Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 1 (1108737), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Например, для спектрофотометрического определения необходимо получить окрашенный продукт реакции, а для определения методом газовой хроматографии — продукт, обладающий летучестью. Для гравиметрического определения железа в виде ЕезОз требуется, чтобы все железо находилось в виде Ее(П!) — обычной форме существования этого элемента.
Напротив, для титриметрического определения с бихромат-ионами железо необходимо полностью перевести в ГеП1) до проведения титрования. В этом случае необходимой стадией пробоподготовки является восстановление. Все растворители и реагенты, используемые для растворения пробы и других операций пробоподготовки, должны иметь высокую чистоту (их квалификация должна быть не ниже ч. д. а.). Но даже такие реагенты могут содержать следовые количества определяемого компонента. Поэтому необходимо подготовить и провести несколько параллельных контрольных опытов.
Это особенно важно при определении следов веществ. Всегда проводите контрольные ЗАДАЧИ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, ИЛИ ЧЕМ ЗАНИМАЮТСЯ ХИМИКИ-АНАЛИТИКИ 30 опыты! В идеальном случае образец контрольного опыта содержит все компоненты реальной пробы, кроме определяемого вещества. Его проводят через все стадии анализа, используя такие же количества всех реагентов (включая воду). Результат измерения, полученный в контрольном опыте, вычитают из результатов, полученных для реальных проб. Тем самым находят чистое содержание аналита в пробе. Если сигнал контрольного опыта имеет значительную величину, это может привести к потере смысла результатов анализа. В то же время провести «идеальный» контрольный опыт часто оказывается невозможно. Выполнение операций разделения Чтобы устранить мешающие влияния и добиться требуемой селективности измерения, а также чтобы сконцентрировать аналит для обеспечения более высокой чувствительности или точности, часто бывает необходимо выполнить одну или несколько последовательных операций разделения компонентов.
Предпочтительнее отделять аналит от матрицы, а не наоборот: в этом случае меньше вероятность потерь аналита. Операции разделения могут представлять собой осахсдение, экстракцию несмешивающимся с водой растворителем, хроматографический процесс, диализ или отгонку. Измерение аналитического сигнала: вы выбираете метод! Выбор метода измерения количества аналита зависит от множества факторов. Не последнюю роль играет содержание аналита в пробе и требуемая точность результатов.
Множество существующих методов анализа различаются уровнем селективности, чувствительности, точности (правильности и воспроизводимости), стоимости и скорости выполнения анализа. Гравиметрический метод обычно включает в себя селективное отделение аналита в виде осадка с последующим крайне неселективным способом измерения — измерением его массы. Титриметрический метод основан на взаимодействии аналита с измеренным объемом раствора реагента известной концентрации в ходе процесса, называемого титрованием.
Свидетельством завершения реакции служит резкое изменение какого-либо физического или химического свойства системы. Методы гравиметрии и титриметрии обладают очень высокой точностью — относительная погрешность может составлять десятые доли процента и даже менее.
Но они позволяют определять только относительно большие количества аналита (порядка миллимолей или миллиграммов) и пригодны лишь для определения основных компонентов. Титриметрический анализ выполняется быстрее гравиметрического и потому, при наличии выбора, он предпочтительнее. Инструментальная техника используется во многих методах анализа. Ее изучают в рамках отдельной дисциплины — инструментальных методах анализа. Инструментальные методы основаны на измерении физического свойства пробы, например, электрических свойств или поглощения электромагнитного излучения. Примерами инструментальных методов анализа могут служить спектрофотометрия (в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной области спектра), флуориметрия, атомная спектроскопии (абсорбционная и эмиссионная), масс-спек- 1.3.
МЫ НАЧИНАЕМ ПРОЦЕСС АНАЛИЗА трометрия, спектрометрия ядерного магнитного резонанса (ЯМР), рентгеновская спектроскопия (абсорбционная, флуоресцентная), электрохимические методы анализа (потенциометрия, вольтамперометрия, кулонометрия), хроматография (газовая, жидкостная) и радиохимические методы. В целом инструментальные методы более чувствительны и селективны, чем классические (гравиметрия и титриметрия), но они менее точны; относительная погрешность составляет 1 — 50'0 или более. Кроме того, инструментальные методы обычно более дорогостоящие, капиталоемкие.
Однако с точки зрения стоимости одного определения они могут быть дешевле, если учитывать и затраты рабочей силы. Инструментальные анализы, как правило, выполняются быстрее, их можно автоматизировать, с их помощью можно определять содержание нескольких компонентов одновременно. Особенно большими возможностями для анализа сложных смесей обладают хроматографические методы. Они позволяют осуществлять разделение и измерение одновременно.
Разделение достигается за счет того, что компоненты смеси имеют различное сродство к материалу хроматографической колонки и при пропускании смеси через колонку выходят из нее (элюируются) в течение разного времени. Для определения используется подходящий детектор, реагирующий на каждое выходящее из колонки вещество. В результате формируется сигнал в виде пика, площадь которого пропорциональна количеству аналита. В табл. 1.1. приведены характеристики различных методов анализа, описанных в данной книге: чувствительность, воспроизводимость, селективиость, скорость и стоимость выполнения анализа.
Данные, приведенные в этой таблице, типичны для большинства приложений разных методов. Эти методы могут быть использованы и для других целей, и в отдельных случаях характеристики могут оказаться лучше указанных. Для титриметрического определения более низких концентраций необходимо детектировать конец титрования инструментальными средствами. Если для решения задачи можно применить несколько методов, то выбор определяется наличием необходимого оборудования и квалифицированного персонала, а также личными предпочтениями аналитика.
Например, для определения нитратов в речной воде на уровне 1 части на миллион (1 ррш или 1,6 . 10 з М) можно использовать метод спектрофотометрии после проведения реакции диазотирования с участием нитрат-ионов и образованием окрашенного продукта. Фториды в зубной пасте можно определить потенциометрически при помощи фторидселективиого электрода. Сложные смеси углеводородов бензина можно разделить и проанализировать при помощи газовой хроматографии.
Глюкозу в крови можно определить кинетическим методом по скорости ферментативной реакции между глюкозой и кислородом, катализируемой ферментом глюкозооксидазой. При этом можно измерять как скорость расходования кислорода, так и скорость образования продукта реакции — пероксида водорода. Степень чистоты серебряного слитка можно определить гравиметрически, растворив небольшую пробу объекта в азотной кислоте, осадив хлорид серебра действием хлорид-ионов и измерив массу осадка.
Все методы анализа можно разделить на абсолютные и относительные. В основе абсолютных методов лежит расчет содержания аналита с использова- х о х й о. о х й о ъ о о, о "о, х о о, М ы 4 со О о о ы х о о ы о. о О х о. о ы х о о х 4« «4 о О М о О ,4 х х х х о, О 4 о й х о о Й 4« о, О 3 о, О 3 о. О Ф й ы и й О о, и Й О о, и и о О х $ О о, '4 о О 4 х о О о О й а О и о О О о х Й ,' ы о «4 ы М о О ,4 «4 «4 6« М о О 4 х И о О И 8 х «4 х х 4« о, О $ О о, х о О .4 «4 С«" Ос «4 со с« Ю\ с « 4« с'с 'с« с« О « Ь 4 со «о т со 44 Т 44 «о « со ,4 Р о о о Ф и Р Й й и Р Ф е й о о Ф о Ф л и! о Ф В о 4~ з х Т З Ф а Ф й «О ~-" У и ,4 Х 4 ооД О 4 а о о о х хй- ,4 Оах «'о о о о Я М,ххФ х о О ха аох и х~ О Л х о О о сс а Х «4 ы О О «х 4 х х х ы о М о х « о о х х о.
о ЕЗ. МЫ НЯЧИНЯВИ ПРОЦЕСС ЛИДЛИЗа нием фундаментальных констант, например, атомных масс. Так, в гравиметрическом анализе аналит превращают в нерастворимое производное известного химического состава и взвешивают его. Например, лля определения хлоридионов получают хлорид серебра АяС1. Массовая доля аналита в осадке известна, в рассмотренном примере массовая доля хлорид-ионов составляет сг М его ш = 35 453/143 32 = 0 24737 (где ̄— относительная молекулярная масса). Таким образом легко рассчитать содержание хлорнд-ионов в полученном осадке. Однако большинство методов являются относительными, т. е. требуют сравнения результатов с данными, полученными для раствора известной концентрации. Например, в титриметрическом анализе используют знание стехиометрии реакции аналита с реагентом. Соляная кислота реагирует с гидроксидом натрия в соотношении 1: 1 согласно уравнению НС1 + ЯаОН -+ НаС! + НзО Объем раствора гидроксида натрия, необходимый для полного протекания этой реакции, можно измерить.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
