В.Н. Алексеев - Количественный анализ (1054949), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Нередко известно даже и приблизительное содержание отдельных элементов в них. Понятно, что в таких случаях не только отпадает необходимость в предварительном качественном исследовании вещества, но и сильно облегчается выбор наиболее подходящего метода количественного анализа. 9 2. Методы количественного анализа В количественном анализе обычно используют те же самые реакции ионов, которые применяются в качественном анализе. Так, для количественного определения хлора (вернее, хлорид-иона) его осаждают из раствора ионом серебра: С!" + Ая+ — » АКСЦ На основе этой реакции хлорид-ион можно определять различными способами. Можно, например, отфильтровав и тщательно промыв выпавший осадок АцС!, осторожно прокалить (или высушить) его и точно взвесить.
По массе осадка АпС1 и его формуле нетрудно вычислить, сколько в нем содержится хлора. Например, при анализе 0,0536 г НаС1 осадок АпС! весил 0,1290 г; принимая во внимание, что ! грамм-молекула (т. е. 143,3 г) АцС! содержит 1 грамм-атом (т. е. 35,45 г) С1, можно написать: в 143,3 г АОС! содержится 33,43 г С! в 0,1290 е АяС!» х г С1 х 0'1290 33'43 0,03192 г 143,3 Учитывая, что весь найденный хлор содержался раньше во взятой «навеске» (т.
е. в отвешенном для анализа количестве) поваренной соли МаС!, легко вычислить процентное содери1ание хлора: в 0,336 г !ЧвС! содержится 0,03192 г С1 в 100 г !ЧвС! » р г С! 0,03!92 100 Такой метод анализа называется гравимегрическим (весовым) анализом, поскольку о количестве определяемого элемента судят по массе продукта реакции. Определить количество хлора в поваренной соли можно, однако, и иначе, а именно при помощи так называемого титрованил, т.
е. измерения объема раствора реактива (Ацй(Оз) точно известной концентрации, затрачиваемого на осаждение С1 -ионов. Этих двух величин — объема и концентрации раствора реактива — вполне достаточно для вычисления содержания хлора в исследуемом веществе. Если, например, на осаждение всего хлора из раствора, полученцого при растворении навескн вещества в воде, !з Глава й Введение Э" 2. Методы количественного аналаза потребовалось 18,00 мл раствора АККО„ в 1 мл которого содер. жится 0,0085 г этой соли, то всего на реакцию затрачено, очевидно, 18,00.0,0085, т. е. 0,1530 г АКМОз Из уравнения реакции тчгС1+ Ая!ЧО» — » АяСЦ+ !Чз!ЧО» видно, что на осаждение ! грамм-иона (т.
е, 35,45 г) С! затрачивается 1 грамм-молекула (т. е. 169,9 г) АККО,. Поэтому можно написать: пг осзждеппе 33,46 г С1 затрачивается 169,9 г АяЫО, »» к г С!» 0,1630 г Ай!ЧО, 0 03199 г С! 169,9 После этого, как и в предыдущем случае,,остается рассчитать процентное содержание хлора во взятой иавеске *, Метод анализа, основанный на точном намерении объема (или массы) раствора реагента точно известной концентрации, затрачиваемого па реакцию, называется титриметрическим анализом. Важным преимуществом титриметрнческого метода является ббльщая скорость выполнения анализов, что на практике, например при контроле производства, имеет существенное значение. В качественном анализе часто пользуются реакциями, сопровождающимися изменением окраски раствора. Например, прн откРытии Рез"-иона с помон!ью ХН»ВС(х! нлн КУСК обРазУютсЯ Растворимые в воде роданндные комплексы железа (П1) темно- красного цвета.
Цветные реакции широко используются н в количественном анализе. Метод, основанный на оценке интенсивности окраски раствора (визуально нлн с помощью соответствующих приборов) называется фотомгтрическим анализом. Кроме реакций, связанных с изменением окраски, иногда применяют реакции, сопровождающиеся образованием малорастворимых веществ. О содержании определяемого элемента в растворе судят по интенсивности помутнения исследуемого раствора от действия каких-либо реагентов. Метод, основанный на этом принципе, называется нг4гломгтричгским.
Фотометрическое (и нефелометрическое) определение возможно лишь при условии, что окраски (илн помутнения) растворов не слишком интенсивны, поэтому для таких определений применяют сильно разбавленные растворы. Однако в ряде случаев современные приборы позволяют измерять высокую интенсивность окрасок растворов (т. е. определять сравнительно болыние количества веществ).
На практике фотометрическими и нефелометрическими определениями особенно часто пользуются тогда, когда содержание со- " Впослгдстзпи будут использованы другие, более удобные методы зычпспгяяй. ответствующего элемента в исследуемом объекте малб и когда вследствие этого методы гравиметрического и титрнметрического анализа оказываются непригодными. Широкому распространению фотометрнческого метода способствует также экспрессность его, т. е. быстрота выполнения определения.
Наряду с описанными выше методами количественного анализа применяют и ряд других методов. Из них следует отметить газовый анализ, су!цность которого сводится обычно к определению объемов отдельных компонентов анализируемой газовой смеси при помощи, например, поглощения нх теми или иными реагентами. О количестве погло!ценной составной части судят по уменьшени!о объема газа. Газоволюмомгтричгский метод анализа используют для определения того нлн иного элемента или вещества путем измерения объема газа, образующегося в результате химической реакции.
Так, содержание углерода в чугунах и сталях определяют обычно по объему СО„получающейся прн сжигании навески образца в токе кислорода при 1000 †!250'С в специальной электрической печи». Широкое распространение (особенно для анализа цветных металлов и спланов) получил злгкгрогравимгтричгский метод анализи. Для определения элемент (в свободном состоянии) выделяют путем электролиза на предварительно взвешенном электроде (не которые элементы выделяются прн электролизе в виде окислов, например МпОз нлн РЬОз). О количестве выделившегося элемента судят по увеличению массы электрода.
В методах элгктрохимичгского анализа сохраняется обычный принцип титриметрическнх определений (см. выше), но момент окончания соответствующей реакции устанавливают либо путем измерения электропроводности раствора (нондуктомгтричгский метод), либо путем измерения потенциала того нлн иного электрода, погруженного в исследуемый раствор (потея!(иомгтричгский метод), и пр. К электрохимическим методам относится и так называемый полярографичгский метод. В этом методе о количестве определяемого элемента (иона) в исследуемом растворе судят по вольт-амперной кривой (или «полярограмме»), получаемой при электролизе исследуемого раствора в особом приборе — полярографе.
В радиомгтричгских мгтодак анализа, в частности, основанных иа использовании меченых атомов, применяют радиоактивные изотопы определяемых элементов. В методе «меченых атомов» * для измерения объема обрззозззшгйся СО» выходящую пз печи смесь газов СО»+О» пропускают через коппептрпроззнный раствор КОН, который поглошзет СО»: 3КОН+СО» ч.. » К»СО»+ НзО О количестве СО» судят по уменьшению объема тазовой смеси, Глава й Введеиие используется тождественность химических свойств радиоактивных и устойчивых изотопов и возможность по интенсивности излучения радиоактивных изотопов, измеряемой специальными счетиымн устройствами, судить о количестве их. Приведем пример. Для того чтобы установить, как распределяется фосфор между металлом и шлаком при планке стали, вводят в металлургическую печь фосфат кальция, содержащий радиоактивный изотоп фосфора с периодом полураспада 14,3 дня.
В процессе плавки отбирают пробы металла и шлака и измеряют при помощи счетного устройства их радиоактивность. Таким путем быстро и легко определяют, как распределяется фосфор между сталью и шлаком и от каких факторов это распределение зависит. Метод меченых атомов отличается высокой чувствительностью, что составляет одну из ценных его особенностей.
Рассмотренные выше методы количественного анализа подразделяются иа химические и физико-химические. К первым относятся методы гравиметрического, титриметрического и газового анализа, ко вторым — колориметрические и нефелометрические, а также электрохимическне методы. Кроме того, применяются физические методы количественных определений, например количественный спектральный анализ, и др.
В количественном анализе, как н в качественном, различают макро-, микро- и полумикрометоды. При тиакроанализе берут сравнительно большие (около 0,1 г и более) навески исследуемого твердого вещества или большие объемы растворов (несколько десятков миллилитров и более). Основным рабочим инструментом в этом методе являются аналитические весы, позволяющие взвешивать с точностью до- 0,0001 — 0,0002 г в зависимости от конструкции весов (т, е. 0,1 — 0,2 мг). В микро- и полумикрометодах количественного анализа используют навески от 1' до 50 мг н объемы раствора от десятых долей миллилитра до нескольких миллилитров.
Для микро- и полумикроопределений применяют более чувствительные весы, например микровесы (точность взвешивания до 0,001 мг), а также более точную аппаратуру для измерения объемов растворов или газов. Основными достоинствами микро- и полумикрометодов являются ббльшая скорость выполнения анализов и возможность проводить их, располагая очень малым количеством исследуемого вещества. Однако наиболее распространен все же макрометод, являющийся наиболее удобным методом для изучения количественного состава веществ. В настоящем руководстве рассматривается методика только количественного макроанализа.
з 3 Аиалитииееиие веем й 3. Аналитические весы В количественном анализе основным прибором являются весы. Нужно иметь в виду„что на весах измеряют массу вещества, а не вес, т. е. не силу тяжести. Результаты анализа, выполненного любым методом, должны быть отнесены к определенному количеству исследуемого вещества, например выражены в процентах от его массы. Поэтому, приступая к анализу, обычно берут навеску вещества, т. е.
отвешивают порцию, которую затем исследуют. К взвешиванию прибегают и при других операцннх количественного химического анализа, например прн нахождении массы осадка, прн приготовлении растворов точно известной концеитрацииит.д: Одним из важнейших требований, предъявляемых к количественному анализу, является получение достаточно точных результатов. Точность анализа определяется его целями и может быть в разных случаях различной. При аналитических работах средней точности погрешность определения не превышает обычно десятых долей процента измеряемой величины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
