Μέθοδοι προσδιορισμού συγκεντρώσεων σε ενόργανες μεθόδους ανάλυσης. η τεχνική ανίχνευσης είναι απλή, δεν υπάρχει ανάγκη για πολύπλοκο ακριβό εξοπλισμό. πιθανό εύρος αλλαγών στις συγκεντρώσεις της αναλυόμενης ουσίας στα αντικείμενα ελέγχου

Η εκτέλεση ποσοτικών προσδιορισμών κατά βάρος και ογκομετρικών (τιτλομετρικών) μεθόδων χημικής ανάλυσης μερικές φορές συνδέεται με μεγάλες δυσκολίες, οι κυριότερες είναι:

Η ανάγκη για προκαταρκτικό διαχωρισμό του καθορισμένου τμήματος από ακαθαρσίες.

Σχετικά χαμηλή ευαισθησία, η οποία περιορίζει τη χρήση κλασικών μεθόδων για την ανάλυση μικρών ποσοτήτων αναλυόμενων στοιχείων.

Μεγάλη δαπάνη χρόνου (ειδικά στη μέθοδο βάρους) για πλήρη ανάλυση.

Φυσικές και χημικές μέθοδοιδιακρίνονται από αυξημένη ευαισθησία και επιλεκτικότητα σε σύγκριση με τις κλασσικές μεθόδους, επομένως, για ανάλυση με αυτές τις μεθόδους, κατά κανόνα, απαιτείται ασήμαντη ποσότητα της αναλυόμενης ουσίας και η περιεκτικότητα ενός συγκεκριμένου στοιχείου στο δείγμα μπορεί να είναι εξαιρετικά χαμηλή.

Έτσι, οι φυσικοχημικές μέθοδοι ανάλυσης διαφέρουν εξπρές, επιλεκτικότητα και υψηλή ευαισθησία.

Όσον αφορά την ευαισθησία, την πρώτη θέση καταλαμβάνουν οι φασματικές και ραδιενεργές μέθοδοι ανάλυσης μάζας. Ακολουθούν τα καλά χρησιμοποιημένα φασματικά, φασματοφωτομετρικά και πολογραφικήμεθόδους.

Για παράδειγμα, η ευαισθησία του προσδιορισμού ορισμένων στοιχείων με διάφορες μεθόδους είναι η εξής: 10-1 % ; κατά βάρος περίπου 10 -2 % ; φασματοσκοπικό και φωτοχρωματομετρικό 10 -3 -10 -5 % ; φθορομετρική 10 -6 -10 -7%; κινητική 10 -6 -10 -8%; ραδιόφωνοχε μικρόφωνο 10 -8 -10 -9%; μέθοδος ανάλυση ενεργοποίησης νετρονίωνπροσδιορίστε πολλές προσμίξεις σε ποσότητες μικρότερες από 10 -8 -10 -9 % .

Όσον αφορά την ακρίβεια, πολλές φυσικοχημικές μέθοδοι ανάλυσης είναι κατώτερες κλασσικός,και ιδιαίτερα τη μέθοδο βάρους. Συχνά, όταν η ακρίβεια που προσδιορίζεται κατά εκατοστά και δέκατα του τοις εκατό επιτυγχάνεται με μεθόδους βάρους και ογκομετρίας, κατά την εκτέλεση ανάλυσης με φυσικοχημικές μεθόδους, τα σφάλματα προσδιορισμού είναι 5-10 % και μερικές φορές πολύ περισσότερο.

Διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν την ακρίβεια των προσδιορισμών ανάλογα με τη μέθοδο ανάλυσης.

Για παράδειγμα, η ακρίβεια της ανάλυσης εκπομπών επηρεάζεται από:

μέθοδος λήψης ενός μέσου δείγματος, μιας αναλυόμενης ουσίας.

ασυνέπεια της πηγής διέγερσης (ηλεκτρικό τόξο, σπινθήρα, φλόγα καυστήρα).

το μέγεθος του φωτομετρικού σφάλματος μέτρησης.

ανομοιογένεια του φωτογραφικού γαλακτώματος (στην περίπτωση της φασματογραφίας) κ.λπ.

Εκτός από τη σχετικά χαμηλή ακρίβεια, πολλές φυσικοχημικές μέθοδοι έχουν και κάποια άλλα μειονεκτήματα. Για παράδειγμα, η φασματοσκοπία εκπομπής είναι βολική μόνο για αναλύσεις μάζας, καθώς ο προσδιορισμός ενός ή του άλλου στοιχείου σε ένα δείγμα απαιτεί βαθμονόμηση του οργάνου σε σχέση με ένα τυπικό δείγμα, η οποία απαιτεί πολύ χρόνο. Καμία από τις φυσικοχημικές μεθόδους ανάλυσης δεν είναι καθολική.

Πρέπει να σημειωθεί ότι, παρά την πρόοδο των ενόργανων μεθόδων ανάλυσης που επιτρέπουν την επίλυση χημικών-αναλυτικών προβλημάτων, οι κλασικές μέθοδοι ανάλυσης δεν έχουν χάσει τη σημασία τους και αποτελούν τη βάση της σύγχρονης αναλυτικής χημείας.

Όλες οι μέθοδοι ποσοτικής ανάλυσης, φυσική και fi-

Οι ζικοχημικές μέθοδοι ανάλυσης χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες: ηλεκτροχημικές; φασματική (οπτική); χρωματογραφικός; ραδιομετρική; φασματομετρία μάζας.

Ηλεκτροχημικές μέθοδοι ανάλυσης.Η ομάδα ηλεκτροχημικών μεθόδων ανάλυσης περιλαμβάνει τους ακόλουθους τύπους ανάλυσης.

Ανάλυση ηλεκτροβαρύτηταςβασίζεται στην απελευθέρωση από διαλύματα ηλεκτρολυτών ουσιών που εναποτίθενται στα ηλεκτρόδια όταν διέρχονται από διαλύματα σταθερού ηλεκτρικού ρεύματος

κα. Το μέταλλο ή (οξείδιο) που απελευθερώνεται κατά την ηλεκτρόλυση ζυγίζεται σε αναλυτικό ζυγό και η περιεκτικότητα της αναλυόμενης ουσίας στο διάλυμα κρίνεται από τη μάζα του ιζήματος.

Πολαρογραφίαβασίζεται σε μια αλλαγή στην ένταση του ρεύματος, η οποία ποικίλλει ανάλογα με την τάση κατά την ηλεκτρόλυση, υπό συνθήκες όπου ένα από τα ηλεκτρόδια (κάθοδος) έχει πολύ μικρή επιφάνεια (πολωτικό ηλεκτρόδιο) και το άλλο (άνοδος) έχει μεγάλη επιφάνεια (μη -πολωτικό ηλεκτρόδιο). Μια πολωτική κάθοδος είναι μια σταγόνα υδραργύρου που ρέει από ένα λεπτό άνοιγμα ενός τριχοειδούς σωλήνα, καθώς και από πλατίνα (περιστρεφόμενα), γραφίτη, ασήμι και άλλα ηλεκτρόδια. Στη μη πολωμένη άνοδο «δίνεται» υδράργυρος ή τυπικά ηλεκτρόδια αναφοράς μεγάλης επιφάνειας. Η ισχύς ρεύματος στην οποία επιτυγχάνεται μια πλήρης εκκένωση όλων των ιόντων της αναλυόμενης ουσίας που εισέρχονται στον χώρο κοντά στο ηλεκτρόδιο ως αποτέλεσμα της διάχυσης ονομάζεται περιοριστικό ρεύμα διάχυσης. Η τιμή αυτού του ρεύματος είναι ανάλογη με την αρχική συγκέντρωση της αναλυόμενης ουσίας (ιόντων) στο διάλυμα.

Αμπερομετρική ογκομέτρηση, που είναι ένα είδος πολογραφικής ανάλυσης, βασίζεται σε μια αλλαγή στη διαδικασία τιτλοδότησης ενός διαλύματος της αναλυόμενης ουσίας, στην τιμή του περιοριστικού ρεύματος διάχυσης που διέρχεται από το διάλυμα με σταθερή τάση μεταξύ του πολωτικού ηλεκτροδίου δείκτη και του μη πολωτικό ηλεκτρόδιο αναφοράς.

Κουλομετρίαβασίζεται στη μεταβολή της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται για την ηλεκτρόλυση μιας ορισμένης ποσότητας μιας ουσίας σε σταθερό δυναμικό, που αντιστοιχεί στο δυναμικό για την απελευθέρωση ενός δεδομένου στοιχείου. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στο νόμο του Faraday.

Η μέθοδος ογκομέτρησης στην οποία το σημείο ισοδυναμίας αντιστοιχεί στη στιγμή που η ισχύς του ρεύματος ηλεκτρόλυσης φθάνει την τιμή του ρεύματος «παρασκηνίου» ονομάζεται κουλομετρική ογκομέτρηση. Το ρεύμα παρασκηνίου είναι συνήθως 0 , επειδή το διάλυμα αυτή τη στιγμή δεν περιέχει φορτισμένα σωματίδια.

Αγωγομετρίαβασίζεται στη μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των αναλυόμενων διαλυμάτων, η οποία αλλάζει ως αποτέλεσμα χημικών αντιδράσεων και εξαρτάται από τη φύση του ηλεκτρολύτη, τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση του διαλύματος.

Η μέθοδος τιτλοδότησης, στην οποία το σημείο ισοδυναμίας είναι σταθερό στη τομή δύο ευθειών γραμμών, αντανακλώντας τη μεταβολή της ισοδύναμης ηλεκτρικής αγωγιμότητας του διαλύματος δοκιμής καθώς προστίθεται ο τιτλοδοτητής κατά τη διαδικασία ογκομέτρησης, ονομάζεται αγωγομετρική τιτλοδότηση.

Φασματικές (οπτικές) μέθοδοι ανάλυσης.Η ομάδα μεθόδων φασματικής ανάλυσης περιλαμβάνει τις ακόλουθες μεθόδους.

Φασματική ανάλυση εκπομπής– φυσική μέθοδος που βασίζεται στη μελέτη των φασμάτων εκπομπής ατμών της αναλυόμενης ουσίας (φάσματα εκπομπής ή μελέτης) που προκύπτουν υπό την επίδραση ισχυρών πηγών διέγερσης (ηλεκτρικό τόξο, σπινθήρας υψηλής τάσης). αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της στοιχειακής σύνθεσης μιας ουσίας. εκείνοι. να κρίνει ποια χημικά στοιχεία αποτελούν μέρος μιας δεδομένης ουσίας.

Φωτομετρία φλόγας, που είναι ένα είδος φασματικής ανάλυσης εκπομπής, βασίζεται στη μελέτη των φασμάτων εκπομπής των στοιχείων της αναλυόμενης ουσίας,

που προκύπτουν υπό την επίδραση μαλακών πηγών διέγερσης. Σε αυτή τη μέθοδο, το προς ανάλυση διάλυμα ψεκάζεται σε φλόγα. Αυτή η μέθοδος καθιστά δυνατή την αξιολόγηση του περιεχομένου στο αναλυθέν δείγμα κυρίως μετάλλων αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, καθώς και ορισμένων άλλων στοιχείων, για παράδειγμα, γάλλιο, ίνδιο, θάλλιο, μόλυβδος, μαγγάνιο, χαλκό, φώσφορο.

Φασματοσκοπία απορρόφησηςβασίζεται στη μελέτη των φασμάτων απορρόφησης μιας ουσίας, που είναι το ατομικό της χαρακτηριστικό. Διακρίνω φασματοφωτομετρική

μέθοδος, με βάση τον προσδιορισμό του φάσματος απορρόφησης ή τη μέτρηση της απορρόφησης φωτός (τόσο στην υπεριώδη όσο και στην ορατή και υπέρυθρη περιοχή του φάσματος) σε αυστηρά καθορισμένο μήκος κύματος (μονοχρωματική ακτινοβολία), που αντιστοιχεί στο μέγιστο της καμπύλης απορρόφησης μιας δεδομένης υπό μελέτη ουσίας, καθώς και φωτοχρωματομετρική μέθοδο, με βάση τον προσδιορισμό του φάσματος απορρόφησης ή τις μετρήσεις της απορρόφησης φωτός στην ορατή περιοχή του φάσματος.

Στροβιλομετρίαμε βάση τη μέτρηση της έντασης του φωτός που απορροφάται από ένα άχρωμο εναιώρημα ενός στερεού. Στη στροβιλομετρία, η ένταση του φωτός που απορροφάται από ένα διάλυμα ή διέρχεται από αυτό μετριέται με τον ίδιο τρόπο όπως στη φωτοκολομετρία έγχρωμων διαλυμάτων.

Νεφελομετρίαμε βάση τη μέτρηση της έντασης του φωτός που ανακλάται ή σκεδάζεται από έγχρωμο ή άχρωμο εναιώρημα στερεού (αιωρούμενο ίζημα σε δεδομένο μέσο).

Φωτοβόλος,ή φθορισμού, η μέθοδος ανάλυσης βασίζεται στη μέτρηση της έντασης του ορατού φωτός που εκπέμπεται από ουσίες (φθορισμός) όταν ακτινοβολούνται με υπεριώδεις ακτίνες.

Οι οπτικές μέθοδοι ανάλυσης περιλαμβάνουν επίσης διαθλασιμετρική μέθοδος,με βάση τη μέτρηση του δείκτη διάθλασης, και πολωσιμετρική,βασισμένο στο

περιστροφή του επιπέδου πόλωσης.

Χρωματογραφικές μέθοδοι ανάλυσης.Σύμφωνα με τον μηχανισμό διαχωρισμού, διακρίνονται διάφοροι τύποι χρωματογραφικών μεθόδων ανάλυσης.

Υγρή χρωματογραφία προσρόφησηςβασίζεται στην επιλεκτική προσρόφηση (απορρόφηση) μεμονωμένων συστατικών του αναλυόμενου μείγματος σε υγρό μέσο. Οφείλεται στη διαφορετική προσροφησιμότητα των διαλυμένων συστατικών.

Αέρια χρωματογραφία προσρόφησηςμε βάση τη χρήση διαφορών στην προσρόφηση αερίων και ατμών. για-

Ανάλογα με τον κύριο παράγοντα που καθορίζει τον διαχωρισμό, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι αέριας χρωματογραφίας: αέριο-υγρό και αέριο-προσρόφηση.

Χρωματογραφία κατάτμησηςβασίζεται στη χρήση διαφορών στην κατανομή (προσροφησιμότητα) των επιμέρους συστατικών του αναλυόμενου μείγματος μεταξύ δύο μη αναμίξιμων υγρών φάσεων - κινητών και ακίνητων διαλυτών.

Χρωματογραφία χαρτιού -ένας τύπος χρωματογραφίας διαχωρισμού στην οποία ο ακίνητος διαλύτης υποστηρίζεται από λωρίδες ή φύλλα διηθητικού χαρτιού που δεν περιέχει ορυκτές ακαθαρσίες.

Χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντωνβασίζεται στη χρήση διεργασιών ανταλλαγής ιόντων μεταξύ των κινητών πεδίων του προσροφητικού και των πεδίων του ηλεκτρολύτη που περιέχεται στο αναλυόμενο διάλυμα.

Φασματομετρικές μέθοδοι ανάλυσης μάζας.Οι φασματομετρικές μέθοδοι ανάλυσης μάζας βασίζονται στον προσδιορισμό μεμονωμένων ιονισμένων ατόμων, μορίων και ριζών με διαχωρισμό των πηγών ιόντων που περιέχουν σωματίδια με διαφορετικές αναλογίες μάζας προς φορτίο ως αποτέλεσμα της συνδυασμένης δράσης ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων.

Φυσική και χημική ανάλυση σύμφωνα με το N.S. Κουρνακόφ.Η μέθοδος που προτείνει ο Ν.Σ. Kurzhakov, σας επιτρέπει να μελετήσετε fi-

φυσικές ιδιότητες των συστημάτων ανάλογα με τη χημική τους σύσταση. Για παράδειγμα, οι καμπύλες του σημείου τήξης σε σχέση με τη σύνθεση ενός κράματος μολύβδου-κασσιτέρου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για αναλυτικούς σκοπούς.

Αυτή η μέθοδος ονομάζεται φυσικοχημική ανάλυση. Οι έννοιες της «φυσικοχημικής μεθόδου ανάλυσης» δεν πρέπει να συγχέονται.

για» με την έννοια της «φυσικοχημικής ανάλυσης».

Εάν κατά τη διαδικασία θέρμανσης ή ψύξης της ελεγχόμενης ουσίας στο αναλυόμενο αντικείμενο δεν παρατηρούνται μετασχηματισμοί φάσης που να σχετίζονται με την απελευθέρωση ή την απορρόφηση

θερμότητα, τότε οι καμπύλες θέρμανσης ή ψύξης χαρακτηρίζονται από ομαλή λειτουργία. Εάν πραγματοποιηθούν μετασχηματισμοί φάσης στο σύστημα, τότε στην καμπύλη μεταβολών της θερμοκρασίας, ανάλογα με τη φύση αυτών των μετασχηματισμών, παρατηρούνται οριζόντιες τομές σε σταθερή θερμοκρασία ή απότομες καμπύλες της καμπύλης για μια ορισμένη χρονική περίοδο. Μια τέτοια καμπύλη ψύξης καθιστά δυνατή την κρίση όλων φάσημετασχηματισμοί που συμβαίνουν στο δείγμα δοκιμής κατά την ψύξη.

Άλλες μέθοδοι ανάλυσης.Μέθοδος παραμαγνητικού συντονισμού ηλεκτρονίων (EPR).- βασίζεται στη χρήση του φαινομένου της συντονισμένης απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από παραμαγνητικά σωματίδια σε σταθερό μαγνητικό πεδίο και χρησιμοποιείται με επιτυχία για τη μέτρηση της συγκέντρωσης παραμαγνητικών ουσιών, τη μελέτη αντιδράσεων οξειδοαναγωγής, τη μελέτη χημικής κινητικής και τον μηχανισμό χημικών αντιδράσεων κ.λπ.

Μέθοδος πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού (NMR).βασίζεται στη χρήση συντονιστικής απορρόφησης ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από την υπό μελέτη ουσία σε σταθερό μαγνητικό πεδίο, λόγω πυρηνικού μαγνητισμού. Μέθοδος NMRχρησιμοποιείται για τη μελέτη σύνθετων ενώσεων, την κατάσταση των ιόντων σε διάλυμα, για τη μελέτη της χημικής κινητικής κ.λπ.

συμπέρασμα

Η σύγχρονη χημεία καλύπτει μια μεγάλη περιοχή της ανθρώπινης γνώσης, αφού είναι μια επιστήμη που μελετά τις ουσίες και τους νόμους του μετασχηματισμού τους. Η χημεία βρίσκεται σε συνεχή ανάπτυξη και αποκαλύπτει βαθιά τους βασικούς νόμους που καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων στα άτομα και τα μόρια, την ανάπτυξη μεθόδων υπολογισμού των δομών των μορίων και των στερεών, τη θεωρία της χημικής κινητικής και τη χημική ισορροπία. Καθοδηγούμενη από τους βασικούς νόμους της χημικής θερμοδυναμικής, η χημεία καθιστά δυνατή την αξιολόγηση της κατεύθυνσης των χημικών διεργασιών και του βάθους της πορείας τους. Σημαντικές πληροφορίες παρέχονται από τη μελέτη της κρυσταλλικής κατάστασης των ουσιών.

Αυτές οι ερωτήσεις θα επιτρέψουν στους μαθητές να κατακτήσουν τμήματα της χημείας που δεν είχαν μελετηθεί στο γυμνάσιο ή είχαν μελετηθεί εν μέρει.

Οι γνώσεις που αποκτήθηκαν σε αυτό το μέρος του μαθήματος της χημείας είναι απαραίτητες για τη μελέτη ειδικών ενοτήτων (ιδιότητες διαλυμάτων, αντιδράσεις οξειδοαναγωγής, ηλεκτροχημικές διεργασίες, φυσικές και χημικές ιδιότητες ουσιών)

Τα βασικά θέματα του εγχειριδίου μπορούν να είναι χρήσιμα στις δραστηριότητες των ειδικών σε οποιονδήποτε τομέα της τεχνολογίας. Η κατανόηση των βασικών νόμων της χημείας, η ικανότητα εργασίας με εκπαιδευτική και ειδική βιβλιογραφία θα επιτρέψει στους ειδικούς να βρουν βέλτιστες λύσεις στα προβλήματα που αντιμετωπίζουν.

Τομές χημείας με σημασιαστις πρακτικές δραστηριότητες ειδικών ραδιοφώνων και ηλεκτρολόγων. Εξετάζονται ηλεκτροχημικές διεργασίες (εργασία γαλβανικών στοιχείων, ηλεκτρόλυση), δίνονται παραδείγματα πηγών χημικού ρεύματος και τεχνική εφαρμογή της ηλεκτρόλυσης.

Η αξιοπιστία και η ανθεκτικότητα των ηλεκτρονικών προϊόντων εξαρτάται από την αντοχή στη διάβρωση μεμονωμένων τμημάτων των συσκευών, επομένως, το εγχειρίδιο εξετάζει τα κύρια μοτίβα των διαδικασιών διάβρωσης, δίνεται η ταξινόμησή τους, παρουσιάζονται δύο μηχανισμοί εμφάνισής τους: χημικός και ηλεκτροχημικός, καθώς και μέθοδοι και μέθοδοι προστασίας από χημική και ηλεκτροχημική διάβρωση.

Με βάση τις πληροφορίες που παρουσιάζονται σε αυτό το εγχειρίδιο, παρουσιάζονται ορισμένες φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων και των ημιαγωγών (ηλεκτρική αγωγιμότητα, μαγνητικές ιδιότητες). Δίνεται η έννοια της χημικής ταυτοποίησης ουσιών με βάση ποιοτικές και ποσοτικές μεθόδους ανάλυσης.

Η γνώση είναι απαραίτητη κατά τη μελέτη επόμενων μαθημάτων, όπως η επιστήμη των υλικών, η αντοχή των υλικών, τα θεωρητικά θεμέλια διαφόρων τεχνολογικές διαδικασίεςστα ηλεκτρονικά, ηλεκτρολογική μηχανική, μικροηλεκτρονική, ραδιομηχανική, ενέργεια και άλλους τομείς εξειδικευμένης εκπαίδευσης.

Η επιστημονική και τεχνολογική πρόοδος δεν είναι δυνατή χωρίς την ανάπτυξη της χημείας, η οποία δημιουργεί νέες ουσίες με νέες ιδιότητες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες βιομηχανίες.

1. Ταξινόμηση των οργάνων μεθόδων ανάλυσης σύμφωνα με την παράμετρο μέτρησης και τη μέθοδο μέτρησης. Παραδείγματα ενόργανων μεθόδων ανάλυσης για την ποιοτική ανάλυση ουσιών

Σε μία από τις μεθόδους ταξινόμησης των οργάνων (φυσικοχημικών) μεθόδων, η ανάλυση βασίζεται στη φύση της μετρούμενης φυσικής παραμέτρου του αναλυόμενου συστήματος και στη μέθοδο μέτρησής του. η τιμή αυτής της παραμέτρου είναι συνάρτηση της ποσότητας της ουσίας. Σύμφωνα με αυτό, όλες οι οργανικές μέθοδοι χωρίζονται σε πέντε μεγάλες ομάδες:

Ηλεκτροχημική;

Οπτικός;

Χρωματογραφικός;

Ραδιομετρική;

Φασματομετρία μάζας.

Ηλεκτροχημικές μέθοδοι οι αναλύσεις βασίζονται στη χρήση των ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων των αναλυόμενων ουσιών. Αυτές περιλαμβάνουν τις ακόλουθες μεθόδους.

Ηλεκτροβαρυμετρική μέθοδος - βασίζεται σε ακριβή μέτρηση της μάζας της αναλυόμενης ουσίας ή της συστατικά μέρη, τα οποία απελευθερώνονται στα ηλεκτρόδια όταν ένα συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από το αναλυόμενο διάλυμα.

Η αγωγομετρική μέθοδος βασίζεται στη μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας των διαλυμάτων, η οποία αλλάζει ως αποτέλεσμα συνεχιζόμενων χημικών αντιδράσεων και εξαρτάται από τις ιδιότητες του ηλεκτρολύτη, τη θερμοκρασία του και τη συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας.

Ποτενσιομετρική μέθοδος - βασίζεται στη μέτρηση του δυναμικού ενός ηλεκτροδίου βυθισμένου σε διάλυμα της υπό δοκιμή ουσίας. Το δυναμικό του ηλεκτροδίου εξαρτάται από τη συγκέντρωση των αντίστοιχων ιόντων στο διάλυμα υπό σταθερές συνθήκες μέτρησης, οι οποίες πραγματοποιούνται με χρήση ποτενσιόμετρων.

Η πολογραφική μέθοδος βασίζεται στη χρήση του φαινομένου της πόλωσης συγκέντρωσης που εμφανίζεται σε ένα ηλεκτρόδιο με μικρή επιφάνεια όταν διέρχεται ηλεκτρικό ρεύμα μέσα από το αναλυόμενο διάλυμα ηλεκτρολύτη.

Η κουλομετρική μέθοδος βασίζεται στη μέτρηση της ποσότητας ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται για την ηλεκτρόλυση μιας ορισμένης ποσότητας μιας ουσίας. Η μέθοδος βασίζεται στο νόμο του Faraday.

Οπτικές μέθοδοι οι αναλύσεις βασίζονται στη χρήση των οπτικών ιδιοτήτων των υπό μελέτη ενώσεων. Αυτές περιλαμβάνουν τις ακόλουθες μεθόδους.

Φασματική ανάλυση εκπομπής - βασίζεται στην παρατήρηση των φασμάτων γραμμής που εκπέμπονται από ατμούς ουσιών όταν θερμαίνονται σε φλόγα καυστήρα αερίου, σπινθήρα ή ηλεκτρικό τόξο. Η μέθοδος καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της στοιχειακής σύνθεσης των ουσιών.

Φασματική ανάλυση απορρόφησης στις υπεριώδεις, ορατές και υπέρυθρες περιοχές του φάσματος. Υπάρχουν φασματοφωτομετρικές και φωτοχρωματομετρικές μέθοδοι. Η φασματοφωτομετρική μέθοδος ανάλυσης βασίζεται στη μέτρηση της απορρόφησης φωτός (μονόχρωμη ακτινοβολία) συγκεκριμένου μήκους κύματος, που αντιστοιχεί στη μέγιστη καμπύλη απορρόφησης μιας ουσίας. Η φωτοχρωματομετρική μέθοδος ανάλυσης βασίζεται στη μέτρηση της απορρόφησης φωτός ή στον προσδιορισμό του φάσματος απορρόφησης σε συσκευές - φωτοχρωμόμετρα στο ορατό τμήμα του φάσματος.

Διαθλασιμετρία - βασίζεται στη μέτρηση του δείκτη διάθλασης.

Πολωμετρία - βασίζεται στη μέτρηση της περιστροφής του επιπέδου πόλωσης.

Νεφελομετρία - βασίζεται στη χρήση των φαινομένων ανάκλασης ή σκέδασης του φωτός από άχρωμα σωματίδια που αιωρούνται σε ένα διάλυμα. Η μέθοδος καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό πολύ μικρών ποσοτήτων μιας ουσίας σε διάλυμα με τη μορφή εναιωρήματος.

Θολερότητα - βασίζεται στη χρήση των φαινομένων ανάκλασης ή σκέδασης του φωτός από έγχρωμα σωματίδια που αιωρούνται σε ένα διάλυμα. Το φως που απορροφάται από το διάλυμα ή διέρχεται από αυτό μετράται με τον ίδιο τρόπο όπως στη φωτοχρωματομετρία των έγχρωμων διαλυμάτων.

Ανάλυση φωταύγειας ή φθορισμού - με βάση τον φθορισμό ουσιών που ακτινοβολούνται με υπεριώδες φως. Αυτό μετρά την ένταση του εκπεμπόμενου ή ορατού φωτός.

Η φωτομετρία φλόγας (φωτομετρία φλόγας) βασίζεται στον ψεκασμό ενός διαλύματος των υπό δοκιμή ουσιών σε φλόγα, απομονώνοντας το χαρακτηριστικό ακτινοβολίας του αναλυόμενου στοιχείου και μετρώντας την έντασή του. Η μέθοδος χρησιμοποιείται για την ανάλυση αλκαλικών, αλκαλικών γαιών και ορισμένων άλλων στοιχείων.

Χρωματογραφικές Μέθοδοι Οι αναλύσεις βασίζονται στη χρήση φαινομένων επιλεκτικής προσρόφησης. Η μέθοδος χρησιμοποιείται στην ανάλυση ανόργανων και οργανικών ουσιών για διαχωρισμό, συμπύκνωση, διαχωρισμό μεμονωμένων συστατικών από μείγμα, καθαρισμό από ακαθαρσίες.

Ραδιομετρικές μέθοδοι οι αναλύσεις βασίζονται στη μέτρηση της ραδιενεργής εκπομπής ενός δεδομένου στοιχείου.

Φασματομετρία μάζας Οι μέθοδοι ανάλυσης βασίζονται στον προσδιορισμό των μαζών μεμονωμένων ιονισμένων ατόμων, μορίων και ριζών, ως αποτέλεσμα της συνδυασμένης δράσης ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων. Η καταγραφή των διαχωρισμένων σωματιδίων πραγματοποιείται με ηλεκτρικές (φασματομετρία μάζας) ή φωτογραφικές (φασματογραφία μάζας). Ο προσδιορισμός πραγματοποιείται σε όργανα - φασματόμετρα μάζας ή φασματογράφους μάζας.

Παραδείγματα ενόργανων μεθόδων ανάλυσης για την ποιοτική ανάλυση ουσιών: φθορισμός ακτίνων Χ, χρωματογραφία, κουλομετρία, εκπομπή, φωτομετρία φλόγας κ.λπ.

2.

2. 1 Η ουσία της ποτενσιομετρικής ογκομέτρησης. απαιτήσεις απόκρισης. Παραδείγματα αντιδράσεων οξείδωσης-αναγωγής, καθίζησης, συμπλοκοποίησης και τα αντίστοιχα συστήματα ηλεκτροδίων τους. Γραφικοί τρόποι ορισμού τελικό σημείο τιτλοδότησης

Ποτενσιομετρική ογκομέτρησηβασίζεται στον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου από τη μεταβολή του δυναμικού στα ηλεκτρόδια που είναι βυθισμένα στο τιτλοδοτημένο διάλυμα. Στην ποτενσιομετρική ογκομέτρηση, τα ηλεκτρόδια χρησιμοποιούνται τόσο μη πολωτικά (χωρίς ρεύμα να τα διαρρέει) όσο και πολωμένα (με ρεύμα να τα διαρρέει).

Στην πρώτη περίπτωση, η διαδικασία τιτλοδότησης καθορίζει τη συγκέντρωση ενός από τα ιόντα στο διάλυμα, για το οποίο είναι διαθέσιμο ένα κατάλληλο ηλεκτρόδιο.

Το δυναμικό Ex σε αυτό το ηλεκτρόδιο δείκτη ρυθμίζεται σύμφωνα με την εξίσωση Nernst. Για παράδειγμα, για τις αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής, η εξίσωση Nernst έχει ως εξής:

όπου Ex είναι το δυναμικό του ηλεκτροδίου υπό συγκεκριμένες συγκεκριμένες συνθήκες. Aox είναι η συγκέντρωση της οξειδωμένης μορφής του μετάλλου. Arest είναι η συγκέντρωση της ανηγμένης μορφής του μετάλλου. E0 - κανονικό δυναμικό. R - καθολική σταθερά αερίου (8,314 J / (deg * mol)); T είναι η απόλυτη θερμοκρασία. n είναι η διαφορά μεταξύ των σθένων των οξειδωμένων και ανηγμένων μορφών μεταλλικών ιόντων.

Για να σχηματιστεί ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, ένα δεύτερο λεγόμενο ηλεκτρόδιο αναφοράς, για παράδειγμα, ένα καλομέλα, τοποθετείται στο τιτλοδοτημένο διάλυμα, το δυναμικό του οποίου παραμένει σταθερό κατά τη διάρκεια της αντίδρασης. Η ποτενσιομετρική τιτλοδότηση σε μη πολωτικά ηλεκτρόδια, εκτός από τις αναφερόμενες αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής, χρησιμοποιείται και σε αντιδράσεις εξουδετέρωσης. Τα μέταλλα (Pt, Wo, Mo) χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια ένδειξης σε αντιδράσεις οξείδωσης-αναγωγής. Στις αντιδράσεις εξουδετέρωσης, χρησιμοποιείται πιο συχνά ένα γυάλινο ηλεκτρόδιο, το οποίο έχει ένα χαρακτηριστικό παρόμοιο με ένα ηλεκτρόδιο υδρογόνου σε ένα ευρύ φάσμα. Για ένα ηλεκτρόδιο υδρογόνου, η εξάρτηση του δυναμικού από τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου εκφράζεται με την ακόλουθη εξάρτηση:

Ή στους 25°C:

Στην ποτενσιομετρική ογκομέτρηση, η τιτλοδότηση χρησιμοποιείται συχνά όχι σε ένα συγκεκριμένο δυναμικό, αλλά σε μια συγκεκριμένη τιμή pH, για παράδειγμα, σε ένα ουδέτερο μέσο pH=7. Κάπως εκτός από τις γενικά αποδεκτές μεθόδους ποτενσιομετρικής ογκομέτρησης (χωρίς ροή ρεύματος διαμέσου των ηλεκτροδίων), που συζητήθηκαν παραπάνω, είναι μέθοδοι ποτενσιομετρικής τιτλοδότησης σε συνεχές ρεύμα με πολωτικά ηλεκτρόδια. Πιο συχνά, χρησιμοποιούνται δύο ηλεκτρόδια με δυνατότητα πολώσεως, αλλά μερικές φορές χρησιμοποιείται και ένα ηλεκτρόδιο με δυνατότητα πολώσεως.

Σε αντίθεση με την ποτενσιομετρική ογκομέτρηση με μη πολωτικά ηλεκτρόδια, στα οποία πρακτικά δεν ρέει ρεύμα μέσω των ηλεκτροδίων, σε αυτή την περίπτωση, ένα μικρό (περίπου λίγα μικροαμπέρ) συνεχές ρεύμα διέρχεται από τα ηλεκτρόδια (συνήθως πλατίνα), που λαμβάνεται από σταθεροποιημένο ρεύμα πηγή. Ένα τροφοδοτικό υψηλής τάσης (περίπου 45 V) με σχετικά μεγάλη αντίσταση συνδεδεμένη σε σειρά μπορεί να χρησιμεύσει ως πηγή ρεύματος. Η διαφορά δυναμικού που μετράται στα ηλεκτρόδια αυξάνεται απότομα καθώς η αντίδραση πλησιάζει το ισοδύναμο σημείο λόγω της πόλωσης των ηλεκτροδίων. Το μέγεθος του άλματος δυναμικού μπορεί να είναι πολύ μεγαλύτερο από ό,τι όταν τιτλοδοτείται με μηδενικό ρεύμα με μη πολωτικά ηλεκτρόδια.

Οι απαιτήσεις για αντιδράσεις στην ποτενσιομετρική τιτλοδότηση είναι η πληρότητα της αντίδρασης. μια αρκετά υψηλή ταχύτητα αντίδρασης (έτσι ώστε τα αποτελέσματα να μην περιμένουν και υπάρχει η δυνατότητα αυτοματισμού). λήψη κατά την αντίδραση ενός διαυγούς προϊόντος, και όχι ενός μείγματος προϊόντων, το οποίο μπορεί να ληφθεί σε διάφορες συγκεντρώσεις.

Παραδείγματα αντιδράσεων και τα αντίστοιχα συστήματα ηλεκτροδίων τους:

Οξείδωση- επαναφοράμι:

Σύστημα ηλεκτροδίων:

Και στις δύο περιπτώσεις, χρησιμοποιείται ένα σύστημα που αποτελείται από ηλεκτρόδιο πλατίνας και χλωριούχο άργυρο.

ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕφυτείεςμι:

Ag+ + Cl- =AgClv.

Σύστημα ηλεκτροδίων:

ΠΡΟΣ ΤΗΝσυμπλοκοποίησημι:

Σύστημα ηλεκτροδίων:

Γραφικές μέθοδοι για τον προσδιορισμό του τελικού σημείου της ογκομέτρησης. Η αρχή είναι η οπτική μελέτη της πλήρους καμπύλης τιτλοδότησης. Εάν σχεδιάσουμε την εξάρτηση του δυναμικού του ηλεκτροδίου δείκτη από τον όγκο του τιτλοδοτητή, τότε η καμπύλη που προκύπτει έχει μέγιστη κλίση - δηλ. μέγιστη αξία DE/DV- το οποίο μπορεί να ληφθεί ως σημείο ισοδυναμίας. Ρύζι. 2.1, που δείχνει ακριβώς μια τέτοια εξάρτηση, είναι κατασκευασμένο σύμφωνα με τα δεδομένα του Πίνακα. 2.1.

Πίνακας 2.1 Αποτελέσματα ποτενσιομετρικής ογκομέτρησης 3,737 mmol χλωριούχου με διάλυμα νιτρικού αργύρου 0,2314 F

Ρύζι. 2.1 Καμπύλες τιτλοδότησης 3,737 mmol χλωριούχου με διάλυμα νιτρικού αργύρου 0,2314 F: ΕΝΑ- συμβατική καμπύλη ογκομέτρησης που δείχνει την περιοχή κοντά στο σημείο ισοδυναμίας. σι- καμπύλη διαφορικής τιτλοδότησης (όλα τα δεδομένα από τον Πίνακα 2.1)

Μέθοδος Gran. Μπορείτε να δημιουργήσετε ένα γράφημα DE/DVείναι η μεταβολή του δυναμικού ανά όγκο μερίδας τιτλοδοτητή ως συνάρτηση του όγκου του τιτλοδοτητή. Ένα τέτοιο γράφημα λαμβάνεται από τα αποτελέσματα ογκομέτρησης που δίνονται στον Πίνακα. 2.1 φαίνεται στην εικ. 2.2.

Ρύζι. 2.2 Η καμπύλη Gran κατασκευάστηκε σύμφωνα με τα δεδομένα ποτενσιομετρικής τιτλοδότησης που παρουσιάζονται στον Πίνακα. 2.1

2.2 Εργο: VΥπολογίστε το δυναμικό ενός ηλεκτροδίου πλατίνας σε διάλυμα θειικού σιδήρου (II), τιτλοδοτημένο με διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου κατά 50% και 100,1%. εάν η συγκέντρωση των ιόντων FeI ? , Χ? και MnO?? ίσο με 1 mol/dmi

Το δυναμικό ενός ηλεκτροδίου πλατίνας - ενός ηλεκτροδίου τρίτου είδους - καθορίζεται από τη φύση του συζευγμένου ζεύγους οξειδοαναγωγής και τη συγκέντρωση των οξειδωμένων και ανηγμένων μορφών του. Αυτή η λύση περιέχει ένα ζευγάρι:

για το οποίο:

Εφόσον το αρχικό διάλυμα είναι 50% τιτλοδοτημένο, τότε / = 50/50 και 1.

Επομένως, E \u003d 0,77 + 0,058 lg1 \u003d 0,77 V.

3. Αμπερομετρική ογκομέτρηση

3.1 Αμπερομετρική ογκομέτρηση, η ουσία της, οι συνθήκες. Τύποι καμπυλών τιτλοδότησης ανάλογα με τη φύση της τιτλοδοτημένης ουσίας και του τιτλοδοτητή σε παραδείγματα ειδικών αντιδράσεων ου

Αμπερομετρική ογκομέτρηση.Για την αμπερομετρική ένδειξη στην ογκομέτρηση, είναι δυνατή η χρήση κυψέλης της ίδιας βασικής συσκευής όπως για την άμεση αμπερομετρία. Σε αυτή την περίπτωση, η μέθοδος ονομάζεται αμπερομετρική ογκομέτρηση με ένα μόνο πολωμένο ηλεκτρόδιο. Κατά τη διάρκεια της ογκομέτρησης, το ρεύμα που οφείλεται στην αναλυόμενη ουσία, τον τιτλοδοτητή ή το προϊόν αντίδρασης ελέγχεται σε μια σταθερή τιμή του δυναμικού του ηλεκτροδίου εργασίας, η οποία βρίσκεται στην περιοχή δυναμικού του περιοριστικού ρεύματος διάχυσης.

Ως παράδειγμα, εξετάστε την τιτλοδότηση καθίζησης των ιόντων Pb2+ με διάλυμα χρωμικού καλίου σε διάφορα δυναμικά του ηλεκτροδίου εργασίας.

Οι περιοχές των περιοριστικών ρευμάτων διάχυσης των ζευγών οξειδοαναγωγής Pb2+/Pb και CrO42-/Cr(OH)3 βρίσκονται με τέτοιο τρόπο ώστε σε δυναμικό 0 V, το χρωμικό ιόν έχει ήδη μειωθεί, αλλά το ιόν Pb2+ δεν είναι ακόμη (αυτή η διαδικασία συμβαίνει μόνο σε πιο αρνητικά δυναμικά) .

Ανάλογα με το δυναμικό του ηλεκτροδίου εργασίας, μπορούν να ληφθούν καμπύλες τιτλοδότησης διαφόρων σχημάτων.

α) Το δυναμικό είναι - 1V (Εικ. 3.1):

Μέχρι το σημείο ισοδυναμίας, το ρεύμα που διαρρέει το στοιχείο είναι το καθοδικό ρεύμα αναγωγής των ιόντων Pb2+. Όταν προστίθεται ένας τιτλοδοτητής, η συγκέντρωσή τους μειώνεται και το ρεύμα πέφτει. Μετά το σημείο ισοδυναμίας, το ρεύμα οφείλεται στη μείωση του Cr(VI) σε Cr(III), με αποτέλεσμα, καθώς προστίθεται ο τιτλοδοτητής, το καθοδικό ρεύμα αρχίζει να αυξάνεται. Στο σημείο ισοδυναμίας (φ = 1), παρατηρείται ένα απότομο σπάσιμο στην καμπύλη ογκομέτρησης (στην πράξη, είναι λιγότερο έντονο από ό,τι στο Σχ. 3.1).

β) Το δυναμικό είναι 0 V:

Σε αυτό το δυναμικό, τα ιόντα Pb2+ δεν μειώνονται. Επομένως, μέχρι το σημείο ισοδυναμίας, παρατηρείται μόνο ένα μικρό σταθερό υπολειμματικό ρεύμα. Μετά το σημείο ισοδυναμίας, στο σύστημα εμφανίζονται ελεύθερα χρωμικά ιόντα, ικανά να αναχθούν. Σε αυτή την περίπτωση, καθώς προστίθεται ο τιτλοδοτητής, το καθοδικό ρεύμα αυξάνεται, όπως στην πορεία της ογκομέτρησης στο - 1V (Εικ. 3.1).

Ρύζι. 3.1 Καμπύλες αμπερομετρικής ογκομέτρησης του Pb2+ με χρωμικά ιόντα σε δυναμικά ηλεκτροδίων εργασίας 1V και 0V

Σε σύγκριση με την άμεση αμπερομετρία, η αμπερομετρική ογκομέτρηση, όπως κάθε τιτλολογική μέθοδος, χαρακτηρίζεται από υψηλότερη ακρίβεια. Ωστόσο, η μέθοδος της αμπερομετρικής ογκομέτρησης είναι πιο επίπονη. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες στην πράξη είναι οι τεχνικές αμπερομετρικής ογκομέτρησης με δύο πολωμένα ηλεκτρόδια.

Διαμπερομετρική ογκομέτρηση. Αυτός ο τύπος αμπερομετρικής ογκομέτρησης βασίζεται στη χρήση δύο ηλεκτροδίων που μπορούν να πολωθούν, συνήθως πλατίνας, στα οποία εφαρμόζεται μια μικρή διαφορά δυναμικού 10-500 mV. Σε αυτή την περίπτωση, η διέλευση του ρεύματος είναι δυνατή μόνο όταν συμβαίνουν αναστρέψιμες ηλεκτροχημικές αντιδράσεις και στα δύο ηλεκτρόδια. Εάν τουλάχιστον μία από τις αντιδράσεις παρεμποδίζεται κινητικά, εμφανίζεται η πόλωση του ηλεκτροδίου και το ρεύμα γίνεται αμελητέο.

Οι εξαρτήσεις ρεύματος-τάσης για ένα στοιχείο με δύο πολωτικά ηλεκτρόδια φαίνονται στα Σχ. 3.2. Σε αυτή την περίπτωση παίζει ρόλο μόνο η διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων. Η τιμή του δυναμικού καθενός από τα ηλεκτρόδια ξεχωριστά παραμένει αβέβαιη λόγω της έλλειψης ηλεκτροδίου αναφοράς.

Σχήμα 3.2 Εξαρτήσεις ρεύματος-τάσης για ένα στοιχείο με δύο ίδια πολωμένα ηλεκτρόδια στην περίπτωση μιας αναστρέψιμης αντίδρασης χωρίς υπέρταση ( ΕΝΑ) και μια μη αναστρέψιμη αντίδραση υπέρτασης ( σι).

Ανάλογα με τον βαθμό αναστρεψιμότητας των αντιδράσεων των ηλεκτροδίων, μπορούν να ληφθούν καμπύλες τιτλοδότησης διαφόρων σχημάτων.

α) Τιτλοδότηση ενός συστατικού ενός αναστρέψιμου ζεύγους οξειδοαναγωγής με ένα συστατικό ενός μη αναστρέψιμου ζεύγους, για παράδειγμα, θειοθειικό ιώδιο (Εικ. 3.3, ΕΝΑ):

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62-.

Μέχρι το σημείο ισοδυναμίας, ένα ρεύμα ρέει μέσω της κυψέλης λόγω της διαδικασίας:

Το ρεύμα αυξάνεται μέχρι τον βαθμό τιτλοδότησης ίσο με 0,5, στον οποίο και τα δύο συστατικά του ζεύγους I2/I- βρίσκονται στις ίδιες συγκεντρώσεις. Τότε το ρεύμα αρχίζει να μειώνεται μέχρι το σημείο ισοδυναμίας. Μετά το σημείο ισοδυναμίας, λόγω του ότι το ζεύγος S4O62-/S2O32- είναι μη αναστρέψιμο, εμφανίζεται πόλωση των ηλεκτροδίων και το ρεύμα σταματά.

β) Τιτλοδότηση ενός συστατικού ενός μη αναστρέψιμου ζεύγους με ένα συστατικό ενός αναστρέψιμου ζεύγους, για παράδειγμα, ιόντα As (III) με βρώμιο (Εικ. 3.3, σι):

Μέχρι το σημείο ισοδυναμίας, τα ηλεκτρόδια είναι πολωμένα επειδή το σύστημα οξειδοαναγωγής As(V)/As(III) είναι μη αναστρέψιμο. Δεν ρέει ρεύμα μέσα από το κελί. Μετά το σημείο ισοδυναμίας, το ρεύμα αυξάνεται επειδή ένα αναστρέψιμο σύστημα Br2/Br-οξειδοαναγωγής εμφανίζεται σε διάλυμα.

γ) Η προς προσδιορισμό ουσία και ο τιτλοδοτητής σχηματίζουν αναστρέψιμα ζεύγη οξειδοαναγωγής: τιτλοδότηση ιόντων Fe (II) με ιόντα Ce (IV) (Εικ. 3.3, V):

Εδώ δεν παρατηρείται πόλωση των ηλεκτροδίων σε κανένα στάδιο της ογκομέτρησης. Μέχρι το σημείο ισοδυναμίας, η πορεία της καμπύλης είναι η ίδια όπως στο Σχ. 3.3, ΕΝΑ, μετά το σημείο ισοδυναμίας - όπως στο Σχ. 3.3, σι.

Ρύζι. 3.3 Καμπύλες διαμπερομετρικής τιτλοδότησης ιωδίου με θειοθειικό ( ένα), As(III) με βρώμιο ( σι) και ιόντα Fe(II) από ιόντα Ce(IV) ( V)

3.2 Εργο: Vένα ηλεκτροχημικό στοιχείο με ένα μικροηλεκτρόδιο πλατίνας και ένα ηλεκτρόδιο αναφοράς τοποθετήθηκε με 10,00 cm3 διαλύματος NaCl και τιτλοδοτήθηκε με 0,0500 mol/dm3 διαλύματος AgNO 3 με όγκο 2,30 εκ. Υπολογίστε την περιεκτικότητα σε NaClσε διάλυμα (%)

Η ακόλουθη αντίδραση λαμβάνει χώρα σε διάλυμα:

Ag+ + Cl- =AgClv.

V(AgNO3) = 0,0023 (dm3);

n(AgNO3) = n(NaCl);

n(AgNO3)=c(AgNO3)*V(AgNO3)=0,0500*0,0023=0,000115,

ή 1,15 * 104 (mol).

η(NaCl) = 1,15*10-4 (mol);

m(NaCl) \u003d M (NaCl) * n (NaCl) \u003d 58,5 * 1,15 * 10-4 \u003d 6,73 * 10-3 g.

Θα πάρουμε την πυκνότητα του διαλύματος NaCl ως 1 g / cm3, τότε η μάζα του διαλύματος θα είναι 10 g, από εδώ:

w(NaCl) = 6,73*10-3/10*100% = 0,0673%.

Απάντηση: 0,0673 %.

4. Χρωματογραφικές μέθοδοι ανάλυσης

4.1 Φάσεις στις χρωματογραφικές μεθόδους ανάλυσης, τα χαρακτηριστικά τους. Βασικές αρχές της υγρής χρωματογραφίας

Η μέθοδος χρωματογραφίας υγρής κατανομής προτάθηκε από τους Martin και Synge, οι οποίοι έδειξαν ότι το θεωρητικό ύψος πλάκας μιας κατάλληλα γεμισμένης στήλης μπορεί να φτάσει τα 0,002 cm. Έτσι, μια στήλη μήκους 10 cm μπορεί να περιέχει περίπου 5000 πλάκες. υψηλή απόδοση διαχωρισμού μπορεί να αναμένεται ακόμη και από σχετικά κοντές στήλες.

στατική φάση.Το πιο κοινό στερεό υπόστρωμα στη χρωματογραφία καταμερισμού είναι το πυριτικό οξύ ή η σιλικαζέλ. Αυτό το υλικό απορροφά έντονα το νερό. Έτσι, η στατική φάση είναι το νερό. Για ορισμένους διαχωρισμούς, είναι χρήσιμο να συμπεριληφθεί κάποιο είδος ρυθμιστικού διαλύματος ή ισχυρού οξέος (ή βάσης) στο φιλμ νερού. Οι πολικοί διαλύτες όπως οι αλειφατικές αλκοόλες, οι γλυκόλες ή το νιτρομεθάνιο έχουν επίσης βρει χρήση ως στατικές φάσεις σε σιλικαζέλ. Άλλοι φορείς περιλαμβάνουν γη διατόμων, άμυλο, κυτταρίνη και αλεσμένο γυαλί. νερό και διάφορα οργανικά υγρά χρησιμοποιούνται για τη διαβροχή αυτών των στερεών φορέων.

κινητή φάση.Η κινητή φάση μπορεί να είναι ένας καθαρός διαλύτης ή ένα μείγμα διαλυτών που δεν είναι σημαντικά αναμίξιμα με τη στατική φάση. Μερικές φορές είναι δυνατό να αυξηθεί η απόδοση διαχωρισμού αλλάζοντας συνεχώς τη σύνθεση του μικτού διαλύτη καθώς προχωρά το εκλουστικό. (βαθμιδωτή έκλουση).Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο διαχωρισμός βελτιώνεται εάν η έκλουση πραγματοποιείται με έναν αριθμό διαφορετικών διαλυτών. Η κινητή φάση επιλέγεται κυρίως εμπειρικά.

Τα σύγχρονα όργανα είναι συχνά εξοπλισμένα με αντλία για την επιτάχυνση της ροής του υγρού μέσω της στήλης.

Οι κύριες παράμετροι LC που χαρακτηρίζουν τη συμπεριφορά μιας ουσίας σε μια στήλη είναι ο χρόνος κατακράτησης ενός συστατικού μείγματος και ο όγκος κατακράτησης. Ο χρόνος από τη στιγμή εισαγωγής του αναλυόμενου δείγματος έως την καταχώρηση του μέγιστου αιχμής ονομάζεται χρόνος κατακράτησης (έκλουση) tR. Ο χρόνος κατακράτησης αποτελείται από δύο στοιχεία - τον χρόνο παραμονής μιας ουσίας σε ένα κινητό t0 και ακίνητος tμικρό φάσεις:

tR.= t0 +tμικρό. (4.1)

Εννοια t0 είναι στην πραγματικότητα ίσος με το χρόνο διέλευσης από τη στήλη του προσροφημένου συστατικού. Εννοια tR δεν εξαρτάται από την ποσότητα του δείγματος, αλλά εξαρτάται από τη φύση της ουσίας και του ροφητικού, καθώς και από τη συσκευασία του ροφητικού και μπορεί να διαφέρει από στήλη σε στήλη. Επομένως, για να χαρακτηριστεί η πραγματική ικανότητα εκμετάλλευσης, θα πρέπει να εισαχθεί διορθώθηκε ο χρόνος διατήρησης t;R:

t;R= tR -t0 . (4.2)

Ο όρος χρησιμοποιείται συχνά για να χαρακτηρίσει τη διατήρηση. τόμος κατακράτησης VR - ο όγκος της κινητής φάσης που πρέπει να διέλθει μέσω της στήλης με ορισμένο ρυθμό προκειμένου να εκλουστεί η ουσία:

VR= tRΦΑ, (4.3)

Οπου φά- ογκομετρικός ρυθμός ροής της κινητής φάσης, cm3s-1.

Ο όγκος για την έκπλυση του μη απορροφήσιμου συστατικού (νεκρός όγκος) εκφράζεται ως t0 : V0 = t0 φά, και περιλαμβάνει τον όγκο της στήλης που δεν καταλαμβάνεται από το ροφητικό, τον όγκο των επικοινωνιών από τη συσκευή έγχυσης δείγματος στη στήλη και από τη στήλη στον ανιχνευτή.

Διορθώθηκε ο διατηρημένος τόμος V;R ισούται αντίστοιχα με:

V;R= VR -V0 . . (4.4)

Υπό σταθερές χρωματογραφικές συνθήκες (ρυθμός ροής, πίεση, θερμοκρασία, σύνθεση φάσης), οι τιμές tR Και VR είναι αυστηρά αναπαραγώγιμα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αναγνώριση ουσιών.

Οποιαδήποτε διαδικασία κατανομής μιας ουσίας μεταξύ δύο φάσεων χαρακτηρίζεται από συντελεστής κατανομής Δ. αξία ρεστάση ντομικρό/ντο0 , Οπου ΜεΤ Και Με0 είναι οι συγκεντρώσεις της ουσίας στην κινητή και τη στατική φάση, αντίστοιχα. Ο συντελεστής κατανομής σχετίζεται με τις χρωματογραφικές παραμέτρους.

Το χαρακτηριστικό συγκράτησης είναι επίσης ο συντελεστής χωρητικότητας κ", που ορίζεται ως ο λόγος της μάζας της ουσίας στη στατική φάση προς τη μάζα της ουσίας στην κινητή φάση: κ" = Μn/ΜΠ. Ο συντελεστής χωρητικότητας δείχνει πόσες φορές η ουσία παραμένει στη στατική φάση περισσότερο από ότι στην κινητή. η αξία κ"υπολογίζεται από πειραματικά δεδομένα με τον τύπο:

Η πιο σημαντική παράμετρος του χρωματογραφικού διαχωρισμού είναι η απόδοση της χρωματογραφικής στήλης, το ποσοτικό μέτρο της οποίας είναι το ύψος H,ισοδύναμο με μια θεωρητική πλάκα και τον αριθμό των θεωρητικών πινακίδων Ν.

Η θεωρητική πλάκα είναι μια υποθετική ζώνη της οποίας το ύψος αντιστοιχεί στην επίτευξη ισορροπίας μεταξύ των δύο φάσεων. Οι περισσότερες θεωρητικές πλάκες στη στήλη, δηλ. πως περισσότεροΜόλις επιτευχθεί ισορροπία, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η στήλη. Ο αριθμός των θεωρητικών πλακών μπορεί εύκολα να υπολογιστεί απευθείας από το χρωματογράφημα συγκρίνοντας το πλάτος κορυφής wκαι ώρα παραμονής tR συστατικό στη στήλη:

Έχοντας ορίσει Νκαι γνωρίζοντας το μήκος της στήλης μεγάλο, είναι εύκολο να υπολογιστεί H:

Η απόδοση της χρωματογραφικής στήλης χαρακτηρίζεται επίσης από τη συμμετρία της αντίστοιχης κορυφής: όσο πιο συμμετρική είναι η κορυφή, τόσο πιο αποτελεσματική είναι η στήλη. Η συμμετρία εκφράζεται αριθμητικά ως προς τον συντελεστή συμμετρίας κμικρό, το οποίο μπορεί να προσδιοριστεί από τον τύπο:

Οπου σι0.05 είναι το πλάτος της κορυφής στο ένα εικοστό του ύψους της κορυφής. ΕΝΑ- την απόσταση μεταξύ της κάθετης, χαμηλωμένη από το μέγιστο της κορυφής, και του μπροστινού άκρου της κορυφής στο ένα εικοστό του ύψους της κορυφής.

Για την αξιολόγηση της αναπαραγωγιμότητας χρωματογραφική ανάλυσηχρησιμοποιήστε τη σχετική τυπική απόκλιση ( rsd),που χαρακτηρίζει τη διασπορά των αποτελεσμάτων στο δείγμα:

Οπου n- αριθμός παράλληλων χρωματογραφημάτων. Χ- η περιεκτικότητα του συστατικού στο δείγμα, που προσδιορίζεται με τον υπολογισμό του εμβαδού ή του ύψους της αντίστοιχης κορυφής στο χρωματογράφημα· - τη μέση τιμή της περιεκτικότητας του συστατικού, που υπολογίζεται βάσει δεδομένων από παράλληλα χρωματογραφήματα· μικρό2 - διασπορά των ληφθέντων αποτελεσμάτων.

Τα αποτελέσματα της χρωματογραφικής ανάλυσης θεωρούνται πιθανά εάν πληρούνται οι προϋποθέσεις για την καταλληλότητα του χρωματογραφικού συστήματος:

Ο αριθμός των θεωρητικών πλακών που υπολογίζεται από την αντίστοιχη κορυφή πρέπει να είναι τουλάχιστον η απαιτούμενη τιμή.

Ο συντελεστής διαχωρισμού των αντίστοιχων κορυφών πρέπει να είναι τουλάχιστον η απαιτούμενη τιμή.

Η σχετική τυπική απόκλιση που υπολογίζεται για το ύψος ή την περιοχή της αντίστοιχης κορυφής δεν πρέπει να υπερβαίνει την απαιτούμενη τιμή.

Ο συντελεστής συμμετρίας της αντίστοιχης κορυφής πρέπει να είναι εντός των απαιτούμενων ορίων.

4.2 Γιαεξοχική κατοικία: RΥπολογίστε την περιεκτικότητα της αναλυόμενης ουσίας στο δείγμα χρησιμοποιώντας τη μέθοδο του εσωτερικού προτύπου (σε g και %) εάν ληφθούν τα ακόλουθα δεδομένα κατά τη χρωματογραφία: κατά τη βαθμονόμηση: qB=0,00735,SB \u003d 6,38 cm²,qST=0,00869 g,SST=8,47 cm², -κατά την ανάλυση:SВ=9,38 cm²,VВ=47 mm,qST=0,00465 g,SST=4,51 cm²

SST/SВ = k*(qST/ qВ);

k \u003d (SST / SВ) / (qST / qВ) \u003d (8,47 / 6,38) / (0,00869 / 0,00735) \u003d 1,123;

qB \u003d k * qST * (SB / SST) \u003d 1,123 * 0,00465 * (9,38 / 4,51) \u003d 0,01086 g.

x, % = k*r*(SВ/SST)*100;

r \u003d qST / qB \u003d 0,00465 / 0,01086 \u003d 0,4282;

x, % = 1,123*0,4282*(9,38/4,51) = 100%.

5. Φωτομετρική ογκομέτρηση

5.1 Φωτομετρική ογκομέτρηση. Ουσία και προϋποθέσεις ογκομέτρησης. Καμπύλες ογκομέτρησης. Πλεονεκτήματα της φωτομετρικής ογκομέτρησης σε σύγκριση με άμεση φωτομετρία

Φωτομετρικές και φασματοφωτομετρικές μετρήσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να καθοριστεί το τελικό σημείο μιας ογκομέτρησης. Το τελικό σημείο μιας άμεσης φωτομετρικής τιτλοδότησης εμφανίζεται ως αποτέλεσμα μιας αλλαγής στη συγκέντρωση του αντιδρώντος και του προϊόντος αντίδρασης ή και των δύο ταυτόχρονα. προφανώς, τουλάχιστον μία από αυτές τις ουσίες πρέπει να απορροφά φως στο επιλεγμένο μήκος κύματος. Η έμμεση μέθοδος βασίζεται στην εξάρτηση της οπτικής πυκνότητας του δείκτη από τον όγκο του τιτλοδοτητή.

Ρύζι. 5.1 Τυπικές φωτομετρικές καμπύλες τιτλοδότησης. Οι μοριακές συντελεστές απορρόφησης της αναλυόμενης ουσίας, του προϊόντος της αντίδρασης και του τιτλοδοτούμενου υποδηλώνονται με τα σύμβολα es, ep, et, αντίστοιχα.

Καμπύλες ογκομέτρησης. Η φωτομετρική καμπύλη τιτλοδότησης είναι μια γραφική παράσταση της διορθωμένης οπτικής πυκνότητας σε σχέση με τον όγκο του τιτλοδοτητή. Εάν επιλεγούν σωστά οι συνθήκες, η καμπύλη αποτελείται από δύο ευθύγραμμα τμήματα με διαφορετικές κλίσεις: το ένα αντιστοιχεί στην αρχή της ογκομέτρησης, το άλλο - για να συνεχίσει πέρα ​​από το σημείο ισοδυναμίας. Μια αξιοσημείωτη κλίση παρατηρείται συχνά κοντά στο σημείο ισοδυναμίας. το τελικό σημείο είναι το σημείο τομής των ευθύγραμμων τμημάτων μετά την παρέκταση.

Στο σχ. Το 5.1 δείχνει μερικές τυπικές καμπύλες τιτλοδότησης. Κατά την τιτλοδότηση μη απορροφητικών ουσιών με έγχρωμο τιτλοδότηση με σχηματισμό άχρωμων προϊόντων, λαμβάνεται μια οριζόντια γραμμή στην αρχή της τιτλοδότησης. πέρα από το σημείο ισοδυναμίας, η οπτική πυκνότητα αυξάνεται γρήγορα (Εικ. 5.1, καμπύλη ΕΝΑ). Στον σχηματισμό έγχρωμων προϊόντων από άχρωμα αντιδραστήρια, αντίθετα, παρατηρείται πρώτα μια γραμμική αύξηση της οπτικής πυκνότητας και στη συνέχεια εμφανίζεται μια περιοχή στην οποία η απορρόφηση δεν εξαρτάται από τον όγκο του τιτλοδοτητή (Εικ. 5.1, καμπύλη σι). Ανάλογα με τα φασματικά χαρακτηριστικά των αντιδρώντων και των προϊόντων αντίδρασης, είναι δυνατές και καμπύλες άλλων σχημάτων (Εικ. 5.1).

Για να είναι επαρκώς διακριτό το τελικό σημείο μιας φωτομετρικής ογκομέτρησης, το σύστημα ή τα συστήματα απορρόφησης πρέπει να υπακούουν στο νόμο του Beer. Διαφορετικά, παραβιάζεται η γραμμικότητα των τμημάτων της καμπύλης ογκομέτρησης, η οποία είναι απαραίτητη για την παρέκταση. Είναι απαραίτητο, περαιτέρω, να εισαχθεί μια διόρθωση για την αλλαγή του όγκου πολλαπλασιάζοντας την οπτική πυκνότητα με έναν παράγοντα (V+v)/V,Οπου V- τον αρχικό όγκο του διαλύματος, α vείναι ο όγκος του προστιθέμενου τιτλοδοτητή.

Η φωτομετρική τιτλοδότηση συχνά παρέχει πιο ακριβή αποτελέσματα από την άμεση φωτομετρική ανάλυση, επειδή συνδυάζονται πολλαπλές μετρήσεις για τον προσδιορισμό του τελικού σημείου. Επιπλέον, στις φωτομετρικές τιτλοδοτήσεις, η παρουσία άλλων απορροφητικών ουσιών μπορεί να αγνοηθεί, αφού μετράται μόνο η μεταβολή της οπτικής πυκνότητας.

5.2 Εργο: nΈνα βάρος διχρωμικού καλίου βάρους 0,0284 g διαλύθηκε σε ογκομετρική φιάλη χωρητικότητας 100,00 cm3. Η οπτική πυκνότητα του διαλύματος που προκύπτει σε l Μέγιστη\u003d 430 nm ισούται με 0,728 με πάχος απορροφούμενης στρώσης 1 cm. Υπολογίστε τη μοριακή και ποσοστιαία συγκέντρωση, τους μοριακούς και τους ειδικούς συντελεστές απορρόφησης αυτού του διαλύματος

πού είναι η οπτική πυκνότητα του διαλύματος; e είναι ο μοριακός συντελεστής απορρόφησης της ουσίας, dm3*mol-1*cm-1. Με - συγκέντρωση της απορροφητικής ουσίας, mol/dm3. l είναι το πάχος της απορροφητικής στρώσης, cm.

Οπου κ- ειδικός συντελεστής απορρόφησης της ουσίας, dm3*g-1*cm-1.

n(K2Cr2O7) = m(K2Cr2O7)/ M(K2Cr2O7) = 0,0284/294 = 9,67*10-5 (mol);

c(K2Cr2O7) = 9,67*10-5/0,1 = 9,67*10-4 (mol/l);

Θα πάρουμε την πυκνότητα του διαλύματος K2Cr2O7 ως 1 g / cm3, τότε η μάζα του διαλύματος θα είναι 100 g, από εδώ:

w(NaCl) = 0,0284/100*100% = 0,0284%.

e = D/cl = 0,728/9,67*10-4*1 = 753 (dm3*mol-1*cm-1).

k \u003d D / cl \u003d 0,728 / 0,284 * 1 \u003d 2,56 (dm3 * g-1 * cm-1).

6. Περιγράψτε και εξηγήστε τη δυνατότητα χρήσης οργάνων μεθόδων ανάλυσης (οπτική, ηλεκτροχημική, χρωματογραφική) για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό του χλωριούχου ψευδαργύρου

Χλώριο ZnCl2; Μ=136,29; bts. τριγ., θόλωση? c=2,9125; tm=318; tboil=732; С°р=71,33; S°=111,5; DN°=-415,05; ДG°=-369,4; DNpl=10,25; DNsp=119,2; y=53,8320; 53.6400; 52.2700; p=1428; 10506; s=2080; 27210; 36720; 40825; 43830; 45340; 47150; 49560; 54980; 614100; ch.r.eff.; μουσκεύω. 10012,5, ατ. 43.518; γιορτή. 2.620; n.r.zh. NH3.

Το χλωριούχο ψευδάργυρο ZnCl2 είναι το πιο μελετημένο από τα αλογονίδια, που λαμβάνεται με τη διάλυση του μείγματος ψευδαργύρου, του οξειδίου του ψευδαργύρου ή του μεταλλικού ψευδαργύρου σε υδροχλωρικό οξύ. Ο άνυδρος χλωριούχος ψευδάργυρος είναι μια λευκή κοκκώδης σκόνη, που αποτελείται από εξαγωνικούς-ρομβοεδρικούς κρυστάλλους, λιώνει εύκολα και, με ταχεία ψύξη, στερεοποιείται σε μια διαφανή μάζα παρόμοια με την πορσελάνη. Ο λιωμένος χλωριούχος ψευδάργυρος άγει τον ηλεκτρισμό αρκετά καλά. Όταν πυρώνεται, ο χλωριούχος ψευδάργυρος εξατμίζεται, οι ατμοί του συμπυκνώνονται με τη μορφή λευκών βελόνων. Είναι πολύ υγροσκοπικό, αλλά ταυτόχρονα είναι εύκολο να γίνει άνυδρο. Ο χλωριούχος ψευδάργυρος κρυσταλλώνεται χωρίς νερό σε θερμοκρασίες πάνω από 28°C και από συμπυκνωμένα διαλύματα μπορεί να απομονωθεί άνυδρο ακόμη και στους 10°C. Ο χλωριούχος ψευδάργυρος διαλύεται στο νερό με την απελευθέρωση του ένας μεγάλος αριθμόςθερμότητα (15,6 kcal/mol). Σε αραιά διαλύματα, ο χλωριούχος ψευδάργυρος διασπάται εύκολα σε ιόντα. Η ομοιοπολική φύση του δεσμού στο χλωριούχο ψευδάργυρο εκδηλώνεται στην καλή διαλυτότητά του σε μεθυλικές και αιθυλικές αλκοόλες, ακετόνη, διαιθυλαιθέρα, γλυκερίνη, οξικό αιθυλαιθέρα και άλλους διαλύτες που περιέχουν οξυγόνο, καθώς και διμεθυλοφορμαμίδιο, πυριδίνη, ανιλίνη και άλλο βασικό άζωτο - ενώσεις που περιέχουν.

Ο χλωριούχος ψευδάργυρος είναι επιρρεπής στο σχηματισμό σύνθετων αλάτων που αντιστοιχούν στους γενικούς τύπους από το Me έως το Me4, ωστόσο, τα πιο κοινά και σταθερά είναι τα άλατα στα οποία τέσσερα ανιόντα χλωρίου συντονίζονται γύρω από το άτομο ψευδαργύρου και η σύνθεση των περισσότερων αλάτων αντιστοιχεί στο τύπος Me2. Όπως έδειξε η μελέτη των φασμάτων Raman, σε διαλύματα του ίδιου του χλωριούχου ψευδαργύρου, ανάλογα με τη συγκέντρωσή του, μπορούν να υπάρχουν ιόντα 2+, ZnCl + (ad), 2- και ιόντα - ή 2- δεν ανιχνεύονται. Είναι επίσης γνωστά μικτά σύμπλοκα, με ανιόντα πολλών οξέων. Έτσι, ο σχηματισμός συμπλοκών θειικού-χλωριούχου ψευδαργύρου σε διαλύματα αποδείχθηκε με ποτενσιομετρικές μεθόδους. Βρέθηκαν μικτά σύμπλοκα: 3-, 4, 5-.

Ποσοτικά και ποιοτικά, το ZnCl2 μπορεί να προσδιοριστεί από το Zn2+. Μπορεί να προσδιοριστεί ποσοτικά και ποιοτικά με τη φωτομετρική μέθοδο από το φάσμα απορρόφησης. Για παράδειγμα, με αντιδραστήρια όπως διθιζόνη, μουρεξείδιο, αρσαζένιο κ.λπ.

Φασματικός προσδιορισμός ψευδαργύρου. Οι φασματικές μέθοδοι ανάλυσης είναι πολύ βολικές για την ανίχνευση ψευδαργύρου. Η ανάλυση πραγματοποιείται σε μια ομάδα τριών γραμμών: 3345, 02 I; 3345,57 I 3345,93 I A, εκ των οποίων η πρώτη είναι η πιο έντονη, ή για ένα ζευγάρι γραμμών: 3302,59 I και 3302,94 I A.

Ο W. Ostwald ενδιαφέρθηκε εργαλειακές μέθοδοι ανάλυσης. Συγκεκριμένα, μελέτησε τα φάσματα απορρόφησης διαφόρων διαλυμάτων στην ορατή περιοχή και, χρησιμοποιώντας 300 διαφορετικά συστήματα, έδειξε ότι το χρώμα ενός διαλύματος ηλεκτρολύτη υπό συνθήκες πλήρους διάστασης καθορίζεται από την προσθετική απορρόφηση του φωτός από τα ιόντα του. Ο W. Ostwald εξέφρασε σε επιστολή του προς τον S. Arrhenius το 1892. Επρόκειτο για τη δυνατότητα άμεσου ποτενσιομετρικού προσδιορισμού πολύ χαμηλών συγκεντρώσεων μεταλλικών ιόντων από την ηλεκτροκινητική δύναμη ενός κατάλληλου γαλβανικού κυττάρου. Ωστόσο, μέθοδοι άμεσης ποτενσιομετρικής ανάλυσης πραγματικών αντικειμένων εμφανίστηκαν πολύ αργότερα, ήδη από τον 20ο αιώνα.

Δυστυχώς, στα ρωσικά εγχειρίδια αναλυτικής χημείας, το όνομα του W. Ostwald αναφέρεται συνήθως μόνο σε σχέση με (ο νόμος της αραίωσης και η θεωρία των δεικτών, τα άλλα θεωρητικά του επιτεύγματα παρουσιάζονται χωρίς αναφορά στον συγγραφέα. Αλλά αυτό δεν είναι Πρέπει να αναγνωριστεί ότι ο W. Ostwald και η σχολή του ανέβασαν τις χημικές μεθόδους ανάλυσης από το εμπειρικό σε ένα υψηλότερο, θεωρητικά δικαιολογημένο επίπεδο. Αυτό επέτρεψε να επιλεγούν εκ των προτέρων οι βέλτιστες συνθήκες για ανάλυση και τα κατάλληλα αντιδραστήρια , καθώς και για την πρόβλεψη συστηματικών λαθών.Ο διάσημος Ρώσος χημικός P.I.Walden έγραψε ότι τα βιβλία του V.Ostwald είναι ένας πραγματικός οδηγός για ανακαλύψεις στην αναλυτική χημεία.

Η υποτίμηση της σημασίας των χημικοαναλυτικών (και άλλων) εργασιών του W. Ostwald στη χώρα μας μπορεί να εξηγηθεί από δύο σχετικά τυχαίες περιστάσεις. Πρώτον, οι φιλοσοφικές ιδέες του W. Ostwald προκάλεσαν σφοδρή διαμάχη, στην οποία δέχθηκε έντονη κριτική από πολλούς διάσημους επιστήμονες και δημόσια πρόσωπα. Συγκεκριμένα, ο V.I. Lenin θεωρούσε τον Ostwald «έναν πολύ εξέχοντα χημικό και έναν πολύ μπερδεμένο φιλόσοφο». Η αρνητική στάση απέναντι στα φιλοσοφικά έργα του W. Ostwald μεταφέρθηκε εκούσια ή ακούσια στο σύνολο του έργου του. Δεύτερον, ως ένας από τους δημιουργούς της «φυσικής» θεωρίας των λύσεων, ο V. Ostwald διαφωνούσε έντονα με Ρώσους χημικούς, οι οποίοι ήταν κυρίως υποστηρικτές της «χημικής» θεωρίας των διαλυμάτων (D. I. Mendeleev, D. P. Konovalov, N. N. Beketov και άλλοι .) . Και οι δύο πλευρές έκαναν αναίτια σκληρές δηλώσεις. Αργότερα έγινε σαφές ότι, ουσιαστικά, κανένα από τα μέρη σε αυτή τη διαμάχη δεν είχε απόλυτο δίκιο, οι «χημικές» και «φυσικές» θεωρίες των λύσεων συνέκλιναν στις μελέτες για την ενυδάτωση ιόντων (I. A. Kablukov) και στη συνέχεια συγχωνεύτηκαν, αλλά οι απόηχοι του η παλιά διαμάχη ήταν ακόμα αισθητή σε όλο τον 20ό αιώνα.

Μετά την παραίτηση του W. Ostwald (1906) και τον τερματισμό της ενεργού έρευνάς του στον τομέα της χημείας, οι μαθητές και οι οπαδοί του ανέπτυξαν τη θεωρία της τιτρομετρικής ανάλυσης και συχνά συμβουλεύονταν τον δάσκαλό τους. Συγκεκριμένα, προσδιορίστηκαν οι σταθερές διάστασης πολλών δεικτών (E. Salm, 1907). Ένα σημαντικό επίτευγμα της σχολής Ostwald ήταν η μοντελοποίηση της διαδικασίας ογκομέτρησης με τη μορφή καμπυλών εξουδετέρωσης (J. Hildebrandt, 1913). Σε αυτή τη βάση, ήταν δυνατό να αξιολογηθεί η πιθανότητα τιτλοδότησης ισχυρών και ασθενών ηλεκτρολυτών, να υπολογιστούν τα όρια αραίωσης και τα σφάλματα που σχετίζονται με μια ανακριβή επιλογή δεικτών. Μεγάλη σημασία είχε η μονογραφία «Theory of alkalimetric and acidimetric titration» (1914) του Δανού Nils Bjerrum. Σε αυτό το βιβλίο, για πρώτη φορά, εμφανίστηκε μια σαφής σύσταση ποια οξέα και ποιες συγκεκριμένες βάσεις μπορούν να τιτλοδοτηθούν με αρκετά υψηλή ακρίβεια και ο Bjerrum απέδειξε θεωρητικά ότι εάν η σταθερά διάστασης είναι μικρότερη από 10 -10, η τιτλοδότηση είναι αδύνατη ακόμη και σε σχετικά συγκεντρωμένη λύσεις.

Η εφεύρεση των ρυθμιστικών διαλυμάτων είχε τη μεγαλύτερη πρακτική σημασία για την ανάπτυξη της αναλυτικής χημείας εκείνα τα χρόνια. Από θεωρητική άποψη, η εισαγωγή της έννοιας του «δείκτη υδρογόνου» (pH) ήταν πολύ σημαντική. Και οι δύο καινοτομίες εμφανίστηκαν ως αποτέλεσμα της χρήσης των ιδεών του Ostwald για τις ιοντικές ισορροπίες, αλλά οι πρώτοι που τις χρησιμοποίησαν δεν ήταν αναλυτές, αλλά βιοχημικοί. Το 1900, οι O. Fernbach και L. Uben μελέτησαν τη δραστηριότητα ορισμένων ενζύμων σε διαφορετική οξύτητα του διαλύματος και κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η σχετική σταθερότητα της ενζυμικής δραστηριότητας όταν προστίθενται οξέα ή αλκάλια εξηγείται από την παρουσία στο ίδιο διάλυμα ένα μείγμα μονο- και διυδροφωσφορικών («ένα μείγμα, όπως ο ρυθμιστικός δίσκος του αυτοκινήτου, εξασθενεί την επίδραση οξέων και βάσεων»). Λίγο αργότερα, ο Ούγγρος βιοχημικός P. Sili άρχισε να εισάγει σκόπιμα ρυθμιστικά διαλύματα με γνωστή και περίπου σταθερή συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου στα υπό μελέτη δείγματα ορού αίματος. Προφανώς, στην πρακτική της χημικής ανάλυσης, τα διαλύματα οξικού και ρυθμιστικού διαλύματος αμμωνίας ήταν τα πρώτα που χρησιμοποιήθηκαν από τον B. Fels (μαθητή του Nernst) το 1904.

Διερευνώντας τη δραστηριότητα των ενζύμων σε διαφορετική οξύτητα διαλυμάτων, ο Δανός βιοχημικός Søren Sørensen το 1909 βρήκε ότι η αλλαγή στη δραστηριότητα του ενζύμου δεν καθορίζεται από τη φύση του προστιθέμενου οξέος ούτε καν από τη συγκέντρωσή του, αλλά από τη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου που δημιουργούνται. με την προσθήκη οξέος. Οι υπολογισμοί της ενζυματικής δραστηριότητας απλοποιούνταν σημαντικά εάν χρησιμοποιήθηκε ως επιχείρημα ο δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης αυτών των ιόντων, λαμβανόμενος με το αντίθετο πρόσημο, δηλ. δείκτης υδρογόνου. Είναι αλήθεια ότι ο S. Sørensen χρησιμοποίησε στρογγυλεμένες (ακέραιες) τιμές pH. Λίγο αργότερα, αναπτύχθηκαν αρκετά ακριβείς μέθοδοι για τη μέτρηση αυτού του δείκτη. Βασίστηκαν στη χρήση ενός συνόλου έγχρωμων δεικτών οξέος-βάσης ή σε ποτενσιομετρικές μετρήσεις. Ο Isaac Moritz Kolthoff (1894-1997), ένας νεαρός Ολλανδός αναλυτικός χημικός εκείνη την εποχή (1921), συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη και των δύο μεθόδων για τη μέτρηση του pH. Αργότερα (1927) μετακόμισε στις ΗΠΑ, όπου για πολλές δεκαετίες υπήρξε ο γενικά αναγνωρισμένος ηγέτης των Αμερικανών αναλυτικών χημικών.

Το 1926, ο I.M. Kolthof δημοσίευσε μια εξαιρετική μονογραφία «Volume Analysis», η οποία συνόψιζε τις θεωρητικές βάσεις της τιτρομετρικής ανάλυσης γενικά. Ήταν τόσο σημαντικό για την τύχη αυτής της μεθόδου όσο και η μονογραφία του Mohr στην εποχή της. Στη συνέχεια, με βάση αυτό το βιβλίο, ο I. M. Koltgof συνέταξε ένα εγχειρίδιο δύο τόμων για την τιτρομετρική ανάλυση και στη συνέχεια ένα εγχειρίδιο αναλυτικής χημείας για φοιτητές αμερικανικών πανεπιστημίων.

Στον πρόλογο της μονογραφίας, ο I. M. Koltgof έγραψε: «Το γεγονός ότι τολμώ να συγκεντρώσω τα επιστημονικά θεμέλια της ογκομετρικής ανάλυσης στο προτεινόμενο βιβλίο δικαιολογείται από τη δυνατότητα, με τη βοήθεια της θεωρητικής γνώσης, όχι μόνο να βελτιώσω γνωστές μεθόδους, αλλά και να βρουν καινούργια. Για να γίνει αυτό, πρέπει να εξετάσετε λεπτομερώς την αντίστοιχη αντίδραση, καθώς και τη δράση του δείκτη από την άποψη του νόμου της δράσης της μάζας. Όταν το σύστημα βρίσκεται σε ισορροπία, η μαθηματική ανάλυση προσδιορίζει σχετικά απλά τη δυνατότητα ογκομέτρησης, εύρεσης βέλτιστων συνθηκών, καθώς και σφαλμάτων ογκομέτρησης... Έτσι, οι νέες μέθοδοι δεν χρειάζεται να αναζητηθούν καθαρά εμπειρικά, αλλά για το μεγαλύτερο μέροςμπορούν ήδη να συναχθούν θεωρητικά. Εκτός από τη γενίκευση και την πειραματική επαλήθευση των αποτελεσμάτων που είχαν προηγουμένως ληφθεί από τους J. Gillebrandt, E. Salm, N. Bjerrum και άλλους φυσικούς χημικούς της σχολής W. Ostwald, στην οποία ανήκε ιδεολογικά ο ίδιος ο I. M. Kolthoff, ο συγγραφέας πρότεινε πολλά νέα διατάξεις, επιβεβαιώνοντάς τις με υπολογισμούς και πειράματα. Πραγματοποιήθηκε λεπτομερής μαθηματική ανάλυση των καμπυλών ογκομέτρησης (ύψος άλματος, υπολογισμός του δυναμικού στο σημείο ισοδυναμίας, κριτήρια ογκομέτρησης για μείγματα κ.λπ.). Συγκρίνονται τα σφάλματα τιτλοδότησης που προκαλούνται από διαφορετικούς παράγοντες. Ταυτόχρονα, ο I.M. Koltgof πίστευε ότι αξιόπιστες θεωρητικές προβλέψεις μπορούν να γίνουν μόνο για αντιδράσεις εξουδετέρωσης, κατακρήμνισης και συμπλοκοποίησης. Ο χαμηλός ρυθμός επίτευξης ισορροπίας και η σταδιακή φύση πολλών διεργασιών οξειδοαναγωγής θα πρέπει να μειώσουν σημαντικά την αξία των θεωρητικών προβλέψεων που σχετίζονται με την οξειδοαναγωγή.

Τα θεωρητικά θεμέλια της οξειδοαναγωγικής τιτλοδότησης δημιουργήθηκαν από τον R. Peters το 1898. Επίσης, επαλήθευσε σε πολυάριθμα πειράματα την εφαρμογή και την ορθότητα του διάσημου τύπου Nernst (1889), που χρησιμοποιήθηκε για τη σχεδίαση των καμπυλών τιτλοδότησης οξειδοαναγωγής. Ο F. Krotogino (πραγματικά δυναμικά, η επίδραση του pH) και άλλοι συγγραφείς εργάστηκαν με επιτυχία στην ίδια περιοχή. Τα έργα του ίδιου του Kolthoff στον τομέα της οξειδοαναγωγής σχετίζονταν επίσης με την εξίσωση Nernst, αλλά ο συγγραφέας εξέτασε λεπτομερώς τις κινητικές πτυχές των διεργασιών οξειδοαναγωγής, συμπεριλαμβανομένων των καταλυτικών επιδράσεων και των επαγόμενων αντιδράσεων, μελέτησε τους παράγοντες που επηρεάζουν το δυναμικό στο σημείο ισοδυναμίας. Σε άλλα έργα του, ο I. M. Koltgof δημιούργησε πράγματι τη θεωρία της ποτενσιομετρικής και της αμπερομετρικής ογκομέτρησης. Συγκρίνοντας το βιβλίο του I. M. Kolthof για τη θεωρία της τιτρομετρικής ανάλυσης με τις αντίστοιχες ενότητες των σημερινών εγχειριδίων αναλυτικής χημείας, δεν μπορεί παρά να εκπλαγεί κανείς πόσο μοντέρνο φαίνεται να είναι το περιεχόμενο και το ύφος του βιβλίου που γράφτηκε πριν από 80 χρόνια.

Οι ενόργανες μέθοδοι ανάλυσης πήραν το όνομά τους λόγω της χρήσης κατάλληλων εργαλείων. Σύμφωνα με την IUPAC (Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας), ένα όργανο είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται για την παρατήρηση ενός συγκεκριμένου αντικειμένου, μέτρου ή αναφοράς δεδομένων σχετικά με την κατάσταση μιας ουσίας. Η συσκευή αντικαθιστά τις ενέργειες ενός ατόμου, συμπληρώνει ή αυξάνει τις δυνατότητές της.

Στις ενόργανες μεθόδους ανάλυσης, διάφοροι τύποι οργάνων χρησιμοποιούνται ως εργαλεία, σχεδιασμένα για τη διεξαγωγή βασικών διαδικασιών ανάλυσης, τη μέτρηση των φυσικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων των ουσιών και επίσης για την καταγραφή των αποτελεσμάτων των μετρήσεων. Λόγω των σύγχρονων μηχανογραφημένων οργάνων, η ευαισθησία της ανάλυσης μπορεί να αυξηθεί σημαντικά. Πολλές φυσικοχημικές ιδιότητες είναι συγκεκριμένες.

Όλες οι οργανικές (φυσικές και φυσικοχημικές) μέθοδοι βασίζονται στη μέτρηση των αντίστοιχων φυσικών μεγεθών που χαρακτηρίζουν την αναλυόμενη ουσία στο αναλυόμενο αντικείμενο.

Για κάθε ενόργανη μέθοδο χρησιμοποιείται ένα κατάλληλο αναλυτικό σήμα. Ο Πίνακας 1 δίνει παραδείγματα αναλυτικών σημάτων και των αντίστοιχων μεθόδων τους, τα οποία ανήκουν σε δύο μεγάλες ομάδες - ηλεκτροχημικές μεθόδους ανάλυσης και οπτικές μεθόδους ανάλυσης. Οι ίδιες ομάδες περιλαμβάνουν κάποιες άλλες μεθόδους που δεν εμφανίζονται στον πίνακα. Για παράδειγμα, οι οπτικές μέθοδοι περιλαμβάνουν τη φωταύγεια, την ατομική απορρόφηση και άλλες φασματοσκοπικές μεθόδους, τη νεφελομετρία, τη θολερότητα και την πολωσιμετρία.

Εκτός από τις ηλεκτροχημικές και οπτικές μεθόδους, είναι γνωστές και άλλες ομάδες μεθόδων. Έτσι, για παράδειγμα, οι μέθοδοι στις οποίες μετράται η ραδιενέργεια αναφέρονται ως μέθοδοι πυρηνικής φυσικής. Χρησιμοποιούνται επίσης φασματομετρικές μέθοδοι μάζας, θερμικές μέθοδοι κ.λπ.. Αυτή η ταξινόμηση είναι υπό όρους και δεν είναι η μόνη δυνατή.

Εξάρτηση του αναλυτικού σήματος από το περιεχόμενο της αναλυόμενης ουσίας Χονομάζεται συνάρτηση βαθμονόμησης. Γράφεται ως εξίσωση της μορφής I=f(C). Σε αυτή την εξίσωση, το σύμβολο ντουποδεικνύουν την περιεκτικότητα της αναλυόμενης ουσίας Χ, οι οποίες μπορούν να εκφραστούν σε διαφορετικές μονάδες, για παράδειγμα, μονάδες της ποσότητας μιας ουσίας (mol), μονάδες μάζας (g, kg), μονάδες μοριακής συγκέντρωσης (mol / dm 3). Αυτές οι μονάδες είναι ευθέως ανάλογες μεταξύ τους. Το μέγεθος του αναλυτικού σήματος υποδηλώνεται γενικά με το σύμβολο Εγώ, αν και χρησιμοποιούνται ειδικοί προσδιορισμοί σε ορισμένες μεθόδους (βλ. Πίνακα 1). Σε κάθε μέθοδο, οι λειτουργίες βαθμονόμησης είναι του ίδιου τύπου, αλλά η ακριβής μορφή της συνάρτησης βαθμονόμησης για μια συγκεκριμένη τεχνική εξαρτάται από τη φύση της ουσίας που προσδιορίζεται. Χκαι συνθήκες μέτρησης σήματος. Έτσι, σε όλες τις παραλλαγές της διαθλασιμετρικής ανάλυσης, το αναλυτικό σήμα είναι ο δείκτης διάθλασης της δέσμης φωτός (n), ο οποίος εξαρτάται γραμμικά από το περιεχόμενο της ουσίας Χστο διάλυμα δοκιμής ( Εγώ= n = a + k C). Αυτό σημαίνει ότι στον διαθλασιμετρικό προσδιορισμό οποιασδήποτε ουσίας, η καμπύλη βαθμονόμησης είναι ευθεία, αλλά δεν διέρχεται από την αρχή των συντεταγμένων (Εικ. 1). Οι αριθμητικές τιμές των σταθερών a και k εξαρτώνται από το ποιο συστατικό προσδιορίζεται και υπό ποιες συνθήκες (διαλύτης, θερμοκρασία, μήκος κύματος) μετράται ο δείκτης διάθλασης.

Πίνακας 1. Παραδείγματα ενόργανων μεθόδων ανάλυσης

Ηλεκτροχημικές μέθοδοι	Αναλυτικό σήμα	Τύπος λειτουργίας βαθμονόμησης
	Πρωτοβάθμια, Ι	Δευτεροβάθμια, Ι*
Αγωγομετρία	Ηλεκτρική αντίσταση, R	ηλεκτρική αγωγιμότητα, μεγάλο	μεγάλο= a + k
Ποτενσιομετρία	Ε.Δ.Σ. ηλεκτροχημικό ντουλάπι, μι	δυναμικό ηλεκτροδίου, μι	μι= α + ημερολόγιο β
Βολταμετρία	τρέχουσα ισχύς, Εγώ	Περιορίστε το διάχυτο ρεύμα, Εγώ ρε	Εγώ ρε= κ
Κουλομετρία	Η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας Q
Ηλεκτροβαρυμετρία	Η μάζα του προϊόντος ηλεκτρόλυσης, Μ
Οπτικές μέθοδοι	Αναλυτικό σήμα	Τύπος λειτουργίας βαθμονόμησης
	Πρωτοβάθμια, Ι	Δευτεροβάθμια, Ι*
Φασματική ανάλυση ατομικής εκπομπής	Φωτορεύμα, Εγώ; σχετικό μαύρισμα, μικρό	Εγώ= a C β μικρό= a + k lg C
Φασματοφωτομετρία	Οπτική πυκνότητα, ρε	ρε = μεγάλοντο
Διαθλασιμετρία	δείκτη διάθλασης, n	n = n - n ο	n = n 0 + kC

Σε πολλές μεθόδους, η εξάρτηση του σήματος από τη συγκέντρωση περιγράφεται από μη γραμμικές συναρτήσεις, για παράδειγμα, στην ανάλυση φωταύγειας, αυτή είναι μια εκθετική συνάρτηση ( Εγώ\u003d kC n), στην ποτενσιομετρία - μια λογαριθμική συνάρτηση (E \u003d E 0 + k lgC) κ.λπ. Παρά αυτές τις διαφορές, όλες οι λειτουργίες βαθμονόμησης είναι παρόμοιες στο ότι όσο αυξάνεται η τιμή του C (το περιεχόμενο της αναλυόμενης ουσίας Χ) το μέγεθος του σήματος αλλάζει συνεχώς, και κάθε τιμή του C αντιστοιχεί μόνο σε μία τιμή Εγώ.

Οι λειτουργίες βαθμονόμησης καθορίζονται πειραματικά με τη χρήση τυπικών δειγμάτων αναφοράς (πρότυπα) που περιέχουν διαφορετικές ακριβώς γνωστές ποσότητες της προς προσδιορισμό ουσίας. Χ.Τα δεδομένα που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της μέτρησης του σήματος για κάθε πρότυπο επιτρέπουν τη συνάρτηση βαθμονόμησης να παρουσιάζεται με τη μορφή πίνακα, γραφήματος ή αλγεβρικού τύπου. Εάν τώρα μετρήσουμε το αναλυτικό σήμα του δείγματος δοκιμής με το ίδιο όργανο υπό τις ίδιες συνθήκες με το σήμα του προτύπου, τότε με βάση το μέγεθος ενός τέτοιου σήματος θα είναι δυνατός ο προσδιορισμός του περιεχομένου Χστο δείγμα δοκιμής χρησιμοποιώντας τη λειτουργία βαθμονόμησης.

Είναι εύκολο να υπολογιστεί το αποτέλεσμα της ανάλυσης εάν το σήμα Εγώευθέως ανάλογη με την περιεκτικότητα της αναλυόμενης ουσίας Χ.Εάν δεν υπάρχει τέτοια αναλογική εξάρτηση, τότε το άμεσα μετρούμενο (πρωτεύον) αναλυτικό σήμα Εγώμετατρέπεται σε δευτερεύον αναλυτικό σήμα Εγώ*. Η μέθοδος μετατροπής επιλέγεται έτσι ώστε το δευτερεύον αναλυτικό σήμα Εγώ* ήταν ευθέως ανάλογο με την ποσότητα της αναλυόμενης ουσίας Χ.Έτσι, για παράδειγμα, η ηλεκτρική αντίσταση του διαλύματος ( R) εξαρτάται κατά κάποιο τρόπο από τη συγκέντρωση του διαλυμένου ηλεκτρολύτη (C). Η αντίσταση του διαλύματος που αναλύεται είναι εύκολο να μετρηθεί, αλλά μπορεί να εφαρμοστεί Rως αναλυτικό σήμα δεν είναι βολικό γιατί όσο αυξάνεται το C, η τιμή Rμειώνεται, και μη γραμμικά. Επομένως, στην αγωγομετρική ανάλυση, το δευτερεύον σήμα είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα του διαλύματος μεγάλο, που σχετίζεται με την αντίσταση Rμε τον ακόλουθο τύπο:

Αγωγιμότητα διαλύματος μεγάλοαυξάνεται αναλογικά καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση του διαλυμένου ισχυρού ηλεκτρολύτη. Επιπλέον, όλων των αξιών μεγάλοπου λαμβάνονται για διαλύματα του ίδιου τύπου με διαφορετικές συγκεντρώσεις Χ, μπορείτε να αφαιρέσετε την ίδια τιμή μεγάλο 0 - ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός διαλύματος που δεν περιέχει Χ.«Διορθωμένη» τιμή ηλεκτρικής αγωγιμότητας μεγάλο* = μεγάλο - μεγάλοΤο 0 δεν εξαρτάται μόνο γραμμικά από τη συγκέντρωση Χ, αλλά ευθέως ανάλογη με τη συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη στο διάλυμα, δηλαδή μεγάλο* = kC.

Ρύζι. 1.1. Τυπικά γραφήματα βαθμονόμησης για ορισμένες μεθόδους οργάνων: 1 - διαθλασιμετρία. 2 - ανάλυση φωταύγειας. 3 - ποτενσιομετρία

Αυτή η τεχνική ονομάζεται αφαίρεση υποβάθρου. Σε ενόργανες μεθόδους, χρησιμοποιείται πολύ συχνά. Πολλές συσκευές ρυθμίζονται πριν από την έναρξη της μέτρησης έτσι ώστε να δείχνουν αμέσως το διορθωμένο σήμα, το οποίο είναι ευθέως ανάλογο με το C. Η κλίμακα μιας τέτοιας συσκευής μπορεί να βαθμονομηθεί απευθείας σε μονάδες συγκέντρωσης. Μερικές φορές, για να εξασφαλίσουν τη γραμμικότητα των γραφημάτων βαθμονόμησης, μετατρέπουν όχι την τεταγμένη, αλλά την τετμημένη. Για παράδειγμα, στην ποτενσιομετρική ανάλυση, τα περιεχόμενα δεν σχεδιάζονται κατά μήκος του οριζόντιου άξονα Χ, και τον λογάριθμό του. Και σε ορισμένες παραλλαγές της φασματικής ανάλυσης, πραγματοποιείται διπλός μετασχηματισμός - τόσο το σήμα όσο και η συγκέντρωση είναι λογαριθμικά και στη συνέχεια δημιουργείται μια ευθύγραμμη γραφική εξάρτηση lgIαπό lgC.

Τα τελευταία χρόνια, χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο οργανικές μέθοδοι ανάλυσης, οι οποίες έχουν πολλά πλεονεκτήματα: γρήγορη ανάλυση, υψηλή ευαισθησία, δυνατότητα ταυτόχρονου προσδιορισμού πολλών στοιχείων, συνδυασμός πολλών μεθόδων, αυτοματοποίηση και χρήση υπολογιστών για την επεξεργασία των αποτελεσμάτων ανάλυση. Κατά κανόνα, σε οργανικές μεθόδους ανάλυσης χρησιμοποιούνται αισθητήρες (αισθητήρες) και πρώτα απ 'όλα χημικοί αισθητήρες, οι οποίοι παρέχουν πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση του περιβάλλοντος στο οποίο βρίσκονται. Οι αισθητήρες συνδέονται με το σύστημα συσσώρευσης και αυτόματης επεξεργασίας πληροφοριών. Οι πιο σημαντικές μέθοδοι ενόργανης ανάλυσης παρατίθενται στον Πίνακα 16.1. Μια λεπτομερής συζήτηση για τις εργαλειακές μεθόδους ανάλυσης είναι πέρα ​​από το πεδίο αυτού του μαθήματος. Αυτό είναι το αντικείμενο της αναλυτικής χημείας. Ας σταθούμε σε μερικές μεθόδους που βασίζονται στους νόμους και τις αρχές που συζητήθηκαν νωρίτερα σε αυτό το μάθημα χημείας.

ηλεκτροχημική μέθοδο.Οι πιο εφαρμόσιμες ηλεκτροχημικές μέθοδοι ανάλυσης είναι η ποτενσιομετρική, η πολογραφική και η αγωγιμότητα.

Ποτενσιομετρική μέθοδοςβασίζεται στη μέτρηση των δυναμικών ηλεκτροδίων, τα οποία εξαρτώνται από τη δραστηριότητα των ιόντων, και σε αραιά διαλύματα - από τη συγκέντρωση των ιόντων. Τα δυναμικά των μεταλλικών ηλεκτροδίων προσδιορίζονται από την εξίσωση Nernst ( Εξίσωση 18.3)

Κατά συνέπεια, η τιμή του δυναμικού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί η συγκέντρωση των ιόντων. Η κυψέλη μέτρησης αποτελείται από ένα ηλεκτρόδιο αναφοράς μέτρησης (δείκτης), το οποίο δεν είναι ευαίσθητο στην προς προσδιορισμό ουσία.

Όλο και διαδεδομένη χρήση ιοντοεκλεκτικόηλεκτρόδια, στα όρια φάσης, τα οποία προχωρούν σε αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων. Το δυναμικό ενός ηλεκτροδίου επιλεκτικού ιόντος εξαρτάται από τη δραστηριότητα και σε αραιά διαλύματα - από τη συγκέντρωση ιόντων σύμφωνα με την εξίσωση Nernst (Εξίσωση 18.3) Τα πιο ευρέως γνωστά ιοντοεκλεκτικά ηλεκτρόδια για τη μέτρηση του pH. Μια αντίδραση ανταλλαγής ιόντων λαμβάνει χώρα στην επιφάνεια του γυάλινου ηλεκτροδίου

Κατιόντα γυαλιού ( , , ),

ο δείκτης p σημαίνει λύση.

Ένα δυναμικό άλμα εμφανίζεται στη διεπιφάνεια μεταξύ γυαλιού και διαλύματος, το μέγεθος του οποίου εξαρτάται από τη δραστηριότητα των ιόντων υδρογόνου

Η κυψέλη μέτρησης με γυαλί και βοηθητικά ηλεκτρόδια συνδέεται με μια συσκευή pH - έναν μετρητή που έχει σχεδιαστεί για τη μέτρηση του pH των διαλυμάτων.

Η βιομηχανία παράγει επίσης ιοντοεκλεκτικά ηλεκτρόδια για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των Na, K, NH, Cl (όριο προσδιορισμού mol/l) και ιόντων Ca, Mg, NO (όριο προσδιορισμού mol/l).

πολογραφικήη μέθοδος προτάθηκε από τον Τσέχο επιστήμονα J. Geyerovsky το 1922. Σε αυτή τη μέθοδο, κατασκευάζονται καμπύλες τάσης-ρεύματος για ένα στοιχείο που έχει δύο ηλεκτρόδια, συνήθως υδραργύρου, το ένα ηλεκτρόδιο στάζει, το δεύτερο είναι ακίνητο με μεγάλη επιφάνεια. Το αναλυόμενο διάλυμα χύνεται στο κελί. Όταν περάσει το ρεύμα, το αναλυόμενο ιόν εναποτίθεται σε μια σταγόνα υδραργύρου και διαλύεται σε αυτήν την σταγόνα:

Η τάση του στοιχείου καθορίζεται κυρίως από το δυναμικό του ηλεκτροδίου που στάζει, στο οποίο εμφανίζεται σημαντική συγκέντρωση πόλωσης, καθώς έχει μικρή επιφάνεια και, κατά συνέπεια, υψηλή πυκνότητα ρεύματος. Η ανάκτηση των ιόντων του προχωρά στη λειτουργία περιορισμού ρεύματος, η οποία για ένα ηλεκτρόδιο που στάζει έχει την έκφραση:

όπου K1 και K2 είναι σταθερές.

D είναι ο συντελεστής διάχυσης.

m είναι η μάζα μιας σταγόνας υδραργύρου.

t είναι ο χρόνος σχηματισμού σταγόνων.

c είναι η συγκέντρωση του αναλυόμενου μετάλλου στο διάλυμα.

Το δυναμικό του ηλεκτροδίου υδραργύρου καθορίζεται από τη φύση των εκφορτιζόμενων ιόντων και το ρεύμα, το οποίο εξαρτάται από τη συγκέντρωση των ιόντων:

πού είναι το δυναμικό ημικύματος που καθορίζεται από τη φύση των ιόντων;

Περιοριστικό ρεύμα.

Εάν υπάρχει ένα ιόν εκκένωσης στο διάλυμα, τότε η πολογραφική καμπύλη (πολαρόγραμμα) έχει ένα κύμα, παρουσία πολλών ιόντων - πολλών κυμάτων. Ο τύπος των ιόντων καθορίζεται από την τιμή του δυναμικού μισού κύματος και η συγκέντρωσή τους καθορίζεται από το μέγεθος του περιοριστικού ρεύματος. Έτσι, η πολογραφική μέθοδος καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης πολλών ιόντων σε ένα διάλυμα.

Αγωγομετρία.Η ηλεκτρική αγωγιμότητα των αραιωμένων διαλυμάτων είναι ανάλογη της συγκέντρωσης των ηλεκτρολυτών. Επομένως, προσδιορίζοντας την ηλεκτρική αγωγιμότητα και συγκρίνοντας την τιμή που προκύπτει με την τιμή στο γράφημα βαθμονόμησης, μπορεί κανείς να βρει τη συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη στο διάλυμα. Η αγωγιμότητα, για παράδειγμα, προσδιορίζει τη συνολική περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες σε νερό υψηλής καθαρότητας.

Χρωματογραφική ανάλυση.Ανάλυση με βάση χρωματογραφία , που επιτρέπει τον διαχωρισμό μειγμάτων δύο και πολλών συστατικών αερίων, υγρών και διαλυμένων ουσιών με μεθόδους ρόφησης υπό δυναμικές συνθήκες. Η ανάλυση πραγματοποιείται με τη χρήση ειδικών συσκευών - χρωματογράφων. Έχουν αναπτυχθεί διάφορες μέθοδοι ανάλυσης, οι οποίες ταξινομούνται ανάλογα με τον μηχανισμό της διεργασίας και τη φύση των σωματιδίων (μοριακή, ιοντοανταλλακτική, κατακρήμνιση, χρωματογραφία καταμερισμού). Η μοριακή χρωματογραφία βασίζεται στη διαφορετική απορροφητικότητα των μορίων σε προσροφητικά, η ιοντοανταλλακτική χρωματογραφία - στη διαφορετική ικανότητα ανταλλαγής ιόντων διαλύματος. Η χρωματογραφία καθίζησης χρησιμοποιεί τη διαφορετική διαλυτότητα των ιζημάτων που σχηματίζονται από τα συστατικά του αναλυόμενου μείγματος όταν αλληλεπιδρούν με αντιδραστήρια που εναποτίθενται σε ένα φορέα. Η χρωματογραφία κατανομής βασίζεται στη διαφορετική κατανομή των ουσιών μεταξύ δύο μη αναμίξιμων υγρών. Η μοριακή (υγρή προσρόφηση), η χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων και η χρωματογραφία καθίζησης πραγματοποιείται συνήθως σε χρωματογραφικές στήλες, αντίστοιχα, με ένα προσροφητικό, ένα υλικό ανταλλαγής ιόντων ή έναν αδρανή φορέα με ένα αντιδραστήριο. Η χρωματογραφία κατάτμησης εκτελείται συνήθως σε χαρτί ή σε ένα λεπτό στρώμα απορροφητικού.

Τα πλεονεκτήματα της χρωματογραφικής μεθόδου ανάλυσης περιλαμβάνουν την ταχύτητα και την αξιοπιστία, την ικανότητα προσδιορισμού πολλών συστατικών ενός μείγματος ή διαλύματος.

Οπτικές μέθοδοι ανάλυσης.Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται στη μέτρηση των οπτικών ιδιοτήτων μιας ουσίας και στη μελέτη της αλληλεπίδρασης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με άτομα ή μόρια της αναλυόμενης ουσίας, προκαλώντας ακτινοβολία, απορρόφηση ή ανάκλαση ακτίνων. Περιλαμβάνουν φασματικές μεθόδους εκπομπής, φωταύγειας και απορρόφησης.

Οι μέθοδοι που βασίζονται στη μελέτη των φασμάτων ακτινοβολίας ονομάζονται φασματικές μεθόδους εκπομπήςανάλυση. Στη μέθοδο της φασματοσκοπίας εκπομπής, ένα δείγμα ουσίας θερμαίνεται σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες (2000-15000 ) . Η ουσία, εξατμιζόμενη, διασπάται σε άτομα ή ιόντα, τα οποία δίνουν ακτινοβολία. Περνώντας μέσα από τον φασματογράφο, η ακτινοβολία αποσυντίθεται σε συστατικά με τη μορφή ενός φάσματος έγχρωμων γραμμών. Η σύγκριση αυτού του φάσματος με τα δεδομένα αναφοράς για τα φάσματα των στοιχείων καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του τύπου του στοιχείου και η ποσότητα της ουσίας μπορεί να προσδιοριστεί από την ένταση των φασματικών γραμμών. Η μέθοδος καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό μικρο- και υπερμικρο-ποσοτήτων μιας ουσίας, την ανάλυση πολλών στοιχείων και σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Μια παραλλαγή της ανάλυσης εκπομπών είναι φωτομετρία φλόγας εκπομπής,στην οποία το διάλυμα δοκιμής εισάγεται σε άχρωμη φλόγα καυστήρα. Ο τύπος της ουσίας κρίνεται από την αλλαγή στο χρώμα της φλόγας και η συγκέντρωση της ουσίας από την ένταση του χρωματισμού της φλόγας. Η ανάλυση πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας μια συσκευή - ένα φωτόμετρο φλόγας. Η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για την ανάλυση αλκαλίων, μετάλλων αλκαλικών γαιών και μαγνησίου.

Οι μέθοδοι που βασίζονται στη φωταύγεια της αναλυόμενης ουσίας υπό την επίδραση της υπεριώδους (φωτοφωταύγειας), των ακτίνων Χ (ρετρογονοφωταύγεια) και των ραδιενεργών (ραδιοφωταύγειας) ακτίνων ονομάζονται φωτοβόλος.Ορισμένες ουσίες έχουν ιδιότητες φωταύγειας, άλλες ουσίες μπορεί να φωτοβολούν μετά από επεξεργασία με ειδικά αντιδραστήρια. Η μέθοδος ανάλυσης φωταύγειας χαρακτηρίζεται από πολύ υψηλή ευαισθησία (έως σολφωταυγείς ακαθαρσίες)

Οι μέθοδοι που βασίζονται στην ακτινοβολία ονομάζονται φασματική απορρόφηση.Όταν το φως διέρχεται από ένα διάλυμα, το φως ή τα συστατικά του είτε απορροφώνται είτε αντανακλώνται. Η φύση και η συγκέντρωση της ουσίας κρίνεται από το μέγεθος της απορρόφησης ή της ανάκλασης των ακτίνων.

Σύμφωνα με τον νόμο Bouguer - Lambert - Beer, η εξάρτηση της μεταβολής της έντασης της φωτεινής ροής που διέρχεται από το διάλυμα από τη συγκέντρωση της έγχρωμης ουσίας στο διάλυμα Με, εκφράζεται με την εξίσωση

όπου I0 και I είναι η ένταση της φωτεινής ροής που προσπίπτει στο διάλυμα και διέρχεται από το διάλυμα.

– συντελεστής απορρόφησης φωτός, ανάλογα με τη φύση της διαλυμένης ουσίας (μοριακός συντελεστής).

είναι το πάχος του στρώματος διαλύματος που απορροφά το φως.

Με τη μέτρηση της μεταβολής της έντασης της φωτεινής ροής, είναι δυνατός ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης της αναλυόμενης ουσίας. Ο προσδιορισμός πραγματοποιείται με τη χρήση φασματοφωτόμετρων και φωτοχρωμόμετρων.

Στα φασματοφωτόμετραχρησιμοποιώντας μονοχρωματικό φως φωτοχρωμόμετρα -ορατό φως. Συγκρίνετε τα δεδομένα που λαμβάνονται κατά τη μέτρηση με βαθμονομημένα γραφήματα που βασίζονται σε τυπικά διαλύματα.

Εάν η απορρόφηση των ακτίνων μετριέται από τα άτομα της αναλυόμενης ουσίας, τα οποία λαμβάνονται με ψεκασμό ενός διαλύματος της αναλυόμενης ουσίας στη φλόγα ενός καυστήρα, τότε η μέθοδος ονομάζεται ατομική απορρόφηση(φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης). Η μέθοδος επιτρέπει την ανάλυση ουσιών σε πολύ μικρές ποσότητες.

Μια οπτική μέθοδος που βασίζεται στην ανάκλαση του φωτός από στερεά σωματίδια που αιωρούνται σε ένα διάλυμα ονομάζεται νεφελομετρική.Η ανάλυση πραγματοποιείται με νεφελομετρικά όργανα.

Έτσι, η χρήση των νόμων της ηλεκτροχημείας, της ρόφησης, της εκπομπής, της απορρόφησης ή ανάκλασης της ακτινοβολίας και της αλληλεπίδρασης των σωματιδίων με τα μαγνητικά πεδία, κατέστησε δυνατή τη δημιουργία μεγάλος αριθμόςοργανικές μέθοδοι ανάλυσης, που χαρακτηρίζονται από υψηλή ευαισθησία, ταχύτητα και αξιοπιστία προσδιορισμού, δυνατότητα ανάλυσης συστημάτων πολλαπλών συστατικών.

Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο

1. Ποιες αρχές διέπουν τις ποτενσιομετρικές και πολογραφικές μεθόδους ανάλυσης;

2. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των αρχών των φασματικών μεθόδων ανάλυσης εκπομπής και της φασματικής απορρόφησης;

3. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ φασματοφωτομετρίας και φωτοχρωματομετρίας;

4. Υπολογίστε τη μείωση της συγκέντρωσης των ιόντων κυανίου στα λύματα μετά από ανιονισμό ΟΗ εάν η συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ αυξήθηκε κατά 34 mg/l.

5. Υπολογίστε τη μείωση της συγκέντρωσης των ιόντων καδμίου στα λύματα μετά από κατιονισμό Na, εάν η συγκέντρωση των ιόντων νατρίου αυξήθηκε κατά 46 mg/l.

6. Υπολογίστε τη μείωση της συγκέντρωσης των ιόντων υδραργύρου στα λύματα μετά από κατιονισμό Na, εάν η συγκέντρωση των ιόντων νατρίου αυξήθηκε κατά 69 mg/l.

7. Υπολογίστε τη θεωρητική ωριαία κατανάλωση υποχλωριώδους νατρίου για την οξείδωση ιόντων κυανίου σε λύματα που περιέχουν 26 mg / l CN - εάν απορρίπτονται λύματα βάρους 1000 τόνων την ημέρα (πληθ. 1,02 g / cm 3).

8. Υπολογίστε το όριο ανίχνευσης μιας ουσίας εάν η οριακή συγκέντρωση είναι 10–7 mol/l και ο όγκος του διαλύματος είναι 20 ml.

Γενικό συμπέρασμα

Η Χημεία, η οποία μελετά τις ουσίες και τους νόμους του μετασχηματισμού τους, καλύπτει μια τεράστια περιοχή της ανθρώπινης γνώσης. Αυτό το εγχειρίδιο περιγράφει τους πιο γενικούς νόμους της χημείας και των χημικών διεργασιών που είτε δεν μελετήθηκαν είτε μερικώς μελετήθηκαν στο σχολείο: το κβαντομηχανικό μοντέλο των ατόμων και ο περιοδικός νόμος των στοιχείων του D.I. Mendeleev, μοντέλα χημικών δεσμών σε μόρια και στερεά, χημικά στοιχεία θερμοδυναμική, νόμοι χημικής κινητικής, χημικές διεργασίες σε διαλύματα, καθώς και οξειδοαναγωγικές, ηλεκτροχημικές, πυρηνικές χημικές διεργασίες και συστήματα. Εξετάζονται οι ιδιότητες των μετάλλων και των μη μετάλλων, ορισμένες οργανικές ενώσεις και πολυμερή, δίνονται οι βασικές έννοιες της χημικής ταυτοποίησης. Αποδεικνύεται ότι πολλά περιβαλλοντικά προβλήματα προκαλούνται από χημικές διεργασίες που προκαλούνται από ανθρώπινες δραστηριότητες σε διάφορους τομείς. Υποδεικνύονται οι δυνατότητες της χημείας για την προστασία του περιβάλλοντος.

Η χημεία βρίσκεται σε συνεχή ανάπτυξη. Τα χαρακτηριστικά της σύγχρονης χημείας περιλαμβάνουν μια βαθύτερη ανάπτυξη των βασικών νόμων και την ανάπτυξη των θεωρητικών της θεμελίων (οι νόμοι της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων στα άτομα και τα μόρια, η θεωρία των χημικών δεσμών, η ανάπτυξη μεθόδων για τον υπολογισμό των δομών των μορίων και στερεά, θεωρίες χημικής κινητικής, διαλύματα και ηλεκτροχημικές διεργασίες κ.λπ.) . Ταυτόχρονα, η χημεία αντιμετωπίζει πολλά άλυτα προβλήματα, όπως η ανάπτυξη μιας γενικής θεωρίας λύσεων, η κατάλυση, η ανάπτυξη της χημείας στερεάς κατάστασης κ.λπ.

Οι θεωρητικοί νόμοι και τα πειράματα επιτρέπουν στους χημικούς να συνθέσουν νέα χημικές ενώσεις, που χρησιμοποιούνται στην πράξη, όπως ενώσεις ευγενών αερίων, ενώσεις με υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας, υψηλή ιοντική αγωγιμότητα (υπεριονικά), φουλερένια, πολυμερή με ειδικές ιδιότητες, όπως πολυμερικοί αγωγοί πρώτου και δεύτερου είδους, ένωση εγκλεισμού (clathrates) και πολυεπίπεδες ενώσεις, δομικά κεραμικά, σύνθετα υλικά κ.λπ.

Σε μεγάλο βαθμό, χάρη στην επιτυχία της χημείας, δημιουργούνται νέοι τομείς της βιομηχανίας, για παράδειγμα, η απόκτηση καυσίμων για την πυρηνική ενέργεια, η τεχνολογία ημιαγωγών, η παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και ηλεκτρονικών υπολογιστών, τηλεπικοινωνίες, νέες πηγές ενέργειας, γυροσκόπιο, πλάσμα -χημικές και μεμβρανικές τεχνολογίες κ.λπ.

Σημαντικός ρόλος έχει ανατεθεί στη χημεία στην επίλυση των βασικών προβλημάτων που αντιμετωπίζει η ανθρωπότητα, όπως η πιο ολοκληρωμένη επεξεργασία των φυσικών πρώτων υλών, συμπεριλαμβανομένων των ορυκτών καυσίμων, η ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας, η χρήση των πρώτων υλών του Παγκόσμιου Ωκεανού, ο αγώνας κατά των ασθενειών, αυξάνοντας τη γονιμότητα του εδάφους και την παραγωγικότητα της κτηνοτροφίας. Η Χημεία αντιμετωπίζει ιδιαίτερα υπεύθυνα καθήκοντα στην επίλυση περιβαλλοντικά ζητήματα, διατήρηση του φυσικού περιβάλλοντος. Το σεμινάριο παρέχει μερικά παραδείγματα επίλυσης αυτών των προβλημάτων. Ωστόσο, ένα σύντομο μάθημα στη χημεία θα μπορούσε να περιλαμβάνει μόνο έναν σχετικά μικρό αριθμό τέτοιων παραδειγμάτων. Επιπλέον, η ανάπτυξη της χημείας θα οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων φαινομένων, επιδράσεων και διεργασιών και νέων υλικών.

Οι γνώσεις που αποκτώνται στο μάθημα της χημείας είναι απαραίτητες κατά τη μελέτη των ακόλουθων μαθημάτων, όπως η αντίσταση των μετάλλων, η επιστήμη των υλικών, τα βασικά της μεταφοράς θερμότητας, τα θεωρητικά θεμέλια διαφόρων τεχνολογικών διεργασιών στην ηλεκτρική μηχανική, την ηλεκτρονική, τη μικροηλεκτρονική, τη ραδιομηχανική, ενέργεια, αεροπορία και διαστημική τεχνολογία, μηχανολογία και όργανα, κατασκευές και άλλους τομείς εκπαίδευσης ειδικών.

Η γνώση της χημείας είναι χρήσιμη στις δραστηριότητες των ειδικών σε οποιονδήποτε κλάδο της τεχνολογίας. Είναι αδύνατο να προβλεφθούν εκ των προτέρων όλα τα καθήκοντα για τη λύση των οποίων οι ειδικοί θα χρειαστούν χημικές γνώσεις. Ωστόσο, η κατανόηση των βασικών νόμων της χημείας, η ικανότητα χρήσης μονογραφικής και βιβλιογραφίας αναφοράς, η συνεχής επαγγελματική ανάπτυξη επιτρέπουν στους ειδικούς να βρουν τη βέλτιστη λύση στα προβλήματα που αντιμετωπίζουν, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης των νόμων της χημείας, των χημικών διεργασιών και ουσιών.

Η γνώση της χημείας είναι χρήσιμη για κάθε άτομο, καθώς συναντά συνεχώς διάφορες ουσίες και διάφορες διαδικασίες, καθώς η επιστημονική και τεχνική διαδικασία ζωντανεύει νέα υλικά, νέα μηχανήματα, συσκευές και συσκευές, στα οποία χρησιμοποιείται ευρέως το επίτευγμα της χημείας.

Βιβλιογραφία

1. Korovin N. V. Γενική χημεία. - Μ.: Γυμνάσιο, 2002, 558s.

2. Γκλίνκα Ν.Λ. Γενική χημεία. – L.; Chemistry, 1985,704.

3. Nekrasov B.V. Εγχειρίδιο Γενικής Χημείας. - Μ.; Chemistry, 1981,560 p.

4. Αχμέτοφ Ν.Σ. Γενική και ανόργανη χημεία: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. Μ.: Γυμνάσιο, 1998,743 σελ.

5. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Γενική και ανόργανη χημεία. Μόσχα: Χημεία, 2000, 592 σ.

6. Ugay Ya.A. Γενική και ανόργανη χημεία. Μόσχα: Ανώτερο σχολείο, 2000, 527 σελ.

7. Γκλίνκα Ν.Λ. Εργασίες και ασκήσεις γενικής χημείας. / Εκδ. Ραμπίνοβιτς Β.Α. και Ρουμπίνα Χ.Μ. L.: Chemistry, 1987, 272 p.

8. Golbraikh Z.E. Συλλογή εργασιών και ασκήσεων στη χημεία. Μόσχα: Ανώτερο σχολείο, 1997, 387 σελ.

9. Egorov A. S., Ermakova V. K., Shevchenko R. V., Shlyuker K. D. Chemistry. Επίδομα-φροντιστήριο για αιτούντες ΑΕΙ / 2ο, Αναθεωρημένο. και επιπλέον - Rostov n / a: εκδοτικός οίκος "Phoenix", 2001, 768 p.

10. Βασίλιεβα Ζ.Γ. , Granovskaya A.A., Makarycheva E.P., Taperova A.A., Fridenberg E.E. Εργαστήριο γενικής χημείας. - Μ.; Χημεία, 1969, 304σ.

11. Romantseva L.M., Leshchinskaya Z.L., Sukhanova V.A. Συλλογή εργασιών και ασκήσεων γενικής χημείας. - Μ.; Ανώτατο Σχολείο, 1980, 228s.

12. Korovin N.V., Mingulina E.I., Ryzhova N.G. Εργαστηριακή εργασία στη χημεία. / Εκδ. Korovina N.V. Μ.: Γυμνάσιο, 1998, 256 σελ.

13. Efimov A.I., Belorukova L.I., Vasil'eva I.V., Chechev V.P. Ιδιότητες ανόργανων ενώσεων. Ευρετήριο. / Εκδ. Ραμπίνοβιτς Β.Α. L.: Chemistry, 1983, 389 p.

14. Egorov A.S., Shatskaya K.P. Χημεία. Επίδομα-δάσκαλος για υποψήφιους σε πανεπιστήμια - Rostov-on-Don: Phoenix, 2001, 768 p.

15. Lidin R.A. Ανόργανη χημεία σε ερωτήσεις. Μόσχα: Χημεία, 1991, 256 σ.

Πρόλογος
Ενότητα 1. Η δομή της ύλης
Εισαγωγή
1.1 Επιστήμη και επιστημονική γνώση
1.2 Χημεία. Η θέση της χημείας στο σύστημα των φυσικών επιστημών
1.3 Στόχοι και στόχοι του κλάδου
1.4 Δομή και μεθοδολογία μελέτης του μαθήματος της χημείας
1.5 Η εμφάνιση και η ανάπτυξη της χημείας
1.6 Η σημασία της χημείας στη μελέτη της φύσης και την ανάπτυξη της τεχνολογίας
1.7 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
2 Βασικές έννοιες και νόμοι της χημείας
2.1 Βασικές έννοιες της χημείας
2.2 Βασικοί στοιχειομετρικοί νόμοι της χημείας
2.3 Χημικές αντιδράσεις
2.4 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
3 Η δομή του ατόμου
3.1 Ανακάλυψη υποατομικών σωματιδίων. Τα πρώτα μοντέλα της δομής του ατόμου
3.2 Θεωρία της δομής του ατόμου κατά τον N. Bohr
3.3 Ιδέες για τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου ενός ηλεκτρονίου
3.4 Ε. Εξίσωση Schrödinger. κβαντικούς αριθμούς
3.5 Αρχές πλήρωσης ατομικών τροχιακών
3.6 Σύγχρονες ιδέες για τη δομή του ατόμου. Μοντέλο κουάρκ της δομής του ατόμου
3.7 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
4. Περιοδικός πίνακας Δ.Ι. Μεντελέεφ. Ηλεκτρονική δομή ατόμων
4.1 Περιοδικός νόμος Δ.Ι. Μεντελέεφ
4.2 Η δομή του περιοδικού συστήματος και η σχέση του με την ηλεκτρονική δομή των ατόμων
4.3 Βασικές έννοιες που απαιτούνται για τη μελέτη της αντιδραστικότητας και των χημικών δεσμών
4.4 Τα κύρια μοτίβα μεταβολών στις ιδιότητες των στοιχείων και των ενώσεων τους στον περιοδικό πίνακα Δ.Ι. Μεντελέεφ
4.5 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
5 Χημικός δεσμός
5.1 Η έννοια του χημικού δεσμού. Οι κύριοι τύποι χημικών δεσμών
5.2 Μέθοδος δεσμού σθένους
5.3 Μοριακή τροχιακή μέθοδος
5.4 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
6 Αλληλεπίδραση μεταξύ μορίων. Σύνθετες ενώσεις
6.1 Δυνάμεις Van der Waals
6.2 Δεσμός υδρογόνου
6.3 Σύνθετες ενώσεις
6.4 Ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης
7 Συνολικές καταστάσεις της ύλης
7.1 Χημικά συστήματα
7.2 Αέρια κατάσταση της ύλης
7.3 Πλάσμα
7.4 Υγρή κατάσταση της ύλης
7.5 Στερεά
7.6 Θεωρία ζωνών κρυστάλλων
7.7 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
Συμπέρασμα για την ενότητα 1. Η δομή της ύλης
Ενότητα 2 Χημική θερμοδυναμική. Λύσεις
8 Χημική θερμοδυναμική
8.1 Βασικοί ορισμοί
8.2 Ενέργεια χημικών διεργασιών. Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής
8.3 Θερμοχημικοί υπολογισμοί
8.4 Εντροπία. Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής
8.5 Τρίτος νόμος της θερμοδυναμικής
8.6 Κριτήρια για την αυθόρμητη εμφάνιση μιας χημικής διεργασίας. Ενέργεια Gibbs
8.7 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
9 Χημική ισορροπία
9.1 Χημική ισορροπία
9.2 Τρόποι για να αλλάξετε την ισορροπία
9.3 Χημική ισορροπία σε ετερογενή συστήματα
9.4 Ισορροπία φάσης
9.5 Ισορροπία προσρόφησης
9.6 Ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης
10 Λύσεις
10.1 Ταξινόμηση λύσεων
10.2 Γενικές ιδιότητες των διαλυμάτων
10.3 Χημική ισορροπία σε διαλύματα
10.4 Θερμοδυναμική διεργασιών διάλυσης
10.5 Θεωρία οξέων και βάσεων
10.6 Ασθενείς ηλεκτρολύτες
10.7 Διαλύματα ισχυρών ηλεκτρολυτών
10.8 Μη ηλεκτρολύτες
10.9 Ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης
11 Χαρακτηριστικά αντιδράσεων σε διαλύματα ηλεκτρολυτών
11.1 Προϊόν διαλυτότητας
11.2 Υδρόλυση αλάτων
11.3 Ανταλλαγή ιόντων
11.4 Ρυθμιστικά διαλύματα
11.5 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
12 Συστήματα διασποράς
12.1 Γενικές έννοιεςσχετικά με τα διασκορπισμένα συστήματα
12.2 Κολλοειδή διαλύματα
12.3 Μέθοδοι παρασκευής κολλοειδών διαλυμάτων
12.4 Οπτικές ιδιότητες κολλοειδών διαλυμάτων
12.5 Κινητικές ιδιότητες κολλοειδών διαλυμάτων
12.6 Ηλεκτρικές ιδιότητες κολλοειδών διαλυμάτων
12.7 Κινητική και αθροιστική σταθερότητα κολλοειδών συστημάτων
12.8 Κολλοειδή διαλύματα στη φύση και την τεχνολογία
12.9 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
Συμπέρασμα για την ενότητα 2. Χημική θερμοδυναμική. Λύσεις
Ενότητα 3. Χημική κινητική. Διαδικασίες οξειδοαναγωγής
13 Χημική κινητική
13.1 Ρυθμός χημικής αντίδρασης
13.2 Επίδραση της φύσης των αντιδρώντων στον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων
13.3 Εξάρτηση του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης από τη συγκέντρωση
13.4 Εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη θερμοκρασία
13.5 Εξάρτηση του ρυθμού των ετερογενών χημικών αντιδράσεων από την επιφάνεια επαφής των αντιδρώντων
13.6 Επίδραση ενός καταλύτη στον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων
13.7 Μηχανισμοί χημικών αντιδράσεων
13.8 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
14 Διεργασίες οξειδοαναγωγής
14.1 Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων
14.2 Προσδιορισμός της κατάστασης οξείδωσης των στοιχείων σε ενώσεις
14.3 Οξειδοαναγωγικές ιδιότητες στοιχείων
και τις ενώσεις τους
14.4 Επιλογή συντελεστών σε αντιδράσεις οξειδοαναγωγής
14.5 Εξάρτηση των οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων από το μέσο
14.6 Κατεύθυνση διεργασιών οξειδοαναγωγής
14.7 Κελλί Daniel-Jacobi
14.8 Τυπικό ηλεκτρόδιο υδρογόνου. Τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων μετάλλων και τυπικά δυναμικά οξειδοαναγωγής
14.9 Εξίσωση Nernst
14.10 Ηλεκτρόλυση
14.11 Ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης
15 Διάβρωση και προστασία μετάλλων
15.1 Ορισμός και ταξινόμηση διεργασιών διάβρωσης
15.2 Χημική διάβρωση
15.3 Ηλεκτροχημική διάβρωση
15.4 Προστασία μετάλλων από τη διάβρωση
15.5 Ερωτήσεις αυτοαξιολόγησης
Συμπέρασμα για την ενότητα 3. Χημική κινητική. Διαδικασίες οξειδοαναγωγής
Ενότητα 4 Επιλεγμένα θέματα στη χημεία
16 Μέταλλα
16.1 Απλές ουσίες και ενώσεις
16.2 Φυσικές και χημικές ιδιότητες των μετάλλων
16.3 Απόκτηση μετάλλων
16.4 Κράματα και σύνθετα υλικά μετάλλων
16.5 Χημεία s-μετάλλων
16.6 Χημεία ορισμένων π-μετάλλων
16.7 Βασικοί νόμοι της χημείας των d-στοιχείων
16.8 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
17 στοιχεία οργανική χημεία. Πολυμερή
17.1 Χαρακτηριστικά, θεωρία χημικής δομής και ταξινόμηση οργανικών ενώσεων
17.2 Οργανικά πολυμερή υλικά
17.3 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
18 Χημική ταυτοποίηση και ανάλυση ουσίας
18.1 Χημική ταυτοποίηση της ουσίας
18.2 Ποσοτική ανάλυση. Χημικές μέθοδοι ανάλυσης
18.3 Ενόργανες μέθοδοι ανάλυσης
18.4 Ερωτήσεις για αυτοέλεγχο
Γενικό συμπέρασμα
Βιβλιογραφία
Περιεχόμενο