Физические и физико- химические (инструментальные) методы

анализа, их достоинства и недостатки.

Абсорбционная спектроскопия, ее сущность и достоинства Основной закон светопоглощения Бугера – Ламберта – Бера. Что такое (пропускание) оптическая плотность? Что характеризует молярный коэффициент поглощения? Ограничения этого закона.

Фотометрический анализ.

Какие вещества можно определить фотометрическим методом? Какова точность определения фотометрическим методом? Зависимость относительной погрешности определения концентрации от значений оптической плотности. Электронные спектры поглощения. Выбор оптимальной (рабочей) длины волны для измерения светопоглощения раствора. Характеристики спектра поглощения. 18. Способы определения концентрации вещества в практике фотометрических измерений: метод градуированного графика, метод добавок. Достоинства и недостатки каждого из них. Абсорбционный спектрофотометрический анализ в ультрафиолетовом и видимом диапазоне длин волн. Спектры поглощения, их характеристики. Основные узлы приборов спектроскопии. Классификация приборов для измерения светопоглощения. Схемы однолучевого и двухлучевого фотоэлектроколориметров. Метрологические характеристики фотометрического анализа. Причины систематических погрешностей. Дифференциальный метод спектрофотометрического анализа, его достоинства.

Электрохимические методы анализа, особенности, достоинства недостатки. Равновесный электродный потенциал. Потенциометрический анализ.

Измерение потенциала индикаторного электрода, зависящего от концентрации определяемого вещества. Уравнение Нернста для п а Ок. + n е^- = b Вос. Типы индикаторных электродов. Электроды сравнения. Хлорсеоебряный электрод.. Определение концентрации в прямой потенциометрии и в потенциометрическом титровании. Достоинства, область применения потенциометрического анализа. Потенциометрическое титрование. Основные типы реакций, используемых в потенциометрическом титровании. Индикаторные электроды, в кислотно-основном и окислительно-восстановительном потенциометрическом титровании. Кривые потенциометрического титрования. Определение точки эквивалентности по потенциалу индикаторного электрода, который зависит от концентрации определяемого вещества, в потенциометрическом титровании...

Основы кондуктометрического метода анализа и области применения. Удельная и эквивалентная электропроводимость. Влияние природы электролита и растворителя, температуры на электропроводимость. Подвижность ионов. Зависимость электропроводимости растворов от концентрации определяемых веществ, используемая в кондуктометрическом методе анализа. Кривые кондуктометрического титрования в координатах электропроводность – объем титранта, определение по ним точки эквивалентности. Высокочастотное титрование (ВЧТ), особенности, область применения. Достоинства ВЧТ. Определение бария методом высокочастотного титрования титровании..

Электрогравиметрический метод анализа как метод определения металлов Какие металлы выделяются на аноде и почему? Законы Фарадея. Электрохимический эквивалент вещества. Выход по току. Требования к осадкам, выделяемым на электроде. При каких условиях электролиза получаются крупнокристаллические губчатые осадки и чем они неудобны? Влияние силы и плотности тока на качество осадка. Электродная поляризация: химическая, концентрационная, электрохимическая (перенапряжение). Способы уменьшения поляризации. Напряжение разложения. ЭДС поляризации. Процессы на аноде и катоде при электролизе водных растворов сульфата калия, сульфата меди, хлорида меди.

Атомная спектроскопия. Основные типы атомизаторов. Абсолютная чувствительность спектральных линий. Резонансные линии. Атомно-эмиссионный спектральный анализ (АЭСА). Общая характеристика метода. Классификация методов АЭСА. Качественный спектральный анализ. Количественный спектральный анализ. Гомологическая пара линий. Способы измерения интенсивности линий. Спектральная аппаратура. Основы фотографического АЭСА. Источники возбуждения спектров. Атомизаторы. Физико-химические помехи и основные приемы их устранения. Метрологические характеристики и аналитические возможности АЭСА. Факторы, определяющие точность АЭСА. Его достоинства и недостатки. Область применения АЭСА. Общая характеристика пламенной эмиссионной спектроскопии (спектрофотометрии пламени) и область применения. Особенности пламенной фотометрии. Процессы в пламени. Атомно-абсорбционный спектральный анализ, его основы, метрологические характеристики, достоинства и недостатки.

Электроаналитические методы анализа.

Вольтамперометрический анализ. Вольтамперная кривая, ее параметры, характеризующие природу деполяризатора, его концентрацию. Классическая полярография. Сущность ее, электроды. Устройство, достоинства и недостатки ртутного капающего микроэлектрода. Изобразите кривые зависимости величины диффузионного тока от концентрации деполяризатора и покажите. как выбирается рабочий потенциал для амперометрического титрования. На чем основан качественный и количественный анализ в полярографии? Методы определения концентрации в вольтамперометрическом анализе. Приемы в полярографии для повышения чувствительности и разрешающей способности. Форма и характеристики классической. осциллографической и переменно-токовой полярограмм Амперометрическое титрование, принцип метода, электроды. Типы кривых титрования. Методы определения концентрации в вольтамперометрическом анализе.

1. ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Гравиметрический анализ -метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в химически чистом состоянии или в виде соответствующих соединений.

Гравиметрический анализ применяют для определения очень многих металлов, неметаллов, составных частей сплавов, руд, силикатов, органических веществ и т.д.

Достоинства метода: высокая точность (0,1- 0,2 %), отсутствие эталонов. Недостатки: длительность анализа, невысокая селективность (необходимость предварительного разделения).

При гравиметрическом определении чаще всего используется метод осаждения. В ходе анализа проводят следующие операции: 1) отбор средней пробы вещества и подготовка ее к анализу; 2) взятие навески; 3) растворение навески; 4) осаждение определяемого элемента (с пробой на полноту осаждения); 5) фильтрование; 6) промывание осадка (с пробой на полноту промывания); 7) высушивание и прокаливание осадка; 8) взвешивание в виде соединения строго определенного состава (гравиметрическая форма); 9) вычисление результатов анализа.

Успешное выполнение определения требует владения теоретическими основами метода и техникой отдельных операций.

1.1 Фактор пересчета (аналитический множитель)

В практике химических лабораторий обычно пользуются методиками, в которых приведены готовые формулы для расчета результатов анализа. В эти формулы входит постоянный множитель, называемый фактором пересчета F, который служит для вычисления содержания какого‑либо компонента в анализируемой пробе, если известна масса гравиметрической формы этого компонента.

Гравиметрической (весовой) формой называют соединение, которое взвешивают для получения окончательного результата анализа. Например, осадок гидроксида железа (

Fe(OH)3 в результате прокаливания полностью переходит в оксид железа () Fe2O3. Последний и называют гравиметрической формой, и именно ее взвешивают в конце анализа. |Fe | ------ Fe3+ -------- Fe(OH) 3 --------- Fe2O3 в образце в растворе осаждаемая гравиметрическая форма форма В общем случае фактор пересчета F вычисляют формуле: , где M(A) и M(B) – молярные массы определяемого компонента A и его гравиметрической формы B; x и y – целые числа, на которые умножают молярные массы, чтобы число молей общего элемента в числителе и знаменателе было одинаковым. Например, при определении содержания железа в массе осадка Fe2O3, фактор пересчета определяется следующим образом: . В данном случае x=2, y=1, поскольку одна молекула содержит два атома железа. Таким образом, число молей железа в числителе и знаменателе одинаково (=2). 1.2. Расчет навески анализируемого вещества Навеской называют небольшое количество (обычно 0,1‑1,0г) образца анализируемого вещества, которое взвешивают на аналитических весах с точностью 0,0001 г и далее количественно подвергают всем аналитическим операциям. Выбор величины навески анализируемго вещества определяется массой осадка, наиболее удобной в работе. Аналитической практикой установлено, что оптимальная масса кристаллических осадков составляет примерно 0,5г, а объемистых аморфных осадков – 0,1÷0,3г. Пример 1. Какую навеску карналлита ((MgCl2·KCl·6H2O) надо взять для анализа, чтобы получить 0,12 г прокаленного осадка Mg2P2O7? Известно, что карналлит содержит по массе 20% прочих примесей. Решение: стехиометрическое соотношение компонентов составляет: 2n(MgCl2 · KCl · 6H2O) = n(Mg2P2O7) n–число молей, или: (2·M) г MgCl2·KCl·6H2O соответствуют M г Mg2P2O7 x г MgCl2·KCl·6H2O ― 0,12 г Mg2P2O7 Молярные массы: M(MgCl2·KCl·6H2O) = 277,85 г/моль, M(Mg2P2O7) = 222,57 г/моль. Необходимая для анализа масса карналлита без примесей составляет: С учетом процентного содержания примесей, рассчитаем искомую навеску карналлита: 100 г навески содержит (100–20) г карналлита x г навески ― 0,3 г карналлита Эту же задачу можно решить, используя фактор пересчета Mg2P2O7 на MgCl2 · KCl · 6H2O: . Умножив фактор пересчета на массу гравиметрической формы mгр, получаем массу карналлита: m= F mгр = 2,49·0,12= 0,3 г. С учетом содержания примесей, масса навески карналлита составит: . 1.3. Вычисление результата гравиметрического анализа Задача гравиметрического анализа обычно состоит в определении содержания искомого элемента (вещества), которое вычисляют на основании масс навески и гравиметрической (весовой) формы. Пример 2. Рассчитайте массовую долю карбонатов кальция и магния в известняке, если навеска его 0,9866г. В результате анализа получено 0,3755г CaO и 0,4105г Mg2P2O7. Решение: вычислим фактор пересчета CaO на CaCO3: . Найдем массу CaCO3 в навеске известняка: m(CaCO3) = F · m(CaO) = 1,78·0,3755 = 0,67г. Массовая доля CaCO3: w(CaCO3) =0,67·100/ 0,9866 = 67,91%. Аналогично вычислим массовую долю MgCO3. Фактор пересчета Mg2P2O7 на MgCO3: . Масса MgCO3 в навеске: m(MgCO3) =F·m(Mg2P2O7) = 0,75·0,4105= 0,31г. Массовая доля MgCO3 равна: w (MgCO3) = 0,31·100/ 0,9866= 31,42%.