Министерство образования и науки Российской Федерации Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

(ФГБОУ «СГГА»)

Кафедра метрологии, стандартизации и сертификации

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕОРИЯ

Шувалов Г.В.

Новосибирск 2012

Введение

Определение концентрации, например, раствора соляной кислоты не вызовет затруднения у химика - надо взять фенолфталеин и провести титрование раствором щелочи известной концентрации. Но как быть, если исследуемый раствор мутный или окрашенный и изменение окраски индикатора не заметно? Помочь могут лишь методы физико-химического анализа, например, кондуктометрия. В этом случае эквивалентная точка титрования определяется не по изменению окраски индикатора, а по изменению, например, электропроводности исследуемого раствора в процессе титрования, которую измеряют специальными приборами или установками.

Ненастоящее время физико-химические методы анализа находят широчайшее применение. Без них немыслимы контроль и управление производственными процессами и проведение научных исследований. Необходимо отметить, что поскольку физико-химические методы анализа решает задачи химического контроля и анализа, они составляют одну из частей аналитической химии.

Сущность физико-химических методов анализа сводится к изучению соотношений между составом и свойствами исследуемых систем. При этом за ходом анализа следят по показаниям приборов. Так, для анализа веществ широко используются химические реакции, протекание которых сопровождается изменением физических свойств анализируемой системы, например, ее цвета, интенсивности окраски флуоресценции и т.п. В мутных и окрашенных растворах анализ можно вести и по изменению концентрации анализируемых веществ. И в этом случае ход анализа контролируется по специальным приборам, а эквивалентная точка определяется по кривым титрования. Различают прямые и косвенные физико-химические методы анализа. В прямых методах данное свойство является критерием содержания определяемого вещества. Прямые методы основаны на изучении диаграмм «состав-свойство». В косвенных методах используется данное свойство определяемого вещества для фиксирования конца процесса взаимодействия определяемого вещества с реактивом точно известной концентрации (например, процесс нейтрализации при титровании кислоты щелочью). Широкое развитие и применение физико-химических методов анализа связано с тем, что они обладают рядом преимуществ по сравнению с химическими методами:

- более высокой чувствительностью (до 10-8 - 10-10 моль/л, в то время как химическими методами можно определить концентрацию веществ только до 10-5 моль/л);

- большой селективностью;

- экспресоностью;

- легкостью осуществления автоматизации непрерывного контроля технологических и исследовательских процессов;

- возможностью анализа малых и ультрамалых количеств веществ.

Следует отметить, что в настоящем учебном пособии помимо известных методов физико-химического анализа представлены метод низкочастотного кондуктометрического титрования, а также высокочувствительный импеданоный мост для кондуктометрического титрования, разработанные и внедренные в производство кафедрой физической и аналитической химии Уральского лесотехнического института.

Наряду с физико-химическими методами большое значение имеют и физические методы анализа, основанные на изучении физических свойств исследуемого вещества (например, эмиссионных спектров поглощения, диэлектрической проницаемости, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса и т.п.). Использование физических методов анализа связано с применением разнообразных прецизионных физических приборов, поэтому в аналитической химии часто употребляется термин «инструментальные метода анализа», который объединяет физические и физико-химические методы анализа.