Jebkuras analītiskās ķīmijas metodes galvenās īpašības ir. Ievads

ANALĪTISKĀ ĶĪMIJA, zinātne par vielu un materiālu ķīmiskā sastāva un zināmā mērā arī savienojumu ķīmiskās struktūras noteikšanu. Analītiskā ķīmija attīsta ķīmiskās analīzes vispārīgos teorētiskos pamatus, izstrādā metodes pētāmā parauga sastāvdaļu noteikšanai un risina konkrētu objektu analīzes problēmas. Analītiskās ķīmijas galvenais mērķis ir tādu metožu un rīku izveide, kas atkarībā no veicamā uzdevuma nodrošina analīzes precizitāti, augstu jutību, ātrumu un selektivitāti. Tiek izstrādātas arī metodes, kas ļauj analizēt mikroobjektus, veikt lokālu analīzi (punktā, uz virsmas utt.), analīzi bez parauga iznīcināšanas, attālumā no tā (attālā analīze), nepārtrauktu analīzi (piemēram, plūsmā), kā arī noskaidrot, kāda ķīmiskā savienojuma veidā un kādā fizikālā formā noteiktais komponents eksistē paraugā (materiālu ķīmiskā analīze) un kurā fāzē tas ir iekļauts (fāze). analīze). Svarīgas tendences analītiskās ķīmijas attīstībā ir analīžu automatizācija, īpaši tehnoloģisko procesu kontrolē, un matematizācija, jo īpaši datoru plašā izmantošana.

Zinātnes struktūra... Var izdalīt trīs galvenās analītiskās ķīmijas jomas: vispārīgie teorētiskie pamati; analīzes metožu izstrāde; atsevišķu objektu analītiskā ķīmija. Atkarībā no analīzes mērķa izšķir kvalitatīvo ķīmisko analīzi un kvantitatīvo ķīmisko analīzi. Pirmā uzdevums ir noteikt un identificēt analizējamā parauga sastāvdaļas, otrā uzdevums ir noteikt to koncentrāciju vai masu. Atkarībā no tā, kuri komponenti ir jānosaka vai jānosaka, izšķir izotopu analīzi, elementu analīzi, strukturālo grupu (ieskaitot funkcionālo) analīzi, molekulāro analīzi, materiālu analīzi un fāzes analīzi. Pēc analizējamā objekta rakstura izšķir neorganisko un organisko vielu, kā arī bioloģisko objektu analīzi.

Analītiskās ķīmijas teorētiskajos pamatos nozīmīgu vietu ieņem tā sauktā ķīmijmetrija, tostarp ķīmiskās analīzes metroloģija. Analītiskās ķīmijas teorija ietver arī analītisko paraugu atlases un sagatavošanas doktrīnu, analīzes shēmas sastādīšanu un metožu izvēli, analīzes automatizācijas principus un veidus, datoru izmantošanu, kā arī principus. ķīmiskās analīzes rezultātu racionālai izmantošanai. Analītiskās ķīmijas iezīme ir nevis vispārīgu, bet individuālu, specifisku objektu īpašību un īpašību izpēte, kas nodrošina daudzu analītisko metožu selektivitāti. Pateicoties ciešajai saiknei ar fizikas, matemātikas, bioloģijas un dažādu tehnoloģiju jomu sasniegumiem (jo īpaši tas attiecas uz analīzes metodēm), analītiskā ķīmija pārvēršas par disciplīnu zinātņu krustpunktā. Bieži tiek izmantoti citi šīs disciplīnas nosaukumi - analītika, analītiskā zinātne utt.

Analītiskajā ķīmijā izšķir atdalīšanas, noteikšanas (detektēšanas) un hibrīdanalīzes metodes, parasti apvienojot pirmo divu grupu metodes. Noteikšanas metodes ir ērti iedalīt ķīmiskās analīzes metodēs (gravimetriskā analīze, titrimetriskā analīze, elektroķīmiskās analīzes metodes, kinētiskās analīzes metodes), fizikālās analīzes metodes (spektroskopiskā, kodolfizikālā uc), bioķīmiskās analīzes metodēs un bioloģiskās metodes. analīzes. Ķīmiskās metodes balstās uz ķīmiskām reakcijām (vielas mijiedarbība ar vielu), fizikālās metodes balstās uz fizikālām parādībām (vielas mijiedarbība ar starojumu, enerģijas plūsmām), bioloģiskās metodes izmanto organismu vai to fragmentu reakciju uz izmaiņām. vide.

Gandrīz visas noteikšanas metodes ir balstītas uz jebkuru vielu izmērāmo īpašību atkarību no to sastāva. Tāpēc svarīga analītiskās ķīmijas joma ir šādu atkarību meklēšana un izpēte, lai tās izmantotu analītisko problēmu risināšanai. Šajā gadījumā gandrīz vienmēr ir jāatrod vienādojums attiecībām starp īpašību un kompozīciju, jāizstrādā metodes īpašuma (analītiskā signāla) reģistrēšanai, jānovērš citu komponentu radītie traucējumi un jānovērš dažādu faktoru traucējošā ietekme (piemēram, piemēram, temperatūras svārstības). Analītiskā signāla vērtība tiek pārvērsta vienībās, kas raksturo komponentu daudzumu vai koncentrāciju. Mērītās īpašības var būt, piemēram, masa, tilpums, gaismas absorbcija, strāvas stiprums.

Liela uzmanība tiek pievērsta analīzes metožu teorijai. Ķīmisko metožu teorija ir balstīta uz koncepciju par vairākiem ķīmisko reakciju pamatveidiem, kurus plaši izmanto analīzē (skābes-bāzes, redoks, kompleksu veidošanās), un vairākiem svarīgiem procesiem (izgulsnēšana, šķīdināšana, ekstrakcija). Uzmanība šiem jautājumiem ir saistīta ar analītiskās ķīmijas attīstības vēsturi un atbilstošo metožu praktisko nozīmi. Tā kā ķīmisko metožu īpatsvars tomēr samazinās, bet fizikālo, bioķīmisko un bioloģisko metožu īpatsvars pieaug, ir ļoti svarīgi pilnveidot pēdējo grupu metožu teoriju un integrēt atsevišķu metožu teorētiskos aspektus. vispārējā analītiskās ķīmijas teorija.

Attīstības vēsture... Materiālu pārbaudes tika veiktas senos laikos; piemēram, tika pārbaudītas rūdas, lai konstatētu to piemērotību kausēšanai, dažādi izstrādājumi - noteiktu zelta un sudraba saturu tajos. 14-16 gadsimta alķīmiķi veica milzīgu eksperimentālu darbu vielu īpašību izpētē, liekot pamatus ķīmiskajām analīzes metodēm. 16.-17.gadsimtā (jatroķīmijas periodā) parādījās jaunas ķīmiskas metodes vielu noteikšanai, kuru pamatā ir reakcijas šķīdumā (piemēram, sudraba jonu atklāšana, veidojot nogulsnes ar hlorīda joniem). Par zinātniskās analītiskās ķīmijas pamatlicēju tiek uzskatīts R. Boils, kurš ieviesa jēdzienu "ķīmiskā analīze".

Līdz 19. gadsimta vidum analītiskā ķīmija bija galvenā ķīmijas nozare. Šajā periodā tika atklāti daudzi ķīmiskie elementi, izolētas dažu dabisko vielu sastāvdaļas, izveidoti sastāva noturības un daudzkārtējo attiecību likumi un masas nezūdamības likums. Zviedru ķīmiķis un mineralogs T. Bergmans izstrādāja sistemātiskas kvalitatīvas analīzes shēmu, aktīvi izmantoja sērūdeņradi kā analītisko reaģentu un ierosināja analīzes metodes liesmā, lai iegūtu pērles. 19. gadsimtā sistemātisko kvalitatīvo analīzi pilnveidoja vācu ķīmiķi G. Rouzs un K. Freseniuss. Tas pats gadsimts iezīmējās ar milzīgu progresu kvantitatīvās analīzes attīstībā. Tika izveidota titrimetriskā metode (franču ķīmiķis F. Decroisille, J. Gay-Lussac), būtiski uzlabota gravimetriskā analīze un izstrādātas gāzu analīzes metodes. Liela nozīme bija organisko savienojumu elementārās analīzes metožu izstrādei (Yu. Liebikh). 19. gadsimta beigās izveidojās analītiskās ķīmijas teorija, kas balstījās uz doktrīnu par ķīmisko līdzsvaru šķīdumos ar jonu piedalīšanos (galvenokārt V. Ostvalds). Līdz tam laikam analītiskajā ķīmijā dominējošo vietu ieņēma jonu analīzes metodes ūdens šķīdumos.

20. gadsimtā tika izstrādātas organisko savienojumu mikroanalīzes metodes (F. Pregls). Tika piedāvāta polarogrāfijas metode (J. Geirovsky, 1922). Ir parādījušās daudzas fizikālās metodes, piemēram, masu spektrometriskā, rentgena, kodolfizika. Liela nozīme bija hromatogrāfijas atklāšanai (MS Tsvet, 1903) un dažādu šīs metodes variantu radīšanai, jo īpaši sadalīšanas hromatogrāfijai (A. Martin un R. Sing, 1941).

Krievijā un PSRS IA Menšutkina mācību grāmatai “Analītiskā ķīmija” bija liela nozīme analītiskajā ķīmijā (tā tika izdota 16 izdevumos). M.A.Ilinskis un L.A.Čugajevs praksē ieviesa organiskos analītiskos reaģentus (19. gs. beigas - 20. gadsimta sākums), N.A. Tananajevs izstrādāja kvalitatīvās analīzes pilienu metodi (vienlaikus ar austriešu ķīmiķi F. Feiglu, 1920. gadi). 1938. gadā N.A. Izmailovs un M.S.Šreibers bija pirmie, kas aprakstīja plānslāņa hromatogrāfiju. Krievu zinātnieki ir devuši lielu ieguldījumu kompleksveidošanas un tās analītiskās izmantošanas izpētē (I. P. Alimarin, A. K. Babko), organisko analītisko reaģentu darbības teorijā, masu spektrometrijas, fotometrijas metožu, atomu absorbcijas spektrometrijas izstrādē (B. V. Ļvovs). ), atsevišķu elementu, īpaši reto un platīna, un vairāku objektu - augstas tīrības vielu, minerālu izejvielu, metālu un sakausējumu analītiskajā ķīmijā.

Prakses prasības vienmēr ir veicinājušas analītiskās ķīmijas attīstību. Tātad 20. gadsimta 40. – 70. gados, ņemot vērā nepieciešamību analizēt kodolmateriālus, pusvadītāju un citus augstas tīrības pakāpes materiālus, tika izveidotas tādas jutīgas metodes kā radioaktivācijas analīze, dzirksteļu masas spektrometrija, ķīmiski spektrālā analīze, strippinga voltammetrija, kas nodrošina līdz 10 - 7-10 -8% piemaisījumu tīrās vielās, tas ir, 1 daļa piemaisījumu uz 10-1000 miljardiem daļu pamatvielas. Melnās metalurģijas attīstībai, īpaši saistībā ar pāreju uz ātrgaitas pārveidotāju tērauda ražošanu, ātra analīze ir kļuvusi ļoti svarīga. Tā saukto kvantometru – fotoelektrisko ierīču izmantošana daudzelementu optiskajai spektrālajai vai rentgenstaru analīzei – ļauj veikt analīzi kušanas laikā.

Nepieciešamība analizēt sarežģītus organisko savienojumu maisījumus ir izraisījusi intensīvu gāzu hromatogrāfijas attīstību, kas ļauj analizēt vissarežģītākos maisījumus, kas satur vairākus desmitus vai pat simtus vielu. Analītiskā ķīmija ir devusi lielu ieguldījumu atoma kodola enerģijas apguvē, kosmosa un okeāna izpētē, elektronikas attīstībā un bioloģijas zinātņu attīstībā.

Studiju priekšmets... Svarīga loma ir analizējamo materiālu paraugu ņemšanas teorijas attīstībai; Parasti paraugu ņemšanas jautājumi tiek risināti kopīgi ar pētāmo vielu speciālistiem (piemēram, ģeologiem, metalurgiem). Analītiskā ķīmija izstrādā paraugu sadalīšanas metodes - šķīdināšanu, saplūšanu, saķepināšanu utt., kam jānodrošina pilnīga parauga "atvēršanās" un jānovērš noteikto komponentu zudums un piesārņojums no ārpuses. Analītiskās ķīmijas uzdevumi ietver metožu izstrādi tādām vispārīgām analīzes darbībām kā tilpuma mērīšana, filtrēšana un kalcinēšana. Viens no analītiskās ķīmijas uzdevumiem ir noteikt analītiskās aparatūras attīstības virzienus, jaunu ķēžu izveidi un ierīču dizainu (kas visbiežāk kalpo kā analīzes metodes izstrādes beigu posms), kā arī jaunu analītisko reaģentu sintēze.

Metožu un ierīču metroloģiskie raksturlielumi ir ļoti svarīgi kvantitatīvās analīzes veikšanai. Šajā sakarā analītiskā ķīmija pēta standartparaugu (tostarp standarta paraugu) kalibrēšanas, ražošanas un izmantošanas problēmas un citus analīzes pareizības nodrošināšanas līdzekļus. Būtisku vietu ieņem analīžu rezultātu apstrāde, īpaši datorapstrāde. Analīzes apstākļu optimizēšanai tiek izmantota informācijas teorija, modeļu atpazīšanas teorija un citas matemātikas nozares. Datorus izmanto ne tikai rezultātu apstrādei, bet arī ierīču vadīšanai, traucējumu uzskaitei, kalibrēšanai, eksperimenta plānošanai; ir analītiskas problēmas, kuras var atrisināt tikai ar datoru palīdzību, piemēram, organisko savienojumu molekulu identificēšana, izmantojot ekspertu sistēmas.

Analītiskā ķīmija nosaka vispārīgas pieejas analīzes ceļu un metožu izvēlei. Tiek izstrādātas metožu salīdzināšanas metodes, noteikti nosacījumi to savstarpējai aizstājamībai un kombinēšanai, analīzes automatizācijas principi un veidi. Analīzes praktiskai lietošanai nepieciešams izstrādāt idejas par tās rezultātu kā produkta kvalitātes rādītāju, tehnoloģisko procesu ekspreskontroles doktrīnu un izmaksu ziņā efektīvu metožu izveidi. Metožu unifikācija un standartizācija ir ļoti svarīga dažādās tautsaimniecības nozarēs strādājošiem analītiķiem. Tiek izstrādāta teorija, lai optimizētu analītisko problēmu risināšanai nepieciešamo informācijas apjomu.

Analīzes metodes... Atkarībā no analizētā parauga masas vai tilpuma atdalīšanas un noteikšanas metodes dažreiz tiek iedalītas makro-, mikro- un ultramikrometodēs.

Maisījumu atdalīšanu parasti izmanto gadījumos, kad tiešās noteikšanas vai noteikšanas metodes neļauj iegūt pareizu rezultātu citu parauga komponentu traucējošās ietekmes dēļ. Īpaši svarīga ir tā sauktā relatīvā koncentrācija, nelielu daudzumu noteikto komponentu atdalīšana no daudz lielāka parauga galveno sastāvdaļu daudzuma. Maisījumu atdalīšanas pamatā var būt sastāvdaļu termodinamisko jeb līdzsvara raksturlielumu (jonu apmaiņas konstantes, kompleksu stabilitātes konstantes) vai kinētisko parametru atšķirības. Atdalīšanai galvenokārt tiek izmantota hromatogrāfija, ekstrakcija, izgulsnēšana, destilācija, kā arī elektroķīmiskās metodes, piemēram, elektrodepozīcija. Noteikšanas metodes - galvenā analītiskās ķīmijas metožu grupa. Kvantitatīvās analīzes metodes balstās uz jebkuras izmērāmas īpašības, visbiežāk fiziskas, atkarību no parauga sastāva. Šī atkarība jāapraksta noteiktā un zināmā veidā. Hibrīda analīzes metodes, kas apvieno separāciju un definīciju, strauji attīstās. Piemēram, gāzu hromatogrāfija ar dažādiem detektoriem ir vissvarīgākā metode sarežģītu organisko savienojumu maisījumu analīzei. Gaistošu un termiski nestabilu savienojumu maisījumu analīzei ērtāka ir augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfija.

Analīzei ir nepieciešamas dažādas metodes, jo katrai no tām ir savas priekšrocības un ierobežojumi. Tādējādi ārkārtīgi jutīgām radioaktivācijas un masas spektra metodēm ir nepieciešamas sarežģītas un dārgas iekārtas. Vienkāršas, pieejamas un ļoti jutīgas kinētiskās metodes ne vienmēr nodrošina vēlamo rezultātu reproducējamību. Izvērtējot un salīdzinot metodes, izvēloties tās konkrētu problēmu risināšanai, tiek ņemti vērā daudzi faktori: metroloģiskie parametri, iespējamā pielietojuma apjoms, aprīkojuma pieejamība, analītiķa kvalifikācija, tradīcijas uc No šiem faktoriem svarīgākie ir metroloģiskie tādi parametri kā noteikšanas robeža vai koncentrācijas diapazons (daudzumi), kuros metode dod ticamus rezultātus, un metodes precizitāte, t.i., rezultātu pareizība un reproducējamība. Daudzos gadījumos liela nozīme ir “daudzkomponentu” metodēm, kas ļauj vienlaikus noteikt lielu skaitu komponentu, piemēram, atomu emisijas un rentgena spektrālā analīze, hromatogrāfija. Šādu metožu nozīme pieaug. Ja visas pārējās lietas ir vienādas, priekšroka dodama tiešās analīzes metodēm, tas ir, nav saistīta ar parauga ķīmisko sagatavošanu; tomēr šāda apmācība bieži ir nepieciešama. Piemēram, pētāmās sastāvdaļas provizoriskā koncentrācija ļauj noteikt tās zemākās koncentrācijas, novērst grūtības, kas saistītas ar komponenta nehomogēnu sadalījumu paraugā un references paraugu neesamību.

Vietējās analīzes metodes ieņem īpašu vietu. Nozīmīga loma starp tām ir rentgenstaru mikroanalīzei (elektronzondei), sekundārajai jonu masas spektrometrijai, Augera spektroskopijai un citām fizikālām metodēm. Tiem ir liela nozīme, jo īpaši, analizējot cieto materiālu virsmas slāņus vai iežu ieslēgumus.

Organisko savienojumu elementu analīzes metodes veido īpašu grupu. Organiskās vielas tā vai citādi sadalās, un tās sastāvdaļas vienkāršāko neorganisko savienojumu veidā (CO 2, H 2 O, NH 3 u.c.) nosaka ar parastajām metodēm. Gāzu hromatogrāfijas izmantošana ļāva automatizēt elementu analīzi; Šim nolūkam tiek ražoti C-, H-, N-, S-analizatori un citas automātiskās ierīces. Organisko savienojumu analīzi pēc funkcionālajām grupām (funkcionālā analīze) veic ar dažādām ķīmiskām, elektroķīmiskām, spektrālām (KMR vai IR spektroskopija) vai hromatogrāfijas metodēm.

Fāzu analīzē, tas ir, ķīmisko savienojumu noteikšanā, kas veido atsevišķas fāzes, pēdējās tiek iepriekš izolētas, piemēram, izmantojot selektīvu šķīdinātāju, un pēc tam iegūtos šķīdumus analizē ar parastajām metodēm; fāzes analīzes fizikālās metodes bez iepriekšējas fāzes atdalīšanas ir ļoti daudzsološas.

Praktiskā vērtība... Ķīmiskā analīze nodrošina daudzu tehnoloģisko procesu un produktu kvalitātes kontroli dažādās nozarēs, tai ir milzīga loma derīgo izrakteņu meklēšanā un izpētē, ieguves rūpniecībā. Ar ķīmiskās analīzes palīdzību tiek uzraudzīta vides (augsnes, ūdens un gaisa) tīrība. Analītiskās ķīmijas sasniegumi tiek izmantoti dažādās zinātnes un tehnikas nozarēs: kodolenerģētikā, elektronikā, okeanoloģijā, bioloģijā, medicīnā, tiesu medicīnā, arheoloģijā un kosmosa izpētē. Ķīmiskās analīzes ekonomiskā nozīme ir liela. Tādējādi precīza leģējošo piedevu noteikšana metalurģijā ietaupa vērtīgos metālus. Pāreja uz nepārtrauktu automātisko analīzi medicīnas un agroķīmijas laboratorijās ļauj ievērojami palielināt analīžu (asinis, urīns, ekstrakti no augsnes utt.) ātrumu un samazināt laboratorijas darbinieku skaitu.

Lit .: Analītiskās ķīmijas pamati: 2 kn. / Rediģējis Ju. A. Zolotovs. M., 2002; Analītiskā ķīmija: 2 sējumos M., 2003-2004.

Fizikālās un koloidālās ķīmijas kursam, ieskaitot fizikālās un ķīmiskās analīzes metodes un atdalīšanas un attīrīšanas metodes, ir būtiska loma speciālistu sagatavošanā vides inženierijas jomā. Galvenās fizikālās ķīmijas sadaļas - ķīmiskā kinētika un ķīmiskā termodinamika - kalpo par teorētisko pamatu citām ķīmijas nozarēm, kā arī ķīmiskās tehnoloģijas un vielu atdalīšanas un attīrīšanas metodes. Vielu fizikāli ķīmisko īpašību mērījumi ir pamatā daudzām mūsdienu instrumentālajām (fizikāli ķīmiskajām) metodēm vides stāvokļa analīzei un uzraudzībai. Tā kā lielākā daļa dabas objektu ir koloidālās sistēmas, ir jāapgūst koloidālās ķīmijas pamati.

Vides piesārņojuma briesmas ar produktiem - kaitīgām vielām var ievērojami samazināt, rūpīgi iztīrot produktus. Ķīmiskās tīrīšanas metodes ietver apstrādi ar reaģentiem, kas neitralizē kaitīgās sastāvdaļas. Ir jāzina reakciju ātrums un pabeigtība, to atkarība no ārējiem apstākļiem, lai varētu aprēķināt reaģentu koncentrāciju, kas nodrošina nepieciešamo attīrīšanas pakāpi. Plaši tiek izmantotas arī fizikāli ķīmiskās attīrīšanas metodes, tostarp rektifikācija, ekstrakcija, sorbcija, jonu apmaiņa un hromatogrāfija.

Vides specialitāšu studentu (№№) fizikālās un koloidālās ķīmijas kursa apguve ietver teorētiskā (lekciju) kursa izstrādi, analītiskās ķīmijas seminārus, ieskaitot fizikālās un ķīmiskās analīzes metodes, atdalīšanas un attīrīšanas metodes, hromatogrāfiju un koloidālās ķīmijas sadaļas, laboratorijas darbi un praktiskie vingrinājumi, kā arī patstāvīgais darbs, tajā skaitā trīs mājas darbu izpilde. Laboratorijas un praktisko darbu gaitā studenti apgūst iemaņas fizikālo un ķīmisko eksperimentu veikšanā, grafiku zīmēšanā, mērījumu rezultātu matemātiskajā apstrādē un kļūdu analīzē. Veicot laboratorijas, praktiskos un mājasdarbus, studenti apgūst prasmes darbā ar uzziņu literatūru.

Semināri analītiskajā un koloidālajā ķīmijā

Seminārs 1. Analītiskās ķīmijas priekšmets. Analīzes metožu klasifikācija. Metroloģija. Klasiskās kvantitatīvās analīzes metodes.

Inženierekoloģijas jomā strādājošajiem speciālistiem nepieciešama pietiekami pilnīga informācija par izejvielu, ražošanas produktu, ražošanas atkritumu ķīmisko sastāvu un vidi - gaisu, ūdeni un augsni; īpaša uzmanība jāpievērš kaitīgo vielu identificēšanai un to daudzuma noteikšanai. Šis uzdevums ir atrisināts analītiskā ķīmija - zinātne par vielu ķīmiskā sastāva noteikšanu. Ķīmiskā analīze ir galvenais un nepieciešamais līdzeklis vides piesārņojuma kontrolei.

Īpaši īss šīs ķīmijas sadaļas pētījums nevar dot analītiskā ķīmiķa kvalifikāciju, tā mērķis ir iepazīties ar minimālo zināšanu apjomu, kas ir pietiekams, lai izvirzītu konkrētus uzdevumus ķīmiķiem, koncentrējoties uz noteiktu analīzes metožu iespējām un izprast iegūto analīzes rezultātu nozīmi.

Analīzes metožu klasifikācija

Atšķirt kvalitatīvo un kvantitatīvo analīzi. Pirmais nosaka noteiktu komponentu klātbūtni, otrais - to kvantitatīvo saturu. Pētot vielas sastāvu, kvalitatīvā analīze vienmēr notiek pirms kvantitatīvās analīzes, jo kvantitatīvās analīzes metodes izvēle ir atkarīga no pētāmā objekta kvalitatīvā sastāva. Analīzes metodes tiek iedalītas ķīmiskajās un fizikāli ķīmiskajās. Ķīmiskās analīzes metodes ir balstītas uz analizējamās vielas pārveidošanu jaunos savienojumos ar noteiktām īpašībām. Veidojot raksturīgus elementu savienojumus, tiek noteikts vielas sastāvs.

Neorganisko savienojumu kvalitatīvā analīze balstās uz jonu reakcijām un ļauj noteikt elementus katjonu un anjonu formā. Piemēram, Cu 2+ jonus var identificēt pēc kompleksa jona 2+ veidošanās, kas ir spilgti zils. Analizējot organiskos savienojumus, parasti nosaka C, H, N, S, P, Cl un citus elementus. Ogli un ūdeņradi nosaka pēc parauga sadedzināšanas, reģistrējot emitēto oglekļa dioksīdu un ūdeni. Ir vairāki paņēmieni citu elementu noteikšanai.

Kvalitatīvā analīze ir sadalīta daļējā un sistemātiskā.

Frakciju analīze balstās uz specifisku un selektīvu reakciju izmantošanu, ar kuru palīdzību atsevišķās testa šķīduma daļās var noteikt vēlamos jonus jebkurā secībā. Frakcionālā analīze ļauj ātri noteikt ierobežotu skaitu jonu (no viena līdz pieciem), kas atrodas maisījumā, kura sastāvs ir aptuveni zināms.

Sistemātiskā analīze ir īpaša atsevišķu jonu noteikšanas secība pēc tam, kad ir atrasti un izņemti no šķīduma visi citi joni, kas traucē noteikšanu.

Atsevišķas jonu grupas tiek izolētas, izmantojot jonu īpašību līdzības un atšķirības, izmantojot tā sauktos grupu reaģentus - vielas, kas vienādi reaģē ar veselu jonu grupu. Jonu grupas tiek iedalītas apakšgrupās, bet tās, savukārt, atsevišķos jonos, kuras nosaka, izmantojot t.s. šiem joniem raksturīgās analītiskās reakcijas. Šādām reakcijām obligāti ir pievienota analītiska iezīme, tas ir, ārējs efekts - nokrišņi, gāzes izdalīšanās un šķīduma krāsas maiņa.

Analītiskajai reakcijai piemīt specifiskuma, selektivitātes un jutīguma īpašības.

Specifiskums dod iespēju noteikt doto jonu noteiktos apstākļos citu jonu klātbūtnē pēc vienas vai citas raksturīgas pazīmes (krāsas, smaržas utt.). Šādu reakciju ir salīdzinoši maz (piemēram, NH 4 + jonu noteikšanas reakcija, iedarbojoties uz sārmainu vielu karsējot). Kvantitatīvi reakcijas specifiku novērtē ar ierobežojošās attiecības vērtību, kas ir vienāda ar atklātā jona un traucējošo jonu koncentrāciju attiecību. Piemēram, pilienu reakcija uz Ni 2+ jonu, iedarbojoties ar dimetilglioksīmu Co 2+ jonu klātbūtnē, ir veiksmīga, ja Ni 2+ un Co 2+ ierobežojošā attiecība ir 1:5000.

Reakcijas selektivitāti (vai selektivitāti) nosaka tas, ka līdzīgs ārējs efekts ir iespējams tikai ar ierobežotu skaitu jonu, ar kuriem reakcija dod pozitīvu efektu. Selektivitātes (selektivitātes) pakāpe ir lielāka, jo mazāks ir jonu skaits, ar kuriem reakcijai ir pozitīva ietekme.

Reakcijas jutīgumu raksturo vairāki savstarpēji saistīti lielumi: noteikšanas robeža un atšķaidīšanas robeža. Piemēram, noteikšanas robeža mikrokristaloskopiskā reakcijā pret Ca 2+ jonu sērskābes iedarbībā ir 0,04 μg Ca 2+ šķīduma pilē. Ierobežojošo atšķaidījumu (V pre, ml) aprēķina pēc formulas: V pre = V · 10 2 / C min, kur V ir šķīduma tilpums (ml). Ierobežojošais atšķaidījums parāda, kādā šķīduma tilpumā (ml) ir 1 g noteiktā jona. Piemēram, K + jonam reaģējot ar nātrija heksanitrozokobaltu - Na 3, veidojas dzeltenas kristāliskas nogulsnes K 2 Na. Šīs reakcijas jutīgumu raksturo ierobežojošais atšķaidījums 1:50 000. Tas nozīmē, ka, izmantojot šo reakciju, jūs varat atvērt kālija jonu šķīdumā, kas satur vismaz 1 g kālija 50 000 ml ūdens.

Kvalitatīvās analīzes ķīmiskajām metodēm ir praktiska nozīme tikai nelielam skaitam elementu. Daudzelementu, molekulārās, kā arī funkcionālās (funkcionālo grupu rakstura noteikšana) analīzei tiek izmantotas fizikāli ķīmiskās metodes.

Sastāvdaļas sīkāk iedala pamata (1 - 100% no svara), nelielas (0,01 - 1% no svara) un piemaisījumu vai pēdas (mazāk nekā 0,01% no svara).

Atkarībā no analizētā parauga masas un tilpuma izšķir makroanalīzi (0,5 - 1 g vai 20 - 50 ml),

pusmikroanalīzi (0,1–0,01 g vai 1,0–0,1 ml),

mikroanalīze (10 -3 - 10 -6 g vai 10 -1 - 10 -4 ml),

ultramikroanalīzi (10 -6 - 10 -9 g vai 10 -4 - 10 -6 ml),

submikroanalīzi (10 -9 - 10 -12 g vai 10 -7 - 10 -10 ml).

Analizētās sastāvdaļas var būt atomi un joni, elementu izotopi, molekulas, funkcionālās grupas un radikāļi, fāzes.

Klasifikācija pēc noteikto daļiņu veida:

1. izotops (fizisks)

2.elementu vai atomu

3.molekulārā

4. strukturālā grupa (starpposms starp atomu un molekulāro) - atsevišķu funkcionālo grupu definīcija organisko savienojumu molekulās.

5. fāze - ieslēgumu analīze neviendabīgos objektos, piemēram, minerālos.

Citi analīzes klasifikācijas veidi:

Bruto un vietējais.

Iznīcinošs un nesagraujošs.

Kontaktpersona un tālvadības pults.

Diskrēts un nepārtraukts.

Svarīgas analītiskās procedūras īpašības ir metodes ātrums (analīzes ātrums), analīzes izmaksas, tās automatizācijas iespēja.

Atkarībā no veicamā uzdevuma ir 3 analītiskās ķīmijas metožu grupas:

• 1) noteikšanas metodes ļauj noteikt, kuri elementi vai vielas (analīti) atrodas paraugā. Tos izmanto kvalitatīvai analīzei;
• 2) noteikšanas metodes ļauj noteikt analizējamo vielu kvantitatīvo saturu paraugā un tiek izmantotas kvantitatīvai analīzei;
• 3) atdalīšanas metodes ļauj izolēt analizējamo vielu un atdalīt traucējošos komponentus. Tos izmanto kvalitatīvai un kvantitatīvai analīzei. Ir dažādas kvantitatīvās analīzes metodes: ķīmiskā, fizikāli ķīmiskā, fizikālā utt.

Ķīmiskās metodes ir balstītas uz ķīmisko reakciju izmantošanu (neitralizēšana, oksidēšanās-reducēšana, kompleksēšana un izgulsnēšana), kurās nokļūst analīts. Šajā gadījumā reakcijas vizuālais ārējais efekts ir kvalitatīvs analītisks signāls - šķīduma krāsas maiņa, nogulšņu veidošanās vai izšķīšana un gāzveida produkta izdalīšanās. Kvantitatīvajās noteikumos kā analītisks signāls tiek izmantots izdalītā gāzveida produkta tilpums, izveidojušos nogulšņu masa un reaģenta šķīduma tilpums ar precīzi zināmu koncentrāciju, kas iztērēts mijiedarbībai ar nosakāmo vielu.

Fizikālās metodes neizmanto ķīmiskās reakcijas, bet mēra jebkuras analizējamās vielas fizikālās īpašības (optiskās, elektriskās, magnētiskās, termiskās utt.), kas ir atkarīgas no tā sastāva.

Fizikāli ķīmiskās metodes izmanto analizējamās sistēmas fizikālo īpašību izmaiņas ķīmisko reakciju rezultātā. Fizikāli ķīmiskā ietver arī hromatogrāfiskās analīzes metodes, kuru pamatā ir vielas sorbcijas-desorbcijas procesi uz cieta vai šķidra sorbenta dinamiskos apstākļos, un elektroķīmiskās metodes (potenciometrija, voltammetrija, konduktometrija).

Fizikālās un fizikāli ķīmiskās metodes bieži tiek apvienotas ar vispārīgu nosaukumu instrumentālās analīzes metodes, jo analīzes veikšanai tiek izmantoti analītiskie instrumenti un aparatūra, kas reģistrē fizikālās īpašības vai to izmaiņas. Veicot kvantitatīvo analīzi, tiek mērīts analītiskais signāls - fiziskais daudzums, kas saistīts ar parauga kvantitatīvo sastāvu. Ja kvantitatīvo analīzi veic, izmantojot ķīmiskās metodes, tad noteikšana vienmēr balstās uz ķīmisku reakciju.

Ir 3 kvantitatīvās analīzes metožu grupas:

• - Gāzes analīze
• - Titrimetriskā analīze
• - Gravimetriskā analīze

Kvantitatīvās analīzes ķīmisko metožu vidū vislielākā nozīme ir gravimetriskajām un titrimetriskajām metodēm, kuras sauc par klasiskajām analīzes metodēm. Šīs metodes ir standarta definīcijas pareizības novērtēšanai. To galvenā pielietojuma joma ir lielu un vidēju vielu daudzuma precīza noteikšana.

Klasiskās analīzes metodes plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā, lai kontrolētu tehnoloģiskā procesa gaitu, izejvielu un gatavās produkcijas kvalitāti un rūpnieciskos atkritumus. Pamatojoties uz šīm metodēm, tiek veikta arī farmaceitiskā analīze - ķīmisko un farmācijas uzņēmumu ražoto zāļu un zāļu kvalitātes noteikšana.

Tās kā zinātnes priekšmets ir esošo analīzes metožu pilnveidošana un jaunu izstrāde, to praktiskā pielietošana, analītisko metožu teorētisko pamatu izpēte.

Atkarībā no uzdevuma analītiskā ķīmija tiek iedalīta kvalitatīvā analīzē, kuras mērķis ir noteikt, vai kas vai kāda veida viela, kādā formā ir izlasē, un kvantitatīvā analīze, kuras mērķis ir noteikt kā paraugā ir noteiktas vielas (elementi, joni, molekulārās formas utt.).

Materiālo objektu elementārā sastāva noteikšanu sauc elementārā analīze... Ķīmisko savienojumu un to maisījumu struktūras noteikšanu molekulārā līmenī sauc molekulārā analīze... Viens no ķīmisko savienojumu molekulārās analīzes veidiem ir strukturālā analīze, kuras mērķis ir izpētīt vielu telpisko atomu struktūru, noteikt empīriskās formulas, molekulmasas uc Analītiskās ķīmijas uzdevumi ietver organisko, neorganisko un bioķīmisko objektu īpašību noteikšanu. Tiek saukta organisko savienojumu analīze pēc funkcionālajām grupām funkcionālā analīze.

Vēsture

Analītiskā ķīmija pastāv kopš ķīmijas pastāvēšanas tās mūsdienu izpratnē, un daudzas tajā izmantotās tehnikas pieder vēl agrākam laikmetam, alķīmijas laikmetam, kura viens no galvenajiem uzdevumiem bija tieši dažādu ķīmisko vielu sastāva noteikšana. dabas vielas un to savstarpējo pārvērtību procesu izpēte. Bet, attīstoties visai ķīmijai kopumā, tajā izmantotās darba metodes būtiski uzlabojās, un līdztekus tīri servisa vērtībai kā vienai no ķīmijas palīgnodaļām analītiskā ķīmija mūsdienās ir pilnīgi neatkarīga vērtība. ķīmijas zināšanu katedra ar ļoti nopietnām un svarīgām teorētiska rakstura problēmām. Mūsdienu fizikālā ķīmija ļoti būtiski ietekmēja analītiskās ķīmijas attīstību, bagātinot to ar vairākām pilnīgi jaunām darba metodēm un teorētiskiem pamatiem, kas ietver risinājumu doktrīnu (sk.), elektrolītiskās disociācijas teoriju, masas likumu. darbība (sk. Ķīmiskais līdzsvars) un visa ķīmiskās afinitātes doktrīna.

Analītiskās ķīmijas metodes

Analītiskās ķīmijas metožu salīdzinājums

Agregāts tradicionālās metodes Vielas sastāva noteikšanu pēc tās secīgas ķīmiskās sadalīšanās sauc par "slapjo ķīmiju" ("mitrā analīze"). Šīm metodēm ir salīdzinoši zema precizitāte, tām ir nepieciešama salīdzinoši zema analītiķu kvalifikācija, un tagad tās gandrīz pilnībā ir aizstātas ar modernām. instrumentālās metodes(optiskās, masas spektrometriskās, elektroķīmiskās, hromatogrāfiskās un citas fizikāli ķīmiskās metodes) vielas sastāva noteikšanai. Tomēr mitrajai ķīmijai ir sava priekšrocība salīdzinājumā ar spektrometriskajām metodēm – tā ļauj, izmantojot standartizētas procedūras (sistemātisku analīzi), tieši noteikt tādu elementu kā dzelzs (Fe +2, Fe +3), titāna u.c. sastāvu un dažādus oksidācijas stāvokļus. .

Analītiskās metodes var iedalīt bruto un vietējās. Lielapjoma analīzes metodēm parasti ir nepieciešama atsevišķa, detalizēta viela (reprezentatīvs paraugs). Vietējās metodes noteikt vielas sastāvu nelielā tilpumā pašā paraugā, kas ļauj sastādīt "kartes" par parauga ķīmisko īpašību sadalījumu pa tā virsmu un/vai dziļumu. Jāuzsver arī metodes tiešā analīze, tas ir, nav saistīts ar parauga iepriekšēju sagatavošanu. Bieži vien ir nepieciešama parauga sagatavošana (piemēram, sasmalcināšana, iepriekšēja koncentrēšana vai atdalīšana). Statistiskās metodes izmanto, lai sagatavotu paraugus, interpretētu rezultātus un novērtētu analīžu skaitu.

Kvalitatīvas ķīmiskās analīzes metodes

Lai noteiktu jebkuras vielas kvalitatīvo sastāvu, ir jāizpēta tās īpašības, kuras no analītiskās ķīmijas viedokļa var būt divu veidu: vielas īpašības kā tādas un tās īpašības ķīmiskajās pārvērtībās.

Pie pirmajiem pieder: agregātstāvoklis (ciets, šķidrums, gāze), tā struktūra cietā stāvoklī (amorfa vai kristāliska viela), krāsa, smarža, garša uc cilvēka sajūtas, šķiet iespējams noteikt šīs vielas būtību. . Tomēr vairumā gadījumu dotā viela ir jāpārvērš par jebkuru jaunu ar skaidri izteiktām raksturīgām īpašībām, šim nolūkam izmantojot dažus īpaši atlasītus savienojumus, ko sauc par reaģentiem.

Analītiskajā ķīmijā izmantotās reakcijas ir ļoti dažādas un ir atkarīgas no pētāmās vielas fizikālajām īpašībām un sastāva sarežģītības pakāpes. Gadījumā, ja ķīmiskai analīzei tiek pakļauts acīmredzami tīrs, viendabīgs ķīmiskais savienojums, darbs tiek veikts salīdzinoši viegli un ātri; ja jātiek galā ar vairāku ķīmisko savienojumu maisījumu, jautājums par tā analīzi nozīmē, ka tas kļūst sarežģītāks, un darbu izgatavošanas laikā ir jāpieturas pie kādas noteiktas sistēmas, lai neredzētu neviena elementa ienākšanu. viela. Analītiskajā ķīmijā ir divu veidu reakcijas: mitras reakcijas(šķīdumos) un sausa reakcija.

Reakcijas šķīdumos

Kvalitatīvajā ķīmiskajā analīzē šķīdumos tiek izmantotas tikai tādas reakcijas, kuras ir viegli uztveramas ar cilvēka maņām, un reakcijas parādīšanās brīdi atpazīst viena no šīm parādībām:

1. ūdenī nešķīstošu dūņu veidošanās,
2. šķīduma krāsas maiņa,
3. gāzes evolūcija.

Dūņu veidošanāsķīmiskās analīzes reakcijās ir atkarīgs no kādas ūdenī nešķīstošas ​​vielas veidošanās; ja, piemēram, sērskābi vai tās ūdenī šķīstošo sāli pievieno jebkura bārija sāls šķīdumam, veidojas baltas pulverveida bārija sulfāta nogulsnes:

BaCl 2 + H 2 SO 4 = 2HCl + BaSO 4 ↓

Paturot prātā, ka līdzīga reakcija, veidojoties baltām nogulsnēm sērskābes iedarbībā, var dot dažus citus metālus, piemēram, svinu, kas spēj veidot nešķīstošu PbSO 4 sulfāta sāli, lai iegūtu pilnīgu pārliecību, ka tas ir viens vai cits metāls, ir nepieciešams radīt vairāk verifikācijas reakciju, pakļaujot reakcijā radušās nogulsnes atbilstošam pētījumam.

Veiksmīgai izgulsnēšanas reakcijas īstenošanai papildus atbilstošā reaģenta izvēlei ir jāievēro arī vairāki ļoti svarīgi nosacījumi attiecībā uz testa sāls un reaģenta šķīdumu stiprumu, proporciju. gan temperatūras, mijiedarbības ilguma utt. analīzi, jāpievērš uzmanība to izskatam, tas ir, krāsai, struktūrai (amorfas un kristāliskas nogulsnes) utt., kā arī to īpašībām saistībā ar iedarbību. karsēšana, skābes vai sārmi uz tiem utt. Vājiem šķīdumiem mijiedarbojoties, dažreiz ir jāgaida nogulšņu veidošanās līdz 24-48 stundām, ja tās tiek turētas noteiktā temperatūrā.

Nogulšņu veidošanās reakcija, neatkarīgi no tās kvalitatīvās nozīmes ķīmiskajā analīzē, bieži tiek izmantota atsevišķu elementu atdalīšanai vienu no otra. Šim nolūkam šķīdumu, kas satur divu vai vairāku elementu savienojumus, iedarbina ar atbilstošu reaģentu, kas spēj dažus no tiem pārvērst nešķīstošos savienojumos, un pēc tam filtrējot, izveidojušās nogulsnes atdala no šķīduma (filtrāta), tālāk pētot. tos atsevišķi. Ja ņemam, piemēram, kālija hlorīda un bārija hlorīda sāļus un pievienojam tiem sērskābi, tad veidojas nešķīstošas ​​bārija sulfāta BaSO 4 nogulsnes un ūdenī šķīstošs kālija sulfāts K 2 SO 4, ko var atdalīt ar filtrēšana. Atdalot ūdenī nešķīstošās vielas nogulsnes no šķīduma, vispirms ir jārūpējas par to, lai tās iegūtu atbilstošu struktūru, kas ļauj viegli veikt filtrēšanas darbus un pēc tam savāca to uz filtra, ir nepieciešams rūpīgi nomazgāt no piemaisījumiem. Kā liecina V. Ostvalda pētījumi, jāpatur prātā, ka, mazgāšanai izmantojot noteiktu ūdens daudzumu, lietderīgāk nogulsnes daudzkārt mazgāt ar nelielām ūdens porcijām, nekā otrādi - nedaudz lielās porcijās. . Runājot par pašas reakcijas veiksmīgu elementa atdalīšanu nešķīstošu nogulšņu veidā, tad, pamatojoties uz risinājumu teoriju, V. Ostvalds konstatēja, ka jebkura elementa pietiekami pilnīgai atdalīšanai formā. no nešķīstošām nogulsnēm, vienmēr ir nepieciešams uzņemt nogulsnēšanai paredzētā reaģenta pārpalikumu ...

Šķīduma krāsas maiņa ir viena no ļoti svarīgajām pazīmēm ķīmiskās analīzes reakcijās un ir ļoti svarīga, īpaši saistībā ar oksidācijas un reducēšanas procesiem, kā arī darbā ar ķīmiskajiem indikatoriem (skatīt zemāk - alkalimetrija un acidimetrija).

Piemēri krāsu reakcijas kvalitatīvā ķīmiskajā analīzē var kalpot: tiocianāta kālija KCNS ar dzelzs oksīda sāļiem piešķir raksturīgu asinssarkanu krāsojumu; ar dzelzs oksīda sāļiem tas pats reaģents neko nedod. Ja vāji zaļā krāsā dzelzs hlorīda FeCl 2 šķīdumam pievieno oksidētāju, piemēram, hlora ūdeni, šķīdums kļūst dzeltens, jo veidojas dzelzs hlorīds, kas ir šī metāla augstākais oksidācijas līmenis. Ja ņem oranžo kālija dihromātu K 2 Cr 2 O 7 un pievieno tam šķīdumā nedaudz sērskābes un kādu reducētāju, piemēram, vīna spirtu, oranžā krāsa mainās uz tumši zaļu, kas atbilst zemākās oksidācijas pakāpei. hroma stāvoklis sāls formā hroma sulfāts Cr 3 (SO 4) 3.

Atkarībā no ķīmiskās analīzes gaitas tajā bieži ir nepieciešams veikt šos oksidācijas un reducēšanas procesus. Nozīmīgākie oksidētāji ir: halogēni, slāpekļskābe, ūdeņraža peroksīds, kālija permanganāts, kālija dihromāts; svarīgākie reducētāji ir: ūdeņradis izdalīšanās brīdī, sērūdeņradis, sērskābe, alvas hlorīds, ūdeņraža jodīds.

Gāzu evolūcijas reakcijasšķīdumos augstas kvalitātes ķīmiskās analīzes ražošanā tiem visbiežāk nav patstāvīgas nozīmes un tie ir palīgreakcijas; visbiežāk nākas saskarties ar oglekļa dioksīda CO 2 izdalīšanos - skābju iedarbībā uz karbonātu sāļiem, sērūdeņradi - sērmetālu sadalīšanās laikā ar skābēm utt.

Sausas reakcijas

Šīs reakcijas izmanto ķīmiskajā analīzē, galvenokārt tā sauktajā. "Iepriekšējā pārbaude", pārbaudot nogulšņu tīrību, pārbaudot reakcijas un pārbaudot minerālvielas. Vissvarīgākās šāda veida reakcijas ir vielas testēšana saistībā ar:

1. tā kausējamība sildot,
2. spēja krāsot gāzes degļa nespīdīgo liesmu,
3. nepastāvība karsējot,
4. spēja oksidēties un reducēt.

Vairumā gadījumu šiem testiem izmanto gāzes degļa liesmu. Lampas gāzes galvenās sastāvdaļas (ūdeņradis, oglekļa monoksīds, purva gāze un citi ogļūdeņraži) ir reducētāji, bet tai degot gaisā (sk. Degšana) veidojas liesma, kuras dažādās daļās var atrast nepieciešamos apstākļus. reducēšanai vai oksidēšanai, kā arī karsēšanai līdz vairāk vai mazāk augstai temperatūrai.

Kausējamības pārbaude To veic galvenokārt minerālu izpētē, kam ļoti mazs to fragments, kas nostiprināts plānā platīna stieplē, tiek ievadīts liesmas daļā ar augstāko temperatūru, un pēc tam ar palielināmo stiklu novēro, kā parauga malas ir noapaļotas.

Liesmas krāsas tests tiek izgatavots, ievadot nelielu sēpijas paraugu, nelielu vielas paraugu uz platīna stieples, vispirms liesmas pamatnē un pēc tam daļā ar visaugstāko temperatūru.

Nepastāvības tests To veic, karsējot vielas paraugu testa cilindrā vai no viena gala noslēgtā stikla mēģenē, un gaistošās vielas pārvērš tvaikos, kas pēc tam kondensējas aukstākajā daļā.

Oksidēšana un sausa reģenerācija var ražot kausēta boraksa bumbiņās (2 4 7 + 10 2) Testējamo vielu nelielā daudzumā ievada bumbiņās, kas iegūtas, kausējot šos sāļus uz platīna stieples, un pēc tam karsē tās oksidējošajā vai reducējošā daļā. liesma. Atgūšanu var veikt vairākos citos veidos, proti: karsējot uz kociņa, kas pārogļots ar sodu, karsējot stikla mēģenē ar metāliem - nātriju, kāliju vai magniju, karsējot oglēs, izmantojot pūtēju, vienkārša karsēšana.

Elementu klasifikācija

Analītiskajā ķīmijā pieņemtā elementu klasifikācija balstās uz to pašu to sadalījumu, kas pieņemts vispārējā ķīmijā - metālos un nemetālos (metaloīdos), pēdējos visbiežāk aplūkojot atbilstošo skābju veidā. Lai veiktu sistemātisku kvalitatīvu analīzi, katra no šīm elementu klasēm, savukārt, tiek sadalīta grupās ar dažām kopīgām grupu īpašībām.

Metāli analītiskajā ķīmijā tās ir sadalītas divās nodaļās, kuras savukārt iedala piecās grupās:

1. Metāli, kuru sēra savienojumi šķīst ūdenī- metālu sadalījums šajā departamentā grupās ir balstīts uz to karbonātu sāļu īpašībām. 1. grupa: kālijs, nātrijs, rubīdijs, cēzijs, litijs. Sēra savienojumi un to karbonātu sāļi šķīst ūdenī. Nav vienota reaģenta visu šīs grupas metālu nogulsnēšanai nešķīstošu savienojumu veidā. 2. grupa: bārijs, stroncijs, kalcijs, magnijs. Sēra savienojumi šķīst ūdenī, karbonātu sāļi nešķīst. Vispārējais reaģents, kas izgulsnē visus šīs grupas metālus nešķīstošu savienojumu veidā, ir amonija karbonāts.
2. Metāli, kuru sēra savienojumi nešķīst ūdenī- lai iedalītu šo nodaļu trīs grupās, izmanto to sēra savienojumu attiecību pret vājām skābēm un amonija sulfīdu. 3. grupa: alumīnijs, hroms, dzelzs, mangāns, cinks, niķelis, kobalts.

Alumīnijs un hroms ar ūdeni neveido sēra savienojumus; pārējie metāli veido sēra savienojumus, kas, tāpat kā to oksīdi, šķīst vājās skābēs. Sērūdeņradis tos neizgulsnē no skābes šķīduma, amonija sulfīds izgulsnē oksīdus vai sēra savienojumus. Amonija sulfīds ir šīs grupas izplatīts reaģents, un tā sēra savienojumu pārpalikums nešķīst. 4. grupa: sudrabs, svins, bismuts, varš, palādijs, rodijs, rutēnijs, osmijs. Sēra savienojumi nešķīst vājās skābēs un tiek izgulsnēti ar sērūdeņradi skābā šķīdumā; tie nešķīst arī amonija sulfīdā. Sērūdeņradis ir šīs grupas izplatīts reaģents. 5. grupa: alva, arsēns, antimons, zelts, platīns. Sēra savienojumi nešķīst arī vājās skābēs un tiek izgulsnēti ar sērūdeņradi no skābes šķīduma. Bet tie šķīst amonija sulfīdā un ar to veido ūdenī šķīstošos sulfasāļus.

Nemetāli (metaloīdi)ķīmiskajā analīzē vienmēr ir jāatklāj to veidoto skābju vai to atbilstošo sāļu veidā. Skābju iedalīšanas grupās pamats ir to bārija un sudraba sāļu īpašības saistībā ar to šķīdību ūdenī un daļēji skābēs. Bārija hlorīds ir vispārējs reaģents 1. grupai, sudraba nitrāts slāpekļskābes šķīdumā - 2. grupai 3. grupas skābju bārija un sudraba sāļi šķīst ūdenī. 1. grupa: neitrālā šķīdumā bārija hlorīds izgulsnē nešķīstošus sāļus; sudraba sāļi nešķīst ūdenī, bet šķīst slāpekļskābē. Tie ietver skābes: hroma, sērskābes, sērskābes, ūdens, oglekļa, silīcija, sērskābes, hidrofluorsilicic (bārija sāļi, nešķīst skābēs), arsēns un arsēns. 2. grupa: šķīdumā, kas paskābināts ar slāpekļskābi, sudraba nitrāts rada nogulsnes. Tajos ietilpst skābes: sālsskābe, bromūdeņražskābe un jodūdeņražskābe, ciānūdeņražskābe, sērūdeņradis, dzelzs un dzelzs un ciānūdeņražskābe un jodskābe. 3. grupa: slāpekļskābe un hlorskābe, kuras neizgulsnējas ne sudraba nitrāts, ne bārija hlorīds.

Tomēr jāpatur prātā, ka skābēm norādītie reaģenti nav vispārīgi reaģenti, ko varētu izmantot, lai sadalītu skābes grupās. Šie reaģenti var tikai norādīt uz skābes vai citas grupas klātbūtni, un katras atsevišķas skābes atklāšanai ir jāizmanto konkrētas tiem piederošās reakcijas. Iepriekš minētā metālu un nemetālu (metālu) klasifikācija analītiskās ķīmijas vajadzībām tika pieņemta krievu skolā un laboratorijās (saskaņā ar NA Menšutkinu), Rietumeiropas laboratorijās tika pieņemta cita klasifikācija, tomēr būtībā pamatojoties uz vienādi principi.

Reakciju teorētiskie pamati

Kvalitatīvo ķīmisko analīžu reakciju teorētiskie pamati šķīdumos, kā jau minēts iepriekš, jāmeklē vispārējās un fizikālās ķīmijas nodaļās par šķīdumiem un par ķīmisko afinitāti. Viens no pirmajiem, svarīgākajiem jautājumiem ir visu minerālvielu stāvoklis ūdens šķīdumos, kuros saskaņā ar elektrolītiskās disociācijas teoriju visas vielas, kas pieder pie sāļu, skābju un sārmu klasēm, disociējas jonos. Tāpēc visas ķīmiskās analīzes reakcijas notiek nevis starp veselām savienojumu molekulām, bet gan starp to joniem. Piemēram, nātrija hlorīda NaCl un sudraba nitrāta AgNO 3 reakcija notiek saskaņā ar vienādojumu:

Na + + Cl - + Ag + + (NO 3) - = AgCl ↓ + Na + + (NO 3) - nātrija jons + hlora jons + sudraba jons + slāpekļskābes anjons = nešķīstošs sāls + slāpekļskābes anjons

Līdz ar to sudraba nitrāts nav nātrija hlorīda vai sālsskābes reaģents, bet tikai hlora jons. Tādējādi katram šķīdumā esošajam sālim no analītiskās ķīmijas viedokļa ir atsevišķi jāņem vērā tā katjons (metāla jons) un anjons (skābes atlikums). Attiecībā uz brīvu skābi jāņem vērā ūdeņraža joni un anjons; visbeidzot, katram sārmam - metāla katjons un anjons-hidroksilgrupa. Un būtībā vissvarīgākais kvalitatīvās ķīmiskās analīzes uzdevums ir izpētīt dažādu jonu reakcijas un to atklāšanas un atdalīšanas metodes.

Lai sasniegtu pēdējo mērķi, joni, iedarbojoties atbilstošiem reaģentiem, tiek pārvērsti nešķīstošos savienojumos, kas izgulsnējas no šķīduma, vai arī tie tiek atbrīvoti no šķīdumiem gāzu veidā. Tajā pašā elektrolītiskās disociācijas teorijā jāmeklē skaidrojumi ķīmisko indikatoru darbībai, ko bieži izmanto ķīmiskajā analīzē. Saskaņā ar V. Ostvalda teoriju visi ķīmiskie indikatori ir salīdzinoši vājas skābes, daļēji disocītas ūdens šķīdumos. Turklāt dažiem no tiem ir bezkrāsainas veselas molekulas un krāsaini anjoni, bet citās, gluži pretēji, ir krāsainas molekulas un bezkrāsains anjons vai citas krāsas anjons; pakļaujot skābju brīvo ūdeņraža jonu vai sārmu hidroksiljonu iedarbībai, ķīmiskie indikatori var mainīt to disociācijas pakāpi un tajā pašā laikā to krāsu. Svarīgākie rādītāji ir:

1. Metiloranžs, kas brīvo ūdeņraža jonu klātbūtnē (skābā reakcija) dod rozā krāsu, bet neitrālu sāļu vai sārmu klātbūtnē dod dzeltenu krāsu;
2. Fenolftaleīns - hidroksiljonu klātbūtnē (sārma reakcija) dod raksturīgu sarkanu krāsu, un neitrālu sāļu vai skābju klātbūtnē tas ir bezkrāsains;
3. Lakmuss - skābju ietekmē kļūst sarkans, un sārmu ietekmē kļūst zils, un, visbeidzot,
4. Kurkumīns - sārmu ietekmē kļūst brūns, un skābju klātbūtnē atkal iegūst dzeltenu krāsu.

Ķīmiskajiem indikatoriem ir ļoti svarīgi pielietojumi tilpuma ķīmiskajā analīzē (skatīt zemāk). Kvalitatīvās ķīmiskās analīzes reakcijās bieži sastopams arī hidrolīzes fenomens, tas ir, sāļu sadalīšanās ūdens ietekmē, un ūdens šķīdums iegūst vairāk vai mazāk spēcīgu sārmainu vai skābu reakciju.

Kvalitatīvās ķīmiskās analīzes progress

Kvalitatīvajā ķīmiskajā analīzē ir svarīgi noteikt ne tikai to, kādi elementi vai savienojumi ir iekļauti konkrētās vielas sastāvā, bet arī to, kādos, aptuveni, relatīvos daudzumos šīs sastāvdaļas ir. Šim nolūkam vienmēr ir jāvadās no noteiktiem analizējamās vielas daudzumiem (parasti pietiek ar 0,5-1 gramu) un, veicot analīzi, jāsalīdzina atsevišķu nokrišņu daudzums ar otru. Ir arī jāizmanto noteikta stipruma reaģentu šķīdumi, proti: normāls, daļēji normāls, viena desmitā daļa no parastā.

Katra kvalitatīvā ķīmiskā analīze iedalās trīs daļās:

1. sākotnējā pārbaude,
2. metālu (katjonu) atklāšana,
3. nemetālu (metaloīdu) vai skābju (anjonu) atklāšana.

Ņemot vērā analizējamās vielas raksturu, var rasties četri gadījumi:

1. cieta nemetāliska viela,
2. cieta viela metāla vai metālu sakausējuma veidā,
3. šķidrums (šķīdums),

Analizējot cieta nemetāla viela vispirms tiek veikta ārējā pārbaude un mikroskopiskā pārbaude, kā arī iepriekšēja pārbaude ar iepriekš minētajām analīzes metodēm sausā veidā. Pēc tam vielas paraugu atkarībā no tā veida izšķīdina vienā no šādiem šķīdinātājiem: ūdens, sālsskābe, slāpekļskābe un ūdens regija (sālsskābes un slāpekļskābes maisījums). Vielas, kas nespēj izšķīst nevienā no šiem šķīdinātājiem, tiek pārnestas šķīdumā ar dažām īpašām metodēm, piemēram: sakausējot ar soda vai potašu, vārot ar sodas šķīdumu, karsējot ar dažām skābēm utt. Iegūtais šķīdums tiek sistemātiski pakļauts analīze ar metālu un skābju iepriekšēju izdalīšanu grupās un to tālāku sadalīšanu atsevišķos elementos, izmantojot tiem raksturīgās daļējas reakcijas.

Analizējot metāla sakausējums noteiktu tā paraugu izšķīdina slāpekļskābē (retos gadījumos ūdens regijā) un iegūto šķīdumu iztvaicē līdz sausumam, pēc tam cieto atlikumu izšķīdina ūdenī un sistemātiski analizē.

Ja viela pārstāv šķidrums, pirmkārt, uzmanība tiek pievērsta tā krāsai, smaržai un reakcijai uz lakmusu (skābs, sārmains, neitrāls). Lai pārliecinātos, ka šķīdumā nav cietu vielu, nelielu šķidruma daļu iztvaicē uz platīna plāksnes vai pulksteņa stikla. Pēc šīm provizoriskajām pārbaudēm šķidrums tiek iepilināts, izmantojot parastās metodes.

Analīze gāzes ko ražo ar dažām īpašām metodēm, kas norādītas kvantitatīvā analīzē.

Kvantitatīvās ķīmiskās analīzes metodes

Kvantitatīvās ķīmiskās analīzes mērķis ir noteikt ķīmiskā savienojuma vai maisījuma atsevišķu sastāvdaļu relatīvo daudzumu. Tajā izmantotās metodes ir atkarīgas no vielas īpašībām, sastāva, tāpēc pirms kvantitatīvās ķīmiskās analīzes vienmēr ir jāveic kvalitatīva ķīmiskā analīze.

Kvantitatīvās analīzes veikšanai var izmantot divas dažādas metodes: gravimetrisko un volumetrisko. Gravimetriskā metodē nosakāmos ķermeņus, ja iespējams, izdala zināma ķīmiskā sastāva nešķīstošu vai grūti šķīstošu savienojumu veidā un nosaka to svaru, uz kura pamata var noteikt vēlamā elementa daudzumu. atrasts pēc aprēķina. Tilpuma analīze mēra analīzei izmantoto titrēto (kas satur noteiktu daudzumu reaģenta) šķīdumu tilpumus. Turklāt atšķiras vairākas īpašas kvantitatīvās ķīmiskās analīzes metodes, proti:

1. elektrolītisks pamatojoties uz atsevišķu metālu atdalīšanu ar elektrolīzi,
2. kolorimetrisks, ko iegūst, salīdzinot noteikta šķīduma krāsas intensitāti ar noteikta stipruma šķīduma krāsu,
3. organiskā analīze, kas sastāv no organisko vielu sadedzināšanas oglekļa dioksīdā CO2 un ūdenī H2O un nosakot pēc to relatīvā satura oglekļa un ūdeņraža vielā,
4. gāzes analīze, kas sastāv no gāzu vai to maisījuma kvalitatīvā un kvantitatīvā sastāva noteikšanas ar dažām īpašām metodēm.

Ļoti īpašu grupu pārstāv medicīniskā ķīmiskā analīze, kas ietver vairākas dažādas metodes asins, urīna un citu cilvēka ķermeņa atkritumproduktu izmeklēšanai.

Svērtā kvantitatīvā ķīmiskā analīze

Kvantitatīvās ķīmiskās analīzes pēc svara metodes ir divu veidu: tiešās analīzes metode un netiešās (netiešās) analīzes metode... Pirmajā gadījumā nosakāmo komponentu izdala kāda nešķīstoša savienojuma veidā un nosaka pēdējās svaru. Netiešā analīze ir balstīta uz faktu, ka divu vai vairāku vielu, kas tiek pakļautas vienai un tai pašai ķīmiskai apstrādei, svara izmaiņas notiek nevienmērīgi. Ja ir, piemēram, kālija hlorīda un nātrija nitrāta maisījums, pirmo no tiem var noteikt ar tiešo analīzi, izgulsnējot hloru sudraba hlorīda veidā un nosverot. Ja ir kālija un nātrija hlorīda sāļu maisījums, to attiecību var noteikt ar netiešu metodi, izgulsnējot visu hloru sudraba hlorīda veidā un nosakot tā svaru, kam seko aprēķins.

Tilpuma ķīmiskā analīze

Elektrolīzes analīze

Kolorimetriskās metodes

Elementāra organiskā analīze

Gāzes analīze

Analītiskās ķīmijas metožu klasifikācija

• Elementu analīzes metodes
  • Rentgenstaru spektra analīze (rentgenstaru fluorescence)
  • Neitronu aktivācijas analīze ( Angļu) (skatīt radioaktivācijas analīzi)
  • Augera elektronu spektrometrija (EOS) ( Angļu); skatiet Augera efektu
  • Analītiskā atomu spektrometrija ir metožu kopums, kura pamatā ir analizēto paraugu pārvēršana atsevišķu brīvo atomu stāvoklī, kuru koncentrācijas pēc tam tiek mērītas spektroskopiski (dažreiz šeit tiek iekļauta arī rentgena fluorescences analīze, lai gan tā nav balstīta uz paraugu atomizācija un nav saistīta ar atomu tvaiku spektroskopiju).
    • MS - masas spektrometrija ar atomu jonu masu reģistrāciju
      • ICP-MS — induktīvi savienotas plazmas masas spektrometrija (skatīt induktīvi savienoto plazmu masu spektrometrijā)
      • LA-ICP-MS — induktīvi savienota plazmas masas spektrometrija un lāzerablācija
      • LIMS - lāzera dzirksteles masas spektrometrija; skatiet lāzerablāciju (komerciālās ieviešanas piemērs: LAMAS-10M)
      • MSVI — sekundārā jonu masas spektrometrija (SIMS)
      • TIMS — termiskās jonizācijas masas spektrometrija (TIMS)
      • Augstas enerģijas daļiņu paātrinātāja masas spektrometrija (AMS)
    • AAS — atomu absorbcijas spektrometrija
      • ETA-AAS — atomu absorbcijas spektrometrija ar elektrotermisko izsmidzināšanu (skatīt atomu absorbcijas spektrometrus)
      • SVZR — rezonatora samazināšanās laika spektroskopija (CRDS)
      • VRLS - intracavity lāzera spektroskopija
    • AES - Atomu emisijas spektrometrija
      • dzirkstele un loks kā starojuma avoti (sk. dzirksteles izlāde; elektriskā loka)
      • ICP-AES — induktīvi savienotas plazmas atomu emisijas spektrometrija
      • LIBS — lāzera dzirksteļu emisijas spektrometrija (LIBS vai LIPS); skatiet lāzerablāciju
    • APS — atomu fluorescences spektrometrija (skatīt fluorescenci)
      • ICP-AFS — induktīvi savienota plazmas atomu fluorescences spektrometrija (Bērda instrumenti)
      • LAFS - lāzera atomu fluorescences spektrometrija
      • AFS uz dobu katoda lampām (komerciālas ieviešanas piemērs: AI3300)
    • AIS — atomu jonizācijas spektrometrija
      • LAIS (LIIS) - lāzera atomjonizācijas jeb lāzera pastiprinātas jonizācijas spektroskopija (inž. Lāzera uzlabotā jonizācija, LEI )
      • RIMS - lāzera rezonanses jonizācijas masas spektrometrija
      • OG - optogalvanika (LOGS - lāzera optogalvaniskā spektroskopija)

• Citas analīzes metodes
  • titrimetrija, tilpuma analīze
  • svara analīze - gravimetrija, elektrogravimetrija
  • molekulāro gāzu un kondensētās vielas spektrofotometrija (parasti absorbcija).
    • elektroniskā spektrometrija (redzamā spektra un UV spektrometrija); Skatīt elektronu spektroskopiju
    • vibrāciju spektrometrija (IR spektrometrija); Skatīt vibrāciju spektroskopiju
  • Ramana spektroskopija; Skatiet Ramana efektu
  • luminiscences analīze
  • masu spektrometrija ar molekulāro un klasteru jonu, radikāļu masu reģistrāciju
  • jonu mobilitātes spektrometrija (

V.F. Justratova, G.N. Mikiļeva, I.A. Močalova

ANALĪTISKĀ ĶĪMIJA

Kvantitatīvā ķīmiskā analīze

Apmācība

Augstskolu studentiem

2. izdevums, pārskatīts un palielināts

augstākā profesionālā izglītība starpaugstskolu lietošanai

kā analītiskās ķīmijas mācību grāmata studentiem, kuri mācās apmācības jomās 552400 "Pārtikas tehnoloģija", 655600 "Pārtikas ražošana no augu materiāliem",

655900 "Izejvielu, dzīvnieku izcelsmes produktu tehnoloģija"

un 655700 "Pārtikas produktu tehnoloģija

īpašs mērķis un ēdināšana"

Kemerova 2005

UDC 543.062 (07)

V.F. Justratova, G.N. Mikiļeva, I.A. Močalova

Rediģēja V.F. Justratova

Recenzenti:

V.A. Ņevostrujevs, galva Analītiskās ķīmijas katedra

Kemerovas Valsts universitāte, Dr. zinātnes, profesors;

A.I. Gerasimova, Ķīmijas un tehnoloģijas katedras asociētais profesors

Kuzbasa valsts tehniskās neorganiskās vielas

Universitāte, Cand. chem. zinātnes

Kemerovas Tehnoloģiskais institūts

Pārtikas rūpniecība

Justratova V.F., Mikiļeva G.N., Močalova I.A.

Yu90 Analītiskā ķīmija. Kvantitatīvā ķīmiskā analīze: mācību grāmata. pabalstu. - 2. izdevums, Rev. un pievienot. - / V.F. Justratova, G.N. Mikiļeva, I.A. Močalova; Ed. V.F. Justratova; Kemerovas Pārtikas rūpniecības tehnoloģiskais institūts - Kemerova, 2005. - 160 lpp.

ISBN 5-89289-312-X

Tiek prezentēti analītiskās ķīmijas pamatjēdzieni un sadaļas. Sīki tiek apskatīti visi kvantitatīvās ķīmiskās analīzes posmi no paraugu ņemšanas līdz rezultātu iegūšanai un to apstrādes metodes. Rokasgrāmatā kā visdaudzsološākā iekļauta nodaļa par instrumentālajām analīzes metodēm. Norādīta katras aprakstītās metodes izmantošana pārtikas rūpniecības tehnoķīmiskajā kontrolē.

Mācību grāmata ir sastādīta atbilstoši valsts izglītības standartiem jomās "Pārtikas tehnoloģija", "Pārtikas ražošana no augu materiāliem un dzīvnieku izcelsmes produktiem", "Īpašu mērķu pārtikas un sabiedriskās ēdināšanas tehnoloģija." Satur metodiskus ieteikumus studentiem lekciju pierakstu veikšanai un darbam ar mācību grāmatu.

Paredzēts visu izglītības veidu studentiem.

UDC 543.062 (07)

BBK 24,4 un 7

ISBN 5-89289-312-X

Oriģinālais teksts krievu valodā © V.F. Justratova, G.N. Mikiļeva, I.A. Močalova, 1994. gads

Oriģinālais teksts krievu valodā © V.F. Justratova, G.N. Mikiļeva, I.A. Močalova, 2005, papildinājums

© KemTIPP, 1994

PRIEKŠVĀRDS

Mācību grāmata paredzēta pārtikas profila augstskolu tehnoloģisko specialitāšu studentiem. Otrais izdevums, pārskatīts un palielināts. Apstrādājot materiālu, Voroņežas Valsts Tehnoloģiju akadēmijas Analītiskās ķīmijas katedras vadītāja, Krievijas Federācijas Zinātnes un tehnoloģijas cienījamā darbinieka, ķīmijas zinātņu doktora, profesora Ya.I. Korenman. Autori viņam izsaka visdziļāko pateicību.

Pēdējo desmit gadu laikā kopš pirmā izdevuma izdošanas ir parādījušās jaunas analītiskās ķīmijas mācību grāmatas, taču neviena no tām pilnībā neatbilst valsts izglītības standartiem jomās "Pārtikas tehnoloģija", "Pārtikas ražošana no augu izejvielām", " Izejvielu tehnoloģija un dzīvnieku izcelsmes produkti ”,“ Īpašiem nolūkiem paredzētu pārtikas produktu tehnoloģija un sabiedriskā ēdināšana”.

Materiāls rokasgrāmatā ir sniegts tā, lai students redzētu "analītiskās ķīmijas uzdevumu" kopumā: no paraugu ņemšanas līdz analīzes rezultātu iegūšanai, to apstrādes metodēm un analītiskajai metroloģijai. Īsa analītiskās ķīmijas attīstības vēsture, tās loma pārtikas ražošanā; doti kvalitatīvās un kvantitatīvās ķīmiskās analīzes pamatjēdzieni, šķīdumu sastāva izteikšanas un šķīdumu pagatavošanas metodes, analīzes rezultātu aprēķināšanas formulas; titrimetriskās analīzes metožu teorija: neitralizācija (skābes-bāzes titrēšana), redoksimetrija (redox titrēšana), kompleksometrija, sedimentācija un gravimetrija. Norādīta katra no tām izmantošana pārtikas rūpniecībā. Apsverot titrimetriskās analīzes metodes, tiek piedāvāta strukturāla un loģiska shēma, kas vienkāršo to izpēti.

Prezentējot materiālu, tika ņemta vērā mūsdienu ķīmisko savienojumu nomenklatūra, mūsdienu vispārpieņemtie jēdzieni un jēdzieni, secinājumu pamatojumam izmantoti jauni zinātniskie dati.

Rokasgrāmatā papildus ir iekļauta nodaļa, kas veltīta instrumentālajām analīzes metodēm, kas ir visdaudzsološākā, un parāda pašreizējās tendences analītiskās ķīmijas attīstībā.

Rokasgrāmatas teksts atbilstoši prezentācijas formai ir pielāgots I-II kursu studentiem, kuri vēl nav pietiekami labi apguvuši patstāvīgā darba ar mācību literatūru prasmes.

1., 2., 5. sadaļu uzrakstīja V.F. Justratova, 3., 6., 8., 9. sadaļa - G.N. Mikiļeva, 7. sadaļa - I.A. Močalova, 4. sadaļa - G.N. Mikiļeva un I.A. Močalova.

ANALĪTISKĀ ĶĪMIJA KĀ ZINĀTNE

Analītiskā ķīmija ir viena no ķīmijas nozarēm. Ja mēs sniedzam vispilnīgāko analītiskās ķīmijas kā zinātnes definīciju, tad mēs varam izmantot definīciju, ko piedāvā akadēmiķis I.P. Alimarīns.

"Analītiskā ķīmija ir zinātne, kas izstrādā vielu ķīmiskā sastāva analīzes teorētiskos pamatus, izstrādā metodes ķīmisko elementu, to savienojumu identificēšanai un noteikšanai, noteikšanai un atdalīšanai, kā arī metodes savienojumu ķīmiskās struktūras noteikšanai. ”.

Šī definīcija ir diezgan apjomīga un grūti iegaumējama. Augstskolu mācību grāmatās ir sniegtas kodolīgākas definīcijas, kuru nozīme ir šāda.

Analītiskā ķīmijair zinātne par vielu (sistēmu) ķīmiskā sastāva un struktūras noteikšanas metodēm.

1.1. No analītiskās ķīmijas attīstības vēstures

Analītiskā ķīmija ir ļoti sena zinātne.

Tiklīdz sabiedrībā parādījās preces un materiāli, no kuriem svarīgākie bija zelts un sudrabs, radās nepieciešamība pārbaudīt to kvalitāti. Pirmā plaši izmantotā metode šo metālu analīzei bija kupelācija – uguns tests. Šī kvantitatīvā metode ietver analizējamās vielas svēršanu pirms un pēc karsēšanas. Pieminējums par šo operāciju ir atrodams planšetdatoros no Babilonas, kas datēts ar 1375.–1350. gadu. BC.

Svari cilvēcei ir zināmi jau pirms senās civilizācijas laikiem. Svariem atrastie svari datēti ar 2600. gadu pirms mūsu ēras.

Saskaņā ar vispārpieņemto skatījumu Renesansi var uzskatīt par sākuma posmu, kad zinātniskās metodēs izveidojās noteiktas analītiskās metodes.

Bet terminu "analīze" šī vārda mūsdienu izpratnē ieviesa angļu ķīmiķis Roberts Boils (1627-1691). Šo terminu viņš pirmo reizi lietoja 1654. gadā.

Analītiskās ķīmijas straujā attīstība sākās 17. gadsimta beigās. saistībā ar manufaktūru rašanos, to skaita straujo pieaugumu. Tas radīja dažādas problēmas, kuras varēja atrisināt tikai ar analītiskām metodēm. Ļoti pieauga nepieciešamība pēc metāliem, jo ​​īpaši pēc dzelzs, kas veicināja minerālu analītiskās ķīmijas attīstību.

Ķīmisko analīzi par atsevišķas zinātnes nozares – analītiskās ķīmijas – statusu paaugstināja zviedru zinātnieks Tornbērns Bergmans (1735-1784). Bergmana darbu var uzskatīt par pirmo analītiskās ķīmijas mācību grāmatu, kas sniedz sistemātisku pārskatu par analītiskajā ķīmijā izmantotajiem procesiem, kas apvienoti atbilstoši analizējamo vielu raksturam.

Pirmā zināmā grāmata, kas pilnībā veltīta analītiskajai ķīmijai, ir The Complete Chemical Assay Office, ko sarakstījis Johans Gētlings (1753-1809) un publicēts Jēnā 1790. gadā.

Milzīgu skaitu kvalitatīvai analīzei izmantoto reaģentu ir sistematizējis Heinrihs Rouzs (1795-1864) savā grāmatā "Analītiskās ķīmijas ceļvedis". Dažiem elementiem un zināmajām šo elementu reakcijām ir veltītas atsevišķas šīs grāmatas nodaļas. Tādējādi Rouzs 1824. gadā pirmais aprakstīja atsevišķu elementu reakcijas un sniedza sistemātiskās analīzes shēmu, kas pamatkonspektā ir saglabājusies līdz mūsdienām (sistemātisko analīzi sk. 1.6.3. sadaļā).

1862. gadā tika izdots pirmais "Analītiskās ķīmijas žurnāla" numurs - žurnāls, kas veltīts tikai analītiskajai ķīmijai, un tas tiek izdots līdz šai dienai. Žurnālu dibināja Fresenius un tas tika izdots Vācijā.

Svaru (gravimetriskās) analīzes – senākās un loģiskākās kvantitatīvās analīzes metodes – pamatus lika T. Bergmans.

Volumetriskās analīzes metodes sāka plaši iekļaut analītiskajā praksē tikai 1860. gadā. Šo metožu apraksts parādījās mācību grāmatās. Līdz tam laikam tika izstrādāti instrumenti (ierīces) titrēšanai un sniegts šo metožu teorētiskais pamatojums.

Galvenie atklājumi, kas ļāva veikt teorētisku pamatojumu tilpuma analīzes metodēm, ir vielas masas saglabāšanas likums, ko atklāja M.V. Lomonosovs (1711-1765), periodiskais likums, ko atklāja D.I. Mendeļejevs (1834-1907), S. Arrhenius (1859-1927) izstrādātā elektrolītiskās disociācijas teorija.

Volumetrisko analīzes metožu pamati tika likti gandrīz divus gadsimtus, un to attīstība ir cieši saistīta ar prakses vajadzībām, pirmkārt, audumu balināšanas un potaša ražošanas problēmām.

Daudzi gadi tika pavadīti ērtu, precīzu instrumentu izstrādei, tilpuma stikla trauku graduēšanas operāciju izstrādei, manipulācijām, strādājot ar precīzijas stikla traukiem, titrēšanas beigu fiksēšanas metodēm.

Nav pārsteidzoši, ka pat 1829. gadā Berzēliuss (1779–1848) uzskatīja, ka apjomīgas analīzes metodes var pieļaut tikai aptuvenām aplēsēm.

Pirmo reizi vispārpieņemtie termini ķīmijā "pipete"(1. att.) (no franču caurules - caurule, pipete - caurules) un "birete"(2. att.) (no franču biretes - pudele) atrodami publikācijā J.L. Gay-Lussac (1778-1850), iespiests 1824. gadā. Šeit viņš arī aprakstīja titrēšanas darbību, kā tā tiek veikta tagad.

Rīsi. 1. Pipetes Zīm. 2. Biretes

1859. gads izrādījās nozīmīgs analītiskajai ķīmijai. Tieši šajā gadā G. Kirhhofs (1824-1887) un R. Bunsens (1811-1899) izstrādāja spektrālo analīzi un pārvērta to par praktisku analītiskās ķīmijas metodi. Spektrālā analīze bija pirmā no instrumentālajām analīzes metodēm, kas lika pamatu to straujai attīstībai. Sīkāku informāciju par šīm analīzes metodēm skatiet 8. sadaļā.

19. gadsimta beigās, 1894. gadā, vācu fiziķis un ķīmiķis V.F. Ostvalds publicēja grāmatu par analītiskās ķīmijas teorētiskajiem pamatiem, kuras fundamentālā teorija bija elektrolītiskās disociācijas teorija, uz kuru joprojām balstās ķīmiskās analīzes metodes.

Divdesmitā gadsimta sākums. (1903) iezīmējās ar krievu botāniķa un bioķīmiķa M.S. Hromatogrāfijas fenomena krāsas, kas kļuva par pamatu dažādu hromatogrāfijas metodes variantu izstrādei, kuru attīstība turpinās līdz mūsdienām.

Divdesmitajā gadsimtā. analītiskā ķīmija attīstījās diezgan veiksmīgi. Tika izstrādātas gan ķīmiskās, gan instrumentālās analīzes metodes. Instrumentālo metožu izstrāde notika, izveidojot unikālas ierīces, kas ļauj reģistrēt analizējamo komponentu individuālās īpašības.

Krievu zinātnieki ir devuši lielu ieguldījumu analītiskās ķīmijas attīstībā. Pirmkārt, N.A. Tananajeva, I.P. Alimarina, A.K. Babko, Yu.A. Zolotovs un daudzi citi.

Analītiskās ķīmijas attīstībā vienmēr ir ņemti vērā divi faktori: jaunattīstības nozare ir izveidojusi problēmu, kas prasa risinājumu, no vienas puses; no otras puses, zinātnes atklājumi tika pielāgoti analītiskās ķīmijas problēmu risināšanai.

Šī tendence turpinās līdz pat šai dienai. Analīzē tiek plaši izmantoti datori un lāzeri, parādās jaunas analīzes metodes, tiek ieviesta automatizācija un matematizācija, tiek radītas lokālās nesagraujošās, attālinātās, nepārtrauktās analīzes metodes un līdzekļi.

1.2. Analītiskās ķīmijas vispārīgie uzdevumi

Analītiskās ķīmijas vispārīgie uzdevumi:

1. Ķīmisko un fizikāli ķīmisko analīzes metožu teorijas izstrāde, zinātniskais pamatojums, tehnikas un pētniecības metožu izstrāde un pilnveidošana.

2. Vielu atdalīšanas metožu un mikropiemaisījumu koncentrēšanas metožu izstrāde.

3. Dabas vielu, vides, tehnisko materiālu u.c. analīzes metožu pilnveidošana un attīstība.

4. Ķīmiskās un analītiskās kontroles nodrošināšana dažādu pētniecības darbu veikšanas procesā ķīmijas un ar to saistītās zinātnes, rūpniecības un tehnoloģiju jomās.

5. Ķīmiski tehnoloģisko un fizikāli ķīmisko ražošanas procesu uzturēšana noteiktā optimālā līmenī, pamatojoties uz visu rūpnieciskās ražošanas posmu sistemātisku ķīmiski analītisko kontroli.

6. Metožu izveide tehnoloģisko procesu automātiskai kontrolei, apvienojot tās ar vadības sistēmām, kuru pamatā ir elektroniskās skaitļošanas, ierakstīšanas, signalizācijas, bloķēšanas un vadības mašīnu, instrumentu un aparātu izmantošana.

No iepriekš minētā redzams, ka analītiskās ķīmijas iespējas ir plašas. Tas ļauj to izmantot dažādu praktisku problēmu risināšanai, tostarp pārtikas rūpniecībā.

1.3. Analītiskās ķīmijas loma pārtikas rūpniecībā

Analītiskās ķīmijas metodes pārtikas rūpniecībā ļauj atrisināt šādus uzdevumus:

1. Noteikt izejvielu kvalitāti.

2. Kontrolēt pārtikas ražošanas procesu visos tā posmos.

3. Kontrolēt produktu kvalitāti.

4. Analizēt ražošanas atkritumus, lai tos apglabātu (tālāk izmantotu).

5. Noteikt cilvēka organismam toksiskās (kaitīgās) vielas izejvielās un pārtikas produktos.

1.4. Analīzes metode

Analītiskā ķīmija pēta analīzes metodes, dažādus to izstrādes un pielietošanas aspektus. Saskaņā ar autoritatīvās starptautiskās ķīmiskās organizācijas IUPAC* ieteikumiem analīzes metode attiecas uz principiem, kas ir vielas analīzes pamatā, t.i. tās enerģijas veids un raksturs, kas izraisa vielas ķīmisko daļiņu perturbāciju. Analīzes principu savukārt nosaka dabas parādības, uz kurām balstās ķīmiskie vai fizikālie procesi.

Mācību literatūrā par ķīmiju analīzes metodes definīcija parasti nav sniegta. Bet, tā kā tas ir pietiekami svarīgi, tas ir jāformulē. Mūsuprāt, vispieņemamākā definīcija ir šāda:

Analīzes metode ir analīzes veikšanas noteikumu un paņēmienu kopums, kas ļauj noteikt vielu (sistēmu) ķīmisko sastāvu un struktūru.

1.5. Analīzes metožu klasifikācija

Analītiskajā ķīmijā ir vairāki analīzes metožu klasifikācijas veidi.

1.5.1. Klasifikācija, pamatojoties uz analizējamo vielu (sistēmu) ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām

Šīs klasifikācijas ietvaros tiek aplūkotas šādas analīzes metožu grupas:

1. Ķīmiskās analīzes metodes.

Šajā analītisko metožu grupā ietilpst tās, kurās analīzes rezultāti ir balstīti uz ķīmisku reakciju, kas notiek starp vielām. Reakcijas beigās reģistrē viena reakcijas dalībnieka tilpumu vai viena reakcijas produkta masu. Pēc tam tiek aprēķināti analīzes rezultāti.

2. Fizikālās analīzes metodes.

Fizikālās analīzes metodes ir balstītas uz analītu fizikālo īpašību mērīšanu. Visplašāk šīs metodes reģistrē optiskās, magnētiskās, elektriskās, termiskās īpašības.

3. Fizikāli ķīmiskās analīzes metodes.

To pamatā ir jebkuras analizējamās sistēmas fizikālās īpašības (parametra) mērījums, kas mainās tajā notiekošās ķīmiskās reakcijas ietekmē.

* IUPAC - Starptautiskā tīrās un lietišķās ķīmijas savienība. Daudzu valstu zinātniskās institūcijas ir šīs organizācijas biedri. Krievijas Zinātņu akadēmija (kā PSRS Zinātņu akadēmijas pēctece) ir tajā kopš 1930. gada.

Mūsdienu ķīmijā tiek sauktas fizikālās un fizikāli ķīmiskās analīzes metodes instrumentāls analīzes metodes. "Instrumentāls" nozīmē, ka šo analīzes metodi var veikt, tikai izmantojot "instrumentu" - ierīci, kas spēj reģistrēt un novērtēt fizikālās īpašības (sīkāku informāciju skatīt 8. sadaļā).

4. Atdalīšanas metodes.

Analizējot sarežģītus maisījumus (un tie ir lielākā daļa dabas objektu un pārtikas produktu), dažkārt ir nepieciešams atdalīt noteikto komponentu no traucējošajiem komponentiem.

Dažreiz analizējamā šķīdumā analizējamā viela ir daudz mazāka, nekā var noteikt ar izvēlēto analīzes metodi. Šajā gadījumā pirms šādu komponentu noteikšanas tie ir jākoncentrē.

Koncentrēšanās ir operācija, pēc kuras analizējamās vielas koncentrācija var palielināties no n līdz 10 n reizēm.

Atdalīšanas un koncentrācijas darbības bieži tiek apvienotas. Koncentrācijas stadijā analizētajā sistēmā var skaidri izpausties kāda īpašība, kuras fiksācija ļaus atrisināt jautājumu par analizējamās vielas daudzumu maisījumā. Analīzes metode var sākties ar atdalīšanas operāciju, dažreiz tā ietver arī koncentrēšanu.

1.5.2. Klasifikācija pēc masas vai tilpuma

analīzei ņemts risinājums

Klasifikācija, kas parāda mūsdienu analīzes metožu iespējas, ir parādīta tabulā. 1. Tas ir balstīts uz vielu masu vai analīzei ņemtā šķīduma tilpumu.

1. tabula

Analīzes metožu klasifikācija atkarībā no vielas masas

vai analīzei ņemtā šķīduma tilpums

1.6. Kvalitatīva analīze

Vielas analīzi var veikt, lai noteiktu tās kvalitatīvo vai kvantitatīvo sastāvu. Saskaņā ar to tiek nošķirtas kvalitatīvās un kvantitatīvās analīzes.

Kvalitatīvās analīzes uzdevums ir noteikt analizējamā objekta ķīmisko sastāvu.

Analizēts objekts var būt atsevišķa viela (vienkārša vai ļoti sarežģīta, piemēram, maize), kā arī vielu maisījums. Kā daļa no objekta jūs varētu interesēt dažādas tā sastāvdaļas. Ir iespējams noteikt, no kuriem joniem, elementiem, molekulām, fāzēm, atomu grupām sastāv analizējamais objekts. Pārtikas produktos joni visbiežāk ir noteiktas, vienkāršas vai sarežģītas vielas, kas ir vai nu noderīgas (Ca 2+, NaCl, tauki, olbaltumvielas u.c.), vai kaitīgas cilvēka organismam (Cu 2+, Pb 2+, pesticīdi, utt.) ). To var izdarīt divos veidos: identifikācija un atklāšana.

Identifikācija- pētāmā ķīmiskā savienojuma identitātes (identitātes) noteikšana ar zināmu vielu (standartu), salīdzinot to fizikālās un ķīmiskās īpašības .

Šim nolūkam tiek provizoriski izpētītas noteiktas norādīto atsauces savienojumu īpašības, kuru klātbūtne tiek pieņemta analizējamajā objektā. Piemēram, neorganisko vielu izpētē tiek veiktas ķīmiskas reakcijas ar katjoniem vai anjoniem (šie joni ir standarti), vai arī tiek mērītas etalonorganisko vielu fizikālās konstantes. Pēc tam tos pašus testus veic ar testa savienojumu un rezultātus salīdzina.

Atklāšana- pārbaudīt noteiktu galveno komponentu, piemaisījumu utt. klātbūtni analizētajā objektā. .

Kvalitatīvā ķīmiskā analīze galvenokārt balstās uz analizējamās vielas pārveidošanu par kādu jaunu savienojumu ar raksturīgām īpašībām: krāsa, noteikts agregātstāvoklis, kristāliska vai amorfa struktūra, specifiska smarža utt. Šīs raksturīgās īpašības sauc analītiskās pazīmes.

Tiek saukta ķīmiskā reakcija, kurā parādās analītiskas pazīmes kvalitatīva analītiskā atbilde.

Vielas, ko izmanto analītisko reakciju veikšanai, sauc reaģenti vai reaģenti.

Kvalitatīvās analītiskās reakcijas un attiecīgi tajās izmantotos reaģentus atkarībā no pielietojuma jomas iedala grupās (vispārējās), raksturīgajās un specifiskajās.

Grupas reakcijasļauj izolēt veselas jonu grupas no kompleksa vielu maisījuma grupu reaģenta ietekmē, kurām ir tāda pati analītiskā iezīme. Piemēram, amonija karbonāts (NH 4) 2 CO 3 pieder pie grupas reaģentiem, jo ​​veido baltos ūdenī nešķīstošos karbonātus ar Ca 2+, Sr 2+, Ba 2+ joniem.

Raksturīgs sauc par tādām reakcijām, kurās piedalās reaģenti, mijiedarbojoties ar vienu vai nelielu skaitu jonu. Analītiskā iezīme šajās reakcijās visbiežāk izpaužas raksturīgā krāsā. Piemēram, dimetilglioksīms ir raksturīgs reaģents Ni 2+ jonam (rozā nogulsnes) un Fe 2+ jonam (ūdenī šķīstošs sarkans savienojums).

Kvalitatīvajā analīzē vissvarīgākās ir specifiskas reakcijas. Konkrēts reakcija uz noteiktu jonu ir reakcija, kas ļauj to noteikt eksperimentālos apstākļos maisījumā ar citiem joniem. Šāda reakcija ir, piemēram, jonu noteikšanas reakcija, kas karsējot notiek sārmu ietekmē:

Izdalīto amonjaku var atpazīt pēc specifiskas, viegli atpazīstamas smakas un citām īpašībām.

1.6.1. Reaģentu zīmoli

Atkarībā no konkrētās reaģentu pielietošanas jomas tiem tiek izvirzītas vairākas prasības. Viena no tām ir prasība pēc piemaisījumu daudzuma.

Piemaisījumu daudzumu ķīmiskajos reaģentos regulē īpaša tehniskā dokumentācija: valsts standarti (GOST), tehniskās specifikācijas (TU) uc Piemaisījumu sastāvs var būt atšķirīgs, un tas parasti ir norādīts uz reaģenta rūpnīcas etiķetes.

Ķīmiskās vielas tiek klasificētas pēc to tīrības pakāpes. Atkarībā no piemaisījumu masas daļas reaģentam tiek piešķirts zīmols. Daži reaģentu zīmoli ir parādīti tabulā. 2.

2. tabula

Reaģentu zīmoli

Parasti ķīmiskās analīzes praksē tiek izmantoti reaģenti, kas atbilst "analītiskās kvalitātes" un "ķīmiski tīra" kvalifikācijai. Reaģentu tīrība ir norādīta uz reaģenta iepakojuma etiķetes. Dažas nozares ievieš savas papildu reaģentu tīrības kvalifikācijas.

1.6.2. Analītisku reakciju veikšanas metodes

Var veikt analītiskās reakcijas Slapjš un Sauss veidus. Veicot reakciju Slapjššķīdumā notiek analizējamās vielas un attiecīgo reaģentu mijiedarbības rezultātā. Lai to īstenotu, testējamā viela ir iepriekš jāizšķīdina. Šķīdinātājs parasti ir ūdens vai, ja viela ūdenī nešķīst, cits šķīdinātājs. Reakcijas "mitrās" notiek starp vienkāršiem vai sarežģītiem joniem, tāpēc, izmantojot tos, tiek atrasti tieši šie joni.

"Sausā" reakciju veikšanas metode nozīmē, ka pārbaudāmā viela un reaģenti tiek ņemti cietā stāvoklī un reakcija starp tiem tiek veikta, tos karsējot līdz augstai temperatūrai.

"Sausas" reakciju piemēri ir liesmas krāsošanas reakcijas ar dažu metālu sāļiem, krāsainu nātrija tetraborāta (boraksa) pērļu (glāžu) veidošanās. vai nātrija un amonija hidrogēnfosfātu, sakausējot tos ar dažu metālu sāļiem, kā arī sakausējot pētāmo cieto vielu ar "šķidrumiem", piemēram: cietās Na 2 CO 3 un K 2 CO 3 maisījumiem, vai Na 2 CO 3 un KNO 3.

Reakcijās, kas tiek veiktas ar "sauso" ceļu, ietilpst arī reakcija, kas notiek, kad pētāmā cietā viela tiek berzēta ar cietu reaģentu, kā rezultātā maisījums iegūst krāsu.

1.6.3. Sistemātiska analīze

Objekta kvalitatīvo analīzi var veikt divos dažādos veidos.

Sistemātiska analīze - tā ir kvalitatīvas analīzes veikšanas metode pēc shēmas, kad ir stingri noteikta reaģentu pievienošanas darbību secība.

1.6.4. Frakcionālā analīze

Analīzes metode, kas balstīta uz reakciju izmantošanu, ar kuras palīdzību var noteikt vēlamos jonus jebkurā secībā atsevišķās sākotnējā šķīduma daļās, t.i. neizmantojot īpašu jonu noteikšanas shēmu, viņi sauc daļēja analīze.

1.7. Kvantitatīvā analīze

Kvantitatīvās analīzes uzdevums ir noteikt konkrētas sastāvdaļas saturu (masu vai koncentrāciju) analizējamajā objektā.

Svarīgi kvantitatīvās analīzes jēdzieni ir jēdzieni "analīts" un "darba viela".

1.7.1. Nosakāmā viela. Darba viela

Ķīmisko elementu, jonu, vienkāršu vai sarežģītu vielu, kura saturs tiek noteikts konkrētajā analizējamā produkta paraugā, parasti sauc. "Noteiktā viela" (OV).

Vielu, ar kuru tiek veikta šī noteikšana, sauc darba viela (R.V.).

1.7.2. Analītiskajā ķīmijā izmantotā šķīduma sastāva izteikšanas metodes

1. Ērtākais veids, kā izteikt šķīduma sastāvu, ir koncentrācija ... Koncentrācija ir fizikāls lielums (dimensiju vai bezizmēra), kas nosaka šķīduma, maisījuma vai kausējuma kvantitatīvo sastāvu. Apsverot šķīduma kvantitatīvo sastāvu, visbiežāk ar to saprot izšķīdušās vielas daudzuma attiecību pret šķīduma tilpumu.

Visizplatītākā ir ekvivalentu molārā koncentrācija. Tās simbols, kas rakstīts, piemēram, sērskābei - C eq (H 2 SO 4), mērvienība ir mol / dm 3.

(1)

Literatūrā ir arī citi šīs koncentrācijas apzīmējumi. Piemēram, C (1/2H2SO4). Frakcija pirms sērskābes formulas nozīmē, kura molekulas daļa (vai jons) ir līdzvērtīga. To sauc par ekvivalences koeficientu, apzīmē f eq. H 2 SO 4 f eq = 1/2. Ekvivalences koeficientu aprēķina, pamatojoties uz reakcijas stehiometriju. Skaitli, kas parāda, cik ekvivalentu ir molekulā, sauc par ekvivalences numuru un apzīmē ar Z *. f eq = 1 / Z *, tāpēc ekvivalentu molārā koncentrācija tiek apzīmēta arī šādi: C (1 / Z * H 2 SO 4).

2. Analītisko laboratoriju apstākļos, kad nepieciešams ilgstoši veikt atsevišķu analīžu sēriju, izmantojot vienu aprēķina formulu, bieži tiek izmantots korekcijas koeficients jeb K korekcija.

Visbiežāk grozījums attiecas uz darba vielu. Koeficients parāda, cik reizes sagatavotā darba vielas šķīduma koncentrācija atšķiras no koncentrācijas, kas izteikta noapaļotiem skaitļiem (0,1; 0,2; 0,5; 0,01; 0,02; 0,05), no kuriem viena var būt aprēķina formulā:

. (2)

K ir rakstīts skaitļu veidā ar četrām zīmēm aiz komata. No ieraksta: K = 1,2100 k C eq (HCl) = 0,0200 mol / dm 3 izriet, ka C eq (HCl) = 0,0200 mol / dm 3 ir HCl ekvivalentu standarta molārā koncentrācija, tad patieso aprēķina pēc formulas :

3. Titrs ir vielas masa, ko satur 1 cm 3 šķīduma tilpuma.

Titrs visbiežāk attiecas uz darba vielas šķīdumu.

(3)

Titru mēra g / cm 3, titru aprēķina ar precizitāti līdz sestajai zīmei aiz komata. Zinot darba vielas titru, varat aprēķināt tā šķīduma ekvivalentu molāro koncentrāciju.

(4)

4. Nosakāmās vielas darba vielas titrs ir nosakāmās vielas masa, kas ir ekvivalenta darba vielas masai, ko satur 1 cm 3 šķīduma.

(5)

(6)

5. Izšķīdušās vielas masas daļa ir vienāda ar izšķīdušās vielas A masas attiecību pret šķīduma masu:

. (7)

6. Tilpuma daļa izšķīdinātā viela ir vienāda ar izšķīdušās vielas A tilpuma attiecību pret kopējo šķīduma tilpumu:

. (8)

Masa un tilpuma daļa ir bezizmēra lielumi. Bet visbiežāk izteiksmes masas un tilpuma daļas aprēķināšanai tiek rakstītas šādā formā:

; (9)

. (10)

Šajā gadījumā w un j mērvienība ir procenti.

Jāpievērš uzmanība šādiem apstākļiem:

1. Veicot analīzi, darba vielas koncentrācijai jābūt precīzai un izteiktai kā skaitlis ar četrām zīmēm aiz komata, ja koncentrācija ir molārie ekvivalenti; vai skaitlis ar sešām zīmēm aiz komata, ja tas ir nosaukums.

2. Visās analītiskajā ķīmijā izmantotajās aprēķinu formulās tilpuma mērvienība ir cm 3. Tā kā analīzē izmantotajiem stikla traukiem tilpumu mērīšanai ir iespējams izmērīt tilpumu ar precizitāti 0,01 cm 3, tad tieši ar šo precizitāti skaitļi, kas izsaka analīzē iesaistīto noteikto un darba vielu šķīdumu tilpumus. būtu jāreģistrē.

1.7.3. Risinājumu sagatavošanas metodes

Pirms sākat sagatavot risinājumu, jums jāatbild uz šādiem jautājumiem.

1. Kādam nolūkam tiek gatavots šķīdums (izmantošanai kā r.v., noteiktas barotnes pH vērtības radīšanai utt.)?

2. Kādā formā vislietderīgāk ir izteikt šķīduma koncentrāciju (ekvivalentu molārās koncentrācijas, masas daļas, titra u.c. formā)?

3. Ar kādu precizitāti, t.i. līdz kādai zīmei aiz komata jānosaka skaitlis, kas izsaka izvēlēto koncentrāciju?

4. Cik daudz šķīduma jāsagatavo?

5. Kura šķīduma pagatavošanas metode būtu jāizmanto atkarībā no vielas īpašībām (šķidra vai cieta, standarta vai nestandarta)?

Šķīdumu var pagatavot šādos veidos:

1. Pēc precīzas sakabes.

Ja viela, no kura jums jāsagatavo šķīdums, ir standarta, t.i. atbilst noteiktām (zemāk uzskaitītajām) prasībām, tad šķīdumu var pagatavot pēc precīza parauga. Tas nozīmē, ka parauga masu aprēķina un mēra uz analītiskajiem svariem ar precizitāti līdz četrām zīmēm aiz komata.

Prasības standarta vielām ir šādas:

a) vielai jābūt ar kristālisku struktūru un tai jāatbilst noteiktai ķīmiskajai formulai;

c) vielai jābūt stabilai uzglabāšanas laikā cietā veidā un šķīdumā;

d) ir vēlama liela vielas ekvivalenta molārā masa.

2. No labošanas kanāla.

Metodes variants šķīduma pagatavošanai pēc precīza parauga ir metode šķīduma pagatavošanai no fiksēta kanāla. Precīza parauga lomu pilda precīzs vielas daudzums stikla ampulā. Jāpatur prātā, ka viela ampulā var būt standarta (skatīt 1. punktu) un nestandarta. Šis apstāklis ​​ietekmē nestandarta vielu šķīdumu uzglabāšanas metodes un ilgumu no fiksētiem kanāliem.

FIXANĀLS(standarta titrs, norma-deva) ir aizzīmogota ampula, kurā tā ir sausā veidā vai šķīduma veidā, kas satur 0,1000, 0,0500 vai citu vielu ekvivalentu molu skaitu.

Lai sagatavotu nepieciešamo šķīdumu, ampula tiek sadalīta pa piltuvi, kas aprīkota ar īpašu štancēšanas ierīci (triker). Tās saturu kvantitatīvi pārnes vajadzīgās ietilpības mērkolbā un tilpumu ar destilētu ūdeni palielina līdz gredzenveida atzīmei.

Tiek izsaukts risinājums, kas sagatavots no precīza parauga vai no fiksēta kanāla titrēts, standarta vai standarta risinājums I kopš tā koncentrācija pēc sagatavošanas ir precīza. To raksta kā skaitli ar četrām zīmēm aiz komata, ja tā ir ekvivalentu molārā koncentrācija, un ar sešām zīmēm aiz komata, ja tas ir titrs.

3. Pēc aptuvenā svara.

Ja viela, no kuras jāgatavo šķīdums, neatbilst standartvielu prasībām un nav piemērota fiksēta kanāla, tad šķīdumu sagatavo pēc aptuvenā parauga.

Aprēķiniet vielas masu, kas jāņem šķīduma pagatavošanai, ņemot vērā tās koncentrāciju un tilpumu. Šo masu nosver uz tehniskajiem svariem ar precizitāti līdz otrajai zīmei aiz komata, izšķīdina mērkolbā. Iegūstiet šķīdumu ar aptuvenu koncentrāciju.

4. Atšķaidot koncentrētāku šķīdumu.

Ja vielu rūpniecībā ražo koncentrēta šķīduma veidā (skaidrs, ka tā ir nestandarta), tad tās šķīdumu ar mazāku koncentrāciju var pagatavot, tikai atšķaidot koncentrēto šķīdumu. Šādi gatavojot šķīdumu, jāatceras, ka izšķīdušās vielas masai jābūt vienādai gan sagatavotā šķīduma tilpumā, gan atšķaidīšanai ņemtajā koncentrētā šķīduma daļā. Zinot pagatavojamā šķīduma koncentrāciju un tilpumu, tiek aprēķināts izmērāmā koncentrētā šķīduma tilpums, ņemot vērā tā masas daļu un blīvumu. Tilpumu mēra ar mērcilindru, ielej mērkolbā, uzpilda līdz atzīmei ar destilētu ūdeni, sajauc. Šādā veidā sagatavotajam šķīdumam ir aptuvenā koncentrācija.

Precīzu šķīdumu koncentrāciju, kas pagatavota pēc aptuvenā parauga un atšķaidot koncentrētu šķīdumu nosaka, veicot gravimetrisko vai titrimetrisko analīzi, tāpēc ar šīm metodēm sagatavotos šķīdumus pēc precīzas to koncentrācijas noteikšanas sauc risinājumi ar noteiktu titru, standartizēti risinājumi vai standarta risinājumi II.

1.7.4. Formulas, ko izmanto, lai aprēķinātu šķīduma pagatavošanai nepieciešamās vielas masu

Ja no sausās vielas A sagatavo šķīdumu ar noteiktu ekvivalentu vai titra molāro koncentrāciju, tad šķīduma pagatavošanai nepieciešamās vielas masas aprēķinu veic pēc šādām formulām:

; (11)

. (12)

Piezīme. Tilpuma mērvienība ir cm3.

Vielas masas aprēķins tiek veikts ar tādu precizitāti, kādu nosaka šķīduma pagatavošanas metode.

Aprēķinu formulas, ko izmanto šķīdumu pagatavošanā ar atšķaidīšanas metodi, nosaka pēc iegūstamās koncentrācijas veida un atšķaidāmās koncentrācijas veida.

1.7.5. Analīzes shēma

Galvenā analīzes prasība ir, lai iegūtie rezultāti atbilstu patiesajam komponentu saturam. Analīzes rezultāti apmierinās šo prasību tikai tad, ja visas analīzes darbības tiks veiktas pareizi, noteiktā secībā.

1. Jebkuras analītiskās noteikšanas pirmais solis ir parauga ņemšana analīzei. Ņem, kā likums, vidējo paraugu.

Vidējais paraugs- šī ir analizējamā objekta daļa, kas ir maza salīdzinājumā ar visu tā masu, kuras vidējais sastāvs un īpašības visos aspektos ir identiskas (identiskas) tā vidējam sastāvam.

Paraugu ņemšanas metodes dažāda veida produktiem (izejvielas, pusfabrikāti, dažādu nozaru gatavie izstrādājumi) ļoti atšķiras viena no otras. Ņemot paraugus, viņi vadās pēc noteikumiem, kas sīki aprakstīti tehniskajās rokasgrāmatās, GOST un īpašās instrukcijās, kas veltītas šāda veida produktu analīzei.

Atkarībā no produkta veida un analīzes veida paraugu var ņemt noteikta tilpuma vai noteiktas masas veidā.

Paraugu ņemšana- šī ir ļoti atbildīga un svarīga analīzes sagatavošanas darbība. Nepareizi izvēlēts paraugs var pilnībā izkropļot rezultātus, un šajā gadījumā parasti ir bezjēdzīgi veikt turpmākas analīzes darbības.

2. Parauga sagatavošana analīzei. Analīzei ņemtais paraugs ne vienmēr tiek sagatavots kādā īpašā veidā. Piemēram, nosakot mitruma saturu miltiem, maizei un maizes izstrādājumiem ar arbitrāžas metodi, katra produkta noteiktu paraugu nosver un ievieto krāsnī. Visbiežāk tiek analizēti šķīdumi, kas iegūti, atbilstoši apstrādājot paraugu. Šajā gadījumā uzdevums sagatavot paraugu analīzei tiek samazināts līdz sekojošam. Paraugs tiek pakļauts tādai apstrādei, kurā tiek saglabāts analizējamās vielas daudzums, un tas pilnībā izšķīst. Šajā gadījumā ir nepieciešams likvidēt svešķermeņus, kas var būt analizētajā paraugā kopā ar noteikto komponentu.

Paraugu sagatavošana analīzei, kā arī paraugu ņemšana ir aprakstīta normatīvajā un tehniskajā dokumentācijā, saskaņā ar kuru tiek veiktas izejvielu, pusfabrikātu un gatavās produkcijas analīzes. No ķīmiskajām operācijām, kas ir daļa no parauga sagatavošanas analīzei, var saukt vienu, ko bieži izmanto izejvielu, pusfabrikātu, gatavo produktu paraugu sagatavošanā pārtikas rūpniecībā - tas ir pārpelnošanas operācija.

Pārpelnošana ir produkta (materiāla) pārvēršanas pelnos process. Nosakot, piemēram, metāla jonus, paraugu sagatavo, pārpelnot. Noteiktos apstākļos paraugu sadedzina. Atlikušos pelnus izšķīdina piemērotā šķīdinātājā. Tiek iegūts risinājums, kas tiek analizēts.

3. Analītisku datu iegūšana. Analīzes laikā sagatavoto paraugu ietekmē reaģenta viela vai kāda veida enerģija. Tas noved pie analītisko signālu parādīšanās (krāsu maiņa, jauna starojuma parādīšanās utt.). Parādītais signāls var būt: a) reģistrēts; b) ņem vērā brīdi, kad analizējamajā sistēmā nepieciešams izmērīt noteiktu parametru, piemēram, darba vielas tilpumu.

4. Analītisko datu apstrāde.

A) Iegūtos primāros analītiskos datus izmanto analīzes rezultātu aprēķināšanai.

Ir daudzi veidi, kā pārvērst analītiskos datus analīzes rezultātos.

1. Aprēķina metode. Šo metodi ļoti bieži izmanto, piemēram, kvantitatīvajā ķīmiskajā analīzē. Pēc analīzes pabeigšanas tiek iegūts reakcijā ar analizējamo vielu iztērētās darba vielas tilpums. Pēc tam šo tilpumu aizvieto atbilstošā formulā un aprēķina analīzes rezultātu - analizējamās vielas masu vai koncentrāciju.

2. Kalibrēšanas metode (kalibrēšanas) grafiks.

3. Salīdzināšanas metode.

4. Papildināšanas metode.

5. Diferenciālā metode.

Šīs analītisko datu apstrādes metodes tiek izmantotas instrumentālajās analīzes metodēs, kuru izpētes laikā būs iespējams ar tām iepazīties sīkāk.

B) Iegūtie analīzes rezultāti jāapstrādā saskaņā ar matemātiskās statistikas noteikumiem, kas aplūkoti 1.8. sadaļā.

5. Analīzes rezultāta sociāli ekonomiskās nozīmes noteikšana. Šis posms ir pēdējais. Pēc analīzes veikšanas un rezultāta saņemšanas ir nepieciešams noteikt atbilstību starp produkta kvalitāti un normatīvo dokumentu prasībām tai.

1.7.6. Analīzes metode un tehnika

Lai pārietu no jebkuras analītiskās ķīmijas metodes teorijas uz konkrētu analīzes veikšanas metodi, ir svarīgi nošķirt jēdzienus "analīzes metode" un "analīzes tehnika".

Runājot par analīzes metodi, tas nozīmē, ka tiek ņemti vērā noteikumi, pēc kuriem ir iespējams iegūt analītiskos datus un tos interpretēt (sk. 1.4. nodaļu).

Analīzes metode- tas ir detalizēts visu analīzes darbību apraksts, ieskaitot paraugu ņemšanu un sagatavošanu (norādot visu pētāmo šķīdumu koncentrācijas).

Katras analīzes metodes praktiskajā pielietošanā tiek izstrādātas dažādas analīzes metodes. Tie atšķiras pēc analizējamo objektu rakstura, paraugu ņemšanas un sagatavošanas metodes, atsevišķu analīzes darbību veikšanas nosacījumiem utt.

Piemēram, kvantitatīvās analīzes laboratorijas darbnīcā cita starpā tiek apskatīti laboratorijas darbi "Fe 2+ permanganatometriskā noteikšana Mora sāls šķīdumā", "Cu 2+ jodometriskā noteikšana", "Fe 2+ dihromatometriskā noteikšana". veikta. To ieviešanas metodes ir pilnīgi atšķirīgas, taču to pamatā ir viena un tā pati analīzes metode "Redoksimetrija".

1.7.7. Analīzes metožu analītiskais raksturojums

Lai analīzes metodes vai paņēmienus varētu salīdzināt vai novērtēt savā starpā, kam ir liela nozīme to izvēlē, katrai metodei un tehnikai ir savi analītiskie un metroloģiskie raksturlielumi. Analītiskie raksturlielumi ir šādi: jutīguma koeficients (noteikšanas robeža), selektivitāte, ilgums, produktivitāte.

Atklāšanas robeža(C min., P) ir mazākais saturs, pie kura, izmantojot šo metodi, ar noteiktu ticamības līmeni var noteikt analizējamās vielas klātbūtni. Pārliecības varbūtība - P ir to gadījumu proporcija, kad rezultāta vidējais aritmētiskais noteiktam noteikšanu skaitam būs noteiktās robežās.

Analītiskajā ķīmijā parasti tiek izmantots ticamības līmenis P = 0,95 (95%).

Citiem vārdiem sakot, P ir nejaušas kļūdas rašanās varbūtība. Tas parāda, cik daudz eksperimentu no 100 dod rezultātus, kas tiek uzskatīti par pareiziem norādītajā analīzes precizitātē. Kad P = 0,95–95 no 100.

Analīzes selektivitāte raksturo iespēju noteikt šo komponentu svešu vielu klātbūtnē.

Daudzpusība- iespēja no viena parauga vienlaikus noteikt daudzas sastāvdaļas.

Analīzes ilgums- tās īstenošanai pavadītais laiks.

Analīzes veiktspēja- paralēlo paraugu skaits, ko var analizēt laika vienībā.

1.7.8. Analīzes metožu metroloģiskais raksturojums

Izvērtējot analīzes metodes vai paņēmienus no mērījumu zinātnes – metroloģijas – viedokļa, tiek atzīmēti šādi raksturlielumi: noteiktā satura intervāls, pareizība (precizitāte), reproducējamība, konverģence.

Noteikts satura intervāls- šī ir šī tehnika paredzētā zona, kurā atrodas komponentu noteikto daudzumu vērtības. Tajā pašā laikā ir ierasts atzīmēt arī noteiktā satura apakšējā robeža(C n) - noteiktā satura mazākā vērtība, kas ierobežo noteiktā satura diapazonu.

Analīzes pareizība (precizitāte). ir iegūto rezultātu tuvums noteiktās vērtības patiesajai vērtībai.

Rezultātu reproducējamība un atkārtojamība analīzes nosaka atkārtotu analīžu rezultātu izplatība, un to izraisa nejaušu kļūdu klātbūtne.

Konverģence raksturo rezultātu izkliedi fiksētos eksperimenta apstākļos, un reproducējamība- mainīgos eksperimenta apstākļos.

Visi metodes vai analītiskās procedūras analītiskie un metroloģiskie raksturlielumi ir norādīti to instrukcijās.

Metroloģiskos raksturlielumus iegūst, apstrādājot vairākās atkārtotās analīzēs iegūtos rezultātus. Formulas to aprēķināšanai ir dotas 1.8.2. sadaļā. Tās ir līdzīgas formulām, ko izmanto analīzes rezultātu statiskai apstrādei.

1.8. Kļūdas (kļūdas) analīzē

Neatkarīgi no tā, cik rūpīgi tiek veikta šī vai cita kvantitatīvā noteikšana, iegūtais rezultāts, kā likums, nedaudz atšķiras no noteiktās sastāvdaļas faktiskā satura, t.i. analīzes rezultāts vienmēr tiek iegūts ar kādu neprecizitāti - kļūdu.

Mērījumu kļūdas tiek klasificētas kā sistemātiskas (noteiktas), nejaušas (nenoteiktas) un rupjas vai kļūdas.

Sistemātiskas kļūdas- tās ir kļūdas, kuru vērtība ir nemainīga vai mainās atkarībā no noteikta likuma. Tās var būt metodiskas atkarībā no izmantotās analīzes metodes īpašībām. Tie var būt atkarīgi no izmantotajiem instrumentiem un reaģentiem, no nepareizas vai nepietiekami rūpīgas analītisko darbību veikšanas, no personas, kas veic analīzi, individuālajām īpašībām. Sistemātiskas kļūdas ir grūti pamanīt, jo tās ir nemainīgas un parādās pēc atkārtotas noteikšanas. Lai izvairītos no šāda veida kļūdām, ir jānovērš to avots vai jāievieš attiecīga mērījuma rezultāta korekcija.

Nejaušas kļūdas tiek sauktas par kļūdām, kuru lielums un zīme nav noteikta un kuru izskatā nav novērota likumsakarība.

Nejaušas kļūdas rodas ar jebkuru mērījumu, tostarp jebkuru analītisko definīciju, neatkarīgi no tā, cik rūpīgi tas tiek veikts. To klātbūtne izpaužas faktā, ka atkārtotas vienas vai otras sastāvdaļas noteikšanas noteiktā paraugā, kas veiktas ar vienu un to pašu metodi, parasti dod nedaudz atšķirīgus rezultātus.

Atšķirībā no sistemātiskām kļūdām, nejaušās kļūdas nevar ņemt vērā vai novērst, ieviešot nekādus labojumus. Taču tās var ievērojami samazināt, palielinot paralēlo definīciju skaitu. Nejaušo kļūdu ietekmi uz analīzes rezultātu var ņemt vērā teorētiski, apstrādājot rezultātus, kas iegūti virknē paralēlu šī komponenta noteikšanu, izmantojot matemātiskās statistikas metodes.

Pieejamība rupjas kļūdas vai garām izpaužas faktā, ka starp salīdzinoši līdzīgiem rezultātiem tiek novērota viena vai vairākas vērtības, kas ievērojami atšķiras no vispārējās sērijas. Ja atšķirība ir tik liela, ka var runāt par rupju kļūdu, tad šis mērījums tiek nekavējoties izmests. Tomēr vairumā gadījumu nav iespējams uzreiz atpazīt, ka cits rezultāts ir nepareizs, tikai pamatojoties uz "izlēkšanu" no vispārējās sērijas, un tāpēc ir nepieciešams veikt papildu pētījumus.

Ir iespējas, kad nav jēgas veikt papildu pētījumus, un tajā pašā laikā nav vēlams izmantot nepareizus datus, lai aprēķinātu kopējo analīzes rezultātu. Šajā gadījumā rupju kļūdu vai kļūdu esamība tiek konstatēta pēc matemātiskās statistikas kritērijiem.

Ir zināmi vairāki šādi kritēriji. Vienkāršākais no tiem ir Q tests.

1.8.1. Rupju kļūdu (neatbilstības) klātbūtnes noteikšana

Ķīmiskajā analīzē komponenta saturu paraugā parasti nosaka ar nelielu skaitu paralēlu noteikšanu (n £ 3). Definīciju kļūdu aprēķināšanai šajā gadījumā tiek izmantotas matemātiskās statistikas metodes, kas izstrādātas nelielam skaitam definīciju. Šī nelielā definīciju skaita rezultāti tiek uzskatīti par nejauši atlasītiem - paraugu ņemšana- no visiem vispārējās populācijas rezultātiem, kas ir iedomājami dotajos apstākļos.

Nelieliem paraugiem ar mērījumu skaitu n<10 определение грубых погрешностей можно оценивать при помощи variāciju diapazons atbilstoši Q kritērijam... Lai to izdarītu, izveidojiet attiecību:

kur X 1 ir aizdomīgi atšķirīgs analīzes rezultāts;

X 2 - vienas noteikšanas rezultāts, pēc vērtības vistuvākais X 1;

R - variācijas diapazons - starpība starp lielāko un mazāko mērījumu sērijas vērtību, ti. R = X maks. - X min.

Aprēķināto Q vērtību salīdzina ar Q tabulas vērtību (p, f). Rupjas kļūdas esamība tiek pierādīta, ja Q> Q (p, f).

Rezultāts, kas atzīts par rupju kļūdu, tiek izslēgts no turpmākās izskatīšanas.

Q-tests nav vienīgais rādītājs, pēc kura vērtības var spriest par rupjas kļūdas esamību, taču tas tiek aprēķināts ātrāk nekā citi, jo ļauj nekavējoties novērst rupjas kļūdas, neveicot citus aprēķinus.

Pārējie divi kritēriji ir precīzāki, taču tiem nepieciešams pilnīgs kļūdas aprēķins, t.i. rupjas kļūdas esamību var pateikt tikai veicot pilnīgu analīzes rezultātu matemātisku apstrādi.

Kļūdas var identificēt arī:

A) Pēc standarta novirzes. Rezultāts X i tiek atzīts par rupju kļūdu un tiek atmests, ja

. (14)

B) Tiešā mērījuma precizitāte. Rezultāts X i tiek atmests, ja

. (15)

Par daudzumiem, kas norādīti ar zīmēm , tas ir apskatīts sadaļā 1.8.2.

1.8.2. Analīzes rezultātu statistiskā apstrāde

Rezultātu statistiskajai apstrādei ir divi galvenie uzdevumi.

Pirmais izaicinājums ir sniegt definīciju rezultātu kompaktā formā.

Otrs uzdevums ir novērtēt iegūto rezultātu ticamību, t.i. to atbilstības pakāpe noteiktās sastāvdaļas patiesajam saturam paraugā. Šo problēmu atrisina, aprēķinot analīzes reproducējamību un precizitāti, izmantojot tālāk norādītās formulas.

Kā jau minēts, reproducējamība raksturo atkārtotu analīžu rezultātu izplatību, un to izraisa nejaušu kļūdu klātbūtne. Analīzes reproducējamību novērtē pēc standartnovirzes, relatīvās standartnovirzes un dispersijas vērtībām.

Datu kopējo izkliedes raksturlielumu nosaka standartnovirzes S vērtība.

(16)

Dažreiz, novērtējot testa reproducējamību, tiek noteikta relatīvā standarta novirze Sr.

Standartnovirzei ir tāda pati mērvienība kā nosakāmā daudzuma vidējai vai patiesajai vērtībai m.

Jo mazākas ir absolūtās (S) un relatīvās (Sr) noviržu vērtības, jo labāk reproducējama analīzes metode vai tehnika.

Analīzes datu izkliede attiecībā pret vidējo tiek aprēķināta kā S 2 dispersija.

(18)

Uzrādītajās formulās: Xi - atsevišķa analīzes laikā iegūtā daudzuma vērtība; - visiem mērījumiem iegūto rezultātu vidējais aritmētiskais; n ir mērījumu skaits; i = 1 ... n.

Analīzes precizitāti vai precizitāti raksturo vidējā p, f ticamības intervāls. Šī ir zona, kurā, ja nav sistemātisku kļūdu, izmērītā daudzuma patiesā vērtība tiek atrasta ar ticamības varbūtību P.

, (19)

kur p, f ir ticamības intervāls, t.i. ticamības robežas, kurās var ietvert noteiktās vērtības X vērtību.

Šajā formulā t p, f ir Stjudenta koeficients; f ir brīvības pakāpju skaits; f = n - 1; P ir ticamības līmenis (sk. 1.7.7.); t p, f - dota tabula.

Vidējā aritmētiskā novirze. (divdesmit)

Ticamības intervālu aprēķina vai nu kā absolūtu kļūdu tajās pašās vienībās, kurās ir izteikts analīzes rezultāts, vai kā relatīvo kļūdu DX o (%):

. (21)

Tāpēc analīzes rezultātu var attēlot šādi:

. (23)

Analīzes rezultātu apstrāde ir ievērojami vienkāršota, ja, veicot analīzes (kontrolparaugus vai standarta paraugus), ir zināms patiesais analizējamās vielas saturs (m). Aprēķiniet absolūtās (DX) un relatīvās (DX aptuveni,%) kļūdas.

DX = X - m (24)

(25)

1.8.3. Divu veiktās analīzes vidējo rezultātu salīdzinājums

dažādas metodes

Praksē ir situācijas, kad objekts ir jāanalizē ar dažādām metodēm, dažādās laboratorijās, dažādiem analītiķiem. Šādos gadījumos vidējie rezultāti atšķiras viens no otra. Abi rezultāti raksturo zināmu tuvinājumu vajadzīgā daudzuma patiesajai vērtībai. Lai noskaidrotu, vai ir iespējams uzticēties abiem rezultātiem, tiek noteikts, vai atšķirība starp tiem ir statistiski nozīmīga, t.i. "pārāk liels. Mērķa vērtības vidējās vērtības tiek uzskatītas par saderīgām, ja tās pieder vienai un tai pašai populācijai. To var atrisināt, piemēram, ar Fišera kritēriju (F-kritērijs).

kur ir dispersijas, kas aprēķinātas dažādām analīžu sērijām.

F ex vienmēr ir vairāk nekā viens, jo tas ir vienāds ar lielākas un mazākas dispersijas attiecību. Aprēķināto F ex vērtību salīdzina ar F tabulas tabulas vērtību. (ticamības varbūtībai P un brīvības pakāpju skaitam f eksperimentālajām un tabulas vērtībām jābūt vienādām).

Salīdzinot F ex un F tabulu, ir iespējamas iespējas.

A) F ex> F tabula. Neatbilstība starp novirzēm ir būtiska, un aplūkotie paraugi atšķiras pēc reproducējamības.

B) Ja F ex ir ievērojami mazāks par F tabulu, tad reproducējamības atšķirība ir nejauša un abas dispersijas ir vienas un tās pašas vispārējās populācijas dispersijas aptuvenas aplēses, kas kopīgas abām paraugiem.

Ja dispersiju neatbilstība nav būtiska, var noskaidrot, vai ir statistiski nozīmīga atšķirība vidējos analīžu rezultātos, kas iegūti ar dažādām metodēm. Lai to izdarītu, izmantojiet Stjudenta koeficientu t p, f. Aprēķināt vidējo svērto standartnovirzi un t ex.

; (27)

(28)

kur ir salīdzināto paraugu vidējie rezultāti;

n 1, n 2 - mērījumu skaits pirmajā un otrajā paraugā.

Salīdziniet t ex ar t tabulu ar brīvības pakāpju skaitu f = n 1 + n 2 -2.

Ja tajā pašā laikā t ex> t tabula, tad neatbilstība starp ir būtiska, paraugi nepieder vienai un tai pašai kopējai populācijai un patiesās vērtības katrā paraugā ir atšķirīgas. Ja t ex< t табл, можно все данные рассматривать как единую выборочную совокупность для (n 1 +n 2) результатов.

KONTROLES JAUTĀJUMI

1. Ko pēta analītiskā ķīmija?

2. Kas ir analīzes metode?

3. Kādas analīzes metožu grupas aplūko analītiskā ķīmija?

4. Kādas metodes var izmantot kvalitatīvās analīzes veikšanai?

5. Kas ir analītiskās pazīmes? Kas tie var būt?

6. Kas ir reaģents?

7. Kādi reaģenti ir nepieciešami sistemātiskas analīzes veikšanai?

8. Kas ir frakcionālā analīze? Kādi reaģenti ir nepieciešami, lai to pabeigtu?

9. Ko nozīmē burti "х.ч.", "Ч.Да." uz ķīmiskās etiķetes?

10. Kāds ir kvantitatīvās analīzes mērķis?

11. Kas ir darba viela?

12. Ar kādām metodēm var pagatavot darba vielas šķīdumu?

13. Kas ir standarta viela?

14.Ko nozīmē termini "I standartšķīdums", "II standartšķīdums"?

15. Kāds ir nosakāmās vielas darba vielas titrs un titrs?

16. Cik īsa ir ekvivalentu molārā koncentrācija?