Методы количественного химического анализа

Получение аналитического сигнала

Для получения аналитического сигнала используют:

 химические реакции различных типов (кислотно-основные, окислительно-восстановительные, комплексообразования);

 различные процессы (осаждение, растворение, экстракция);

 различные свойства анализируемых веществ или продуктов реакции (химические, физические, биологические).

Таким образом, в аналитической химии используются все возможности для получения информации о составе вещества, поэтому для современной аналитической химии характерно большое разнообразие методов анализа.

Измерение аналитического сигнала

Источником информации для химика-аналитика является проба.

Измеренный АС пробы складывается из значимых и мешающих сигналов

Значимые сигналы – это полезные сигналы. При необходимости

их надо усилить, используя концентрирование.

Мешающие сигналы – это сигналы от растворителя, реагентов, мешающих веществ пробы. Они накладываются на значимые сигналы, сливаются с ними, поэтому обнаруживаются одновременно с ними.

Часто мешающие сигналы необходимо устранить, используя предварительное разделение или маскирование (перевод мешающего компонента в такую форму, которая уже не оказывает мешающего влияния).

В зависимости от задач, аналитическая химия подразделяется на качественный анализ, нацеленный на определение того, что (или какие вещества), в какой форме находится в образце, и количественный анализ, нацеленный на определение сколько данного вещества (элементов, ионов, молекулярных форм и др.) находится в образце

В задачи качественного анализа входит:

1. установление присутствия (обнаружение, открытие) в пробе тех или иных компонентов (молекул, атомов, ионов);

2. идентификация веществ и компонентов в пробе неизвестного состава (установление их аналогии соответствующим эталонам).

Задачи количественного анализа — определение содержания или концентрации компонентов в пробе.

Деление химического анализа на качественный анализ и количественный анализ в определённой степени условно. Если компонент не обнаружен в пробе, то его содержание ниже некоторого предела, ограничиваемого используемым методом. Когда состав анализируемой пробы неизвестен, сначала проводят качественный анализ и только после этого приступают к количественным измерениям. Качественный и количественный анализ проводят химическими, инструментальными (физическими и физико-химическими) и биологическими методами.

 

Классификация методов аналитической химии по принципу получения аналитического сигнала

В зависимости от принципа получения АС все методы аналитической химии делятся на 3 основные группы.

1. Химические методы анализа основаны на использовании химических реакций. При этом проводят реакцию, а затем наблюдают аналитический эффект или измеряют аналитический сигнал.

2. Физические методы анализа основаны на измерении физических свойств веществ, зависящих от химического состава. При этом наблюдение аналитического эффекта или измерение аналитического сигнала выполняют непосредственно с анализируемым веществом. Химические реакции либо совсем не проводят, либо они играют вспомогательную роль. Основной упор делают на измерение АС.

3. Физико-химические методы анализа основаны на измерении физических свойств веществ, которые появляются или изменяются в результате химических реакций. При этом сначала проводят реакцию, а затем измеряют физическое свойство продукта реакции или используют измерение физического свойства в ходе реакции для установления конечной точки титрования.

Химические методы анализа иначе называют классическими, а физические и физико-химические методы анализа – инструментальными, т. к. проведение анализа с привлечением этих методов невозможно без использования измерительной аппаратуры.

Инструментальные методы анализа – это основные методы современной аналитической химии.

Ход качественного химического анализа

При качественном химическом анализе важно определить какие элементы или соединения входят в состав данного вещества, и то, в каких, примерно, относительных количествах находятся эти составные части. Для этой цели необходимо исходить из определённых количеств анализируемого вещества (достаточно брать 0,5—1 грамм) и при производстве анализа сравнивать величину отдельных осадков между собой. Необходимо также применять растворы реактивов определённой концентрации, а именно: нормальные, полунормальные, в одну десятую нормального.

Каждый качественный химический анализ распадается на три части:

1. предварительное испытание,

2. открытие металлов (катионов),

3. открытие неметаллов (металлоидов) или кислот (анионов).

В отношении природы анализируемого вещества могут встретиться четыре случая:

1. вещество твёрдое не металлическое,

2. вещество твёрдое в виде металла или сплава металлов,

3. жидкость (раствор),

4. газ.

Методы количественного химического анализа

Для производства количественного анализа можно применять два различных метода: весовой и объемный.

При весовом методе определяемые элементы выделяются в виде, нерастворимых или трудно растворимых соединений известного химического состава, и определяется их вес, на основании которого можно найти количество искомого элемента вычислением.

 При объёмном анализе измеряются объёмы титрованных (содержащих определённое количество реактива) растворов, употребляемых для анализа.

Кроме того, различается ещё ряд специальных методов количественного химического анализа, а именно:

1. электролитический, основанный на выделении отдельных металлов электролизом,

2. колориметрический, производимый по сравнению интенсивности окраски данного раствора с окраской раствора определённой концентрации,

3. органический анализ, состоящий в сожжении органического вещества в углекислый газ CO₂ и воду Н₂O и в определении по количеству их относительного содержания в веществе углерода и водорода,

4. газовый анализ, состоящий в определении некоторыми специальными методами качественного и количественного состава газов или их смеси.