Метод контроля и анализа веществ. Абсорбционная спектроскопия (колоритметрия, фотоколориметрия, спектрофотометрия). Рентгеновская спектроскопия. Основные методы. Электрохимические методы

5.09.2013

Метод контроля и анализа веществ

1)  Пробо отбор

2)  Разложение проб

3)  Разделение компонентов

4)  Обнаружение (идентификация)

5)  Определение

Основные требования к методам: Это правильность и хорошая воспроизводимость результатов.

1)  Контроль технологических процессов

2)  Контроль сырья

3)  Контроль готовой продукции

«Отбор и подготовка проб к анализу»

Для проведения анализа берут усредненную пробу.

Пробы делятся:

1)  Генеральная проба – подбирается определенно из объекта от 1 до 50 кг.

2)  Из генеральной пробы путем сокращения отбирают лабораторную пробу.  25г до 1кг.

3)  Лабораторную пробу делят на 3 части. А) арбитражная проба (спорная), Б) Для предварительных исследований, В) Анализируемая проба (используемая для анализа).

При отборе проб необходимо учитывать:

1)  Агрегатное состояние объекта.

2)  Неоднородность материала и размер частиц.

3)  Требуемая точность.

4)  Возможность изменения объекта во времени.

Отбор проб газа:

РИС

Отбор пробы газа в потоке: а – метод продольных струй; б – метод поперечных сечений (стрелками показаны места отбора проб). В замкнутых ёмкостях пробу берут в разных точках, в зависимости от задачи их смешивают или определяют отдельно.

Отбор проб жидкости:

рис

Отбор пробы: а – жидкости в потоке; б – гетерогенной жидкости пробоотборником с изолированными ячейками.

Гомогенная жидкость – тщательно перемешивают и берут необходимый объем, если нельзя перемешать, берут в разных точках, для этого юзуют разные устройства (Батометр). Гетерогенные жидкости отбирают по жидкости и массе, пробу гомогенизируют или расслаивают.

Отбор проб твердых веществ

Приближенная формула Ричарда – Чеччота:

Q=Kd²

Более точная формула Бенедетти – Пихлера:

Способы отбора:

11.09.2013

Потери при пробоотборе и хранение пробы

1.  Потери в виде пыли при измельчений пород могут составлять до 3% массы объекта (просеивание)

2.   Потери летучих продуктов  при измельчений пород происходят потери воды, ртути, серы, талия. При изменении температуры – летучих органических соединений.

Чтобы хранить пробу достаточно долго, нужно её привести в стабильное состояние. Пробу консервируют т.е. в зависимости от пробы проводят охлаждение, изменение PH среды, добавление стабилизатора.

Подготовка проб к анализу

1.  Вода в пробах. Высушивание образцов.

2.  Разложение образцов. Перевод пробы в раствор. (растворение, спекание, сплавление).

Статистическая обработка результатов

Погрешности химического анализа

Обработка результатов измерений

Д=х – х_ист – абсолютная погрешность

Систематические погрешности вызваны постоянно действующей причиной, могут быть выявлены и устранены.

Случайные погрешности – причины неизвестны, могут быть оценены методами мат. Статистики.

Промах – погрешность, резко искажающая результат, легко выявляется, вызвана, как правило, небрежностью или некомпетентностью аналитика.

Воспроизводимость (сходимость) – степень близости друг к другу единичных определений.

Правильность – отражает близость к нулю систематической погрешности.

Систематическая ошибка

При условии выполнения нормального закона распределения Гаусса при n измерениях одинаковой точности среднее арифметическое из результатов, полученных при всех измерениях, являются наиболее вероятными и наилучшим значением измеряемой величины:

, (-∞ < x_i < ∞)

«правило 3σ»

95% вероятности того, что результат окажется на границах:

, и 97,7% - в границах:

Вероятность того, что значение измеряемой величины попадет в доверительный интервал называется надежностью (α), коэффициентом надежности или доверительной надежностью. Если α=0,95, то 955 значений должно попасть в интервал 2σ.

Оценка точности и правильности измерений при малом числе определений

Единичное отклонение  , где

Выборочное стандартное отклонение (средняя квадратная ошибка).

Коэффициент вариации для значения случайной величины:

Доверительный интервал и доверительная вероятность (надежность)

Форма записи результатов:

12.09.2013

Аналитический сигнал. Измерение

Аналитический сигнал – сила тока, ЭДС системы, оптическая плотность и т.д.

1.  Метод градуированного графика.

2.  Метод стандартов.

3.  Метод ограничивающих растворов.

4.

5. Метод наименьших квадратов (МНК).

y = a+bx

где   

Если прямая линия проходит через начало координат:

_____________________________________

Эмиссионный спектральный анализ

Виды эмиссионного спектрального анализа:

1.  Визуальный анализ.

2.  Фотографический (качественный анализ на спекторопроекторе, количественный анализ на микрофотометрах).

3.  Фотоэлектрический анализ (содержание вещества определяют сравнением фототоков от двух приемников, освещаемых отдельными спектральными линиями (аналитической парой)). Результат сразу указывается на шкале.

Происхождение эмиссионных спектров

Освобожденная энергия:

Интенсивность спектральных линий:

Где I_min – интенсивность спектральных линий,

A_mn –вероятность перехода с уровня m на n,

g_{m и} g_n – статистические веса верхнего и нижнего состояния энергии,

N₀ – общее число атомов,

E_m – энергия верхнего состояния,

R – константа Больцмана,

T – температура источника возбуждения.

Источники возбуждения

Источники: 1. Пламя, 2000 – 3000 ^оС

2 электрическая дуга, 5000 - 7000 ^оС

3 искра, 7000 – 15000 ^оС

4 импульсный и электровакуумный разряд.

Качественный анализ

Измерение длин волн спектральных линий:

1.  Сравнивают полученный спектр с известным спектром. Часто используют для спектра железа, с хорошо изученными в нем спектральными линиями. Существуют специальные атласы.

2.  Находится длинны волн методом интерполяции по длинам волн двух