Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 7
Текст из файла (страница 7)
На практике имеют дело не с отдельными зквивалентамн или единичным химическим актом, а с большими совокупностями частиц. В этом случае стехиометрическне соотношения между веществами проявляются в соотношении количеств веществ в молях: п(А):п(В) = а:Ь. 2.2. Выбор метода анализа Выбирая метод анализа, необходимо прежде всего четко знать цель анализа, задачи, которые при этом нужно решить, оценить достоинства и недостатки доступных методов анализа.
Решаемые в химическом анализе задачи сложны и многообразны (разд. 1.2.1). Прежле чем рассматривать факторы, которые необходимо учитывать при выборе того или иного метода анализа, обсудим понятия метод и методика Метод — это совокупность принципов, положенных в основу анализа безотносительно к конкретному объекту и определяемому веществу; методика — подробное описание всех условий и операций проведения анализа определенного объекта. Например, в основу гравиметрического метода анализа положено определение массы соединения, содержащего или реже теРяющего определяемый компонент.
В методику гравиметрического определения компонента входят: описание условий осаждения малорастворнмого соединения, способ отделения осадка от раствора, перевод осажденного ве- 27 щества в удобную для взвешивания форму и т. д. При определении компонента в конкретном объекте в методику вводят также описание операций отбора пробы и подготовки ее к анализу (например, растворение образца в подходящем растворителе и устранение влияния веществ, мешающих определению).
Рассмотрим основные факторы, которые нужно принимать во внимание, выбирая метод и методику. Содержание компонента. При выборе метода анализа необходимо учитывать ожидаемое содержание обнаруживаемого или определяемого компонента. При этом важно не только оценить процентное содержание компонента в образце, его концентрацию в анализируемом растворе,но и количество вещества, которое может быть взято на анализ. Таким образом, выбор метода анализа обусловливается абсолютным содержанием компонента. Концентрация определяемого компонента и количество образца, предоставляемого на аналю, могут меняться в широких пределах.
Так, содержание меди, никеля, хрома может составлять десятки процентов в их сплавах, десятые и сотые доли процента в минералах, рудах, сплавах других металлов. В то же время содержание этих металлов в растениях, живых организмах, пищевых про- дукгах необходимо определять уже в - цл,г и 1Π— н. 10 %, а в особо чися тых веществах — в п 10 — 10 .4.
л 4« и Количество образца, получаемое на анализ, в одних случаях может быть не лимитировано, а в других (определение вкраплений в минералах, анализ крови, биомасс, космических объектов н т.д.) очень мало (миллщраммы или даже доли миллиграм ма). л Чулстлительность метода или методики определяется тем миния я 8 я $ $ мальным количеством вещества, ч й ч в Я которое можно обнаруживать или определять данным методом, по в я я я ~ данной методике (более строгое йа «определение этого понятия и его и ч чя ' яя Ел я яй количественное выражение см.
да- лее в этой же главе). На рис. 2.1 '.з приведена относительная характеристика чувствительности некотоРис. 2.1. Нижние границы опрелеляечьж рых методов. Нижняя граница опсодержаяий компоненгов (-18гз, г) для неко- ределяемого содержания демонсгторых методов анализа рнрует возможности метода и наи- 28 лучший результат, достигаемый при определении ряда веществ. Сопоставляя чувствительносп различных методов и оценивая примерное сод ое содержание компонента в образце, химик выбирает тот или иной метод анализа. Например, для определения содержания натрия в силикатных породах используют гравиметрическнй метод, позволяющий определять миллиграммовые и более высокие количества натрия; для определения микрограммовых количеств того же элемента в растениях и биологических образцах животного происхождения — метод пламенной фотометрии; для определения натрия в воде особой чистоты (нано- и пнкограммовые количества)— метод лазерной спектроскопии.
Избирательность метода. При проведении анализа имеют дело с самыми разнообразными объектами — продуктами промышленного и сельскохозяйственного производства, объектами окружающей среды, космическими объектами, произведениями искусства и т. д. Естественно, что выбор метода и методики анализа при этом определяется не только задачей анализа, но также свойствами и особенностями образца. Необходимо учитывать физические свойства анализируемого объекта: его ырегатное состояние, летучесть, гигроскопичность, механическую прочность и т. д, Определяющими при выборе метода анализа являются химические свойства образца. При этом важна знать и принимать во внимание: химические свойства основы образца, часто называемой митрицей анализируемого объекта; качественный химический состав образца; химические свойства определяемого компонента и сопутствующих ему примесей.
Зная химические свойства основы и ожидаемых компонентов анализируемого объекта, оценив возможные помехи, выбирают как можно более избирательный метод, т. е. метод, с помощью которого в данных условиях можно обнаружить или определить нужные компоненты без помех со стороны других присутствующих компонентов. В химической литературе наряду с термином «избирательность» используют термин «селективиость». Если методики или используемые реакции позволяют обнаруживать или определять только один компонент, то их называют специфичными.
Можно говорить об избирательности метода, методики н отдельной реакции, положенной в основу обнаружения или определения компонента. Так, высокой избирательностью характеризуются такие методы, как ионометрия, атомно-абсорбционный и ферментативный методы. Многие реакции, лежащие в основе методик, также высоко избирательны. Например, образование некоторых комплексных соединений с органическими реагентами, ферментативные н электрохимические реакции. Реакции же взаимодействия иода с крахмалом или аммонийсодержащих веществ со щелочами, используемые для обнаружения иона аммония, специфичны. Методику химического анализа можно сделать более избирательной, изменив условия проведения анализа (РН среды, концентрация реагентов, 29 растворитель и т.
д.); устранив влияние мешающих компонентов переведением их в нереакционноспособную форму (маскирование) или отделив их (осаждение, экстракция, хроматография) от основного компонента. Примером высокоизбирательной методики может быть определение никеля в сталях гравиметрическим методом с использованием реакции осаждения мало- растворимого комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом.
Осаждение проводят в слабоаммиачной среде, железо маскируют винной или лимонной кислотой. Рассматривая методы и методики, следует сказать об их универсальносщи — возможности обнаруживать или определять многие компоненты. Особенно ценно иметь возможность обнаруживать или определять многие компоненты одновременно из одной пробы, т.е.проводить анализ много- компонентных систем. Высокая избирательность метода и его универсальность не противоречат друг другу: многие универсальные методы анализа отличаются высокой избирательностью определения отдельных компонентов, например такие методы, как хроматография, некоторые виды вольтамперометрии, атомно-эмиссионная спектроскопия.
Методами атомно-эмиссионной спектроскопии с применением индукгивно связанной плазмы и квантометров можно определять из одной пробы (без разделения) 25 — 30 различных элементов. Точность анализа — это собирательная характеристика метода или методики, включающая их правильность и воспроизводимость. Когда говорят о высокой точности, предполагают, что результаты правильные и разброс данных анализа незначителен. Точность часто характеризуют относительной погрешностью (ошибкой) определения в процентах. Требования к точности анализа обычно определяются целью и задачами анализа, природой объекта.
Необязательно всегда стремиться к высокой точности. Например, при текузцем контроле многих металлургических и химических производств определение компонентов можно проводить с погрешностью в 10 — 1 5;4. В том случае, когда важно более точно знать как содержание основного компонента, так и содержание вредных примесей (например, в фармацевтической и пищевой промышленности), погрешность не должна быть выше 0,1 — 154. Для полупроводников же погрешность определения основных компонентов должна быть ниже О,1;4, а по возможности и 0,01%, так как физические свойства этих соединений в значительной степени зависят от постоянства нх стехиометрического состава.
Достаточно точны гравиметрические и титримегрические методы, погрешность которых обычно составляет соответственно 0,05 — 0,2 и 0,1 — 0,5а4. Из современных методов наиболее точен кулономегрический, позволяющий проводить определение компонентов с погрешностью 0,001 — 0,01' . Как правило, требования к точности химического анализа диктуют технологи, геологи, медики, физики и т.д. Но у химиков-аналитиков всегда 30 должно быть собственное понимание необходимости достижения той или инои точности при проведении анализа.
Неоправданное требование высокой точности определения обычно удлиняет и удорожает химический анализ. Так, при увеличении точности определения рхла компонентов с 2 до 0,2'.4 время анализа увеличивается более чем в 20 раэ. Завышение требований к точности часто приводит к необходимости использовать сложную и дорогостоящую аппаратуру. Таким образом, у исследователя должен быть трезвый подход к выбору более или менее точного метода, особенно при проведении массовых химических анализов. Экспрессность метода.
Требование к эксирессности, т.е. быстроте проведения анализа, часто выдвигается как одно из основных требований при выборе метода или методики анализа. Задачи анализа иногда диктуют необходимость выбора экспрессного метода. Например, при конвертерной плавке стали, продолжающейся 15 — 30 мин, неоднократно определяют содержание элементов, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
