Лекция 2
ПОПОВА Л.Ф. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ (издание третье): http://rucont.ru/efd/208392
Количественный анализ – это экспериментальное определение (измерение) концентрации (количества) химических компонентов в анализируемом объекте (веществе), выраженное в виде границ доверительного интервала или числа с указанием стандартного отклонения (ЖАХ, 1975). Основоположник современного количественного анализа М.В. Ломоносов : Систематическое применение весов в анализе; Экспериментально (1756 г.) доказал, сформулированный им ранее ЗСМВ – основу количественного анализа.
Получение количественной информации о содержании ионов, радикалов, молекул, функциональных групп, соединений или фаз в анализируемом объекте. Разработка новых более совершенных, точных и быстрых методов получения количественной информации. Разработка новых методик и усовершенствование уже имеющихся. Что такое: метод анализа; вид анализа; методика; стадии анализа?
Лабораторное оборудование
ВЕСЫ ТЕХНИЧЕСКИЕ ВЕСЫ АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ
Сушильный шкаф Муфельная печь
Эксикатор : 1 – кран; 2 – пришлифованная крышка; 3 – керамический вкладыш; 4 – тигли; 5 – водоотнимающее вещество. Ступка
Бюретки Пипетки Мерная колба Мерный цилиндр Воронки
Классификация погрешностей По способу вычисления: Абсолютные; Относительные. По источнику происхождения (по характеру причин, их вызывающих): Случайные; Систематические; Промахи.
Абсолютная погрешность: D абс. = Х практ. – Х ист. Относительная погрешность: D отн. =
Случайные погрешности – причины появления их неизвестны; Систематические погрешности – вызваны постоянно действующими причинами; Промахи – погрешности резко искажающие результаты анализа, вызваны небрежностью аналитика.
Они обусловлены различного рода случайными причинами. Их нельзя заранее предвидеть, невозможно учесть. Для исключения их влияния делают несколько параллельных определений. Случайные погрешности характеризуют воспроизводимость анализа ( Воспроизводимость показывает степень близости друг к другу единичных результатов относительно среднего значения)
Это погрешности, резко искажающие результаты анализа. Промахи вызваны небрежностью и некомпетентностью химика-аналитика. Они легко обнаруживаются как при повторном анализе, так и расчетными методами математической статистики.
Они обусловлены постоянно действующими причинами известной природы. Их можно предвидеть, поэтому избежать или учесть в виде поправки. Классификация систематических погрешностей: инструментальные; методические; реактивные; индивидуальные. Постоянные; пропорциональные. Систематические погрешности характеризуют правильность анализа (Правильность показывает отклонение полученного результата от истинного значения)
Гравиметрия – методы количественного анализа, основанные на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделенных в виде соединений точно известного постоянного состава. Гравиметрический анализ основан на законах сохранения массы и постоянства состава вещества. Это абсолютные безэталонные методы анализа. Длительные. Неселективные.
Основаны на отгонке определяемого компонента в виде летучего соединения с последующим определением массы отогнанного вещества (прямой способ) или массы остатка (косвенный способ). Методы выделения Основаны на количественном выделении определяемого компонента из анализируемого раствора в чистом виде путем химической реакции с последующим определением массы выделенного вещества.
Методы осаждения Основаны на осаждении определяемого компонента из анализируемого раствора в виде малорастворимого соединения. С последующим отделением осадка от раствора, просушиванием и прокаливанием его до постоянной массы. Применяются для определения : Фосфора в почвах и кормах; Кальция и магния в растениях и горных породах; Кремния в минералах и золе растений; Влажности почвы растительного материала; Золы в природном топливе; Сухого вещества в плодах и овощах и др.
Метод отгонки (косвенные): Расчет навески; Взятие навески; Высушивание навески до постоянной массы; Взвешивание и расчеты. Метод осаждения: Расчет навески; Взятие навески; Растворение навески; Осаждение определяемого компонента; Фильтрование осадка; промывание осадка; Высушивание осадка; Прокаливание осадка (не всегда); Взвешивание и расчеты.
Это малорастворимое соединение в виде которого из раствора осаждается определяемый компонент. Бывает кристаллической и аморфной. Требования к ОФ : Определяемый компонент должен переходить в ОФ количественно; Должна иметь малую растворимость; Не должна растворяться в избытке реагента-осадителя с образованием комплексных соединений; Должна иметь такую структуру, которая позволит ее отфильтровать, промыть; Должна быть устойчива к внешним воздействиям; Не должна быть загрязнена посторонними веществами; При высушивании и прокаливании должна полностью переходить в ГФ.
Кристаллический: Осаждение вести из разбавленных растворов; осадитель добавлять медленно при перемешивании; Осаждать из горячих растворов; Оставить осадок на созревание (24 час.); Фильтровать холодным через 24 час. Аморфный: Осаждение вести из концентрированных растворов; Осадитель добавлять быстро при перемешивании; Осаждать из горячих растворов; Созревание осадка не требуется, для уплотнения осадка достаточно 1-2 час.; Фильтровать сразу или через 1 час.
Это химическое соединение в виде которого определяемый компонент взвешивается для дальнейших расчетов. ГФ получают из ОФ высушиванием и прокаливанием. Требования к ГФ: Должна иметь точную химическую формулу; Не должна при нагревании разлагаться и улетучиваться; Должна быть химически устойчивой и негигроскопичной; Гравиметрический фактор ее должен быть минимальным. ГФ и ОФ могут быть как одинаковыми, так и разными по химическому составу.
F оп/гф – численно равен массе определяемого вещества (компонента) в граммах, соответствующей одному грамму гравиметрической формы. F оп/гф = где p, n – стехиометрические коэффициенты; М оп – молярная масса определяемого вещества (иона); М гф – молярная масса гравиметрической формы.
В методе осаждения при определении размера навески исходят из количества ГФ: g = F оп/гф • a где F оп/гф – аналитический множитель; а – масса ГФ, для аморфного осадка а = 0,1; для кристаллического осадка а = 0,5. В методе отгонки: g (крист.) = где М 1 – молярная масса кристаллогидрата; М 2 – молярная масса Н 2 О; n – число молекул Н 2 О в кристаллогидрате.
На технических весах (ТВ) взвешивают приблизительную навеску (0,01 г). Перед взвешиванием масса тары обнуляется. Если затем будет взвешивание на АВ, то вещество взвешивают в таре и ее масса учитывается. На аналитических весах (АВ) взвешивают точную навеску (0,0001г; 0,00005 г). Вещество всегда взвешивается в таре. Перед взвешиванием на АВ всегда делается прикидка веса на ТВ. g пр = g н+т – g т; g пр = g н+т – g т с ост.
Техника взятия приблизительной навески Используются только технические весы – ТВ (0,01 г)
Используются сначала технические весы – ТВ (0,01 г), а затем аналитические весы – АВ (0,0001 г)
Реагент-осадитель – это такое химическое соединение, которое используется для осаждения определяемого компонента в виде ОФ. Расчет его количества проводится по уравнению реакции. Требования к осадителю: Должен быть специфическим или селективным по отношению к осаждаемому компоненту; Должен образовывать с осаждаемым компонентом наименее растворимую ОФ; Должен быть летучим, чтобы избыток его легко удалялся при прокаливании ОФ. Для более полного осаждения определяемого компонента осадитель берут в избытке (в среднем в 1,5 раз; если очень летучий – в 2,0 раза; если мало летуч – на 30%).
Используется для отделения полученного осадка от раствора, содержащего примеси. В гравиметрическом анализе для фильтрования используют беззольные фильтры (зольность их, т.е. масса золы после сжигания 0,00005 г). Классификация беззольных фильтров: Черная (красная) лента- наименее плотные (для аморфных осадков); Белая лента – средней плотности (для крупнокристаллических осадков); Синяя лента – наиболее плотные (для мелкокристаллических осадков).
Фильтрование способом «декантации»
Необходимо для удаления с осадка соосажденных примесей. Осадок промывают способом «декантации» используя в качестве промывных жидкостей: Разбавленный раствор реагента-осадителя; Раствор электролита-коагулятора; Редко воду. Аморфные осадки промывают на фильтре. Кристаллические осадки промывают декантацией до переноса на фильтр.
Высушивание проводится для удаления воды, летучих примесей, перевода ОФ в ГФ (для органических соединений). Выполняется в сушильном шкафу (в бюксах и тиглях) при температуре 80-280 0 С. Прокаливание проводится для перевода ОФ в ГФ (для неорганических соединений). Выполняется в муфельной печи (в тиглях) при температуре 450-1100 0 С.
Бюксы Тигли Эксикатор Тигельные щипцы Сушильный шкаф Муфельная печь
