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:

yA =

где у- концентрация, выраженная в массовой доле; mA = F • f • V - масса  определяемого компонента; m-масса смеси;- стехиометрический фактор; сст  -  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= m · cq ·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

E=

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)