Измерение концентрации. Измерения в химическом анализе. Концентрация. Правильность результатов химического анализа, страница 2

Виды внутренней энергии	Методы анализа
	Объекты анализа
	Атомы, ионы			Молекулы	Агрегатированные системы	Реакцион­ные систе­мы
Перенос (массы и заряда)	Maсс - спектроскопия				-	-
Ядерная энергия: ядерный момент уровни нуклонов энергия связи ядра	ЯМР - спектроскопия Спектроскопия Мессбауэра				-	-
	Активационный анализ.	-
Энергия электронов: момент электрона уровни электро­нов Энергия  иониза­ции	ЭПР – спектроскопия Рентгеновская и электронная спектроскопия				- - -	- - -
	Атомная спектроскопия	Спектроскопия в видимой и УФ областях
Энергия молеку­лы: Энергия вращения Колебательная энергия Энергия диссо­циации	- - -		Микроволновая ИК - спе­ктроскопия и комбинаци­онное рассеяние		-	-
Энергия решетки	-		-		Термичес­кий анализ	-
Энергия реакции: химический по­тенциал электрохимичес­кий потенциал	- -		- -		- -	Химичес­кие методы анализа Электро­химические методы ана­лиза

Формулы

w_Q = f(Q) = j(ΔE);                                                                                                   (37)

ω_c = F(c) G(I_∆E)                                                                                                        (38)

являются уравнениями связи между измеряемыми величина­ми w, соответствующими значениями энергии D Е (D E_kили DU) и I, и аналитической информацией на основе какого-либо механизма взаимодействия. Эти два уравнения состав­ляют теоретическую основу химического анализа. Именно в этих уравнениях со всей полнотой проявляется отмеченная выше общность количественного и качественного анализов.

Обозначим через Q величины, характеризующие природу компонентов и являющиеся при этом физическими свойст­вами конкретных компонентов, а через  с — их концентрации. Именно такой смысл имеют Qи  с  в уравнениях (37), (38).

Конкретные значения физических величин (Q), используе­мых при проведении качественного анализа, а также концент­рации компонентов (с) при проведении количественного ана­лиза получают из уравнений связи этих величин в результате преобразования уравнений (37), (38):

Q = j (wQ )                       (39)

 с=Ф (w)                   (40)

При проведении количественного анализа уравнения связи (40), как правило, не известны. Поэтому для их ус­тановления используют процедуру, названную градуировкой. Следует отличать градуировку, рассмотренную в разд. 4.5.1 как процедуру передачи размера единицы физической вели­чины, от градуировки как способа нахождения уравнения связи между отличающимися физическими величинами. В последнем случае, используя вещества с известными значениями концентрации, экспериментально определяется зависи­мость (40).

Особое значение для метрологии имеют те редкие слу­чаи, когда указанные уравнения связи известны в виде стро­гих математических уравнений, которые составляют теоре­тическую основу особой категории методов анализа — абсо­лютных методов анализа. В этом случае концентрация рассчи­тывается по измеренным значениям физических величин, вхо­дящих в конкретные уравнения связи. При этом отпадает необходимость в построении градуировочной характерис­тики.

Информацию о качественном составе выражают констан­тами веществ Q. При этом однородные константы можно рас­положить по их значениям от Q до Q .Такое последователь­ное расположение классифицируют как одномерную аналити­ческую информацию (рис. 134, а). Типичным примером такой информации служат длины волн, отдельных элементов в спектре. В этом случае при проведении качественного анализа задачей измерения является обнаружение в соответствующем интервале спектра искомых конкретных длин волн. Резуль­тат качественного анализа представляется в форме ответа "да—нет".

Одномерная аналитическая информация встречается и при проведении количественного анализа. Например, при опре­делении концентраций какого-либо компонента, который характеризуется константой Q, (рис. 134, б).

Если представить графически зависимость серии однород­ных характеристических величин Q, и соответствующих им интенсивностей w, являющихся согласно (40) функцией концентрации, то взаимосвязь этих параметров дает регистрограмму (спектрограмму, хроматограмму, полярограмму). Такие регистрограммы являются двумерной аналитической информацией, содержащей одновременно данные как о при­роде, так и о концентрации компонентов (рис. 135). Этот пример служит еще одной иллюстрацией неразрывной связи количественного и качественного анализа. Обнаружение сиг­налов при перемещении по оси Q соответствует качественному анализу, а измерение w при фиксированных значениях Q, дает данные о концентрации, т. е. относится к количественному анализу.

Для получения достоверных результатов метод химичес­кого анализа должен отвечать следующим требованиям.

1. Результаты измерений не должны быть искажены, т. е. измеряемая величина q_a должна соответствовать ха­рактеристической константе компонента А. Это означает, что метод анализа должен быть избирательным (селектив­ным) по отношению к этому компоненту. В таком случае мешающее влияние других компонентов, вызывающих появ­ление систематической погрешности, может быть сведено к минимуму.

2. Средства измерений должны обеспечивать требуемую точность. При небольших концентрациях компонентов ме­тод анализа в этом случае должен иметь высокую чувстви­тельность, которая определяется следующим образом:

E= F'(c) =dw/dc.

Все многообразие упругих и неупругих взаимодейст­вий можно свести к нескольким основополагающим, как это представлено, например, на рис. 136, чтобы затем рассмот­реть физические величины, охватываемые каждым из выде­ленных видов взаимодействий. Такой подход позволяет пред­ставить все многообразие аналитических методов в виде це­лостной системы.*