Классификация методов качественного анализа. Аналитический сигнал

Качественный анализ неорганических веществ. Предмет и задачи качественного анализа. Основные понятия.

Качественный анализ – обнаружение или открытие составных компонентов в исследуемой системе.

Цель качественного анализа—определение; элементного или изотопного состава вещества. При анализе органических соединений находят непосредственно отдельные химические элементы, например углерод, серу, фосфор, азот или функциональные группы. При анализе неорганических соединений определяют, какие ионы, молекулы, группы атомов, химические элементы составляют анализируемое вещество.

Классификация методов качественного анализа. Аналитический сигнал

В зависимости от количества пробы используемой в анализе различают:

- макроанализ (масса – более 100 мг, объем р-ра – 10-100 мл)

- полу-микроанализ (масса – 10-100 мг, объем р-ра – 1-10 мл)

- микроанализ (масса – 1-10 мг, объем р-ра – 0, 01-1 мл)

- субмикроанализ (масса – 0, 1-1 мг, объем р-ра – 0, 001-0, 01 мл)

- ультрамикроанализ (масса – менее 0, 1 мг, объем р-ра – менее 0, 001 мл)

В случае необходимости обнаружения какого-либо компонента обычно

фиксируют появление аналитического сигнала – появление осадка, окраски, и т.д. Появление аналитического сигнала должно быть надежно

зафиксировано. При определении количества компонента измеряется величина

аналитического сигнала – масса осадка и т.п.

Дробный и систематический анализ. Групповой реагент.

Дробный анализ – обнаружение ионов с помощью специфических реакций в отдельных порциях исследуемого раствора, выполняется в любой последовательности.

Систематический анализ – определённая последовательность выполнения реакций, при которых каждый ион обнаруживается после того, как удаляются все мешающие ионы.

В ходе систематического анализа ионы выделяют из сложной смеси целыми группами, пользуясь одинаковым отношением к некоторым реагентам.

Реагенты, позволяющие выделить из сложной смеси группу ионов, называются групповыми реагентами.

Требования:

* должен осаждать ионы практически полностью

* получающийся осадок должен легко растворяться в щелочах или кислотах для проведения дальнейших исследований.

* его избыток не должен мешать обнаружению оставшихся в растворе ионов.

Классификация катионов на аналитические группы.

Сероводородная (сульфидно-аммиачная)

1 – Na+, K+, Pb+, Cs+, Fr+, NH4+, Mg+, (гр. реагент - нет)

2 – Ca+2, Sr+2, Ba+2, Ra+2, (гр. реагент – (NH₄)₂CO₃, pH=8-9)

3.1 – Fe (II и III), Mn+2, Zn+2, Co+2, Ni+2, (гр. реагент - (NH₄)₂S, pH=8-9) (осаждаются в виде сульфидов)

3.2 – Al+3, Cr+3, Ti+4, Be+2 (гр. реагент - (NH₄)₂S, pH=8-9) (осаждаются в виде гидроксидов)

4.1 – Cu+2, Hg+2, Bi+3, Cd+2, (гр. реагент – H₂S) (не растворяются в (NH₄)₂S)

4.2 – Sn+2, Sn+4, Sb+3, Sb+5, As+3, As+5, (гр. реагент – HCl, pH=0, 5)

5 – Ag+, Bb+2, Hg+4 (гр. реагент - HCl)

Классификация анионов на аналитические группы.

1.1 (не раств. в HCl) – SO₄-2, групповой реагент – BaCl.

1.2 (раств. в HCl) – SO₃-2, _S2O3-2, CO₃-2, SiO₃-2, PO₄-3 групповой реагент – BaCl.

2 – I-, Cl-, S, Br-, групповой реагент – AgNO_3.

3 – NO₃-, CH₃COO- групповой реагент – нет.

Предмет и задачи количественного анализа. Классификация методов количественного химического анализа.

Количественный анализ – определяет количественное содержание компонентов в исследуемой системе.

Методами количественного химического анализа устанавливают, в каких количественных соотношениях находятся составные части в исследуемом веществе. Количественными методами можно определить соединение химического элемента или другой составной части в содержании, сплаве, смеси, растворе. Кроме того, количественные методы позволяют определять атомные, эквивалентные и молекулярные массы, константы равновесия, произведения растворимости, кислотность или щелочность среды.

Методы:

-Гравиметрические (весовые) методы – выделяют и взвешивают осадок.

- Титриметрические (объемные) методы – измерение V стандартного раствора, необходимого для реакции.

- Газоволюметрические – Измерение V газа, выделяющегося в ходе реакции.

- Электрохимические – в момент окончания реакции измеряют электро-показатели.

- Оптические – измерение оптических характеристик вещ-ва, появл. при взаимодействии с e-магн. полем

- Хромотографические методы – распределение компонентов между неподвижной массой и подвижной.

Обработка результатов количественного анализа: точность и воспроизводимость анализа.

Правильность – близость полученного результата к истинному значению.

Точность результата – это его воспроизводимость, которая характеризуется разбросом ряда отдельных измерений проведенным одним и тем же методом. Разброс оценивается по отношению к среднему результату измерений или к истинному значению определяемой величины.

Т.е. чем выше воспроизводимость (или чем меньше различаются паралленльные определения), тем анализ более точный.

Классификация ошибок количественного анализа.

Могут быть систематические и случайные.

1) – систематические – обусловлены постоянными причинами, связанными с выбранным методом анализа и их можно либо предусмотреть, либо ввести поправочный коэфф. в расчеты.:

* методические (недостаток, растворение осадка)

* оперативные (неправильное выполнение)

* индивидуальные

* приборы реактивы (не чистые)

2) – случайные – неопределимые по величине и знаку ошибки, в появлении которых нет никаких определений, их нельзя учесть, в виде поправочных коэфф., но можно выявить при выполнении параллельных определений.

Могут подразделяться как абсолютные и относительные:

1)Абсолютные – разность между получившимся результатом и истинным или наиболее достоверным значением определяемой величины, в абсолютных единицах

2)Относительные – отношение абсолютной ошибки к истинному знанию определяемой величины, выраж. как правило в %

Титриметрический анализ: сущность метода, классификация методов объемного анализа.

Титриметрический(объемные) анализ - измерение V стандартного раствора, необходимого для реакции.

По характеру химической реакции, лежащей в основе определения вещества, методы титриметрического анализа подразделяют на следующие группы: метод нейтрализации или кислотно-основного титрования; метод окисления- восстановления; метод осаждения и метод комплексообразования.

Титрование – это постепенное прибавление титрованного раствора реагента (титранта) к анализируемому раствору для определения точки эквивалентности.

Титриметрический метод анализа основан на измерении объема реагента точно известной концентрации, затраченного на реакцию взаимодействия с определяемым веществом.

Титрант, титрирование, точка эквивалентности и конечная точка титрирования.

В т.а. используются титрованные растворы, концентрация и титр которых – известны, такие растворы называются титрантами (титр – отношение m раств. вещ-ва к V р-ра)

ТЭ – момент окончания реакции (определяется по изменению окраски индикатора или раствора, или по изменению какого-либо химико-физического свойства вещества, поэтому конечная т. титрования как правило не совпадает с рассчитываемой ТЭ)

Способы выражения концентрации титрованных растворов: титр, молярная концентрация, молярная концентрация эквивалента (нормальность)

Титр - концентрация раствора, выражаемая числом граммов вещества в 1 мл раствора.

Молярная концентрация - отношение количества растворённого вещества к объёму раствора, выраженному в литрах.

Нормальность - количество эквивалентов данного вещества в 1 литре раствора.

Титрование по методу отбора аликвоты и по методу отдельных навесок

В объемном анализе титрование можно проводить 2 способами:

1) метод пипетирования

2) метод отельных навесок

В первом случае калиброванной пипеткой отбирают аликвоту – точно измеренный V р-ра, содержащего определенную часть анализируемого вещества и титруют эту аликвоту.

Во втором случае берут отдельные близкие по величине навески анализируемого вещ-ва, растворяют каждую навеску в произвольном объеме воды и затем титруют целиком приготовленный раствор.

Зависимость окисл-восст потенциала от pH-среды. Примеры

Очень часто превращение окисленной формы в восстановленную сопровождается изменением состава иона и происходит с участием H+ или OH-

В общем виде можно записать:

В кислой среде:

* Xn +2H => Xn-1 +H2O

* Xn +H2O => Xn+1 + 2H

В щелочной среде:

* Xn + 2OH => Xn+1 + H2O

* Xn +H2O => Xn-1 + 2OH

В нейтральной среде:

* Xn + H2O => Xn-1 + 2OH

* Xn + H2O => Xn-1 + 2H

Пустой