Физические и физико-химические методы анализа

Химические методы анализа

Количественный анализ

Классификация анионов на аналитические группы

Классификация катионов на аналитические группы

Применение групповых реактивов позволило разработать ряд аналитических классификаций катионов. Наибольшее применение получили сульфидная, кислотно-основная и аммиачно-фосфорная классификации.

Ниже приведена кислотно-основная система анализа катионов, основанная на отношении их к соляной и серной кислотам, к растворам едких щелочей и аммиака.

Аналитические группы	Групповой реагент	Характеристика групп
I	K⁺, Na⁺, NH₄⁺	Группового реагента нет	Хлориды, сульфиды и гидроксиды растворимы в воде
II	Ag⁺, Pb²⁺, Hg₂²⁺	2 н раствор HCl	Хлориды нерастворимы в воде и в разб. кислотах
III	Ba²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ (Pb²⁺)	2 н раствор H₂SO₄	Сульфаты нерастворимы в оде и кислотах
IV	Al³⁺, Cr³⁺, Zn²⁺, Sn²⁺, Sn⁺⁴, As⁺³, As⁺⁵, (Sb⁺³)	Избыток 4 н раствора NaOH или КОН	Гидроксиды амфотерны; растворимы в избытке щелочи
V	Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Bi³⁺, Sb³⁺, Sb⁺⁵,	Избыток 25%-ного раствора NН₄ОН	Гидроксиды нерастворимы в избытке щелочи
VI	Cu²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺	Избыток 25%-ного раствора NН₄ОН	Гидроксиды образуют растворимые аммиакаты

Ниже принята классификация анионов, основанная на различной растворимости бариевых и серебряных солей.

Аналитические группы	Групповой реагент	Характеристика групп
I	SO₄^2–, SO₃^2–, CO₃^2–, PO₄^3–, SiO₃^2–	BaCl₂ в нейтральном или слабощелочном растворе	Соли бария практически нерастворимы в воде
II	Cl^–, Br^–, I^–, S^2–,	AgNO₃ в присутствии НNO₃	Соли серебра практически нерастворимы в воде и разб. НNO₃
III	NO₃^–, NO₂^–, CH₃COO–	Группового реагента нет	Соли бария и серебра растворимы в воде

Задача количественного анализа– определение количественного содержания химических элементов (или их групп) в соединениях.

Методы количественного анализа разделяются на химические, физические и физико-химические.

1.Гравиметрический (весовой) анализ: о количественной составной части в соединениях или в смесях судят путем выделения ее в виде труднорастворимого осадка, по массе которого вычисляют количество искомой составной части.

2.Титриметрический (объемный) анализ: о количестве вещества судят по данным измерения объемов растворов двух веществ, вступивших в химическую реакцию, причем концентрация одного из этих растворов должна быть точно известна (титрованный раствор).

3.Газовый анализ: основан на изменении объемов определяемых газообразных веществ. Замеры объема исследуемой пробы производят либо после поглощения твердыми или жидкими поглотителями, либо после сжигания газовой смеси.

1. Оптические методы анализа (основаны на исследовании спектров поглощения, излучения и рассеивания веществ):

- фотометрический метод анализа основан на измерении количества лучистой энергии, поглощенной окрашенными растворами видимой или ультрафиолетовой части спектра. Зависимость концентрации вещества в растворе и поглощением излучения определяется законом Бугера-Ламберта-Бера: оптическая плотность прямо пропорциональна концентрации окрашенного анализируемого вещества и толщине слоя раствора.

- нефелометрический метод анализа основан на измерении количества света, рассеиваемого частицами суспензии.

- эмиссионный спектральный анализ основан на способности возбужденных атомов элементов излучать при постоянных условиях свет определенной длины волны.

- фотометрия пламени - один из видов эмиссионного спектрального анализа, в котором измеряют интенсивность излучения при помощи фотоэлементов и гальванометра.

- люминесцентный метод анализа основан на измерении люминесценции при действии на эти вещества или их растворы ультрафиолетовыми лучами.

- рентгеноспектральный анализ основан на исследовании вещества при помощи рентгеновских лучей.

2.Электрохимические методы анализа:

- электротитриметрический метод анализа – к испытуемому раствору прибавляют раствор реактива известной концентрации и момент окончания реакции определяют до изменению электрических свойств раствора.

- потенциометрический метод анализа основан на измерении потенциала электрода, опущенного в испытуемый раствор (см. уравнение Нернста).

- кондуктометрический метод анализа основан на измерении электропроводности испытуемого раствора, изменяющейся в результате химических реакций и зависящей от концентрации растворенного вещества.

- кулонометрический метод анализа основан на измерении количества электричества, израсходованного на электровосстановление определенного количества вещества.

- полярографический метод анализа основан на пропорциональной зависимости диффузионного тока от концентрации вещества, обусловливающего данный ток.

3. Масс-спектральный метод анализа основан на определении ионизированных атомов, молекул и радикалов путем разделения потока ионов под действием электрического и магнитного полей в зависимости от отношения массы к заряду.

4. Хроматографический метод анализа основан на разделении смеси растворенных веществ, смеси газов, паров жидкостей сорбционным методом в динамических условиях. Исследуемый раствор пропускается через колонну, содержащую слой сорбента. Вследствие различной сорбируемости компонентов смеси происходит их разделение по длине колонны. При жидкостной колоночной и бумажной хроматографии количественное определение компонентов производят путем анализа содержимого отдельных зон.

5. Радиометрические методы анализа основаны на измерении излучений частиц, испускаемых радиоактивными элементами.