Классификация физико-химического метода анализа

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА, основаны на зависимости физ. св-в в-ва от его природы, причем ана-лит. сигнал представляет собой величину физ. св-ва, функционально связанную с концентрацией или массой определяемого компонента. Физико-химические методы анализа могут включать хим. превращения определяемого соед., растворение образца, концентрирование анализируемого компонента, маскированиемешающих в-в и др. В отличие от "классич." химических методов анализа, где аналит. сигналом служит масса в-ва или его объем, в физико-химических методах анализа в качестве аналит. сигнала используют интенсивность излучения, силу тока, электропроводность, разность потенциалов.

Классификация физико-химического  метода анализа   

Все физические и физико-химические методы анализа принято подразделять на следующие группы:

1. электрохимические;
2. спектральные;
3. хроматографические;
4. радиометрические;
5. масс-спектрометрические.

Метрологические характеристики — это характеристики свойств средства измерений, оказывающие влияние на результатизмерения и его погрешности. Характеристики, устанавливаемые нормативно-техническими документами, называются нормируемыми, а определяемые экспериментально — действительными. Номенклатура метрологических характеристик, правила выбора комплексов нормируемых метрологических характеристик для средств измерений и способы их нормирования определяются стандартом ГОСТ 8.009-84 

Критериями для оценки и выбора методов контроля служат их метрологические характеристики (интервал определяемых содержаний, верхняя и нижняя границы определяемого содержания веществ, предел обнаружения (чувствительность), воспроизводимость, правильность), а также аналитические характеристики (селективность, продолжительность, производительность.

Интервал  определяемого содержания веществ — это предусмотренная данной методикой область значений определяемых содержаний веществ. Физические, химические и физико-химические методы исследования применяют для количественного определения веществ в широких пределах относительных содержаний: основных (100—1%); неосновных (1,0-0,01%); следовых (меньше 0,01%), а также содержания частей определяемого компонента: на миллион частей основы lppm = 1 х 10-⁴% или на миллиард частей основы lppb = - 1 х 10-⁷%.

Нижняя  граница определяемых содержаний (С_н) — это наименьшее значение определяемого содержания, ограничивающее интервал определяемых содержаний.

Верхняя граница определяемых содержаний (С_в) — это наибольшее значение определяемого содержания, ограничивающее интервал определяемых содержаний.

(Сн) и (С_в) обычно представляют собой массовую долю определяемого компонента в исследуемом продукте, а не в растворе.

Предел  обнаружения (С_мин) — наименьшее содержание, при котором по данной методике можно обнаружить присутствие определяемого компонента с заданной доверительной вероятностью.

Правильность  методик и результатов анализа. Доказательство правильности является важной задачей на стадиях разработки, выбора, освоения и применения методик анализа.

Правильность результатов  анализа характеризуется значением систематической погрешности. По природе различают аналитические и инструментальные систематические погрешности. По влиянию на результат анализа системагические погрешности делят на положительные, которые приводят к завышению значений аналитического сигнала и, следовательно, к завышенным значениям определяемых содержаний вещества, и на отрицательные, которые приводят к занижению значений определяемых содержаний вещества.

Помимо этого, систематические  погрешности подразделяют на постоянные (аддитивные), значение которых не связано  с абсолютным значением аналитического сигнала (массой аналитической навески), и пропорциональные (мультипликативные), значение которых пропорционально  значению аналитического сигнала.

Метод или методика анализа  дают лишь тогда правильный результат, когда он свободен от систематических  погрешностей. Систематические погрешности  могут возникать на любом этапе  аналитического процесса и по разным причинам. Задача освобождения результатов измерения от систематических погрешностей требует глубокого анализа всей совокупности данных измерений. Например, наиболее вероятным источником систематических погрешностей фотометрических измерений могут служить недостаточная представительность состава отобранной аналитической навески, погрешности в подготовке аналитической навески к фотометрическим измерениям, погрешности градуировки весов, мерной посуды, шкал спектрофотометров, несоответствие составов анализируемых и стандартных растворов, по которым строились градуировочные графики. Одной из часто встречающихся в физико-химических методах анализа причин систематических погрешностей является неправильное градуирование, в частности, построение градуировочных графиков на основе неподходящих градуировочных проб.

Инструментальные  методы анализа — количественные аналитические методы, для выполнения которых требуется электрохимическая, оптическая, радиохимическая и иная аппаратура. К Инструментальным методам анализа обычно относят: 1) электрохимические методы — потенциометрию, полярографию, кондуктометрию и др., 2) методы, основанные на испускании или поглощении излучения — эмиссионный спектральный анализ, фотометрические методы; рентгеноспектральный анализ и др.; 3) масс-спектральный анализ; 4) методы, основанные на измерении радиоактивности. Имеются и другие Инструментальные методы анализа. 

2.1. Характеристики  методов определения показателей качества воды   

 Большинство полевых  методов определения показателей  качества воды являются химическими,  т.к. позволяют определить содержание  химических компонентов в составе  воды и основаны на химико-аналитических реакциях. Перед тем как приступить к анализу воды химическими методами, необходимо познакомиться с требованиями к выполнению анализов и практически освоить основные аналитические операции. Для этого обычно в лабораторных условиях проводится обучение приемам работы и правилам техники безопасности (см. главу «Меры безопасности при выполнении анализов»). При обучении используются растворы реактивов-стандартов, имеющих в своем составе определяемый компонент (катион, анион, функциональные группы). Хорошим объектом для обучения является продающаяся в магазинах минеральная вода с известным химическим составом, который приводится, как правило, на этикетке бутылки. Для обучения могут использоваться также специально приготовленные модельные растворы с точно известным значением концентрации целевого компонента. Обучение при определении отдельных компонентов в воде или модельных растворах проводится только под руководством специалиста-аналитика или преподавателя.    

 Если в ходе практических  работ берутся готовые оборудование  и материалы, то используемые  при выполнении анализа растворы, реактивы, посуда и другие компоненты  комплекта должны быть предварительно  осмотрены. При осмотре проверяют:

• целостность и герметичность упаковки растворов, реактивов;
• соответствие выбранного для использования реактива (раствора) или посуды требованиям методики анализа, наличие хорошо и однозначно читаемой этикетки, меток на мерной посуде, контрольных шкал;
• отсутствие повреждений мерной посуды, пробирок, контрольных шкал и др.

    При транспортировке оборудование  для анализа, склянки с реактивами  и растворами и принадлежности  следует располагать в укладочных  ящиках на предусмотренных для  них местах. Это позволит обеспечить  надежную доставку комплектов  для полевых анализов к месту  работы, исключить бой посуды  и попадание внутрь контейнеров  пыли и других загрязнений.   

 После проведения анализа  мерные склянки и пипетки следует  промыть чистой водой, склянки  с растворами необходимо герметично  закрыть и уложить в укладочные  контейнеры. Затруднения при закрывании  контейнеров обычно свидетельствуют  о небрежности при укладке.   

 Характеристики образцов  воды могут определяться непосредственно  в отобранных пробах различными  методами: визуальным, органолептическим,  визуально-колориметрическим, титриметрическим, турбидиметрическим и расчетным. Характеристики почвенных вытяжек (водных, солевых) определяются путем их анализа с помощью методов, используемых для анализа соответствующих компонентов в воде. Методы определения различных показателей качества воды и их основные характеристики

2. 22молекулярно-абсорбционный анализ, основанный на поглощении света молекулами анализируемого вещества и сложными ионами в УФ, видимой и ИК областях спектра (колориметрия, спектрофотометрия, фотоколориметрия, ИК-спектроскопия).
3. Турбидиметрия, нефелометрия - анализ по поглощению и рассеянию световой энергии взвесями анализируемого вещества.
4. Люминесцентный (флюорометрический) анализ, основанный на измерении излучения, возникающего в результате выделения энергии возбужденными молекулами анализируемого вещества при облучении Уф лучами.

Несмотря на различия, все  эти методы иногда объединяют в группу спектрохимических или спектроскопических.

Атомно-абсорбционный  анализ (ААА)

ААА основан на способности свободных атомов определяемого элемента селективно поглощать теоретическое резонансное излучение определенной для каждого элемента длины волны. Для этого анализируемую пробу переводят в раствор обычным способом. Для наблюдения поглощения раствор вдувают в виде аэрозоля в пламя горелки, в котором происходит термическая диссоциация и атомизация молекул: МеХ Ме+Х.

Большинство образующихся при  этом атомов находится в нормальном невозбужденном состоянии. Они способны поглощать собственное излучение, проходящее через пламя горелки  от внешнего стандартного источника  излучения, например, лампы с полым  катодом, изготовленным из металла  определяемого элемента. В результате этого внешний (оптический) электрон атома переходит на более высокий  энергетический уровень, а пропускаемое через пламя излучение ослабляется.

Для определения состава  различных веществ по атомным  спектрам поглощения созданы специальные  приборы - атомно-абсорбционные спектрофотометры, работающие по двух- или однолучевой  схеме. В двухлучевом приборе излучение лампы с полым катодом зеркалами разделяется на два луча. Один луч проходит через пламя горелки, в которое распыляется анализируемый раствор, а другой луч обходит это пламя. При помощи прерывателя, вращающегося перед световыми потоками диска с отверстием, световые потоки 1 и 2 поочередно попадают на монохроматор, пропускающий на фотоэлектрический приемник света (фотоумножитель) только аналитическую линию анализируемого элемента. Фотоумножитель и электронная схема попеременно регистрируют аналитическую линию потоков 1 и 2. Прибор измеряет отношение или непосредственно , которое при выбранной схеме измерения зависит только от концентрации элемента в анализируемом растворе.

Однолучевой прибор измеряет усредненное отношение световых потоков прошедших через пламя  до (I₀) и после (I) поглощения, т.е. после введения в пламя анализируемого раствора. точность определения однолучевым прибором меньше, чем двухлучевым.

Искомую концентрацию элемента определяют по методу градуировочного графика.

В настоящее время в  заводских лабораториях широко применяются  абсорбционные спектрофотометры, среди  которых зарубежные приборы ААС-1 (Германия), "Сатурн"(США) и др.

Данный метод характеризуется  быстротой и простотой выполнения, доступностью и несложностью применяемой  аппаратуры. Чувствительность для большинства  элементов 10×достигает 5 ^-7 %, при этом расходуется от 0,1 до нескольких миллилитров анализируемого раствора. Относительная погрешность метода 1-4 %.

молекулярно-абсорбционный  анализ

Молекулярные спектры  поглощения, в отличие от спектров атомов, состоят из более широких  полос, так как представляют сумму  различного типа переходов (ЭКВ), которые  могут осуществляться в результате перехода молекулы из основного состояния  в возбужденное. Это затрудняет проведение качественного анализа на основании молекулярных спектров поглощения, поэтому их обычно используют для количественного анализа.

Наиболее широко из методов  молекулярно-абсорбционного анализа  применяют колориметрию, фотоколориметрию и спектрофотометрию, объединяемые общим названием фотометрия.

Фотометрия основана на пропорциональной зависимости между концентрацией  однородных систем (например, растворов) и их светопоглощением в видимой и УФ областях спектра. Различия в фотометрических методах видны из табл. 2.5.1.

Фотометрические методы подразделяют на прямые и косвенные (фотометрическое титрование). В прямых определяемый ион переводят в светопоглощающее (как правило, комплексное) соединение, а затем по измеренной величине светопоглощения находят содержание иона в растворе. Как косвенный метод фотометрию используют для индикации момента эквивалентности при титровании, когда в этот момент титруемый раствор меняет светопоглощение за счет разрушения или образования цветных комплексов.

Начало формы

Конец формы

Xreferat.ru » Рефераты по химии » Электрохимические методы анализа и их современное аппаратурное оформление: обзор WEB–сайтов фирм–продавцов химико-аналитического оборудования