Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Уолш, К. Алкемаде, Б. В. Львов, 50-е годы). О развитии аналитической химии в России упоминалось ранее. Следует добавить, что несколько членов Петербургской академии наук активно занимались химическим анализом — М. В. Ломоносов (1711 — 1 765), Т. Е. Ловиц (1757 — 1804), В. М. Севергнн (1765 — 1 826), Г. И. Гесс (1802 — 1850), Ф.Ф. Бейльштейн (1838 — 1906). В советское время аналитическая химия успешно помогала решать многие научно-технические проблемы государственного значения (освоение атомной энергии, полупроводники и др.).
Известны и крупные научные достижения. Н. А. Тананаев разработал капельный метод качественного анализа (по-видимому, одновременно с австрийским, позднее бразильским, аналитиком Ф. Файглем). Большой вклад советские аналитики внесли в изучение комплексообразования и его использование в фатометрическом анализе (И. П. Алимарин, А. К. Бабко, Н. П. Комарь и др.), в создание и изучение органических аналитических реагентов, развитие электрохи- 22 мическнх и масс-спе с-спекгрометрическнх методов анализа. Б.В. Львов предложил злектротермич ктротермический вариант атомно-абсорбционного метода — достижение, признанн в анное во всем мире. Многое сделано в развитии хроматографии, экстракции и дрэ д ~-.— методов разделения.
Серьезные позиции завоеваны в а металлов, геологических объектов, веществ высокой чисто- области анализа металл ты, в сфере автоматизации анализа. Сегодняшний день аналитической химии характеризуется многими изменениями: р с пнями: расширяется арсенал методов анализа, особенно в сторону физических и и л и биологических; автоматизация и математизация анализа; создание приемов и с д емо и средств локального, неразрушающего, дистанционного, непрерывного анализа„подход к решению задач о формах существования компонентов в анализируемых пробах; появление новых возможностей для повышения чувствительности, точности и экспрессности анализа; дальнейшее расширение круга анализируемых объектов.
Широко используют теперь компьютеры, многое делают лазеры, появились лабораторные роботы; значительно поднялась роль аналитического контроля, особенно объектов окружающей нас среды. Возрос интерес к методологическим проблемам аналитической химии. Как четко определить предмет этой науки, какое место занимает она в системе научного знания, фундаментальная это наука или прикладная, что стимулирует ее развитие — зти и подобные вопросы были предметом многих дискуссий. Даже в традиционных областях аналитической химии накоплены важные новые данные, которые подчас изменяют устоявшиеся представления о механизме химических реакций, лежащих в основе тех нли иных аналитических методов. Глава 2. Метрологические основы аналитической химии Метролопгя — это наука об измерениях, ее методах и средствах.
Она имеет большое значение в различных сферах, в том числе и в химическом анализе. Химический анализ — сложный многостадийный процесс. Можно выделить следующие этапы анализа любого объекта: постановка задачи, выбор метода и схемы анализа, отбор пробы, подготовка пробы к анализу, проведение измерения, обработка результатов измерений. Это деление условно: каждый этап может быть относительно сложным и состоять из многих отдельных стадий. В настоящей главе рассмотрим выбор метода химического анализа и обработку результатов измерений, а также некоторые общие положения этапа <гизмерение».
Основная задача химического анализа — определение количества вещества, поэтому, прежде чем перейти к рассмотрению этапов анализа, условимся о единицах количества вещества н способах выражения концентрации, которые будут использованы в этой книге. 2.1. Единицы количества вещества и способы выражения концентраций Единицы количества вещества. Моль. За единицу количества вещества принят один моль. Это такое количество вещества, которое содержит столько условных частиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг углерода-12, т.
е. 6,02045 1О~. Условной часпщей может быть молекула, ион, электрон, группы частиц (например, функциональная группа, часть молекулы, ассоциат, радикал и т. п.). Одним словом, условная частица — это любая дискретная материальная единица. Одни условные частицы существуют реально (молекула Нъ ион 10з ), другие — чисто условно (молекула )з!аС! в растворе, половина молекулы, протон в растворе). Поэтому единица «моль» условных частиц удобна и обычно используется для выражения количества микрообьектов. Для обозначения количества молей вещества используют символ п.
Запись п(Н+)=1,0 10 моль означает 6,02.10м.10 протонов; п(НС1)т0,01 моль 24 6 02. 10'з 0,01 моль условных часпщ НС!; п(1/5КМп04) = 0,05 моль— гз 602 10 .005 Условных частиц 1/5КМпОа, .п(е)=1 моль — 602 10 электр ектронов. В практике химического анализа такая информация редко бывает н~укна. Модлрпая масса (М) — это масса 1 моль вещества. Если имеется веще-! ство массой гп, то М = т/п. Молярная масса имеет размерность г .
моль . Численно молярная масса равна относительной молекулярной массе, т.е. суммарной массе всех атомов в частице, отнесенной к РН2 массы атома углерода. Относительная молекулярная масса — безразмерная величина, ее легко вычислить по таблицам атомных масс элементов. Модярлый объем (!'а) — это объем 1 моль вегцества при нормальных условиях. Обычно эту величину используют для газов, в этом случае К =22,4 л моль '.
Молярпый заряд (Д) — это общий заряд 1 моль вещества. Для однозарядных частиц Д= 96485 Кл - моль ' (число Фарадея, г), для г-зарядных Д= хг'. Способы выражения концентрации. В аналитической химии часто имеют дело с количеством вещества в определенном объеме, т. е. с концентрацией. Особенно это важно для веществ в растворах. Единицей объема служит кубический метр (м ) или кубический дециметр (дм'), который в точности равен 1 л (л). Молярлая концентрация с — отношение числа молей растворенного вещества к объему раствора. Этот термин распространяется на любой вид условных частиц (атомы, ионы, молекулы, части молекул и т.
п.). Таким об-з -1 разом, молярную концентрацию выражают в моль дм' нли моль . л (моль растворенного вещества в литре распюра), и часто обозначают как М. Например, с(НС1)= 0,1 моль ' л 1 или с(НС!)=0,1 М; с(1/5КМп04)= 0,05 моль 'л ~ или 0,05 М (1/5КМп04)*. Рассмотрим и другие способы выражения концентрации. Массовая концентрация — отношение массы растворенного вещества -3 тз к объему раствора 1; единицы массовой концентрации кг.дм или кг л, а также кратные дольные единицы Обьсмиая концентрация — отношение объема растворенного вещества к объему раствора.
Малярную концентрацию условных частиц раньше часто называли ноРмальной концентрацией н обозначали сокращенно н. В настоящее время использование этого термина не рекомендуетая. Маасовую концентрацию, выраженную в граммах вещеагва в миллилнтре, называют лгитром. Эта единица дала название классическому методу анализа — титриметрия. Часто состав раствора или других объектов выражают в доле компонента от общего количества вещества.
Удобство такого способа выражения состава заключается в независимости от агрегатного состояния объекта. «Доля» означает отношение числа частей компонента к общему числу частей объекта. В зависимости от выбранной единицы различают малярную (а), массовую (со), объемные (ф) доли: Р; ср = и, а=— Долю выражают в процентах (массовую долю, выраженную в процентах, называют процентной концентрацией), миллионных долях (ррш), милли- ардных долях (РРЬ), триллионных долях (Ррс). Единицы ррш, РРЪ и ррс удоб- ны для оценки малых количеств веществ. Пример 1.
Содержание аскорбиновой кислоты в настое шиповника составляет 5,5 мт а 1 л. Выразите содержание аскорбиновой кислоты в массовой доле. Найдем массовую долю аскорбиновой кислоты в растворе (учвтывая, что 1 л имеет массу!0 г): 5,5.10 з 10 Это число неудобно лля расчетов. Перевелем его в единицы Ррш нля мли '.
5,5. 10 1О = 5,5 млв аА+ЬВ ~ сС+~Ю а условных частиц вещества А реагируют с Ь условными частицами вещест- ва В. Следовательно, одна частица А эквивалентна ьг,' частицам вещества В при условии, что а > Ь. Отношение ь~» называют фактором эквивалентно- сти вещества В и обозначают У; (В). Например, в реакции 2Ха,Я,О, + 1, Ха,Б,О, + 2Ха! 7',(1з) = )з, а эквивалентом является условная частица Я 1, . 26 Моллльность — количество вещества в единице массы (1 кг) растворителя. Преимущество моляльности — в независимости от температуры. Однако в аналитической химии зту единицу используют редко.
Эквивалент. Между условными частицами в соединении существуют определенные соотношения, называемые стехиометрическнми. Например, в ХаС! на один атом натрия приходится один атом хлора, в молекуле НзСОз два пРотона свЯзаны с одной частицей СО за . МеждУ РеагиРУющими частицами также устанавливаются стехиометрические отношения, например в реакции В кислотно-основных реакциях эквивалент — Условная частица, которая в данной реакции соединяется, замещает, высвобождает один ион водорода или каким-то другим образом равноценна одному иону водорода.
В окислительно-восстановительных реакциях эквивалент — условная частица, которая в данной реакции присоединяет или отдает один электрон (или каким-то другим образом равноценна одному электрону). Эквивалент одного и того же вещества может быть разным в зависимости от реакции. Например, в реакции НС!+ Ха,СО, УНСО, + ЫаС1 эквивалент карбоната натрия — условная частица ХазСОз (7; =1). Тогда как в реакции 2НС1+Ха,СО, 2ХаС1+НзСО, (Ха,СО,) = Уы а эквивалентом является условная частица )2 Ха,СОк Вещества реагируют между собой эквивалентами — этот з а к о н кратных отношений Дальтона в аналитической химии служит основой всех количественных расчетов, особенно в титриметрических методах анализа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
