2015-10-22
1688
КУРС ЛЕКЦИЙ
«АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА»
ЧАСТЬ II
«ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА»
СОДЕРЖАНИЕ
| ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА........................... | |
| СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ анализа.................. | |
| АТОМНО-ЭМИССИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ. ФОТОМЕТРИЯ ПЛАМЕНИ........ | |
| МОЛЕКУЛЯРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ................................ | |
| МОЛЕКУЛЯРНО-АБМСОРБЦИОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ................... | |
| ФОТОЭЛЕКТРОКОЛОРИМЕТРИЯ................................. | |
| ТУРБИДИМЕТРИЯ........................................... | |
| РЕФРАКТОМЕТРИЯ.......................................... | |
| ПОЛЯРИМЕТРИЯ............................................ | |
| ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА........................ | |
| ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ........................................... | |
| ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА.... | |
| КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ..................................... | |
| ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ.................................... | |
| ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ............................... | |
| ХРОМАТОГРАФИЯ НА БУМАГЕ................................... |
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
|
|
|
Физико-химические методы анализа основаны на том, что анализируемый объект подвергают химическим превращениям, при этом измеряют физико-химические свойства вещества (аналитический сигнал), которые регистрируются приборами. Аналитический сигнал Хi зависит от природы и концентрации определяемого вещества.
Физические методы анализа основаны на измерении физических характеристик, которые зависят от индивидуальных свойств вещества (показатель преломления, теплопроводность и т. д.). В этих методах не применяются химические или электрохимические реакции.
Физико-химически и физические методы составляют группу инструментальных методов анализа.
Классификация инструментальных методов по приемам применения
По принципу измерения аналитического сигнала и получению информации о количественном содержании вещества различают прямые и косвенные методы анализа.
Прямые методы основаны на зависимости аналитического сигнала от природы вещества и его концентрации.
1..Метод градуировочного графика. Для серии стандартных образцов измеряют интенсивность аналитического сигнала Хi и строят градуировочный график Хi = f(с). В тех же условиях измеряют Хi анализируемого раствора и по графику находят сх.
| Угол наклона градуировочного графика характеризует чувствительность метода. Чем больше α, тем выше чувствительность метода, т.е. тем меньшие концентрации вещества позволяет этот метод определять. Идеальный вариант, когда α = 45О. Метод градуировочного графика применяется, если аналитических сигнал не зависит от присутствующих в растворе примесей. |
2. Метод добавок. Измеряют интенсивность аналитического сигнала пробы Хi с концентрацией сх. Затем в пробу вводят известное количество стандартного вещества с концентрацией сст и вновь измеряют аналитический сигнал Хi+ст. Величина аналитического сигнала пропорциональна концентрации вещества. Составляют и решают систему уравнений и находят концентрацию сх:
|
|
|
Хi = К сх
Хi+ст = К(сх + сст) сх = сст 
.
Метод добавок применяется при анализе сильно разбавленных растворов или при влиянии присутствующих примесей на аналитический сигнал.
Косвенные методы (методы титрования) основаны на зависимости аналитического сигнала от объема добавляемого титранта. Графическое изображение зависимости называется кривой титрования Хi = f(V).
| Виды кривых титрования в методах различны и зависят от измеряемой величины, природы присутствующих в растворе ионов, молекул вещества и т.д. По кривой титрования находят объем титранта, затраченный на достижение точки эквивалентности и по результатам рассчитывают концентрацию определяемого вещества сх:
сх = 
|
СПЕКТРАЛЬНЫЕ И ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА 
Спектральные и оптические методы анализа основаны на взаимодействии определяемого вещества и электромагнитного излучения (ЭМИ). Методы классифицируются по нескольким признакам – принадлежности ЭМИ к определенной части спектра (УФ-спектроскопия, фотоэлектроколориметрия, ИК-спектроскопия), уровню взаимодействия вещества с ЭМИ (атом, молекула, ядро атома), физическим явлениям (эмиссия, абсорбция и т.д.). Классификация спектральных и оптических методов по основным признакам приведена в табл. 1.
Таблица 1
Классификация спектральных и оптических методов
| Физическое явление | Уровень взаимодействия | |
| Атом | Молекула | |
| Спектральные методы | ||
| Поглощение света (абсорбция) | Атомно-абсорбционная спектроскопия – ААС | Молекулярно-абсорбционная спектроскопия – МАС (фотоэлектроколориметрия, спектрофотометрия) |
| Излучение света (эмиссия) | Атомно-эмиссионная спектроскопия – АЭС (фотометрия пламени) | Молекулярно-эмиссионная спектроскопия – МЭС (люминесцентный анализ) |
| Вторичная эмиссия | Атомно-флуоресцентная спектроскопия – АФС | Молекулярно-флуоресцентная спектроскопия – МФС |
| Рассеивание света | – | Спектроскопия рассеяния (нефелометрия, турбидиметрия) |
| Оптические методы | ||
| Преломление света | – | Рефрактометрия |
| Вращение плоскополяризованного света | – | Поляриметрия |
В табл. 2 показан электромагнитный спектр и обозначены уровни взаимодействия веществ с ЭМИ.
| l, нм | 10-3 | 2.102 | 4.102 | 7,5.102 | 103 | 105 | 109 1011 | |||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||
| Рентгенов- | Видимое | |||||||||||||||||||||
| ское излучение | излучение | |||||||||||||||||||||
| Переходы внутрен-них электронов | Изменение спинового состояния | |||||||||||||||||||||
Таблица 2
Электромагнитный спектр излучения
Электромагнитное излучение из каждого диапазона длин волн несет разную энергию Е = hν (h – постоянная Планка, 6,62·10–34 Дж·с; ν – частота колебания электромагнитной волны, с–1) и поэтому по-разному взаимодействует с веществом, вызывая при этом различные физические явления. Уровень взаимодействия при этом также различен. В соответствии с этим различают атомную и молекулярную спектроскопию. Часть молекулярной спектроскопии, которая изучает свойства веществ в волновом и видимом диапазоне длин волн составляет оптические методы анализа.
|
|
|
