналитический сигнала фона). Обычно глухой опыт проводят для более точного установления окончания титрования. Результат холостого опыта складывается из скоростей некаталитической реакции и реакции, катализируемой примесью определяемого элемента в применяемых реактивах и растворах Осадитель - специфическое вещество, добавляемое в раствор для получения наименее растворимого осадка, используемого в аналитических целях. Осадитель должен быть специфичным, обеспечивающим получение соединения только с определяемым веществом. Для большинства полимеров существует несколько эффективных пар 'растворитель - осадитель'. Разноименные с определяемым веществом ионы осадителя должны легко удаляться из осадка. Например, при добавлении к раствору, содержащему ионы серы SO2-4, раствора соли ВаСl2, образуется осадок BaSO4. По формуле и массе осадка можно вычислить массу определяемого вещества или его массовую долю в навеске (Осаждение дробное) / фракционирование:
- способ разделения смеси веществ, близких по химическим свойствам и растворимости, путем их последовательного осаждения из раствора
- метод, которым последовательно одним и тем же осадителем разделяют несколько ионов (с учетом различных величин произведений растворимости образующихся соединений)
Дробное осаждение в качественном анализе используют в случае, когда осадки можно легко различить (например, по окраске) Ошибки анализа - подразделяются на:
- грубые (связаны с некомпетентностью исполнителя, потерями вещества и др.; устраняются в результате освоения метода и повторения анализа)
- постоянные / систематические (обусловлены постоянными причинами, связанными с особенностями применяемого метода анализа, точностью приборов, качеством реактивов и т.д., поэтому их можно предусмотреть и внести в вычисления необходимые поправки, а снизить их можно только путем замены самого метода или прибора на более точный)
- случайные (вероятны для каждого анализа; они могут быть обусловлены различными причинами, связанными, например, с колебанием температуры и влажности воздуха, неточностью установки уровня раствора и др.) Ошибка индикаторная - ошибка, возникающая при титровании в случае несовпадения значения (рН) со значением показателя титрования (рТ) используемого индикатора (ошибка титрования является оснОвной или кислотной в случае наличия в конечной точке титрования избытка неоттитрованного слабого основания или кислоты, соответственно) Ошибки методические - трудно устранимые ошибки, зависящие от особенностей применяемого метода анализа (например, от частичной растворимости осадка, от течения наряду с основной реакцией каких-либо побочных реакций, искажающих результаты титриметрических определений и т.д.) (Ошибка / погрешность) определения - отклонение результатов анализа от истинного содержания определяемого компонента. Для уменьшения влияния случайных погрешностей на результат анализа обычно проводят вместо одного три и более определений исследуемого компонента в данном веществе Ошибка титрования - та или иная погрешность, возникающая в титриметрических методах анализа, и обычно она обусловлена несовпадением аналитического сигнала в точке эквивалентности и конечной точке титрования. Погрешность титрования может быть:
- положительной (если титрование заканчивается после достижения точки эквивалентности)
- отрицательной (если - до нее)
Ошибки, зависящие от калибрования мерной колбы и пипетки, можно полностью устранить, если растворить большее количество основного вещества в отвешенном количестве воды и отбирать на титрование порции этого раствора по массе Перлы - окрашенные сплавы анализируемого вещества с реагентом Показатель индикатора - середина области перехода окраски индикатора (фактически отождествляется с конечной точкой титрования). Индикатор для титрования выбирают таким образом, чтобы область перехода входила в скачок титрования (границы скачка титрования определяются заданной точностью) Показатель титрования [рТ] - значение рН, при котором заканчивается титрование с данным индикатором. Величина рТ определяет рН конца титрования. Он должен быть равным или наиболее близким к значениям концентраций реагирующих веществ в точке эквивалентности. Его значение находится внутри интервала перехода окраски данного индикатора. Показатель титрования обычно используется в объемном анализе. Например, для метилоранжа показатель титрования равен 4, а для лакмуса - 7. Так как показатель титрования не всегда соответствует рН перехода окраски индикатора, возможно появление систематической индикаторной ошибки. Кислотно-оснОвные индикаторы характеризуются различными показателями титрования Порог чувствительности - наименьшее изменение значения концентрации определяемого компонента, регистрируемое детектором Правильность - качество химического анализа, отражающее близость к нулю систематической погрешности обнаружения (характеризует отклонение полученного результата от истинного значения измеряемой величины) Предел обнаружения (и см. Открываемый минимум):
- наименьшее содержание аналита, количественно определяемое с помощью данной методики анализа вещества или материала с заданными значениями характеристик погрешности или неопределенности
- минимальная концентрация вещества, которая может быть определена данным методом с определенной допустимой погрешностью (например: мкг/см3, моль/дм3, %)
- минимальная концентрация вещества, надежно регистрируемая детектором данным методом
- наименьшая масса определяемого вещества, однозначно открываемого данной аналитической реакцией в минимальном объеме предельно разбавленного раствора
Различают абсолютный и относительный пределы обнаружения, который также включает химическую и инструментальную составляющие. Предел обнаружения может быть значительно понижен путем концентрирования обнаруживаемого компонента дистилляцией, соосаждение или экстракцией. Кроме того, предел обнаружения сильно зависит от присутствия в растворе других (посторонних) веществ. Предел обнаружения может быть также задан и минимальным аналитическим сигналом, который можно уверенно отличить от сигнала контрольного опыта
Примечания:
1. Методы обнаружения неорганических и органических веществ различны: в первом случае обычно используют ионные реакции (протекают быстро и однозначно), а во втором - молекулярные (обычно протекают медленно, не полностью и сопровождаются побочными реакциями)
2. 'Предел обнаружения' - синоним термина 'предельная концентрация' (обратная величина - 'предельное разбавление') Принцип анализа - явление природы, которое может предоставить интересующую информацию Проба аналитическая - отобранная для анализа часть объекта исследования. Она должна быть представительной (т. е. достаточно точно отражать химический состав объекта Проба арбитражная - контрольная проба, хранящаяся на случай арбитражного анализа Проба вещества / материала [представительная]:
- отобранная для анализа часть объекта, приблизительно выражающая состав объекта (если объект достаточно однороден, в представительной пробе нет необходимости)
- объект аналитического контроля; по химическому составу и/или свойствам и/или структуре проба принимается идентичной объекту аналитического контроля, от которого она отобрана
Отбор проб и работа с растворами и твердыми продуктами требуют особой осторожности. При отборе проб необходимо использовать защитные очки и перчатки (для отбора проб из резервуаров используют пробоотборники). В ряде случаев отбор аликвотной пробы можно заменить прямым взвешиванием анализируемого продукта, если взвешивание не вносит существенной ошибки (превосходящей 0.1% веса пробы)
Примечания:
1. Деление пробы - этап в процессе приготовления пробы, на котором пробу делят на отдельные представительные части. Деление пробы для объемного анализа и выделение аликвотной пробы - широко распространенные операции в аналитической химии. Операция деления пробы производится до тех пор, пока не будет получен требуемый вес аналитической пробы. Калибровка колбы относительно пипетки представляет собой метод деления пробы на аликвотные части. Деление пробы может производиться на части:
- с заданной массой (метод деления, при котором масса удерживаемой части задана заранее и не зависит от массы исходного вещества)
- в заданной пропорции (метод деления, при котором количество частей, на которые делится проба, задано заранее, т.е. масса получающихся частей представляет собой массу исходного вещества, поделенную в той же пропорции)
2. Приготовление пробы - процесс приведения проб в состояние, необходимое для анализа. Гомогенизация требуется для проб, содержащих воду, осадки или неоднородных по другой причине (например, при делении пробы или взятии анализируемой порции вещества) Проба контрольная - часть индивидуальной/средней пробы, предназначенная для анализа. Ее приготавливают точно также, как и рабочую (т.е. проводят через все операции, начиная с растворения) Проба общая/объединенная - проба, предназначенная для использования более чем для одной цели Проба холостая - содержит все реагенты, использованные для образования соединения в пробе, но не содержит определяемого компонента. Холостая проба по составу полностью аналогична анализируемой и отличается от нее только отсутствием определяемого компонента (например, при анализе морской воды на магний холостой пробой может выступать сама вода, из которой предварительно количественно и селективно удален этот металл) Произведение растворимости (ПР) - произведение концентраций (активностей) ионов в насыщенном растворе малорастворимого электролита, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции образования осадка. Величина произведения растворимости конкретного соединения постоянна для данного растворителя, температуры, давления, и ее можно найти в справочных таблицах Промах - грубая ошибка, искажающая результаты анализа (например, в случае проливания части раствора или других действий лаборанта) Проскок - предел обнаружения для данного реактива (минимально определяемая концентрация вещества для данного метода) Протолитометрия - титрование в неводных средах Разбавление {максимальное / предельное (или минимальная концентрация)}:
- характеризует наименьшую концентрацию вещества (иона), при которой еще возможно его обнаружение посредством данной реакции
- объем раствора (мл), содержащий (1 г) вещества (т.е. величина, обратная минимальной концентрации)
Наиболее чувствительной будет реакция, которая позволяет открыть наименьшее количество вещества при наибольшем разбавлении (по мере повышения чувствительности реакции величина предельного разбавления увеличивается). Например, предельное разбавление типа (1:20000) показывает, что одна весовая часть анализируемого вещества может быть обнаружена при помощи данной реакции в 20000 весовых частей растворителя Разделение - операция, в результате которой компоненты, составляющие исходную смесь, отделяются друг от друга (при этом концентрации компонентов могут быть как близки друг к другу, так и могут отличаться). При совместном присутствии нескольких компонентов в анализируемой пробе одни компоненты могут мешать определению других. Поэтому перед качественным и количественным анализом часто производят разделение определяемых компонентов.
Необходимость в разделении и концентрировании может быть обусловлена если:
- проба содержит компоненты, мешающие определению
- концентрация определяемого компонента ниже предела обнаружения используемого метода
- определяемые компоненты неравномерно распределены в пробе
- отсутствуют стандартные образцы для градуировки приборов
- проба высокотоксична, радиоактивна или дорогая
Эффективность извлечения вещества из одной фазы в другую характеризуется:
- полнотой извлечения
- степенью отделения примесей
К методам разделения относят дистилляцию, [со]осаждение, хроматографию, экстракцию, электродиализ, электрофорез, и ряд других. Раствор базовый / исходный / основнОй - раствор с известной концентрацией компонентов, приготовленный из основной навески Раствор контрольный / [раствор-]свидетель:
- раствор индикатора с окраской, соответствующий точке эквивалентности
- раствор, имеющий концентрацию веществ, соответствующую точке эквивалентности, к которому прибавлено такое же количество индикатора, что и к титруемому раствору
- чистое вещество, присутствие которого предполагается в исследуемом растворе (в составе смеси)
Свидетелем пользуются при необходимости точно зафиксировать изменение окраски, когда переход окраски индикатора недостаточно резкий. Раствор свидетеля должен иметь приблизительно тот же объем и тот же состав, что и анализируемый раствор в конце титрования. Свидетель служит эталоном окраски, с которым сравнивают окраску титруемого раствора (исследуемый раствор в момент окончания титрования должен иметь точно такую же окраску, какую имеет раствор свидетеля). Можно титровать с двумя растворами-свидетелями, в одном из которых окраска раствора соответствует окраске индикатора в кислой среде, а в другой - окраске индикатора в щелочной среде Раствор нулевой/сравнения - холостая проба, содержащая все реактивы и дистиллированную воду. В качестве нулевого раствора используют растворитель или раствор, содержащий все компоненты, кроме исследуемого вещества. Чистый раствор соответствует раствору нулевой концентрации. Компенсация на нулевой раствор ( дистиллированную воду) в процессе всего титрования остается постоянной Раствор рабочий (вторичный, титрованный) - раствор, титр которого точно известен, или иначе - раствор, вступающий в реакцию с определяемым веществом (например, при титровании кислоты щелочью раствор щелочи - это титрант). По своему назначению титрованные растворы делят на:
- исходные (растворы, используемые для установки титров рабочих растворов и определения нормальности рабочих растворов)
- рабочие (растворы, используемые для определения состава анализируемого вещества)
а также на:
- стандартные (растворы, имеющие известную с высокой точностью концентрацию веществ, которые готовят по точной навеске вещества, отвечающего требованиям стандарта: вещество должно строго соответствовать его химической формуле, быть химически чистым и устойчивым при хранении)
- стандартный первичный (исходный) - раствор аналитического реагента с точно известной концентрацией, применяемый для нахождения количественного содержания определяемого вещества в растворе. Он приготавливается из стандартного (установочного) вещества, концентрация которого известна по массе этого вещества в определенном объеме раствора
- стандартизированные (растворы, концентрация которых устанавливается путем титрования стандартным раствором; их приготавливают из веществ, не отвечающих требованиям стандарта)
Первичный стандартный раствор готовят по точной навеске (объему) вещества, а вторичный стандартный раствор готовят приблизительно требуемой концентрации (по навеске или объему реактива), затем определяют его точную концентрацию посредством титрования с использованием титранта (в виде стандартного раствора) для данного вещества.
Концентрация титрованных растворов должна точно соответствовать заданной нормальности, а концентрации сравниваемых растворов должны быть сравнительно небольшими (1-2)% и мало отличаться одна от другой (концентрация эталонных растворов должна быть близкой к концентрации определяемого вещества в анализируемом растворе)
Примечания:
1. Титры рабочих растворов могут быть установлены не только по исходным веществам. Например, титр HCl можно найти титрованием ее NaOH, если нормальность последнего установлена по соответствующему исходному веществу. Титр рабочего раствора может быть также определен по другому раствору, концентрация которога точно определена титрованием.
2. Практически любой исходный раствор дает возможность последовательно установить титры всех необходимых рабочих растворов. Точность титра исходного рабочего раствора определяет собой точность титров установленных по нему растворов, и как следствие - точность объемного определения. Для уменьшения этих погрешностей установку титра рабочего титрованного раствора необходимо производить в условиях, максимально тождественных условиям при выполнении анализа
3. Так как водные растворы расширяются при повышении температуры, это приводит к изменению концентрации титрованного раствора Раствор стандартный / точный - титрованный раствор с точно известной концентрацией химического реактива, применяемый для установления количества определяемого вещества посредством титрования до точки эквивалентности. В зависимости от способа получения такие растворы могут быть получены:
- растворением точной навески вещества в точном объеме растворителя в мерной колбе - первичные растворы (с приготовленным титром)
- титрованием по другому раствору, имеющему точно известную концентрацию - вторичные растворы (с установленным титром, а не по точной навеске)
- с использованием ампул-фиксаналов {содержащих сухое вещество или раствор в количестве, необходимом для приготовления (1 л 0.1 н.) раствора}; при отсутствии фиксаналов возможно использование навесок соответствующего вещества, но в этом случае необходимо устанавливать титр приготовленного раствора
Вторичный стандартный раствор готовят по навеске или объему реактива приблизительно требуемой концентрации, затем определяют его точную концентрацию посредством титрования с использованием титранта (в виде стандартного раствора) для данного вещества.
Устанавливать титр стандартного раствора и применять установленный для титрования раствор следует производить в присутствии одного и того же индикатора. Стандартный раствор обычно отождествляют с титрованным раствором и с термином 'титрант' Раствор титранта приготовленный - раствор точной концентрации, полученный растворением точной навески тщательно очищенного исходного вещества в определенном объеме растворителя (например, так готовят титрованный раствор NaCl). Для определения титров двух приготовленных растворов достаточно установить титр одного из них Раствор титранта установленный:
- стандартизованный раствор приготовленного титранта, концентрация которого была известна только приблизительно (обычно установленные растворы получают в случае невозможности получения приготовленного титрованного раствора)
- раствор, титр которого находят не по точной навеске, а устанавливают по тому или иному исходному веществу Раствор холостой - раствор, содержащий реактивы, используемые при подготовке серии проб, и компоненты, влияющие на измерение, с таким же или близким содержанием, как и в аналируемой пробе, но в который специально не было добавлено определяемое соединение. Раствор рассчитан для условий применения в соответствии с той же методикой, что и используемая для растворения пробы. В качестве нулевого раствора обычно используют воду или холостой раствор. Раствор эмпирический - раствор, концентрация которого не находятся в какой-либо простой зависимости от величины грамм-эквивалента, а определяется соображениями практики Раствор эталонный - раствор, содержащий точное количество растворенного вещества и используемый в качестве эталона для анализа испытуемых растворов Реагент - твердое, жидкое или газообразное вещество, непосредственно вступающее в химическую реакцию с определяемым веществом. Термин обычно используют по отношению к наиболее активному исходному веществу, определяющему направление химических реакций. Реагент может иметь нуклеофильный, радикальный или электрофильный характер. Реагент - главный, но не единственный компонент сырья. Например, в реакции
4NH3 + 5O2 → 4NO + 6H2O
аммиак и кислород - реагенты. В концентрированных растворах реагента могут наблюдаться взаимодействия продуктов реакции с исходным веществом. В результате взаимодействия продуктов реакции между собой и с растворителем обычно образуются смеси соединений. Если один из реагентов участвует в реакции в значительно преобладающих количествах, его расход практически не отражается на его концентрации.
Одни и те же реагенты могут участвовать в разных реакциях:
CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O (реакция обмена)
3Cu + 2HNO3 = 3CuO + H2O + 2NO↑ (окислительно-восстановительная реакция)
Ряд групповых реагентов используют в систематическом анализе смеси ионов. Групповые реагенты могут быть неорганическими или органическими Реагент лимитирующий - вещество, ограничивающее выход продукта реакции Реагенты маскирующие - реагенты, позволяющие нейтрализовать действие элементов, мешающих определению искомого компонента, без их отделения. Для маскирования обычно используют комплексы, образуемые мешающим элементом с маскирующим реагентом Реагент непревращенный - не использованное в химическом превращении количество реагента в первоначальном состоянии Реагент общий - реагент, участвующий в обоих процессах сопряженной реакции. Например, общим реагентом для реакции
2СО + О2 = 2СО2
является кислород, который при добавлении в систему молекулярного водорода способствует ускоренному протеканию сопряженных реакций:
2Н2 + О2 = 2Н2О
2СО + О2 = 2СО2 Реагент основной - вещество, определяющее смысл и направление протекаемой химической реакции (например, электролит является основным реагентом при работе аккумулятора) Реагент превращенный - количество реагента, вступившего в целевые и/или побочные химические реакции Реагенты радикальные - реагенты, имеющие нечетный (неспаренный) электрон. К ним можно отнести атомарные Br и Cl, этил (C3H6) и др. Реактив [химический]:
- вещества, вызывающие химические превращения
- вещества, с помощью которых осуществляют анализ (например, с обнаружением ионов)
- химический препарат, в общем случае представляющий собой сложную смесь различных веществ, содержащую наряду с собственно реагентом вспомогательные вещества и растворитель
- химическое вещество [относительно] высокой чистоты (с малым количеством примесей) и специально приготовленные растворы, предназначенные для анализа и других лабораторных работ. Реактивы для качественного анализа делят на:
- групповые (дают аналогичные реакции с любым ионом из данной группы)
- избирательные / селективные (дают сходные реакции с небольшим числом ионов)
- специфические (дают характерную реакцию только с одним каким-либо ионом)
При определенных условиях реагенты селективного действия могут трансформироваться в специфические. Групповые или селективные реагенты можно использовать и как специфические при условии предварительного разделения ионов. Реактивы различают по степени чистоты Реактивы групповые - реактивы, позволяющие выделить ионы из сложной смеси не по одному, а небольшими группами (например, при воздействии на анализируемый раствор соляной кислотой можно осадить ионы Ag, Hg и Pb, т.е. отделить их от остальных катионов; в ряде случаев действие группового реагента приводит к растворению каких-либо составных частей осадка). При использовании группового реагента возможно разделить сложную аналитическую реакцию на несколько более простых (если групповой реагент не способствует образованию осадка, это указывает на отсутствие целой группы катионов). Групповые реагенты всегда используют при проведении качественного анализа систематическим методом Реактивы избирательные / селективные - растворители, извлекающие/растворяющие один или несколько компонентов из смеси веществ (взаимодействуют с несколькими ионами). При отсутствии мешающих ионов с помощью группового или селективного реактива можно выполнить частную (специфическую) реакцию открытия определенного иона Реактивы специфические - реактивы, дающие в определенных условиях характерную реакцию только с одним каким-либо ионом Реактив холостой - раствор, содержащий все реактивы, используемые для растворения пробы, в тех же количествах, что и при приготовлении растворов пробы Реакции аналитические (и см. Реакции качественные)
органические и неорганические химические реакции, используемые для разделения, обнаружения и количественного определения ионов, молекул и элементов (для количественного определения используют реакции, реактанты которых обладают измеримыми свойствами, пропорциональными содержанию анализируемого компонента). Для проявления эффекта химической реакции в растворе должны находиться достаточно большие количества компонентов. Большинство аналитических реакций проводят при строго определенных значениях рН (концентрации водородных ионов), которые должны сохраниться в течение всего времени проведения реакции (для сохранения постоянного значения рН применяют буферные растворы). Аналитические реакции делятся на:
- общие (в которых реактив реагирует с несколькими ионами в различных реакциях)
- частные (используемые для идентификации отдельных ионов)
и характеризуются:
- открываемым (обнаруживаемым) минимумом
- минимальной концентрацией
- предельным разбавлением (чувствительностью)
а по применению делятся на:
- реакции отделения / разделения
- реакции обнаружения (открытия, идентификации)
- реакции для количественного определения У каждой аналитической реакции (как и у каждого аналитического метода) существует свой порог чувствительности.
Устранение мешающего влияния сопутствующих ионов может осуществляться:
- маскированием (с использованием химических реакций, приводящих к уменьшению концентрации мешающего иона, протекающих в той же фаза, что и основная реакция)
- разделением (мешающие ионы удаляют из фазы, в которой протекает аналитическая реакция) Аналитические реакции могут выполняться 'мокрым' (в растворах) или 'сухим' путем (например, окрашиванием пламени солями). Для аналитических целей обычно используют реакции, протекающие достаточно быстро, количественно и в соответствии со стехиометрией, например, реакция обнаружения озона в воздухе по количеству окисленного им иодида калия:
2KI + O3 + H2O = I2 + 2KOH + O2↑
или реакция разложения оксида иода в индикаторах угарного газа:
I2O5 + 5CO = I2 + 5CO2↑
т.е. реакции, при протекании которых наблюдается аналитический эффект. Обычно аналитические реакции проводят с реактивами, позволяющими образовывать характерные продукты, которые легко установить, не прибегая к специальным методам их исследования. Такие реакции используют при качественном анализе, так как их прохождение сопровождается заметными внешними изменениями, например, изменением окраски раствора:
FeCl3(желт.) +3(NH4)SCN → Fe(SCN)3(темно-красн.) + 3NH4Cl
При использовании аналитических реакций следует учитывать не только их чувствительность (которая имеет определенные границы), но и их специфичность. Скорость аналитической реакции должна быть велика и не должна сопровождаться протеканием побочных процессов.
В химическом анализе обычно используют:
- кислотно-оснОвные реакции
- окислительно-восстановительные реакции
- реакции комплексообразования
- реакции осаждения и образования новых фаз
При изменении условий можно добиться превращения неизбирательных реакций в избирательные. В ряде случаев повысить чувствительность аналитических реакций можно использованием как индуктора находящегося в растворе иона, который вызывает (индуцирует) другую реакцию, результат которой легко обнаружить (например, ион Hg2+ восстанавливается кислотой до металлической ртути, что приводит к потемнению раствора):
2HgCl2 + H3PO2 + 2H2O = 2Hg↓ + H3PO4 + 4HCl
Составные части вещества (ионов или молекул) в аналитической реакции могут быть обнаружены (открыты) в результате взаимо- действия их с другими, известными веществами. Такие процессы взаимодействия веществ иначе называются качественными реакциями (их проводят добавлением к раствору анализи- руемого вещества другие вещества - реагенты, а реакции сопровождаются аналитическим признаком/сигналом). Например, с помощью качественных реакций обнаруживаются только ионы внешней сферы. Аналитические реакции могут протекать между газообразными, жидкими и твердыми веществами. Ряд аналитических реакций проводят строго при определенном значении рН среды в течение всего времени проведения реакции (при необходимости используя буферные растворы). В ряде случаев в процессе протекания аналитической реакции необходимо поддерживать необходимую концентрацию раствора и температуру веществ-реагентов. Реактивы, применяемые в аналитических реакциях, должны образовывать характерные продукты, которые легко установить, не прибегая к определенным методам исследования. По извест- ному же составу продукта реакции можно сделать вывод о наличии в составе анализируемого вещества того или иного искомого элемента или иона (т.е. аналитическая реакция должна позволять не только ответить на вопрос о наличии в системе определенного вещества, но и одновременно дать информацию относительно количественного содержания искомого компонента.Как и реагенты аналитические реакции подразделяют на:
- групповые
- избирательные (селективные)
- специфичные (специфические, характерные)
В аналитических химических реакциях широко практикуется концентрирование компонентов:
- абсолютное (перевод компонентов из большего объема раствора в меньший, хотя это и снижает предел обнаружения)
- относительное (отделение компонентов от основы и мешающих веществ - более распространено)
Чувствительность аналитических реакций понижается при проведении их в присутствии других (мешающих) ионов. Более подробно вопросы анализа состава и свойств веществ рассматриваются в литературе по аналитической химии Реакции групповые:
- реакции, в которых при данных условиях с реагентом взаимодействует целая группа ионов/компонентов
- реакции, в которых групповые реагенты одинаково реагируют с ионами одной группы Реакции дробные - реакции, при помощи которых можно отделить один какой-либо ион от всех других ионов, находящихся вместе с ним в растворе. Обычно такие реакции используются как для качественного обнаружения ионов, так и для количественного их определения. Обычно процесс осуществляют в два этапа:
сначала с помощью различных реакций создают условия для устранения мешающих ионов
затем характерной реакцией устанавливают наличие искомого иона в растворе
(т.е. выбранной реакцией мешающие открытию искомого элемента ионы переводят в осадок, а открываемый ион остается в растворе).
При использовании дробных реакций можно обнаруживать конкретный ион в небольших (0.1-0.5 мл) отдельных порциях раствора в любой последовательности в присутствии других ионов. Для уменьшения времени проведения анализа рекомендуется одновременно обнаруживать несколько катионов. Для подтверждения правильности полученного результата после открытия искомого иона в основном растворе применяют ту же дробную реакцию в дополнительном растворе, который заведомо не содержит открываемого иона.
Характерные особенности процесса:
- искомый ион может быть обнаружен в отдельных порциях раствора в любой последовательности в присутствии других ионов
- обычно не используются операции выпаривания и прокаливания и требуется не более одного фильтрования для обнаружения каждого иона
- для анализа фильтрата не требуется промывания осадка Реакции избирательные / селективные - реакции, дающие сходный аналитический эффект с ограниченным числом ионов (если эти ионы относятся к разным аналитическим группам, селективную реакцию можно рассматривать как реакцию обнаружения при условии четкого разделения ионов). Протекание селективной реакции зависит от рН раствора, температуры и концентрации реагентов. Такими реакциями пользуются как для разделения, так и для обнаружения ионов (в случае обнаружения мешающие ионы предварительно отделяют). Так как селективных реакций немного, перед качественным и количественным определением часто необходимо проводить разделение определяемых компонентов. Селективность реакции зависит от рН раствора, температуры и концентрации реагентов. В основном такие реакции используются при проведении качественного анализа Реакции индикаторные - высокоизбирательные и высокочувствительные реакции, скорость которых определяется концентрацией катализатора. Компоненты индикаторной реакции не должны взаимодействовать с определяемым веществом. В таких реакциях индикаторным веществом может служить один из реагентов. Для таких реакций характерным является очень незначительные количества участвующих в ней веществ (по сравнению с количествами тех же веществ, участвующих в основной реакции титрования). Кроме того, за время наблюдения практически не должна меняться концентрация определяемого компонента (сама концентрация индикаторного вещества должна быстро и просто измеряться). Если определяемое вещество не катализатор, оно должно быть в большом избытке по сравнению с индикаторным веществом. Если индикаторные реакции идут с участием ионов водорода, потенциалы, при которых они изменяют свою окраску, зависят от рН раствора. Скорость индикаторной реакции должна находиться в определенных пределах (оптимальное время наблюдения - 5-15 мин) Реакции качественные (и см. Реакции аналитические):
- характЕрные реакции, используемые для идентификации наличия различных веществ или ионов в растворах и смесях
- совокупность химических, физико-химических и физических методов, используемых для однозначного определения веществ (элементов, радикалов и соединений), входящих в состав анализируемого вещества (или смеси веществ), по его свойствам
Такие реакции можно разделить на два вида:
- качественные реакции на анионы
- качественные реакции на катионы
например:
2AgNO3 + MgCl2 = 2AgCl + Mg(NO3)2 (обнаружение хлорид-ионов)
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl (обнаружение сульфат-ионов)
Пример реакции тонкого качественного обнаружения ионов (Mn2+) в растворе:
2Mn(NO3)2 + 5NaBiO3 + 16HNO3 = 2HMnO4 + 5Bi(NO3)3 + 5NaNO3 + 7H2O
или качественная реакция на Bi:
BiI3 + KI(изб.) → K[BiI4](оранж.) {ацидокомплекс тетра_иодидо_висмутат(III) калия} Реакция на определенный ион - специфическая аналитическая реакция, позволяющая открыть этот ион независимо от наличия в растворе других ионов. Для надежного обнаружения данного иона в любой аналитической реакции требуется соблюдение вполне определенных условий реакционной среды Реакции обнаружения - реакции, в которых получаемый в данных условиях сигнал указывает на присутствие только одного определенного компонента. Они должны быть как можно более селективными: позволять обнаруживать частицы данного вида в присутствии других. Реакции обнаружения часто являются реакциями разделения. В случае проведения цветных реакций обнаружения концентрации реагентов должны иметь такие значения, чтобы глазом или инструментально можно было обнаружить изменение окраски. Для обнаружения неорганических молекул обычно используют ионные реакции, а в случае органических - молекулярные реакции Реакции общие - реакции, в которых реактив взаимодействует с несколькими ионами в различных реакциях. Например, общая реакция для всех солей аммония является частной для обнаружения иона NH4+:
NH4+ + NO3- + OH- → NH3↑ + NO3- + H2O Реакции отделения / разделения - реакции, при помощи которых отделяют одни ионы или их группы от других, причем оставшееся количество мешающего компонента не дает заметного сигнала и не мешает обнаружению другого компонента. Обычно для этих целей используют реакции осаждения, окисления-восстановления и реакции комплексообразования Реакции открытия иона (характерные реакции данного иона) - реакции, дающие с открываемым ионом характерный продукт взаимодействия исследуемого раствора и введенных в него определенных реактивов (реагентов) Реакции осаждения
обычно используемые в аналитической химии реакции на основе эффектов [со]осаждения для получения аналитического концентрата, при которых в точке эквивалентности происходит изменение окислительного потенциала раствора, например:
2K4[Fe(CN)6] + 3ZnSO4 = K2Zn3[Fe(CN)6]2 + 3K2SO4
Функционально их относят к реакциям образования новых фаз, например:
{H2O}(жидк.) + 44 кДж = {H2O}↑(испарение)
Они подразделяются на реакции:
- присоединения:
NH3 + H3PO4 = NH4H2PO4↓
- обменного разложения:
2Na2CrO4 + H2SO4 = Na2Cr2O7↓ + Na2SO4 + H2O
Примечания:
1. Возможны случаи химического соосаждения (т.е. выпадение в осадок соединений, произведение растворимости которых еще не достигнуто, поэтому в отсутствие других осадков они не осаждаются), когда при сливании растворов уходят два или более продуктов реакции:
BaS + CdSO4 = BaSO4↓ + CdS↓
2Fe(NO3)3 + 4(NH4)2CO3 + Sr(NO3)2 = 2Fe(OH)3↓ + SrCO3↓ + 8NH4NO3 + 3CO2↑
2. Реакции осаждения и растворения в растворах электролитов считаются обменными
3. В пробирках проводят реакции идентификация веществ связанные с образованием осадков, появлением / исчезновением / изменением окраски, а также реакции осаждения для разделения ионов Реакции специфические / характерные:
- реакции на определенный ион, позволяющие открыть его независимо от присутствия в растворе других ионов
- реакции, аналитический эффект которых характерен только для одного иона в присутствии других ионов
Каждая аналитическая реакция обладает определенной специфичностью и они протекают с различными скоростями. Такие реакции позволяют открывать нужный ион в присутствии других ионов из отдельных порций раствора в произвольной последовательности (такой метод анализа называется дробным). Пример реакции:
FeCl3 + K4[Fe(II)(CN)6] → KFe(III)[Fe(II)(CN)6] + 3KCl Реакции стехиометрические
реакции, в которых исходные вещества вступают в химическое взаимодействие в строго определенных соотношениях, и результатом которых являются продукты, количество которых может быть строго рассчитано (при количественном анализе), например:
BaCl2 + K2SO4 = BaSO4↓ + 2KCl Реакции цветные - группа специфических качественных химических реакций, связанных с наличием в определяемых соединениях характерных атомных группировок. Чувствительность цветной реакции зависит также от окраски продукта реакции. Такие реакции используются для определения очень малых количеств окрашенного продукта без привлечения специальных красителей. При цветных реакциях наблюдается появление, изменение или исчезновение окраски раствора Реакции частные - реакции, характерные для определенного иона или соединения (при которых различные реактивы образуют характерные соединения с одним ионом). Известно небольшое число частных реакций, характерных только для определенных ионов, позволяющих обнаружить индивидуальный ион в сложной смеси. Пример реакции:
ВаСl2 + K2CrO4 = BaCrO4↓ + 2KCl (обнаружение катиона Ba(II)) Результат анализа - средний результат параллельных определений Свойства веществ - делятся на две группы:
- интенсивные (не зависящие от количества вещества и не обладающие свойством аддитивности, т.е. способностью суммироваться); их используют для целей качественного анализа (при этом свойство только фиксируется (показатель преломления вещества и др.)
- экстенсивные (зависящие от количества вещества и обладающие свойством аддитивности); их используют для целей количественного анализа (светопоглощение и др.) Селективность детектора - свойство избирательно регистрировать определенный класс соединений. Сигнал детектора считается линейным, если отношение сигналов детектора, соответствующих двум пробам, пропорционально отношению количеств веществ в этих пробах. Любой детектор имеет линейный диапазон лишь в определенных границах количеств анализируемых веществ Сигнал аналитический / эффект внешний - характЕрные изменения свойств (выделение газа, выпадение/растворение осадка или изменение окраски раствора), сопровождающие аналитические реакции. Иначе - любое проявление физических и химических свойств веществ в результате протекания химической реакции. Аналитический сигнал складывается из полезного сигнала (являющегося функцией концентрации определяемого компонента), сигнала фона (обусловленного наличием побочных компонентов в составе исследуемого объекта или примесей в реактивах), а также погрешностями, возникающими при работе аналитических приборов. Величину аналитического сигнала переводят в единицы, характеризующие количество или концентрацию компонента, а измеряемыми величинами могут быть масса, объем, электрический ток или напряжение, и др. Чувствительность характеризует изменение аналитического сигнала с изменением концентрации определяемого компонента. Обычно аналитический сигнал фона учитывают при проведении контрольного (холостого) опыта, когда через все стадии химического анализа проводят пробу, не содержащую определяемого компонента Скачок титрования - область резкого изменения параметра вблизи точки эквивалентности (границы скачка устанавливают в зависимости от заданной точки титрования). Скачок титрования зависит от константы равновесия реакции, концентрации веществ, температуры, ионной силы раствора и др. Сокристаллизация / соосаждение - образование устойчивых соединений между осадком и ионами в растворе (иначе - процесс захвата примесей из ненасыщенного раствора). Соосаждение может быть трех видов: адсорбция, окклюзия и сокристаллизация (изоморфное соосаждение) и происходит В ПРОЦЕССЕ образования осадка, а НЕ ПОСЛЕ его осаждения. Соосаждение отличается от совместного осаждения и может быть уменьшено переосаждением остатков. Оно влияет на точность метода количественного химического анализа и быть причиной существенных ошибок в полученных результатах. Соосаждение используется для концентрирования примесей при их определении. Наглядный пример проявления - соосаждение Fe с осадком BaSO4 в виде двойной сернокислой соли Ba и 3-валентного Fe или соосаждение (PbCl)2S при осаждении сульфида свинца PbS Способ титрования - технический прием, позволяющий использовать на практике ту или иную аналитическую реакцию. Например, если выбранная реакция отвечает всем требованиям (протекает быстро и количественно, в процессе титрования анализируемое вещество не меняется непредсказуемым образом и не удаляется из зоны реакции, имеется в наличии удобный индикатор и т.п.), то используется прямое титрование Средства анализа - приборы, реактивы, стандартные образцы, программное обеспечение и т.д. Стабилизатор - компонент (добавка), уменьшающие изменения физических или химических свойств веществ при хранении или применении (растворимые вещества, образующиеся в результате химической реакции) Стандарт внешний (или эталон) - однородный образец с хорошо известным химическим составом и физическими свойствами, близкими к аналогичным характеристикам анализируемого вещества. В качестве внешнего стандарта обычно применяют доступные в чистом виде устойчивые неорганические соединения Стандарт внутренний - вещество заранее известной концентрации, вводимое в реакционную смесь или добавляемое к эталонным и анализируемым пробам в строго определенном количестве. В ряде случаев возможно использование в качестве стандарта соединений, уже присутствующих в анализируемой смеси. Стандарт должен быть инертен по отношению к компонентам пробы, стабильным при температуре, а его физико-химические свойства должны быть близки к свойствам большинства компонентов анализируемой смеси. Сигнал внутреннего стандарта не должен накладываться на сигнал определяемого компонента. В случае анализа смеси гомологов стандарт должен быть членом этого гомологического ряда. Время удерживания стандарта должно быть равно среднему времени удерживания компонентов смеси (Стандарт вторичный) / (раствор стандартизованный):
- стандартный раствор, характеристики которого (чистота или концентрация) установлены по первичному стандарту
- раствор, концентрацию которого находят (устанавливают) в процессе титрования со стандартными веществами
Например, вторичными стандартами в кислотно-оснОвном титровании являются растворы сильных кислот и растворы сильных оснований Стандарт первичный - специальное установочное вещество, имеющие состав, точно отвечающий химической формуле, а реакция титранта с ним должна протекать быстро, качественно и стехиометрически. В ряде случаев для целей стандартизации используют вторичные стандарты, в качестве которых выступают титрованные растворы веществ, способных взаимодействовать с титрантом. Стандартизация раствора:
- процесс определения концентрации реагента по стандартному веществу (с относительной погрешностью, не превышающей (0.1%)
- установление точной концентрации раствора в процессе титрования со стандартным веществом
Для стандартизации растворов применяют специальные установочные вещества - первичные стандарты (они должны иметь состав, точно отвечающий химической формуле, быть устойчивыми на воздухе и иметь - по возможности - большую молярную массу эквивалента). В ряде случаев для стандартизации используют вторичные стандарты, в качестве которых выступают титрованные растворы веществ, способные взаимодействовать с титрантом Степень оттитрованности / доля титровальная:
- степень протекания реакции между титрантом и определяемым веществом
- отношение добавленного объема раствора титранта к объему титранта, соответствующего моменту эквивалентности
- доля вещества, которая была оттитрована стандартным раствором в ходе титрования (в точке эквивалентности она меняется от 0 до 1) Сходимость - рассеяние результатов параллельных определений Титр / (концентрация титрованного раствора) [г/мл, г/см3]:
- способ выражения концентрации {он равен навеске вещества (мг, г), отнесенной к объему (мл) раствора}
- масса растворенного вещества (мг), содержащаяся в (1 мл) раствора
Титр может быть установлен пипетированием, методом отдельных навесок и другими способами (например, титрованием устанавливаемого раствора другим титрованным раствором, приготовленным любым из известных способов). Различают титры:
* по (исходному / растворенному) веществу (или просто 'титр') - масса растворенного вещества (в граммах), содержащаяся в (1 мл) или (1 см3) раствора
* титр по определяемому веществу ('условный титр') - масса вещества (в граммах), реагирующая с (1 мл) данного раствора {или иначе- масса определяемого вещества, оттитровываемая (1 мл) раствора}
Наиболее часто установка титра раствора осуществляется приготовлением:
- титрованного раствора по точной навеске исходного вещества
- раствора реактива приблизительно требуемой нормальности и последующем точном определении концентрации полученного раствора
Примеры обозначения титров раствора:
- Т(В) [г/мл, г/см3] - титр раствора вещества В {показывает массу вещества В в (1 мл) раствора:
Т(В) = m(B) /V(B)}
- Т(В/A) [г/мл] - титр рабочего раствора В по определяемому веществу А {показывает массу вещества А, эквивалентную (1 мл) рабочего раствора В; например, Т(KMnO4 / Fe) = (0.001024 г/мл) означает, что
(1 мл) такого раствора KMnO4 эквивалентен (титрует) 0.001024 г (Fe)}
Величины титра (нормальности раствора) всегда должны содержать не менее четырех значащих цифр.
Произведение значения титра по рабочему веществу на его объем (мл), израсходованный на титрование анализируемого раствора, показывает, сколько граммов рабочего вещества вступило в реакцию с определяемым веществом (после этого можно вычислить массу определяемого вещества, содержавшегося в титруемом растворе).
Титры раствора, выраженные в граммах различных веществ, относятся друг к другу, как величины грамм-эквивалентов этих веществ. Для перехода к молярной концентрации эквивалента достаточно титр умножить на 1000 и разделить на молекулярную массу. Например, титр раствора NaOH может быть установлен по титрованному раствору HCl или по раствору стандартного вещества. Титр стандартных растворов определяют делением значения навески исходного вещества на объем полученного раствора.
Титр стандартного раствора следует устанавливать и применять установленный для титрования раствор в присутствии одного и того же индикатора. Титры желательно устанавливать путем растворения рассчитанной навески исходного вещества в определенном объеме либо при помощи установочного вещества методом отдельных навесок. Точную концентрацию титрованных растворов кислот и щелочей устанавливают по одному из первичных стандартных установочных веществ.
Примечание.
Титр раствора по титруемому компоненту (определяемому веществу) - масса этого компонента, эквивалентная массе титранта, содержащегося в (1 см3) раствора Титрант:
- вещество, вступающее в реакцию с титруемым веществом
- титрованный (стандартный) раствор {иначе - раствор с точно известной концентрацией, применяемый для титрования в методах объемного (титриметрического) анализа}
- (в титриметрическом анализе) - реагент (раствор рабочий/титрующий с точно известным титром (концентрацией), добавляемый к исследуемому раствору для количественного анализа содержащихся в нем веществ или их элементов (ионов или функциональных групп)
Титрант должен проявлять каталитическую активность по отношению к применяемой индикаторной реакции. По количеству затраченного на титрование рабочего раствора рассчитывают результаты анализа. В момент эквивалентности число (моль) эквивалентов определяемого вещества в объеме титруемой пробы (т.е. в аликвотной части анализируемого раствора) равно числу (моль) эквивалентов титранта. В ряде случаев стандартизацию титранта проводят по другому стандартному раствору. Например, если кислота титруется щелочью, раствор щелочи является титрантом).
Растворы титрантов точной концентрации могут быть:
- приготовленными (получают растворением точной навески тщательно очищенного исходного вещества в определенном объеме воды, например, титрованный раствор NaCl)
- установленными (сначала готовят раствор титранта, концентрация которого известна только приблизительно, а затем его стандартизируют - устанавливают концентрацию точно с использованием установочных веществ)
В ряде случаев одно и то же вещество (дитизон и др.) может использоваться как титрант и одновременно как индикатор при титровании солей некоторых металлов. При использовании окрашенных титрантов отпадает необходимость в использовании специальных индикаторов. Титрант должен проявлять каталитическую активность по отношению к применяемой индикаторной реакции. Во всех методах титрования раствор титранта обычно приготавливают из первичного стандарта. Часто во время смешивания титрующего раствора с анализируемым происходит реакция нейтрализации (рН анализируемого раствора увеличивается).
Если компоненты смеси (образца из двух определяемых веществ) могут взаимодействовать с одним и тем же титрантом, их можно определить в одной операции титрования при условии, что реакция каждого из этих веществ с титрантом имеет достаточно высокую константу равновесия и что эти константы существенно различаются (как правило, не менее чем на два порядка).
Стандартизация титранта (установление его точной концентрации с относительной погрешностью не превышающей +0,1% или с точностью не менее трех значащих цифр) требует более высокой точности, чем обычное титриметрическое определение, так как погрешность стандартизации входит во все результаты, получаемые с этим раствором. Титрант желательно приготавливать в том же растворителе, в котором растворяют анализируемое вещество. Растворы кислот и щелочей стандартизируют по одному из первичных установочных веществ Титратор - устройство, предназначенное для [полу]автоматического выполнения титриметрического анализа проб, содержащих взрывоопасные, радиоактивные или ядовитые вещества. Такие устройства могут быть:
- лабораторные (обычно полуавтоматические)
- промышленные (обычно автоматические)
непрерывного, непрерывно-циклического и периодического действия,
а по способу фиксирования результатов титрования - регистрирующие, регулирующие, сигнализирующие и указывающие Титриметрия - совокупность методов количественного анализа, основанных на измерении количества реагента, необходимого для взаимодействия с определяемым компонентом в растворе (или газовой фазе) в соответствии со стехиометрией химических реакций между ними. При анализе можно контролировать объем или массу добавляемого титранта (раствора или газовой смеси с точно известной концентрацией реагента). В титриметрии используют реакции:
- с переносом протона
- с переносом электрона
- с переносом электронной пары
- методом осаждения
Обычно в титриметрии проводят несколько параллельных титрований, при этом при стандартизации растворов используют способ отдельных навесок и способ пипетирования (аликвот). Внимание!
Ниже только обозначены наиболее широко
используемые методы титрования, реальное число
которых,- вместе с комбинированными из упомя-
нутых и других,- выходит далеко за пределы
данного справочника Титрование:
- определения точки эквивалентности (сам процесс - титриметрический анализ)
- аналитический метод, предназначенный для количественного определения отдельного вещества (аналита), растворенного в пробе
- постепенное (небольшими порциями) добавление титранта к раствору определяемого вещества до появления аналитического сигнала (выпадения осадка, изменения цвета реакционной смеси и др.)
- методы количественного анализа в химии, основанные на измерении объема раствора реактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом
- процесс определения титра исследуемого вещества (конечную точку титрования определяют индикаторами или физико-химическими методами); конечная точка титрования не тождественна точке эквивалентности
Титрование - основной прием титриметрического анализа (прибавление титрованного раствора к анализируемому для определения точно эквивалентного количества или иначе - определение количества реагента известной концентрации (титранта), требуемого для количественной реакции с определяемым веществом). При титриметрическом анализе для титрования употребляют не избыток реагента, а его количество, точно отвечающее уравнению реакции и химически эквивалентное количеству определяемого вещества. Титрование сопровождается изменением равновесных концентраций реагента, определяемого вещества и продуктов реакции. Титрование осуществляется разными способами (обычно для определения молярности раствора вещества). Традиционно титрование производится путем постепенного смешивания анализируемого раствора (например, кислоты) с контролируемым количеством реагента (например, щелочи). Одно и то же вещество можно титровать по-разному. Например, 2-оснОвная кислота может быть титрована не только как 2-оснОвная, но и как однооснОвная (при использовании разных индикаторов и при достаточно большой разнице между первой и второй константами диссоциации). Точка эквивалентности в зависимости от природы титруемых веществ может находиться в любой (кислой, нейтральной или щелочной) среде (величина pH в точке эквивалентности зависит от концентраций этих веществ). В ряде случаев при титровании может наблюдаться больше одной точки эквивалентности {например, в случае использования H3PO4 и (0.1 н) раствора NaOH наблюдаются три точки эквивалентности}.
По используемым средам процессы делят на:
- титрование в водных средах (например, определение Pt микротитрованием дитизоном)
- титрование в неводных средах (могут использоваться для титрования как бесцветных, так и окрашенных растворов, а также позволяет определять как растворимые, так и нерастворимые в воде соединения) - простой и удобный метод количественного анализа, часто не требующий предварительного отделения определяемого вещества от примесей (в неводных растворах происходит более резкое изменение окраски индикаторов); титрование в неводных средах дает также возможность проводить титриметрическое определение многокомпонентных систем (оснований, кислот и солей)
Основные виды титрования:
- до остановки
- (заместител{[я]/[ьное]/[по замещению]}/ косвенное)
- обратное (по остатку)
- прямое
- стандартным раствором
Титровать можно раствор неизвестной нормальности (известного объема) раствором известной нормальности (в этом случае определяется объем, соответствующий точке эквивалентности). Для титрования можно также использовать точную навеску неизвестного вещества). При ручном титровании для определения объема титранта часто используют бюретки.
По данным результатов титрования можно рассчитать количество определяемого вещества и его концентрацию в растворе. Результат титрования рассчитывают по разности между задействованным количеством вещества эквивалента основного рабочего вещества и оставшимся после его реакции с определяемым компонентом (при таком титровании используют два титрованных рабочих раствора: вспомогательный и основной). Такой метод обычно применяют, когда определяемое вещество не реагирует со стандартным раствором или в случае затрудненного определения точки эквивалентности Титрование обычно проводят двумя способами:
* аликвотным / пипетированием (способ менее точен, чем способ отдельных навесок)
* навесками / (методом отдельных навесок)
Такие виды титрования применяются не только для выполнения объемных определений, но и при установлении титров растворов.
Примечания:
1. В зависимости от применяемых реактивов титриметрия делится на водную и неводную
2. Метод титрования с индикатором обычно используется для определения таких ионов, которые не могут быть определены прямыми амперометрическим или полярографическим титрованием. При использовании в качестве индикатора радиоактивных изотопов для определения точки эквивалентности метод титрования предполагает образования 2-фазной системы
3. Все расчеты в титриметрии основаны на законе эквивалентов. Например, в зависимости от числа участвующих в реакции протонов эквивалент кислоты H3PO4 может представлять как реальную молекулу H3PO4, так и условную часть молекулы: ½H3PO4 или 1/3H3PO4 (где дроби ½ или 1/3 - факторы эквивалентности, показывающие, какая часть молекулы или иона выступает эквивалентом; он рассчитывается на основе стехиометрии реакции); Фактор эквивалентности - безразмерная величина, равная или меньшая единицы.
4. Для исключения влияния на результаты титрования фактора разбавления концентрация титрующего раствора должна на один-два порядка превышать концентрацию титруемого раствора {концентрация титрующего раствора не должна превышать (1 г-экв/л), так как кроме теплоты нейтрализации при смешивании концентрированных растворов кислот и щелочей происходит выделение теплоты разбавления}
5. Электрохимические методы титрования просты в реализации и более объективны, так как конечная точка титрования определяется электрометрически (точка эквивалентности определяется по скачку потенциала электрода, погруженного в испытуемый раствор)
6. Если вещества не обладают окислительно-восстановительными свойствами, их определение проводят косвенными методами (например, титрованием по замещению): определяемый компонент переводят в форму другого соединения, обладающего восстановительными или окислительными свойствами, а затем проводят обычное титрование
7. Титрование в методе нейтрализации следует выполнять в присутствии такого индикатора, интервал перехода которого соответствует скачку рН в процессе титрования данного вещества
8. По способу индикации эквивалентной точки методы титрования необратимых редокс-систем делятся на две группы:
- с индикацией по потенциалу
- с индикацией по току
9. Титрование в разных случаях заканчивается при различных значениях рН, зависящих от природы реагирующих между собой кислоты и основания, а также от их концентраций
10. Реально буферную емкость определяют титрованием сильной кислотой или щелочью до достижения точки эквивалентности
11. Израсходованное на реакцию количество реагента (в граммах) определяют:
- отсчитав по бюретке израсходованный на титрование объем раствора реагента
- зная его титр
при перемножении этих величин; затем по уравнению реакции вычисляют количество определяемого вещества в исследуемом растворе, а если известен объем последнего, то и титр раствора
12. Титрант приливают из бюретки до тех пор, пока потенциал индикаторного электрода не достигнет значения потенциала эквивалентной точки
13. Эквивалент кислоты / основания (в кислотно-оснОвных реакциях) - такая условная частица данного вещества, которая в данной реакции титрования высвобождает один ион водорода или соединяется с ним или каким-либо образом эквивалентна ему Титрование алкалиметрическое - способ титрования, где в качестве титранта служат растворы щелочей {обычно Ba(OH)2, KOH или NaOH} в концентрации (0.01-0.10)н в виде вторичных стандартных растворов} Титрование ацидиметрическое - способ титрования, где в качестве титранта используют растворы сильных кислот {обычно HCl или H2SO4) в концентрации (0.01-0.10)н в виде вторичных стандартных растворов} Титрование безбюреточное - методы титрования, в которых не используются бюретки, а отсчет расхода титранта производится инструментально (при помощи приборов). Безбюреточное титрование подразделяют на:
- весовое
- капельное
- титрование по времени Титрование безындикаторное - титрование, когда конец реакции титрования может быть установлен непосредственно по какому-либо аналитическому эффекту, сопровождающему реакцию. В большинстве же случаев в химических методах анализа прибегают к введению в исходную систему титруемого вещества (титрант другой системы - индикаторной), реагирующей с исходной (это вторичная реакция, сопровождающаяся определенным аналитическим эффектом) Титрование бюреточное / обычное - основано на измерении объемов титранта с использованием самых различных бюреток. Погрешности в отсчетах по бюретке являются одним из важнейших источников ошибок при объемных определениях. Титрующий раствор, приливаемый из бюретки, добавляют в химически эквивалентном количестве Титрование вытеснительное / (по методу вытеснения) / обменное:
- в данном методе к раствору определяемого иона, не образующего устойчивого комплексоната, прибавляют в избытке стандартный раствор какого-либо комплекса, в котором центральный атом может вытесняться определяемым ионом, а затем этот вытесненный ион (в количестве, эквивалентном количеству определяемого иона) титруют комплексонометрически
- при котором к определяемому катиону основного металла добавляют избыток комплексоната вспомогательного металла. Образующийся при этом относительно более устойчивый комплекс с ЭДТА катион основного металла вытесняет из комплексоната катион вспомогательного металла по обменной реакции, после чего прямым титрованием определяют количество вытесненного катиона вспомогательного металла-заместителя, эквивалентное количеству определяемого иона (обменная реакция обязательно должна пройти количественно). Обычно такое титрование применяют в тех же же случаях, что и обратное, или когда невозможны прямое титрование или реакция определяемого иона с комплексоном протекает очень медленно Титрование двухфазное / распределительное / экстракционное - группа методов, объединенных наличием при титровании двух несмешивающихся жидких фаз (титруемого раствора в водной фазе и добавляемого органического растворителя). Двухфазное титрование применяют для:
- количественных определений
- раздельного определения двух кислот/оснований при их одновременном присутствии (конечную точку титрования устанавливают по изменению окраски индикатора в одной из фаз)
- анализа окрашенных и мутных растворов
- анализа растворов в несмешивающихся с водой растворителях
- раздельного определения двух родственных веществ
При кислотно-оснОвном двухфазном титровании определяют кислоты и основания в присутствии специально вводимой второй фазы (при этом фазы не смешиваются между собой). В точке стехиометричности индикатор остается в водной фазе, но меняет свою окраску. Недостатком двухфазного титрования является использование летучих галогенсодержащих растворителей Титрование деполяризационное - используется при титровании необратимых редокс-систем. По способу индикации точки эквивалентности титрование может протекать с индикацией:
- по потенциалу (рабочий электрод поляризуют небольшим током)
- по току (ЭДС исследуемой цепи до начала титрования компенсируется противоположным внешним напряжением: ток в цепи устанавливается равным нулю) Титрование дифференциальное - применяют для одновременного определения двух компонентов или для определения одного компонента, но в присутствии другого, имеющего аналогичные свойства. Например, возможно дифференциальное титрование смеси нескольких окислителей/восстановителей с различными значениями потенциалов или проводить раздельное определение нескольких веществ в растворе (при наличии общего титрующего реагента) Титрование до конечной точки - титрование, при котором титрант добавляется до наблюдаемого окончания реакции (например, до изменения цвета индикатора или значения pH раствора) Титрование до остановки (прямое и обратное титрование с использованием двух индикаторных серебряных электродов, при котором точка эквивалентности фиксируется по внезапному прекращению тока через исследуемый раствор). Метод титрования основан на поляризации электродов и применим для любых систем, в которых происходит резкий переход от поляризации/деполяризации хотя бы на одном электроде до полной деполяризации/поляризации на обоих электродах, совпадающие с концом реакции} Титрование индикаторное - титрования с использованием соединений, способных изменять свою окраску при изменении концентрации титруемого вещества вблизи точки эквивалентности. Пример индикаторного титрования - комплексонометрическое титрования, когда в качестве индикатора используют какой-либо реагент, образующий менее устойчивый комплекс с определяемым ионом, чем титрант Титрование инструментальное - косвенные приемы титрования, основанные на измерении аналитического сигнала в ходе титрования (в процессе титрования не требуется наличие эталонов) Титрование капельное - состоит в том, что к титруемому раствору определяемого вещества по каплям добавляют раствор реактива и автоматически их учитывают при помощи счетчика числа капель, израсходованных на титрование (для расчетов необходимо знать содержание реактива в одной капле раствора, при этом нет необходимости измерять объем капли или точный титр раствора реактива). Титрование широко применяется в методах нейтрализации и осаждения Титрование кислотно-оснОвное - титрование, в основе которого лежит протолитическая реакция. Индикаторы, используемые в кислотно-оснОвных методах титрования, могут образовывать различающиеся по окраске таутомеры Титрование кондуктометрическое - титрование, при котором точку эквивалентности определяют не пользуясь индикатором, а по резкому изменению электропроводности анализируемого раствора. Кондуктометрические методы классифицируют в зависимости от принципа измерения электропроводности Титрование косвенное:
- при котором определяемое вещество не взаимодействует с реагентом непосредственно, а определяется косвенно: по стехиометрически протекающей промежуточной реакции его с другим веществом, взаимодействующим с реагентом
- заключается в добавлении к анализируемому раствору третьего компонента, вступающего в реакцию с определяемым соединением с выделением продукта, количество вещества-эквивалента которого определяют с помощью его титранта
Такое титрование возможно по трем вариантам:
* титрование заместительное / заместителя / по замещению:
- при котором анализируемое вещество посредством реакции с неопределенным избытком соответствующего реагента переводят в другие соединения, которые титруют стандартным раствором
- прием состоит в том, что к определенному объему анализируемого раствора (А) прибавляют избыток вспомогательного реагента (С) произвольного объема, реагирующий с определяемым компонентом с выделением эквивалентного количества нового вещества - заместителя (Z), которое оттитровывают раствором титранта (В) - для методов отдельных навесок или пипетирования.
- при котором к анализируемому раствору добавляют вспомогательный реагент, с которым определяемое вещество образует стехиометрическое количество нового соединения (заместителя), определяемое впоследствии прямым титрованием
- при котором расчет ведут как и при прямом титровании, но титр соответствия берут не по титруемому заместителю, а по определяемому веществу).
Например, хлор в воде может быть определен с помощью реакций:
{Cl2 + 2KI = I2 + 2KCl} → {I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6}
(так как к обоим реакциям применим закон эквивалентных отношений, количество вещества эквивалента хлора строго равно количеству вещества эквивалента иода)
Такое титрование обычно используют для разделения очень близких по свойствам веществ, когда трудно определить точку эквивалентности (например, при работе с неустойчивыми веществами) или когда определяемое вещество реагирует в нестехиометрических отношениях или непосредственно не реагирует с рабочим веществом
* определение по разности - при котором вещества титруют суммарно общим для них методом, а затем один из компонентов анализируют методом, при котором второй не мешает определению. Титрование по разности может проводиться несколькими вариантами (в зависимости от типа протекающих реакций). Если при титровании разными методами эквиваленты анализируемых веществ не изменяются, объем титрованного раствора, израсходованный на титрование вещества, определяемого по разности, рассчитывают по алгебраической разности между объемом, затраченным на титрование суммарного вещества, и объемом другого титрованного раствора, израсходованным на титрование второго вещества. Определение по разности часто используют при титровании в одной пробе
* определение по содержанию продуктов реакции - при котором после проведения реакции определяемого вещества с рабочим раствором полученные продукты реакции определяют любым доступным способом Титрование кулонометрическое - метод титрования, при котором точка эквивалентности соответствует моменту, когда сила тока электролиза достигает величины фонового тока (обычно сила фонового тока равна нулю, так как раствор в данный момент не содержит заряженных частиц). Кулонометрия - своеобразный метод титрования, в котором концентрации титрованного раствора соответствует значение тока, а измеренному времени пропускания тока - объем стандартного раствора, израсходованного на титрование Титрование методом добавок - титрование, при котором к пробе добавляют стандартный раствор определяемого вещества и в растворе реакции не происходит (используют электроды, селективные к определяемому веществу) Титрование непрямое - титрование избытка комплексообразующего, осаждающего или попутного катиона, а также титрование по остатку Титрование {обратное / (по остатку)}:
- используется в случае отсутствия подходящего индикатора или когда основная реакция протекает достаточно медленно
- при котором к пробе анализируемого вещества добавляют заведомый избыток стандартного раствора и остаток его после реакции с определяемым веществом титруют другим стандартным раствором
- при котором к анализируемому раствору определяемого вещества добавляют избыток точно измеренного первого рабочего вещества, часть которого вступает во взаимодействие с определяемым веществом, после чего остаток первого рабочего вещества оттитровывают вторым рабочим раствором
- заключается в добавлении к анализируемому раствору точно известного избыточного объема раствора первого титранта с последующим определением этого избытка (т.е. остатка первого титранта, не вступившего в реакцию, с помощью второго титранта)
- при котором некоторое количество определяемого вещества обрабатывают избытком первого рабочего титрованного раствора, взятого в количестве, соответствующем эквиваленту вещества, содержащегося в рабочем растворе, а остаток первого рабочего раствора оттитровывают вторым рабочим раствором
- состоит в том, что к определенному объему раствора определяемого компонента (А) приливают точно измеренный объем стандартного раствора (D), взятый в избытке, остаток же не вошедшего в реакцию стандартного раствора (Dизб.) оттитровывают раствором титранта (В) (для методов отдельных навесок или пипетирования)
В обратном титровании анализируемое вещество взаимодействует не с титрантом, а с другим реагентом, присутствующим в избытке (избыток затем определяют титрованием). Если известно исходное количество реагента и определен его избыток, то разность между ними - количество реагента, затраченное на реакцию с определяемым веществом. Обратное титрование обычно используют, когда константа равновесия реакции прямого титрования слишком мала или когда определяемое вещество не реагирует со стандартным раствором. В ряде случаев к испытуемому раствору сначала приливают избыток окислителя, проводят в соответствующих условиях реакцию с определяемым веществом, а затем титруют остаток окислителя. Титрование окислительно-восстановительное (редокс-метрия) - титрование, основанное на реакции переноса электронов от восстановителя к окислителю Титрование ориентировочное - проводят сравнительно большими,- но равными порциями раствора титранта,- в тех случаях, когда заранее неизвестно примерное содержание определяемого вещества в растворе, а затем выполняют точное титрование малыми порциями титранта в области скачка Титрование осадительное / (методом осаждения) / (по осадку) - титрование основано на образовании малорастворимого электролита при взаимодействии исследуемого вещества с титрантом (скачок потенциала зависит от растворимости осадка и начальной концентрации ионов в исследуемом растворе; скачок потенциала тем больше, чем меньше растворимость осадка и чем больше начальная концентрация ионов). Наиболее распространенное - аргентометрическое титрование раствором AgNO3 Титрование параллельное - состоит в том, что к анализируемому раствору прибавляют избыток раствора реактива (избыток титруют соответствующим раствором). Параллельно определяют объем титрованного раствора, расходуемого на титрование всего количества реактива, добавляемого к анализируемому раствору. Разность объемов титрованного раствора при обоих титрованиях соответствует количеству эквивалентов определяемого компонента. Метод применим в случаях, когда титр раствора реактива, прибавляемого к анализируемому раствору, недостаточно устойчив (например, в иодометрии из-за неустойчивого титра раствора иода) Титрование (по времени) / темпометрическое - основано на равномерной подаче титранта в анализируемый раствор (т.е. измерение объема титранта заменяется измерением времени титрования). Метод имеет множество преимуществ по сравнению с другими объемными методами (в частности, увеличивается скорость определения) Титрование прямое:
- постепенное (по каплям) прибавление раствора титранта к анализируемому раствору (реже наоборот) до достижения точки эквивалентности
- при котором определенный объем (аликвота) раствора определяемого вещества непосредственно титруется рабочим раствором (или наоборот)
- при котором пробу анализируемого вещества титруют стандартным раствором (титрантом) до точки эквивалентности, а конец титрования устанавливают визуально по изменению окраски вводимого индикатора или инструментально
Если реакция, необходимая для определения, отвечает не всем предъявляемым требованиям, этот недостаток можно устранить применением особых способов титрования - косвенного и обратного
Для проведения анализа этим методом достаточно одного стандартного раствора, причем измеряется только объем раствора, израсходованного на титрование, а количество добавляемого реагента не требует точного измерения Титрование потенциометрическое - метод титрования, при котором точку эквивалентности устанавливают по резкому скачку потенциала электрода, погруженного в анализируемый раствор. К прямой потенциометрии (ионометрии) относят рН-метрию, анионометрию и катионометрию. Потенциометрическое титрование может проводиться:
- некомпенсационном методом (во время титрования определяют силу тока, протекающего в цепи ячейки, которая практически пропорциональна ЭДС ячейки)
- компенсационном методом (во время титрования определяют ЭДС потенциометрической ячейки)
Потенциометрическим методом можно производить ступенчатое титрование смеси кислот разной силы, определяя положение точек эквивалентности каждой из кислот. Аналогично можно производить ступенчатое титрование 2-х или 3-оснОвных кислот при условии, что разные ступени диссоциации значительно различаются по константе диссоциации. Титрование реверсивное - титрование, при котором раствором определяемого вещества титруют стандартный раствор реагента (титрование рабочего раствора анализируемым раствором)
Примечание.
Обратное и реверсивное титрования основаны на различных принципах и поэтому не тождественны Титрование стандартным раствором - процесс постепенного добавления титранта к анализируемому раствору (или обратная процедура) до наступления точки эквивалентности Титрование термометрическое - титрование, при котором измеряется теплота, выделяемая или поглощаемая при реакции титранта с титруемым веществом, которая зависит от теплового эффекта реакции и от количества реагентов, контролируемое вводимым титрантом. Разновидность титрования - анализ зависимости температуры анализируемой системы от объема добавляемого титранта. Методы термометрического титрования могут быть использованы при проведении реакций нейтрализации, осаждения, комплексообразования и окисления-восстановления как в водных, так и в неводных средах и в расплавах. Оно успешно применяется при определении компонентов смеси без предварительного химического разделения Титрование фазовое - разновидность физического титрования, при котором титруемое вещество присутствует
- или в двухфазной (жидкой) системе (в точке стехиометричности или вблизи нее образуется однофазная система)
- или в однофазной системе, содержащей два смешивающихся компонента, причем прибавление третьего вещества приводит к переходу в двухфазную систему Титрование физическое - методы титрования, при выполнении которых не происходят химические процессы между титрантом и титруемым веществом. При таком процессе титруемое вещество находится либо в двухфазной жидкой системе (в точке стехиометричности или вблизи нее образуется однофазная система), либо в однофазной системе, содержащей два смешивающихся компонента (прибавление к которой третьего вещества вызывает переход в двухфазную систему). Физическое титрование основано на малой растворяющей способности титранта по отношению к одному из компонентов жидкой бинарной системы при высокой растворимости второго компонента Титрование электрометрическое - метод титрования, при котором определение точки эквивалентности основано на измерении электрических свойств смеси во время титрования (амперометрическое, кондуктометрическое, потенциометрическое титрование). Применяются два варианта этого процесса:
- метод обратного титрования
- метод прямого титрования Точка (насыщения / стехиометричности / эквивалентности):
- точка, в которой число эквивалентов титранта стехиометрично числу эквивалентов титруемого вещества (т.е. соответствует уравнению реакции)
- момент титрования, когда достигнуто эквивалентное отношение реагирующих компонентов: определяемого вещества и реагента
- момент наступления равновесия в реакции между титрантом и определяемым веществом
В ряде случаев при титровании многооснОвных кислот или при титровании раствора, в котором присутствуют несколько определяемых ионов, наблюдают несколько точек эквивалентности. Точка эквивалентности может совпадать с точкой нейтрализации (например, раствора кислоты HCl раствором щелочи NaOH) и находиться в кислой, нейтральной или щелочной средах (в зависимости от природы титруемых веществ). При титровании в точке эквивалентности затрачиваются одинаковые количества (грамм-эквиваленты) титруемого вещества, а величина рН зависит от природы реагирующих веществ (основания и кислоты) и от их концентраций. Точка эквивалентности соответствует моменту стехиометричности (практически определяют не точку эквивалентности, а конечную точку титрования). Точка эквивалентности соответствует теоретической точке конца титрования (конечная точка титрования в ряде случаев может не совпадать с точкой эквивалентности). Точка эквивалентности может быть зафиксирована:
- визуально (индикаторным способом - по изменению окраски индикаторов) или безындикаторно (титрант играет роль индикатора)
- инструментально / безындикаторно (кондуктометрически, потенциометрически и др., например, по резкому изменению рН анализируемого раствора или потенциала - при достижении точки эквивалентности)
Точность определения точки эквивалентности зависит от степени необратимости используемой реакции. Перед обыкновенными индикаторными методами титрования определения точек эквивалентности предпочтительнее.
Обычно реакция нейтрализации не сопровождается изменением окраски раствора, поэтому для фиксации точки эквивалентности необходимо добавлять к титруемому раствору какой-либо подходящий индикатор. В ряде случаев точку эквивалентности фиксируют по изменению физических свойств раствора при титровании. На этом принципе основаны электротитриметрические методы анализа, например, кондуктометрический (при котором точку эквивалентности находят измерением электропроводности раствора) или потенциометрический (основанный на измерении окислительно-восставновительного потенциала раствора) и др.
Что интересно, точность фиксирования точки эквивалентности зависит как от качества и количества индикатора, так и от порядка титрования. Например, кривая титрования кислоты H3PO4 (при титровании от кислоты к щелочи) имеет не одну, а три точки эквивалентности, соответствующие солям NaH2PO4, Na2HPO4 и Na3PO4 (при затратах 1 моль, 2 моль и 3 моль NaOH на 1 моль H3PO4 соответственно). Добавление титрованного раствора к титруемому прекращается в момент изменения цвета индикатора или других полученных результатов, свидетельствующих о достижения точки эквивалентности (реагент, вводимый в титруемый раствор после достижения точки стехиометричности, на химическое взаимодействие с определяемым веществом не расходуется). Точка перехода индикатора - состояние раствора в момент изменения окраски в точке эквивалентности Точка просветления - момент титрования, при котором происходит осветление раствора (т.е. происходит коагуляция частиц и осаждение их в виде крупных творожистых хлопьев). Обычно точка просветления совпадает с точкой эквивалентности Точка титрования конечная:
- момент титрования, в который некоторые вещества системы претерпевают заметное изменение (изменение окраски раствора, выпадение осадка, изменение физических параметров: объема, температуры и др.)
- точка, в которой происходит полная нейтрализация раствора
Конечная точка титрования зависит от характера химической реакции титрования и всецело связана с точкой эквивалентности (обычно конечная точка титрования достаточно мало отличается от точки эквивалентности или совпадает с ней). Методы фиксация конечной точки титрования - визуальные и инструментальные (обычно используемые при отсутствии подходящего индикатора или в случае необходимости высокой точности титрования, а также для серийного анализа большого числа образцов). Метод прямого определения конечной точки титрования основан на резком изменении концентрации определяемого вещества в титруемом растворе вблизи точки эквивалентности. Конечная точка титрования сильных оснований может быть определена по неводному буферному раствору.
При полном (или близком к нему) совпадении точки эквивалентности с конечной точкой титрования, по количеству реагента, израсходованного на реакцию с определяемым веществом, согласно (правилу/ закону) эквивалентности можно рассчитать количество определяемого вещества (граммах) или его содержание (в %).
Что характерно, конечная точка титрования при использовании различных индикаторов не соответствует одному и тому же значению рН Tочность химического анализа - собирательная характеристика результатов качественного и количественного анализов, включающая его правильность и воспроизводимость и отражающая влияние на них случайных ошибок метода определения. Она зависит от выбранного метода анализа и химико-аналитических приемов (например, способов взвешивания). На практике она выражается величиной среднего арифметического результата повторных анализов и отклонениями отдельных результатов от этого среднего значения. Обычно число параллельных определений составляет 2-5, а точность аналитических методов находится в пределах (0.005-0.100)% Установка титра - нахождение нормальности титрующего раствора. Установка титра раствора фактически является повторением объемного определения: разница состоит в том, что
- при выполнении объемного определения известна концентрация титрованного раствора, а находится концентрация анализируемого раствора;
- при установке титра концентрация титрованного раствора неизвестна, а известна концентрация того раствора, к которому он прибавляется;
поэтому различие отражается только на вычислении результатов титрования Фактор аликвотности - отношение объема колбы к объему пипетки и пробы Фактор специфичности - мера селективности при определении одного элемента в присутствии другого. Фактор показывает, при каком отношении концентраций мешающего и определяемого элементов сигнал от мешающего элемента будет равен сигналу от определяемого элемента Фактор отклика - термин, обычно используемый в хроматографии и спектроскопии, представляющий соотношение между аналитическим сигналом и количеством аналита (анализируемого компонента) Фиксаналы / стандарт-титры - заранее приготовленные специальными методами и запаянные в ампулах точные навески химических реактивов (сухого вещества или раствора определенной нормальности), при растворении которых в (1 л) воды образуется стандартный [деци]нормальный (0.1 Н) раствор этого вещества. Например, для определения концентрации гидроксида NaOH используют фиксанал соляной кислоты HCl, концентрация которой уже известна. Фиксаналы используют также для приготовления титрованных и первичных стандартных растворов Форма весовая - соединение, точно соответствующее его состава химической формуле, взвешиваемое для получения окончательного результата анализа Форма гравиметрическая - устойчивое соединение определенного состава, массу которого измеряют (например, при определении 2-валентных ионов кальция форма осаждения - CaC2O4, а гравиметрическая форма - CaO) Форма осаждения - соединение, осаждаемое из раствора при взаимодействии с соответствующим реагентом Химия аналитическая - наука, развивающая теоретические основы химического анализа вещества и материалов и разрабатывающая методы идентификации, обнаружения, разделения и определения химических элементов и их соединений, а также методы установления химического строения веществ. Она базируется на качественном и количественном анализе. В аналитической химии в основном используют три основные группы методов анализа:
- концентрирования и разделения
- обнаружения (определения)
- гибридные методы (способы анализа, в которых органически объединены стадии разделения и неселективного определения разделенных компонентов, например, в газовой хроматографии) Хроматография - динамический сорбционный метод разделения и анализа смесей веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами:
- неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе)
- подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент) Хромофоры / (носители цветности):
- особые группы атомов с сопряженными двойными связями и неподеленными парами электронов, присутствующие в индикаторах
- определенные внутримолекулярные группировки, обладающие способностью поглощать и излучать в видимой области спектра (т.е. придающие соединению окраску)
К ним относятся группы, имеющие подвижные электроны непредельных связей, в первую очередь сопряженных, в том числе находящихся в составе карбоксильных и карбонильных групп
Примечание.
Вызванная хромофорами окраска усиливается присутствием в молекуле соединения групп, называемых ауксохромами (ауксохромы - внутримолекулярные группировки (обычно атомов, содержащих неподеленную пару электронов), усиливающие окраску соединения). Важнейшими аксохромами являются группы -ОН и -NH2, и их производные, содержащие различные радикалы, например группы -OCH3, -N(CH3)2, -N(C2H5)2 и т.д. Пары валентных электронов атомов кислорода и азота в этих группах могут вступать в сопряжение с электронами двойных связей хромофоров. Число бромное / иодное - количество (грамм) брома / иода, которое присоединяется к (100 г) данного вещества. Оно характеризует содержание непредельных соединений в анализируемом веществе Число водное - количество (мл) воды, израсходованное на титрование (1 мл) реакционного раствора до его неисчезающего помутнения (косвенно оно служит для оценки гидрофильности) Чувствительность индикатора (моль/л) - концентрация определяемого иона в точке наиболее резкого перехода окраски Чувствительность реакции [мг/мл] - наименьшая предельная концентрация (открываемого иона / определяемого вещества) в растворе, при которой этот ион данной реакцией еще может быть обнаружен.
Количественно чувствительность аналитических реакций характеризуется:
- минимальной / предельной концентрацией [г/мл] (наименьшей концентрацией, при которой определяемое вещество может быть обнаружено в растворе данной аналитической реакцией); предельная концентрация является обратной величиной предельного разбавления
- максимальным / предельным разбавлением (максимальным объемом раствора, в котором может быть обнаружен (1 г) данного вещества при использовании данной аналитической реакцией)
- минимальным объемом предельно разбавленного раствора (наименьшим объемом анализируемого раствора, необходимого для обнаружения открываемого вещества данной аналитической реакцией)
- открываемым минимумом (пределом обнаружения) [мкг] (наименьшей массой определяемого вещества, которую при определенных условиях можно открыть действием данного реагента в минимальном объеме предельно разбавленного раствора)
Предельная концентрация и предельное разбавление связаны между собой (предельное разбавление - величина, обратная предельной концентрации). Чувствительность аналитических реакций тем выше, чем меньше ее открываемый минимум, минимальный объем предельно разбавленного раствора и чем больше предельное разбавление. Она зависит как от характера применяемого реагента, так и от условий, в которых данная реакция протекает (концентрации реагентов, объема раствора, температуры, продолжительности протекания реакции, использовании ингибиторов/катализаторов и т.д.). Чувствительность реакции можно также характеризовать показателем чувствительности pD = - lg A (где A - предельная концентрация вещества, мг/мл) и минимальным объемом предельно разбавленного раствора. Чувствительность имеет особенно большое значение при определении примесей в исследуемом веществе. В случае присутствия в среде реакции достаточно больших концентраций посторонних ионов общая чувствительность реакции снижается. Значение теоретической чувствительности реакции выше действительной Эквивалент гидроксильный - количество анализируемого вещества (в граммах), в котором содержится один гидроксильный эквивалент Эксикаторы - емкости из толстостенного стекла, предназначенные для высушивания твердых гигроскопичных веществ Эталоны - подразделяют на:
* государственный (первичный / специальный эталон, официально утвержденный в качестве исходного для страны)
* первичный (обеспечивают воспроизведение единицы с наивысшей в стране точностью)
* вторичные (эталон, значения которого устанавливают по первичному эталону):
- эталон-копия (эталон, предназначенный для передачи размеров единиц рабочим эталонам)
- эталон рабочий (предназначен для передачи размера единицы образцовым средствам измерений высшей точности, а в отдельных случаях - наиболее точным рабочим средством измерений)
- эталон-свидетель (эталон, предназначенный для контроля неизменности первичных эталонов или иначе - для проверки сохранности государственного эталона и для замены его в случае порчи или утраты)
- эталон сравнения (эталон, предназначенный для сличения эталонов, которые по тем или иным причинам нельзя сличить друг с другом)
* специальный (обеспечивает воспроизведение единицы в особых условиях, заменяя для этих условий первичный эталон)
Примечания:
В книгах {Алексеев В.Н. 'Качественный анализ' и 'Количественный анализ'.- М.: Химия.-1972} подробно рассматриваются практические примеры аналитической химии
Дополнительно (см. растворы): http://samlib.ru/a/anemow_e_m/ege-6.shtml
Приготовление растворов
В зависимости от используемых компонентов используют
3 способа приготовления растворов заданных конфигураций:
■ приготовление раствора разбавлением концентрированного раствора: - определить плотность концентрированного раствора с помощью ареометра - произвести расчет объема требуемого концентрированного раствора - отмерить необходимый объем концентрированного раствора цилиндра - перенести концентрированный раствор: а) в мерную колбу нужного объема; б) в немерную химическую посуду для приготовления раствора с массовой долей вещества в растворе; - добавить: а) воды в мерную колбу до метки; б) рассчитанный объем воды в соответствующую химическую посуду; - раствор перемешать ■ приготовление раствора из навески твердого вещества: - рассчитать массу вещества - сделать расчет навески - для приготовления первичного стандартного раствора - взвесить навеску на аналитических весах - для приготовления вторичного стандартного раствора - взвесить навеску на технических весах - перенести навеску в мерную колбу нужного объема - добавить воду в колбу до метки и перемешать раствор - стандартизовать вторичный стандартный раствор ■ приготовление раствора из фиксанала: - выбрать мерную колбу в соответствии с требуемым объемом приготовляемого раствора - обмыть ампулу фиксанала и разбить ее бойком над воронкой в колбе - перенести содержимое ампулы через воронку в выбранную мерную колбу - промыть ампулу через воронку в колбу - добавить воду в колбу до метки и перемешать) |
|