25.Методы вычисления концентрации растворов

Метод градуировочного графика. В соответствии с законом Бугера - Ламберта - Бера график зависимости оптической плотности от концентрации должен быть линейным и проходить через начало координат. Готовят серию стандартных растворов различной концентрации и измеряют оптическую плотность в одинаковых условиях. Для повышения точности определения число точек на графике должно быть не меньше трех - четырех. Затем определяют оптическую плотность исследуемого раствора А_х и по графику находят соответствующее ей значение концентрации С_х Интервал концентраций стандартных растворов подбирают таким образом, чтобы концентрация исследуемого раствора соответствовала примерно середине этого интервала.

Метод добавок. Этот метод применяют для анализа сложных растворов, т. к. он позволяет автоматически учитывать влияние посторонних компонентов анализируемого образца. Сначала измеряют оптическую плотность исследуемого раствора с неизвестной концентрацией. затем в анализируемый раствор добавляют известное количество стандартного раствора определяемого компонента и измеряют оптическую плотность. Для повышения точности добавку стандартного раствора определяемого компонента делают дважды и полученный результат усредняют. Концентрацию анализируемого вещества в методе добавок можно найти графическим путем

Кривая титрования.Для построения кривой титрования рассчитывают рН в различные моменты титрования по формулам, приведенным выше. Кривая титрования характеризуется резким изменением рН вблизи точки эквивалентности, которую называют скачком титрования. Чем больше скачок, тем точнее можно оттитровать определяемое вещество. По величине скачка выбирают индикатор.

БИЛЕТ № 26.

Принцип метода кондуктометрии:

Метод основан на зависимости между электрической проводимости раствора и концентрации ионов в этом растворе.

Прямая кондуктометрия:

Используют редко, т.к. электропроводность раствора определяется в присутствии всех ионов в растворе. Концентрация отдельного иона в растворе содержит в смеси электролитов, определить невозможно. Используют для определения минерализации вод.

БИЛЕТ № 27.

Кондуктометрическое титрование

Метод основан на использовании электрохимической реакции, в результате происходит изменение электропроводимости раствора.

По ходу титрования в результате прохождения реакции изменяется концентрация определенных ионов, следовательно, электропроводимость раствора при этом титровании используется химические реакции всех типов.

Наиболее пригодный – реакция нейтрализации, осадочная реакция, которая сопровождается образованием малорастворимых соединений.

Методы определения точки эквивалентности

Электрохимические методы определения отличаются высокой чувствительностью, быстротой выполнения и объективностью получаемых результатов анализа. Электрохимические методы дают возможность организовать непрерывный контроль производства.

28 билет

Условия получения кондуктометрической кривой с резким изломом, устройство электро-химической ячейки, кондуктометры.

Для получения излома нужно учитывать:эффект разбавления(при добавлении титранта изменяется объем раствора, а следовательно концентрация),при повышении температуры электропроводность раствора увеличивается на 1-2%,присутствие посторонних электролитов со значительной электропроводимостью(правильно подобрать титрант).

Электро-химическая ячейкапредставляет собой систему из электродов и электролитов, контактирующих между собой.

Кондуктометр– это прибор, с помощью которого производятся измерения удельной проводимости и/или удельного сопротивления.

31. Как влияют на электрическую проводимость: а) свойства электролита; б) концентрация ионов и их подвижность; в) температура; г) вязкость растворителя и его диэлектрическая проницаемость?

Электропроводность увеличивается примерно на 2% с повышением температуры на 1^оС.

32. Достоинства, недостатки и области применения прямой кондуктометрии.

Достоинства:

1. Высокая чувствительность (нижняя граница определяемых концентраций – 10^-4-10^-5 М)

2. Достаточно высокая точность (относительная погрешность определений 0,2-10%)

3. Простота методик

4. Доступность аппаратуры

5. Возможность исследования окрашенных и мутных растворов

6. Автоматизация анализа

7. Быстрота проведения анализа

Недостатки:

1. Малая селективность кондуктометрического метода

2. Возникновение ошибок за счет примесей постороннего электролита

Области применения: прямую кондуктометрию применяют при контроле регенерации ионитов, очистки воды, промывки осадков, при оценке качества вин, соков и других напитков, чистоты органических растворителей, газов, твердых солей, текстильных материалов, бумаги, зерна, почвы и т.д. Часто анализируемые образцы предварительно сжигают, а выделяющиеся газы поглощают подходящими растворами. По электропроводности поглотителей определяют количества газов ( в частности, CO₂,NO₂,SO₂), следовательно – содержание соответствующих элементов, например,C,N,Sв металлах, сплавах и органических соединениях.

33. Какой вид имеют кривые кондуктометрического титрования для реакций:

А) титрования сильной кислоты сильным основанием (по оси у – электропроводимость)

Б) титрование слабой кислоты сильным основанием

в) осаждения

г) комплексообразования

34. Какие законы положены в основу кулонометрических определений?

Кулонометрический метод анализа заключается в определении количества электричества, необходимого для количественного протекания электродного процесса, в котором принимает участие анализируемое вещество.

В основе кулонометрических методов анализа лежат законы электролиза Фарадея, которые формулируются следующим образом:

1. Масса вещества, образующегося при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит.

2. При электролизе различных химических соединений равные количества электричества вызывают электрохимическое превращение одинаковых количеств молей эквивалентов различных веществ.

35. В чем сущность методов прямой кулонометрии и кулонометрического титрования?

Метод прямой кулонометрии основан на непосредственном окислении или восстановлении анализируемого вещества на рабочем электроде, исключающем прохождение побочных электрохимических реакций. Метод прямой кулонометрии очень чувствителен. Им можно определить до 10-9 г вещества в пробе. Ошибка определений не превышает 0,02 %.

Кулонометрическое титрование основано на электрохимическом получении титранта (электрогенерировании титранта) с последующей реакцией его с анализируемым веществом. Если титрант электрогенерируется непосредственно в растворе анализируемого вещества, то такое титрование называется кулонометрическим титрованием с внутренней генерацией. Если титрант получают электрогенерированием в отдельном сосуде, а затем подают его в анализируемый раствор, такое титрование называют кулонометрическим титрованием с внешней генерацией. Этот вид титрования используется очень редко. Метод кулонометрического титрования по точности и чувствительности превосходит другие методы титрования. Он пригоден для титрования очень разбавленных растворов концентрацией до 10-6 моль/дм3 , а погрешность определений не превышает 0,1-0,05 %.

36-40

Сущность колориметрического, фотометрического и спектрофотометрического анализа

Колориметрический анализ:

При колориметрических способах интенсивность окраски стандартного раствора сравнивают с интенсивностью окраски исследуемых растворов, используют при этом несложное аппаратное оформление – колориметрические пробирки, цилиндры и колориметры. Варианты колориметрического метода:

1. Метод уравнивания: окрашенную пробу и стандартный раствор разбавляют в сосудах одинакового диаметра соответствующим растворителем до совпадения окрасок.

2. Колориметрическое титрование: уравнивают окраску исследуемого окрашенного раствора с окраской раствора, содержащего все вещества, за исключением анализируемых, затем во второй раствор постепенно до получения эффекта сравнения окрасок добавляют стандартный раствор анализируемого вещества.

3. Метод стандартных серий: окрашенную пробу сравнивают со шкалой стандартных растворов, содержащих исследуемое вещество в определенных концентрациях, подбирая совпадение окрасок.

Фотометрический анализ:

Метод анализа, основанный на переведении определяемого компонента в поглощающее свет соединение с последующим определением количества этого компонента путем измерения светопоглощения раствора полученного соединения, называется фотометрическим.

Фотометрический метод анализа может применяться для большого диапазона определяемых концентраций. Его используют как для определения основных компонентов различных сложных технических объектов с содержанием до 20—30% определяемого компонента, так и для определения микропримесей в этих объектах при содержании их до 10^-3 — 10-⁴%.

Спектрофотометрический анализ:

Метод основан на поглощении веществом немонохроматического света (определенной длины волны), получаемого при пропускании светового потока через монохроматоры. Метод относится к объективным, в которых поглощение измеряется с помощью прибора. В спектрофотометрическом методе используют приборы спектрофотометры. Источник излучения – лампа накаливания. Излучение от источника света подпет на монохроматор, который позволяет выделить луч определенной длины волны. Луч проходит через кювету с анализируемым веществом и далее через фотоэлементы на регистрирующее устройство. Уравнивание интенсивности производится автоматически.

Принцип метода абсорбционной спектрофотомерии растворов. Закон Бугера – Ламберта – Бера.

Спектрофотометрический метод основан на измерении с помощью спектрофотометра светопоглощения раствора в монохроматическом потоке света, т.е. потоке света с определенной длиной волны. Светопоглощение в спектрофотометре также измеряется фотоэлементами. Однако в нем имеется призма или дифракционная решетка и щель, позволяющие разложить световой поток в спектр, отобрать и направить на кювету с анализируемым раствором свет с необходимой длиной волны или световой пучок с узким участком спектра, который преимущественно поглощает анализируемое соединение раствора. Измерение светопоглощения при длине волны, соответствующей максимуму светопоглощения, увеличивает чувствительность и облегчает определение одного окрашенного соединения в присутствии другого. Для анализа используют спектрофотометры типа СФ-4, СФ-4А, СФ-5, СФ-10, СФД-2, ИКС-12, "Specol"(Германия) и др.

В основе фотометрических методов лежит объединенный закон Бугера – Ламберта – Бера: абсорбция (оптическая плотность) прямо пропорциональна концентрации раствора и толщине его слоя:

A = ELC, где Е – эксинкция (молярный коэффициент поглощения). Экстинция – это абсорбция (оптическая плотность) при концентрации раствора в 1 моль/л и толщине слоя анализируемого раствора в 1 см. Закон справедлив только для малых концентраций и для монохроматического излучения, т.е. излучения одной длины волны.

Условия строгого выполнения закона Бугера - Ламберта – Бера:

1. Закон справедлив для разбавленных растворов. При высоких концентрациях ( > 0,01 М) среднее расстояние между частицами поглощающего вещества уменьшается до такой степени, что каждая частица влияет на распределение заряда соседних частиц, что, в свою очередь, может изменить способность частиц поглощать излучение данной длины волны.

2. Экстинция зависит от показателя преломления среды. Увеличение концентрации раствора приводит к значительному изменению показателя преломления и отклонению от закона Бера (показатели преломления разбавленных растворов и растворителя отличаются несущественно).

3. Закон справедлив для монохроматического излучения. Немонохроматичность светового потока связана с несовершенством оптических приборов. Отклонение от закона Бера менее заметно, если длина волны не приходится на часть спектра с резким изменением оптической плотности.

4. Температура при измерениях должна оставаться постоянной хотя бы в пределах нескольких градусов.

5. Пучок света должен быть параллельным.

Устройство приборов, используемых при абсорбционной спектрофотомерии растворов (фотоколориметры, спектрофотометры).

Фотоколориметр:

Спектрофотометр:

Дифференциальная фотометрия.

Сущность метода состоит в том, что оптические плотности исследуемого и стандартного окрашенных растворов измеряются не по отношению к чистому растворителю с нулевым поглощением, а по отношению к окрашенному раствору определяемого элемента с концентрацией С₀, близкой к концентрации исследуемого раствора. В дифференциальном варианте фотометрии измерения проводятся относительно раствора сравнения, содержащего определенное количество анализируемого вещества. В связи с этим дифференциальная фотометрия повышает точность измерений при определении высоких концентраций (от 10 до 100%) и уменьшает относительную погрешность анализа до 1%. Дифференциальный метод рекомендуется применять в тех случаях, когда может быть обеспечено прохождение через сильно окрашенный раствор достаточно мощного монохроматического пучка света. В приборах, применяемых в дифференциальной фотометрии, световой поток делится на два (дифференцируется). Они имеют две диафрагмы, два фотоэлемента, соединенные с одним микроамперметром (ФЭК-М, ФЭК-56М, ФЭК-Н-57, ФЭК-60)