Измерение концентрации. Измерения в химическом анализе. Концентрация. Правильность результатов химического анализа, страница 3

Методы анализа, основанные на хими­ческих  реакциях. В общем виде химическую реак­цию можно представить уравнением

аА + bВ= gC + dD,

Где А, В, С, D — исходные компоненты и продукты реакции соответственно; а, b, g, d, -стехиометрические коэффициен­ты реакции.

На основании измерения хода химической реакции, оп­ределения концентрации продуктов реакции и связанных с этим изменений термодинамических характеристик системы получают информацию о химической природе и концентра­ции компонентов анализируемого вещества (рис. 137).

Химические реакции при определённых условиях состав­ляют основу абсолютных методов измерения концентрации. Это предопределяет их непреходящее значение для воспроизведения единиц концентрации. В табл. 28 указан перечень физических величин, подлежащих измерению при проведе­нии химических методов анализа.

——————————                              

* См. Данцер К., Тан Э., Мольх Д. Аналитика: Системат. обзор.

Таблица 28

	Функциональная зависимость.
Физические величины		Примечание
Масса m		R- универсальная газовая постоянная
Объем V		Т- температура
Давление r	Р= cRT
Скорость реак­ции k	k = dv/dt
Время реакции t

Рассмотрим один из принципов, используемый в методах анализа, основанных на химических реакциях. Остановим свой выбор на титриметрии, являющейся примером исполь­зования самых разнообразных физических свойств при реше­нии аналитических задач.

Принцип титриметрического анализа основан на скачко­образном изменении ряда свойств в момент окончания хими­ческой реакции. Метод анализа заключается в измерении объема раствора реагента с точно "известной концентрацией, необходимого для проведения реакции с определяемым ио­ном до ее полного завершения. Уравнение связи для общего случая прямого титрования представляет собой следующее выражение:

y_A =

где у- концентрация, выраженная в массовой доле; m_A = F • f • V - масса  определяемого компонента; m-масса смеси;- стехиометрический фактор; с_ст  -  молярная концентрация титранта ;  f =c/с— поправочный коэффициент; V— объем титранта, затра­ченный для достижения точки эквивалентности.

Для установления конечной точки титрования исполь­зуют измерения самых разнообразных свойств. Представ­ление об этих свойствах дает табл. 29, в которой представ­лен обзор инструментальных методов титрования. Графи­ческая зависимость изменения выбранного свойства от объе­ма добавляемого титранта называется кривой титрования. На рис. 138 показаны примеры кривых титрования.

Важно подчеркнуть, что в методах титрования измеряе­мой величиной является объем реагента, а остальные пере­численные в табл. 29 величины служат лишь для точного оп­ределения объема в конечной точке титрования, т. е. они ис­пользуются в данном методе анализа только для индикации.

Методы анализа, основанные на элект­рохимических  реакциях. Основу электрохими­ческих методов составляют неспецифические процессы, про­текающие на электродах, а также специфические процессы, обусловленные электрохимическими реакциями (рис. 139). Эта группа методов также характеризуется большим разно­образием физических свойств, используемых как для ка­чественного анализа, так и для определения концентрации. Те физические величины, которые входят в уравнение связи, подлежат измерению при проведении анализа. В табл. 30 при­веден перечень таких электрических величин.

Методы  анализа, основанные на тер­мических процессах. Основу термических процес­сов составляет изменение энтальпии (ΔH):

ΔH = C_q  = m · c_q ·Δ T.

Оно является результирующим и включает все энтальпийные вклады анализируемой смеси, перечисленные в табл. 31. В зависимости от условий эксперимента различают энтальпиметрические и термометрические способы анализа, что нашло отражение в классификации термических методов анализа, представленных на рис. 140.

Таблица 29

Метод титрования		Аналитическая функция	Измеряемое свойство (величина)
	1. Оптические методы
1.1.	Колориметрический		Экстинкция (Ε)
1.2.	Фотометрический		Экстинкция
1.3.	Флуориметрический	IF=	Интенсивность флуоресцен­ции (IF)
1.4.	Турбидиметрический	ESλ=	Кажущаяся  экстинкция (ЕS,λ)
1.5.	Нефелометрический	FES=	Интенсивность рассеянного света (фез)
1.6.	Поляриметрический	a=	Угол (вращательная способность растворов a)
1.7.	Интерферометрический	nD - nD=	Показатель преломления (nD)
1.8.	Пламенно-фотометри­ческий	I=	Интенсивность излучения (I)
	2. Электрохимические методы
2.1.	Кондуктометрический	K=f(V)	Электропроводность (к)
2.2.	Осциллометрический	Yw=f(V)	Активная составляющая проводимости ячейки (Yw)
		Yb=f(V)	Реактивная составляющая проводимости ячейки (Yb )
2.3.	Диэлькометрия	е=f(V)	Диэлектрическая проницае­мость (е )
2.4.	Потенциометрический	E=f(V)	Потенциал электрода (Е}
2.5.	Амперо метрический	I=f(V)E=0	Предельный диффузионный ток (/)
2.6.	Вольт-амперетрический	E=f(V)i	Потенциал электрода (Е)
	3. Термические методы
3.1.	Термометрический	T=f(V)	Температура (Т)
3.2.	Дифференциально- термометрический	D T=f(V)	Температура
3.3.	Энталъпиметрический	DH= f(V)	Энтальпия (DH)
3.4.	Криоскопический	DT= f(V)	Температура
3.5.	Дилатометрический	l = f(V)	Длина (l)
	4. Прочие методы
4.1.	Вискозиметрический	tF1= f(V)	Время истечения (tF1)
4.2.	Сталагмометрический	tTn= f(V)	Время падения капли (tTn)
4.3.	Радиометрический	Z= f(V)	Радиоактивность (скорость счета Z в импульсах в секунду)
4.4.	Магнитометрический	х= f(V)	Магнитная проницаемость (х)
4.5.	Акустический	n= f(V	Скорость звука (n)