Elektrokemijske metode analize- ovo je skup metoda kvalitativne i kvantitativne analize temeljene na elektrokemijskim pojavama koje se događaju u mediju koji se proučava ili na granici faza i povezane su s promjenom strukture, kemijski sastav ili koncentracija analita.
Vrste metode su elektrogravimetrijska analiza (elektroanaliza), unutarnja elektroliza, kontaktna izmjena metala (cementacija), polarografska analiza, kulometrija itd. Konkretno, elektrogravimetrijska analiza temelji se na vaganju tvari koja se oslobađa na jednoj od elektroda. Metoda omogućuje ne samo kvantitativno određivanje bakra, nikla, olova itd., već i odvajanje smjesa tvari.
Osim toga, elektrokemijske metode analize uključuju metode koje se temelje na mjerenju električne vodljivosti (konduktometrija) ili elektrodnog potencijala (potenciometrija). Neke se elektrokemijske metode koriste za određivanje krajnje točke titracije (amperometrijska titracija, konduktometrijska titracija, potenciometrijska titracija, kulometrijska titracija).
Postoje izravne i neizravne elektrokemijske metode. U izravnim metodama koristi se ovisnost jakosti struje (potencijala i sl.) o koncentraciji analita. U neizravnim metodama, jakost struje (potencijal, itd.) se mjeri kako bi se našla krajnja točka titracije komponente koju treba odrediti s odgovarajućim titrantom, tj. koristiti ovisnost mjerenog parametra o volumenu titranta.
Bilo koja vrsta elektrokemijskog mjerenja zahtijeva elektrokemijski krug ili elektrokemijsku ćeliju, sastavni diošto je analizirano rješenje.
Elektrokemijske metode se klasificiraju ovisno o vrsti fenomena koji se mjere tijekom analize. Postoje dvije skupine elektrokemijskih metoda:
1. Metode bez superponiranja vanjskog potencijala, temeljene na mjerenju razlike potencijala koja se javlja u elektrokemijskoj ćeliji koja se sastoji od elektrode i posude s ispitnom otopinom. Ova skupina metoda naziva se potenciometrijski. U potenciometrijskim metodama koristi se ovisnost ravnotežnog potencijala elektroda o koncentraciji iona koji sudjeluju u elektrokemijskoj reakciji na elektrodama.
2. Metode s nametanjem vanjskog potencijala, temeljene na mjerenju: a) električne vodljivosti otopina - konduktometrija; b) količina električne energije koja je prošla kroz otopinu - kulometrija; c) ovisnost struje o primijenjenom potencijalu - voltametrija; d) vrijeme potrebno za prolazak elektrokemijske reakcije - kronoelektrokemijske metode(kronovoltametrija, kronokonduktometrija). U metodama ove skupine, vanjski potencijal se primjenjuje na elektrode elektrokemijske ćelije.
Glavni element uređaja za elektrokemijska analiza je elektrokemijska ćelija. U metodama bez nametanja vanjskog potencijala jest galvanski članak, u kojoj se, zbog odvijanja kemijskih redoks reakcija, struja. U ćeliji tipa galvanskog članka dvije elektrode su u dodiru s analiziranom otopinom - indikatorska elektroda, čiji potencijal ovisi o koncentraciji tvari, i elektroda s konstantnim potencijalom - referentna elektroda, u odnosu na koju mjeri se potencijal indikatorske elektrode. Mjerenje razlike potencijala provodi se posebnim uređajima - potenciometrima.
U metodama s superponiranim vanjskim potencijalom, elektrokemijska ćelija, tako nazvan jer dolazi do elektrolize na elektrodama ćelije pod djelovanjem primijenjenog potencijala - oksidacije ili redukcije tvari. Konduktometrijska analiza koristi konduktometrijsku ćeliju u kojoj se mjeri električna vodljivost otopine. Prema načinu primjene elektrokemijske metode mogu se podijeliti na izravne metode, u kojima se koncentracija tvari mjeri prema pokazivanju instrumenta, i elektrokemijsku titraciju, gdje se pokazivanje točke ekvivalencije fiksira elektrokemijskim mjerenjima. U skladu s tom klasifikacijom razlikuju se potenciometrija i potenciometrijska titracija, konduktometrija i konduktometrijska titracija itd.
Instrumenti za elektrokemijska određivanja, osim elektrokemijske ćelije, mješalice i otpora opterećenja, uključuju uređaje za mjerenje razlike potencijala, struje, otpora otopine i količine elektriciteta. Ova mjerenja mogu se provoditi pokazivačkim instrumentima (voltmetrom ili mikroampermetrom), osciloskopima, automatskim potenciometrima za snimanje. Ako je električni signal iz ćelije vrlo slab, tada se pojačava uz pomoć radio pojačala. U uređajima metoda sa superponiranim vanjskim potencijalom važan dio imaju uređaji za napajanje ćelije odgovarajućim potencijalom stabilizirane istosmjerne ili izmjenične struje (ovisno o vrsti metode). Jedinica za napajanje instrumenata za elektrokemijsku analizu obično uključuje ispravljač i stabilizator napona, koji osiguravaju stabilnost instrumenta.
Potenciometrija kombinira metode koje se temelje na mjerenju EMF reverzibilnih elektrokemijskih krugova kada je potencijal radne elektrode blizu ravnotežne vrijednosti.
Voltametrija se temelji na proučavanju ovisnosti polarizacijske struje o naponu koji se primjenjuje na elektrokemijsku ćeliju, kada se potencijal radne elektrode značajno razlikuje od ravnotežne vrijednosti. Široko se koristi za određivanje tvari u otopinama i talinama (na primjer, polarografija, amperometrija).
Kulometrija kombinira metode analize koje se temelje na mjerenju količine tvari koja se oslobađa na elektrodi tijekom elektrokemijske reakcije u skladu s Faradayevim zakonima. U kulometriji se potencijal radne elektrode razlikuje od ravnotežne vrijednosti.
Konduktometrijska analiza temelji se na promjeni koncentracije tvari ili kemijskog sastava medija u međuelektrodnom prostoru; nije povezan s potencijalom elektrode, koji je obično blizu ravnotežne vrijednosti.
Dielektrometrija kombinira metode analize koje se temelje na mjerenju dielektrične konstante tvari, zbog orijentacije čestica (molekula, iona) s dipolnim momentom u električnom polju. Za analizu otopina koristi se dielektrometrijska titracija.
Metode elektrokemijske analize skup su metoda kvalitativne i kvantitativne analize temeljene na elektrokemijskim pojavama koje se događaju u mediju koji se proučava ili na granici faza i povezane su s promjenom strukture, kemijskog sastava ili koncentracije analita.
Elektrokemijske metode analize (ECMA) temelje se na procesima koji se odvijaju na elektrodama ili u međuelektrodnom prostoru. Njihova prednost je visoka točnost i usporedna jednostavnost opreme i metoda analize. Visoku točnost određuju vrlo precizni zakoni koji se koriste u ECMA-i. Velika pogodnost je što ova metoda koristi električne utjecaje, te što se rezultat tog utjecaja (odgovor) također dobiva u obliku električnog signala. To osigurava veliku brzinu i točnost brojanja, otvara široke mogućnosti za automatizaciju. ECMA se odlikuju dobrom osjetljivošću i selektivnošću, u nekim slučajevima mogu se pripisati mikroanalizi, budući da je ponekad manje od 1 ml otopine dovoljno za analizu.
Prema vrsti analitičkog signala dijele se na:
1) konduktometrija - mjerenje električne vodljivosti ispitivane otopine;
2) potenciometrija - mjerenje bezstrujnog ravnotežnog potencijala indikatorske elektrode, za koju je ispitivana tvar potenciodeterminirajuća;
3) kulometrija - mjerenje količine električne energije potrebne za potpunu transformaciju (oksidaciju ili redukciju) ispitivane tvari;
4) voltametrija - mjerenje stacionarnih ili nestacionarnih polarizacijskih karakteristika elektroda u reakcijama s ispitivanom tvari;
5) elektrogravimetrija - mjerenje mase tvari koja se oslobađa iz otopine tijekom elektrolize.
27. Potenciometrijska metoda.
potenciometrija - mjerenje bezstrujnog ravnotežnog potencijala indikatorske elektrode, za koju je ispitivana tvar potenciodeterminirajuća.
A) standard (referentna elektroda) - ima konstantan potencijal, neovisno o vanjskom. Pojmovi
B) pojedinačna elektroda – njezin potencijal ovisi o koncentraciji tvari.
Potencijal ovisi o koncentraciji: E = f(c)
Neristova jednadžba E= E° + lna kat
E° - standardno. Elektron. potencijal (konst)
R- Sveučilište. Plinska konstantakonst)
T je apsolutna stopa (t)- +273 °
.n je broj uključenih elektrona. U oksidaciji/oporabi Reakcije
. a - aktivna koncentracija
Potenciometrijska metoda
Ionometrijska potenciometrija
Točka ekvivalencije
ESh Vh = l t *Vt
28. Konduktometrijska metoda.
konduktometrija - mjerenje električne vodljivosti ispitivane otopine.
Konduktometrijska titracija
Konduktometar (instrument)
Konduktometrijska analiza (konduktometrija) temelji se na korištenju odnosa između električne vodljivosti (električne vodljivosti) otopina elektrolita i njihove koncentracije.
Električna vodljivost otopina elektrolita - vodiča druge vrste - prosuđuje se na temelju mjerenja njihovog električnog otpora u elektrokemijskoj ćeliji, koja je staklena posuda (staklo) u koju su zalemljene dvije elektrode između kojih se nalazi ispitivana otopina elektrolita. nalazi se. Kroz ćeliju prolazi izmjenična struja. Elektrode su najčešće izrađene od metalne platine, koja se radi povećanja površine elektroda elektrokemijskim taloženjem iz otopina platinskih spojeva presvlači slojem spužvaste platine (platina platinske elektrode).
29. Polarografija.
Polarografija je metoda kvalitativne i kvantitativne kemijske analize koja se temelji na dobivanju krivulja ovisnosti jakosti struje o naponu u krugu koji se sastoji od ispitne otopine i elektroda uronjenih u nju, od kojih je jedna jako polarizirajuća, a druga praktički se ne polarizira. Takve krivulje - polarogrami - dobivaju se pomoću polarografa.
Polarografska metoda karakterizira visoka osjetljivost. Za provođenje analize obično je dovoljno 3-5 ml ispitne otopine. Analiza s autoregistrirajućim polarografom traje samo 10-ak minuta. Polarografija se koristi za određivanje sadržaja otrovnih tvari u objektima biološkog podrijetla (na primjer, spojevi žive, olova, talija itd.), za određivanje stupnja zasićenosti krvi kisikom, za proučavanje sastava izdahnutog zraka i štetnih tvari u zraku industrijskih poduzeća Polarografska metoda analize je vrlo osjetljiva i omogućuje određivanje tvari u vrlo niskim koncentracijama (do 0,0001%) u otopini.
30. Klasifikacija spektralnih metoda analize. Koncept spektra.
Spektralna analiza je skup metoda za određivanje kvalitete i kvantitete. Sastav, kao i struktura materije (na temelju interakcije predmeta istraživanja s različitim vrstama zračenja.)
Sve spektroskopske metode temelje se na interakciji atoma, molekula ili iona koji čine analiziranu tvar s elektromagnetskim zračenjem. Ta se interakcija očituje u apsorpciji ili emisiji fotona (kvanta). Ovisno o prirodi interakcije uzorka s elektromagnetskim zračenjem, razlikuju se dvije skupine metoda -
Emisija i apsorpcija. Ovisno o tome koje čestice tvore analitički signal, razlikuju se metode atomske spektroskopije i metode molekularne spektroskopije.
Problem
U emisijskim metodama, analizirani uzorak emitira fotone kao rezultat svoje ekscitacije.
apsorpcija
Kod apsorpcijskih metoda, zračenje iz vanjskog izvora prolazi kroz uzorak, dok neke od kvanta selektivno apsorbiraju atomi ili molekule.
Spektar- raspodjela vrijednosti fizičke veličine (obično energije, frekvencije ili mase). Grafički prikaz takve raspodjele naziva se spektralni dijagram. Obično se pod spektrom podrazumijeva elektromagnetski spektar - frekvencijski spektar (ili isto što i kvantne energije) elektromagnetskog zračenja.
1.refleksija svjetla
2.okretanje svjetlosnog snopa (defrakcija)
3. raspršenje svjetlosti: nefelometrija, turbidimetrija
4. Apsorpcija svjetla
5reradijacija
A) fosforescencija (traje dugo)
B) fluorescencija (vrlo kratka)
Po prirodi raspodjele vrijednosti fizičke veličine, spektri mogu biti diskretni (linearni), kontinuirani (kontinuirani), a također predstavljaju kombinaciju (superpoziciju) diskretnih i kontinuiranih spektara.
Primjeri linijskih spektara su spektri mase i spektri vezano-vezanih elektronskih prijelaza atoma; primjeri kontinuiranih spektara su spektar elektromagnetskog zračenja zagrijanog krutog tijela i spektar slobodno slobodnih elektronskih prijelaza atoma; primjeri kombiniranih spektara su spektri emisije zvijezda, gdje su kromosferske apsorpcijske linije ili većina zvučnih spektara superponirani na kontinuirani spektar fotosfere.
31. Fotometrija: princip metode, primjena u forenzičkim istraživanjima.
Fotometrija - spektralna metoda temelji se na apsorpciji elektromagnetskog zračenja u vidljivom i bliskom ultraljubičastom području (metoda se temelji na apsorpciji svjetlosti)
Molekularni atomski
Spektroskopija spektroskopija (u elektronskoj analizi)
Kiveta - kroz nju prolazi svjetlost
l
I (izlazni intenzitet svjetla)
I° je intenzitet upadne svjetlosti.
Fotometrija je grana fizičke optike i mjerne tehnike koja se bavi metodama proučavanja energetskih karakteristika optičkog zračenja u procesu njegove emisije, širenja u raznim sredinama i interakcije s tijelima. Fotometrija se provodi u rasponu infracrvenog (valne duljine - 10 -3 ... 7 10 -7 m), vidljivog (7 10 -7 ... 4 10 -7 m) i ultraljubičastog (4 10 -7 ... 10 -8 m) optičko zračenje. Kada se elektromagnetsko zračenje optičkog raspona širi u biološkom mediju, uočava se niz glavnih učinaka: apsorpcija i raspršenje zračenja atomima i molekulama medija, raspršenje nehomogenosti medija na česticama, depolarizacija zračenja. Bilježenjem podataka o međudjelovanju optičkog zračenja s medijem moguće je odrediti kvantitativne parametre povezane s medicinskim i biološkim karakteristikama promatranog objekta. Fotometri se koriste za mjerenje fotometrijskih veličina. U smislu fotometrije, svjetlost je zračenje koje može proizvesti osjećaj svjetline kada je izloženo ljudskom oku. Fotometrija kao znanost temelji se na teoriji svjetlosnog polja koju je razvio A. Gershun.
Postoje dvije opće metode fotometrije: 1) vizualna fotometrija, u kojoj se sposobnost ljudskog oka da uoči razlike u svjetlini koristi za izjednačavanje svjetline dvaju usporednih polja mehaničkim ili optičkim sredstvima; 2) fizička fotometrija, u kojoj se za usporedbu dva izvora svjetlosti koriste različiti prijemnici svjetlosti različite vrste - vakuumske fotoćelije, poluvodičke fotodiode itd.
32. Bouguer-Lambert-Beerov zakon, njegova upotreba u kvantitativnoj analizi.
Fizikalni zakon koji određuje slabljenje paralelne monokromatske zrake svjetlosti dok se širi u apsorbirajućem mediju.
Zakon se izražava sljedećom formulom:
,
gdje je intenzitet ulaznog snopa, je debljina sloja tvari kroz koji svjetlost prolazi, je indeks apsorpcije (ne smije se brkati s bezdimenzionalnim indeksom apsorpcije, koji je povezan s formulom, gdje je valna duljina).
Indeks apsorpcije karakterizira svojstva tvari i ovisi o valnoj duljini λ apsorbirane svjetlosti. Ta se ovisnost naziva apsorpcijski spektar tvari.
Za otopine apsorbirajućih tvari u otapalima koja ne apsorbiraju svjetlost, indeks apsorpcije može se napisati kao
gdje je koeficijent koji karakterizira interakciju apsorbirajuće molekule otopljene tvari sa svjetlom valne duljine λ, koncentracija otopljene tvari, mol/l.
Tvrdnja koja ne ovisi o zove se Beerov zakon (ne treba ga brkati s Beerovim zakonom). Ovaj zakon pretpostavlja da na sposobnost molekule da apsorbira svjetlost ne utječu druge okolne molekule iste tvari u otopini. Međutim, uočavaju se brojna odstupanja od ovog zakona, osobito na slobodi.
Ako kroz sloj otopine ili plina debljine (prođe svjetlosni tok intenziteta I, tada će, prema Lambert-Beerovom zakonu, količina apsorbirane svjetlosti biti proporcionalna intenzitetu /, koncentracija c tvari koja apsorbira svjetlost, i debljina SLOJA), BMB zakon, koji povezuje intenzitet svjetlosti koja pada na tvar i prolazi kroz nju, s koncentracijom tvari i debljinom sloja koji apsorbira Pa, ovo je isto što i lom , samo slabljenje u tvari. Koje svjetlo apsorbira ispod određenog postotka. To jest, ostatak izlazne svjetlosti je
33. IR spektroskopija.
Ova metoda analize temelji se na snimanju infracrvenih apsorpcijskih spektara tvari. Apsorpcija tvari u infracrvenom području događa se zbog vibracija atoma u molekulama. Vibracije se dijele na valentne (kada se tijekom titranja mijenjaju udaljenosti između atoma) i vibracijske (kada se tijekom titranja mijenjaju kutovi među vezama). Prijelazi između različitih vibracijskih stanja u molekulama su kvantizirani, zbog čega apsorpcija u IR području ima oblik spektra, gdje svaka vibracija ima svoju valnu duljinu. Jasno je da valna duljina za svaku vibraciju ovisi o tome koji atomi u njoj sudjeluju, a osim toga malo ovisi o njihovoj okolini.
IR spektroskopija nije metoda razdvajanja, odnosno pri proučavanju tvari može se pokazati da je zapravo proučavana mješavina nekoliko tvari, što će, naravno, uvelike iskriviti rezultate interpretacije spektra. Pa, još uvijek nije sasvim ispravno govoriti o nedvosmislenoj identifikaciji tvari pomoću metode IR spektroskopije, budući da metoda omogućuje prepoznavanje određenih funkcionalne skupine, a ne njihov broj u vezi i njihov način međusobnog komuniciranja.
Metoda IR spektroskopije koristi se u proučavanju polimernih materijala, vlakana, premaza boja, droge(pri identificiranju punila, što su često ugljikohidrati, uključujući polisaharide). Metoda je posebno neophodna u proučavanju maziva, jer omogućuje istovremeno određivanje prirode i baze maziva i mogućih dodataka (aditiva) ovoj bazi.
34. Rentgenska fluorescentna analiza.
(XRF) jedna je od suvremenih spektroskopskih metoda za proučavanje tvari u svrhu dobivanja njezina elementarnog sastava, odnosno elementarne analize. Može analizirati različite elemente od berilija (Be) do urana (U). XRF metoda temelji se na prikupljanju i naknadnoj analizi spektra dobivenog izlaganjem materijala koji se proučava rendgenskim zrakama. Kada je ozračen, atom prelazi u pobuđeno stanje, koje se sastoji u prijelazu elektrona na više energetske razine. Atom ostaje u pobuđenom stanju iznimno kratko vrijeme, reda veličine jedne mikrosekunde, nakon čega se vraća u miran položaj (osnovno stanje). U tom slučaju elektroni iz vanjskih ljuski ili popunjavaju nastala prazna mjesta, a višak energije se emitira u obliku fotona, ili se energija prenosi na drugi elektron iz vanjskih ljuski (Augerov elektron)
Ekologija i zaštita okoliš: određivanje teških metala u tlima, sedimentima, vodi, aerosolima itd.
Geologija i mineralogija: kvalitativna i kvantitativna analiza tla, minerala, stijene i tako dalje.
Metalurgija i kemijska industrija: kontrola kvalitete sirovina, procesa proizvodnje i gotovih proizvoda
Industrija boja: analiza olovnih boja
35. Atomska emisijska spektroskopija.
Atomska emisijska spektralna analiza skup je metoda elementarne analize temeljenih na proučavanju emisijskih spektara slobodnih atoma i iona u plinovitoj fazi. Obično se spektri emisije snimaju u najprikladnijem rasponu optičkih valnih duljina od 200 do 1000 nm.
AES (atomska emisijska spektrometrija) je metoda za određivanje elementarnog sastava tvari iz optičkih emisijskih spektara atoma i iona analiziranog uzorka, pobuđenih u izvorima svjetlosti. Kao izvori svjetlosti za analizu atomske emisije, plamen plamenika ili različite vrste plazma, uključujući električnu iskru ili plazmu luka, plazmu laserske iskre, induktivno spregnutu plazmu, tinjajuće pražnjenje, itd. NPP je najčešća ekspresna vrlo osjetljiva metoda za identifikaciju i kvantificiranje elemenata nečistoća u plinovitim, tekućim i čvrstim tvarima, uključujući tvari visoke čistoće.
Područja upotrebe:
Metalurgija: analiza sastava metala i legura,
Rudarska industrija: istraživanje geoloških uzoraka i minerala,
Ekologija: analiza vode i tla,
Tehnika: analiza motornih ulja i drugih tehničkih tekućina na metalne nečistoće,
Biološka i medicinska istraživanja.
Princip rada.
Princip rada atomskog emisijskog spektrometra vrlo je jednostavan. Temelji se na činjenici da atomi svakog elementa mogu emitirati svjetlost određenih valnih duljina – spektralnih linija, a te su valne duljine različite za različite elemente. Da bi atomi emitirali svjetlost, moraju biti pobuđeni - zagrijavanjem, električnim pražnjenjem, laserom ili na neki drugi način. Što je više atoma određenog elementa prisutno u analiziranom uzorku, to će zračenje odgovarajuće valne duljine biti svjetlije.
Intenzitet spektralne linije analiziranog elementa, osim o koncentraciji analiziranog elementa, ovisi o veliki broj razni faktori. Zbog toga je nemoguće teoretski izračunati odnos između intenziteta linije i koncentracije odgovarajućeg elementa. Zato su za analizu potrebni standardni uzorci koji su po sastavu bliski analiziranom uzorku. Prethodno se ti standardni uzorci izlažu (spaljuju) na uređaju. Na temelju rezultata ovih spaljivanja, konstruira se kalibracijski grafikon za svaki analizirani element, tj. ovisnost intenziteta spektralne linije nekog elementa o njegovoj koncentraciji. Naknadno, tijekom analize uzoraka, te se kalibracijske krivulje koriste za preračunavanje izmjerenih intenziteta u koncentracije.
Priprema uzoraka za analizu.
Treba imati na umu da se zapravo analizira nekoliko miligrama uzorka s njegove površine. Stoga, da bi se dobili točni rezultati, uzorak mora biti homogen po sastavu i strukturi, a sastav uzorka mora biti identičan sastavu analiziranog metala. Prilikom analize metala u ljevaonici ili talionici preporuča se koristiti posebne kalupe za lijevanje uzoraka. U ovom slučaju, oblik uzorka može biti proizvoljan. Potrebno je samo da analizirani uzorak ima dovoljnu površinu i da se može stegnuti u stativ. Za analizu malih uzoraka, kao što su šipke ili žice, mogu se koristiti posebni adapteri.
Prednosti metode:
beskontaktno,
Mogućnost istovremenog kvantitativnog određivanja velikog broja elemenata,
Visoka točnost,
Niske granice detekcije,
Jednostavnost pripreme uzorka
Niska cijena.
36. Atomska apsorpcijska spektroskopija.
metoda kvantitativnog određivanja elementarnog sastava ispitivane tvari pomoću atomskih apsorpcijskih spektra, koja se temelji na sposobnosti atoma da selektivno apsorbiraju elektromagnetsko zračenje u razgrad. dijelovima spektra. A.-a.a. provodi se na posebnom uređaji – apsorpcija. spektrofotometri. Uzorak analiziranog materijala se otapa (obično uz stvaranje soli); otopina se u obliku aerosola dovodi u plamen plamenika. Pod djelovanjem plamena (3000°C) molekule soli disociraju na atome koji mogu apsorbirati svjetlost. Zatim se kroz plamen plamenika propušta snop svjetlosti u čijem spektru postoje spektralne linije koje odgovaraju jednom ili drugom elementu. Od ukupnog zračenja, istraživane spektralne linije se izoliraju monokromatorom, a njihov intenzitet se fiksira jedinicom za snimanje. Mat. obrada se provodi prema formuli: J = J0 * e-kvI,
gdje su J i J0, intenziteti propuštene i upadne svjetlosti; kv - koeficijent. apsorpcija, ovisno o njegovoj učestalosti; I - debljina upijajućeg sloja
osjetljiviji od nuklearne elektrane
37. Nefelometrija i turbidimetrija.
S = lg (I°/I) intenzitet upada. U otopini (I °) dijelimo s intenzitetom koji izlazi iz otopine (I) \u003d
k-const zamućenost
b je duljina puta svjetlosnog snopa
N je broj čestica u jedinicama. r-ra
Nefelometrijska i turbidimetrijska analiza koristi fenomen raspršenja svjetlosti čvrstim česticama suspendiranim u otopini.
Nefelometrija je metoda za određivanje disperzije i koncentracije koloidnih sustava pomoću intenziteta raspršenog svjetla. Nefelometrija, mjerenja se provode u posebnom uređaju nefelometru, čiji se rad temelji na usporedbi intenziteta svjetlosti raspršene medijem koji se proučava s intenzitetom svjetlosti raspršene drugim medijem koji služi kao standard. Teoriju raspršenja svjetlosti koloidnim sustavima, u kojima veličina čestica ne prelazi poluvalnu duljinu upadne svjetlosti, razvio je engleski fizičar J. Rayleigh 1871. Prema Rayleighovu zakonu, intenzitet svjetlosti I raspršene u smjer okomit na upadnu zraku izražava se formulom I \u003d QNvlk - gdje je q intenzitet upadne svjetlosti, N je ukupni brojčestica po jedinici volumena ili parcijalne koncentracije, v je volumen jedne čestice, \ je valna duljina upadne svjetlosti, k je konstanta koja ovisi o indeksima loma koloidnih čestica i disperzijskom mediju koji ih okružuje, udaljenosti od izvora svjetlosti , kao i na prihvaćene mjerne jedinice
Turbidimetrija je metoda za analizu mutnih medija koja se temelji na mjerenju intenziteta svjetlosti koju oni apsorbiraju. Turbidimetrijska mjerenja provode se u propuštenoj svjetlosti pomoću vizualnih turbidimetara ili fotoelektričnih kolorimetara. Tehnika mjerenja slična je kolorimetrijskoj i temelji se na primjenjivosti Bouguer-Lamberta na mutne medije - Beerov zakon, koji u slučaju suspenzija vrijedi samo za vrlo tanke slojeve ili pri značajnim razrjeđenjima. U turbidimetriji je potrebno pažljivo poštivanje uvjeta za stvaranje disperzne faze, sličnih uvjetima koji se promatraju u nefelometriji. Značajno poboljšanje u turbidimetriji je korištenje turbidimetrijske titracije vrha zamućenosti pomoću fotoelektričnih kolorimetara. Turbidimetrija se uspješno koristi za analitičko određivanje sulfata, fosfata, klorida, cijanida, olova, cinka i dr.
Glavna prednost nefelometrijskih i turbidimetrijskih metoda je njihova visoka osjetljivost, što je posebno vrijedno u odnosu na elemente ili ione za koje nema obojenih reakcija. U praksi se, primjerice, široko koristi nefelometrijsko određivanje klorida i sulfata u prirodnim vodama i sličnim objektima. Što se tiče točnosti, turbidimetrija i nefelometrija su inferiorne fotometrijskim metodama, što je uglavnom zbog poteškoća u dobivanju suspenzija s istim veličinama čestica, stabilnosti tijekom vremena itd. svojstava suspenzije.
Nefelometrija i turbidimetrija koriste se npr. za određivanje SO4 u obliku suspenzije BaSO4, Cl- u obliku suspenzije AgCl, S2- u obliku suspenzije CuS s niž. granice utvrđenih sadržaja ~ 0,1 µg/ml. Za standardiziranje uvjeta analize u pokusima potrebno je strogo kontrolirati temperaturu, volumen suspenzije, koncentraciju reagensa, brzinu miješanja i vrijeme mjerenja. Taloženje mora biti brzo, a čestice koje se talože moraju biti male i niske p-vrijednosti. Kako bi se spriječila koagulacija velikih čestica, otopini se često dodaje stabilizator, na primjer. želatina, glicerin.
38. Kromatografija: povijest nastanka, princip metode, primjena na sudu. Istraživanje.
Kromatografija je dinamička sorpcijska metoda za odvajanje i analizu smjesa tvari, kao i proučavanje fizikalno-kemijskih svojstava tvari. Temelji se na raspodjeli tvari između dviju faza – nepokretne (kruta faza ili tekućina vezana na inertnom nosaču) i pokretne (plinovita ili tekuća faza, eluent). Naziv metode povezan je s prvim eksperimentima na kromatografiji, tijekom kojih je tvorac metode, Mikhail Tsvet, odvojio svijetlo obojene biljne pigmente.
Metodu kromatografije prvi je upotrijebio ruski botaničar Mihail Semenovič Cvet 1900. godine. Koristio je kolonu ispunjenu kalcijevim karbonatom za odvajanje biljnih pigmenata. Prvo izvješće o razvoju kromatografske metode napravio je Tsvet 30. prosinca 1901. XI kongres prirodoslovaca i liječnika u Petrogradu. Prvi tiskani rad o kromatografiji objavljen je 1903. godine u časopisu Zbornik Varšavskog društva prirodoslovaca. Prvi termin kromatografija pojavio se u dva tiskana djela Boja 1906. objavljena u njemačkom časopisu Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. Godine 1907. Color demonstrira svoju metodu Njemačko botaničko društvo.
U 1910-1930, metoda je bila nezasluženo zaboravljena i praktički se nije razvila.
Godine 1931. R. Kuhn, A. Winterstein i E. Lederer izolirali su α i β frakcije u kristalnom obliku iz sirovog karotena pomoću kromatografije, što je pokazalo preparativnu vrijednost metode.
Godine 1941. A. J. P. Martin i R. L. M. Sing razvili su novi oblik kromatografije koji se temeljio na razlici u koeficijentima raspodjele tvari koje treba razdvojiti između dvije tekućine koje se ne miješaju. Metoda se zove " razdjelna kromatografija».
Godine 1947. T. B. Gapon, E. N. Gapon i F. M. Šemjakin razvili su metodu "kromatografije ionske izmjene".
Godine 1952. J. Martin i R. Singh dobili su Nobelovu nagradu za kemiju za stvaranje metode razdjelne kromatografije.
Od sredine 20. stoljeća do danas kromatografija se ubrzano razvijala i postala jedna od najraširenijih analitičkih metoda.
Klasifikacija: plin, tekućina
Osnove kromatografije. postupak. Za izvođenje kromatografskih odvajanje u-u ili utvrđivanje njihovih fizikalno-kemijskih. karakteristike obično koriste posebne. uređaji – kromatografi. Glavni čvorovi kromatografa – kromatografski. stupac, detektor i uređaj za ubrizgavanje uzorka. Kolona koja sadrži sorbent ima funkciju razdvajanja analizirane smjese na sastavne komponente, a detektor funkciju njihove količine. definicije. Detektor, smješten na izlazu iz kolone, automatski kontinuirano određuje koncentraciju izdvojenih spojeva. u protoku mobilne Nakon ulaska analizirane smjese s protokom mobilne faze u kolonu, zone svih in-in nalaze se na početku kromatografskog. stupaca (sl. 1). Pod djelovanjem strujanja mobilne faze komponente smjese počinju se kretati duž kolone s razgradnjom. brzine, čije su vrijednosti obrnuto proporcionalne koeficijentima raspodjele K kromatografiranih komponenata. Dobro sorbirane tvari, čije su vrijednosti konstanti distribucije velike, kreću se duž sloja sorbenta duž kolone sporije od slabo sorbiranih. Dakle, komponenta A najbrže napušta kolonu, zatim komponenta B, a komponenta C zadnja izlazi iz kolone (K A<К Б <К В). Сигнал детектора, величина к-рого пропорциональна концентрации определяемого в-ва в потоке элюента, автоматически непрерывно записывается и регистрируется (напр., на диаграммной ленте). Полученная хроматограмма отражает расположение хроматографич. зон на слое сорбента или в потоке подвижной фазы во времени.
Riža. jedan. Razdvajanje smjese triju komponenti (A, B i C) na kromatografskoj koloni K s detektorom D: a - položaj kromatografskih zona komponenti koje se odvajaju u koloni u određenim vremenskim intervalima; b - kromatogram (C - signal, t - vrijeme) .
S ravnoslojnom kromatografijom. separacije, list papira ili ploča sa slojem sorbensa obloženog uzorcima ispitivanog in-va stavlja se u kromatograf. fotoaparat. Nakon odvajanja, komponente se određuju bilo kojom prikladnom metodom.
39. Podjela kromatografskih metoda.
Kromatografija je metoda odvajanja i analize tvari koja se temelji na raspodjeli analizatora. V-va između 2 faze: pokretne i nepokretne
Otopina smjese tvari koje se odvajaju prolazi kroz staklenu cijev (adsorpcijsku kolonu) napunjenu adsorbensom. Kao rezultat, komponente smjese se drže na različitim visinama stupca adsorbensa u obliku odvojenih zona (slojeva). Stvari su bolji adsorber. Ne u vrhu kolone, a lošije se adsorbira u donjem dijelu kolone. In-va se ne mogu adsorbirati - prolaze kroz kolonu bez zaustavljanja i skupljaju se u filteru.
Klasifikacije:
1. Prema agregatnom stanju faza.
1) Pokretan
A) plin (inertni plinovi: helij, argon, ozon)
B) tekućina
2. prema načinu vođenja
1) na ravnini (planarni); papir tanki sloj
2) stupac
A) napunjena (napunjena kolona ispunjena sorbentom)
B) kapilara (tanka staklena / kvarcna kapilara na čijoj je unutarnjoj površini nanesena stacionarna faza)
Može def. Artikli u malim količinama.
Isparljive tvari se odvajaju.
40. Kromatogram. Osnovni parametri kromatografskog pika.
Kromatogram je rezultat snimanja ovisnosti koncentracije komponenata na izlazu iz kolone o vremenu.
H S
Svaki vrh u kromatogramu karakteriziraju dva osnovni parametri
1. Vrijeme zadržavanja ( t R) je vrijeme od trenutka ubrizgavanja analiziranog uzorka do trenutka registracije maksimuma kromatografskog vrha. Ovisi o prirodi tvari i kvalitativna je karakteristika.
2. Visina ( h) ili područje ( S) vrhunac
S = ½ ω × h. (4)
Visina i površina vrha ovise o količini tvari i kvantitativne su karakteristike.
Vrijeme zadržavanja sastoji se od dvije komponente - vremena zadržavanja tvari u mobilnoj fazi ( t m) i vrijeme zadržavanja u stacionarnoj fazi ( t s):
Identifikacija vrhova nepoznatih komponenti analizirane smjese provodi se usporedbom (usporedbom). vrijednosti određene izravno iz kromatograma, s odgovarajućim tabličnim podacima za poznate spojeve. Kod identifikacije u kromatografiji pouzdan je samo negativ. odgovor; na primjer, vrh i nije in-cija A ako se retencijska vremena vrha i i in-va A ne podudaraju. Podudarnost vremena zadržavanja vrha i i in-va A nužan je, ali ne i dovoljan uvjet za zaključak da je vrh i in-in A.
U praktičnom radu, izbor jednog ili drugog parametra za kvantitativnu interpretaciju kromatograma određen je kombiniranim utjecajem nekoliko čimbenika, brzinom i prikladnošću izračuna, oblikom (široki, uski) i stupnjem asimetrije kromatografskog vrha. , učinkovitost korištene kolone, potpunost odvajanja komponenata smjese, dostupnost potrebnih automatiziranih uređaja (integratori, računalni sustavi za obradu podataka kromatografske analize).
Određeni parametar kromatografskog pika operater mjeri na kromatogramu ručno na kraju ciklusa razdvajanja komponenata analizirane smjese.
Određeni parametar kromatografskog pika mjeri se automatski pomoću digitalnih voltmetara, integratora ili specijaliziranih računala istovremeno s odvajanjem komponenti analizirane smjese u koloni i snimanjem kromatograma.
Budući da se tehnika dešifriranja kromatograma svodi na mjerenje parametara kromatografskih vrhova spoja od interesa i standarda, kromatografski uvjeti trebaju osigurati njihovo potpuno odvajanje, ako je moguće, sve druge komponente izvornog uzorka pod prihvaćenim uvjetima analize mogu ne budu odvojene jedna od druge ili se uopće ne pojavljuju na kromatogramu (to je prednost metode internog standarda u odnosu na metodu interne normalizacije)
41. Kvalitativna kromatografska analiza.
S dovoljnom duljinom stupca može se postići potpuno odvajanje komponenata bilo koje smjese. Nakon eluiranja odvojenih komponenti u posebne frakcije (eluate), odrediti količinu komponenti smjese (odgovara broju eluata), utvrditi njihov kvalitativni sastav, odrediti količinu svake od njih odgovarajućim metodama kvantitativne analize.
Kvalitativna kromatografska analiza, tj. Identifikacija tvari po njezinom kromatogramu može se provesti usporedbom kromatografskih karakteristika, najčešće zadržanog volumena (tj. volumena mobilne faze koja je prošla kroz kolonu od početka unosa smjese do pojave te komponente na koloni). izlaz), pronađen pod određenim uvjetima za komponente analiziranih smjesa i za standard.
42. Kvantitativna kromatografska analiza.
Kvantitativna kromatografska analiza obično se provodi na kromatografu. Metoda se temelji na mjerenju različitih parametara kromatografskog pika, ovisno o koncentraciji kromatografiranih tvari - visina, širina, površina i zadržani volumen ili umnožak zadržanog volumena i visine pika.
U kvantitativnoj plinskoj kromatografiji koriste se metode apsolutne kalibracije i unutarnje normalizacije, odnosno normalizacije. Također se koristi metoda internog standarda. S apsolutnom kalibracijom, eksperimentalno se određuje ovisnost visine ili površine vrha o koncentraciji tvari i izrađuju se kalibracijski grafikoni ili se izračunavaju odgovarajući koeficijenti. Zatim se određuju iste karakteristike vrhova u analiziranoj smjesi, a koncentracija analita nalazi se iz kalibracijske krivulje. Ova jednostavna i točna metoda je glavna u određivanju mikronečistoća.
Kada se koristi metoda interne normalizacije, zbroj svih parametara vrhova, na primjer, zbroj visina svih vrhova ili zbroj njihovih površina, uzima se kao 100%. Tada će omjer visine pojedinačnog vrha prema zbroju visina ili omjer površine jednog vrha prema zbroju površina, kada se pomnoži sa 100, karakterizirati maseni udio (%) komponente u smjesi. Kod ovakvog pristupa potrebno je da ovisnost vrijednosti mjerenog parametra o koncentraciji bude ista za sve komponente smjese.
43. Planarna kromatografija. Korištenje tankoslojne kromatografije za analizu tinte.
Prvi oblik uporabe celuloze u tankoslojnoj kromatografiji bila je papirna kromatografija. Dostupne ploče za TLC i TLC velike propusnosti omogućuju odvajanje smjesa polarnih tvari, dok se kao najmanje koriste ternarne smjese vode, organskog otapala koje se s njom ne miješa i otapala topljivog u vodi koje potiče stvaranje jedne faze). eluent)
