- •Лекции по физико-химическим методам анализа Лекция 1. Предмет аналитической химии. Классификация методов анализа. Метрология. Классические методы количественного анализа.
- •1. Предмет аналитической химии.
- •2. Классификация методов анализа
- •3. Метрология анализа
- •4. Химические (классические) методы количественного анализа
- •Химические тест-методы анализа
- •Лекция 2. Обзор физико-химических методов анализа. Атомная спектроскопия. Масс-спектрометрия. Инструментальные методы можно разделить на три группы:
- •1) Спектроскопические,2) электрохимические,3) хроматографические
- •2.1. Спектроскопические методы
- •2.2. Атомная спектроскопия
- •2.2.1. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •2.2.2. Эмиссионная фотометрия пламени -
- •2.2.3. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •2.3. Масс-спектрометрия
- •Лекция 3. Молекулярная спектроскопия
- •Уф и видимая спектроскопия
- •Колебательная спектроскопия (ик и кр). Инфракрасная спектроскопия (ик)
- •Спектры комбинационного рассеяния (кр)
- •3.3. Люминесцентная спектроскопия
- •Лекция 4. Радиоспектроскопические методы анализа. Методы разделения веществ.
- •4.1. Ядерный магнитный резонанс (ямр)
- •4.2 Электронный парамагнитный резонанс (эпр)
- •4.3. Методы очистки и разделения
- •4.3.1.Экстракция.
- •4.3.2. Сорбция
- •4.3.3. Ионный обмен
- •4.3.4. Соосаждение
- •4.3.5. Мембранное разделение
- •5. Лекция 5. Хроматография
- •Классификация по агрегатному состоянию фаз
- •Классификация на основе природы взаимодействия.
- •Классификация по способу проведения процесса
- •Аппаратурное оформление хроматографических процессов
- •Лекция 6. Электрохимические методы анализа
- •6.1. Потенциометрия
- •6.2. Кулонометрия
- •6.3. Вольтамперометрия (полярография).
- •6.4. Кондуктометрия
- •Лекция 7. Обзор методов анализа окружающей среды.
- •7.1. Атмосфера
- •7.2. Природные и сточные воды.
- •7.3. Почвы
- •Лекция 8. Коллоидная химия.
- •8.1. Предмет коллоидной химии
- •8.2.Классификация дисперсных систем.
- •8.3. Роль поверхностных сил в дисперсных системах.
- •8.3.1. Смачивание
- •8.3.2. Капиллярная конденсация
- •7.4. Свойства коллоидных растворов
- •8.4.1. Оптические свойства
- •8.4.2. Электрические свойства
- •8.4.4. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •8.5. Устойчивость коллоидных растворов
- •8.6. Коллоиды почвы.
- •8.7. Методы получения и очистки дисперсных систем
- •8.8. Пористые тела
- •8.9. Гели
- •8.10. Эмульсии
- •8.11. Пены
8.5. Устойчивость коллоидных растворов
Различают кинетическую и агрегативную устойчивость коллоидных растворов. Кинетическая устойчивость - способность долго не оседать на дно сосуда - обусловлена броуновским движением. Оседание называется седиментацией. Ей противодействует диффузия. Скорость седиментации зависит от размеров частиц, вязкости среды и разности плотностей двух фаз. Седиментация приводит к уменьшению концентрации частиц в верхних слоях и увеличению в нижних, различие концентраций сильнее для более крупных частиц. Распределение частиц по высоте раствора описывается уравнением:
Ch=C0exp[-4p(-0)r3gh/3kT]
где - плотность частицы, 0 - плотность среды, r - радиус частицы.
Агрегативная устойчивость - способность системы сохранять степень дисперсности. Она определяется наличием у частиц одноименных зарядов, препятствующих слипанию. Устойчивость повышается также за счет сольватных оболочек.
Самопроизвольно происходит процесс укрупнения частиц, называемый коагуляцией. Более крупные частицы быстрее оседают на дно. Коагуляция происходит под влиянием добавок электролитов и неэлектролитов, механических воздействий, сильного охлаждения или нагревания, облучения. Основным способом вызвать коагуляцию является добавка электролита, так как при этом уменьшается -потенциал.
При действии на свежеполученный осадок некоторых электролитов, способных хорошо адсорбироваться на поверхности коллоидных частиц, происходит растворение осадка с образованием золя (Пептизация). Моющее действие мыла связано с пептизацией. Ионы мыла адсорбируются коллоидными частицами грязи, сообщают им заряд и переводят в коллоидный раствор.
8.6. Коллоиды почвы.
Дисперсионной средой является почвенный раствор, а дисперсной фазой - частицы почвы размером от 10-9 до 10-7 м. Эти частицы образуются в результате разрушения горных пород, минералов и протекающих реакций между минеральными и органическими веществами. Состав частиц отличается от состава почвы, в них больше оксидов Fe и Al, а также гумуса и меньше кремнезёма. В глинистых почвах содержится до 50% коллоидных частиц, в суглинках - до 30%, в песчаных почвах - до 3%.
Коллоидные частицы адсорбируют из среды газы, жидкости и ионы. В частности, из почвенного раствора они адсорбируют катионы K+, Na+, Ca2+, Mg2+, NH4+, H+ и др. до полного насыщения поверхности коллоидных частиц. Дальнейшая адсорбция может происходить за счет ионного обмена. Благодаря адсорбции катионы сохраняются в почве и не вымываются водой. Катионы токсичных металлов прочнее адсорбируются и их почти невозможно удалить из почвы. Общее количество катионов, адсорбированных 100 г почвы, называется ёмкостью обмена почвы. Наибольшей ёмкостью обмена обладают чернозём и торф (до 100 мг/100 г). Если почва адсорбирует много ионов натрия и хлора, она малоплодородна и называется солончаком, если кальцием - хорошо структурированная и плодородная.
8.7. Методы получения и очистки дисперсных систем
3 метода:
а) диспергирование, или измельчение (ступка, коллоидная мельница, электрораспыление в дуге, УЗ).
б) конденсация: физическая (облака) и химическая.
в) пептизация
Лиофильные эмульсии получаются самопроизвольно и устойчивы, а лиофобные неустойчивы и для их образования требуется затрата работы. Они получаются при механическом, акустическом или электрическом диспергировании. Например, дуговой метод : в воде возбуждается электрический разряд между двумя проволоками из Ag, Au или Fe. Пары металла, испарившиеся в зоне дуги, конденсируются в микрокристаллы, которые сорбируют на поверхности ионы ОН-, и раствор стабилизируется.
Очистка от примесей: диализ - сосуд разделен полупроницаемой перегородкой, в одном коллоидный раствор, в другом растворитель. Смена растворителя. Электродиализ - диализ в электрическом поле.