Метрологические характеристики методов анализа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание 1

по теме "Метрологические характеристики методов анализа".

Условия заданий:

Провести статистическую обработку результатов химического анализа:

-отбраковать грубые промахи,

-рассчитать среднее арифметическое,

-дисперсию,

-стандартное отклонение,

-относительное стандартное отклонение,

-представить результаты в виде доверительного интервала (Р=0,95),

-указать стандартное и относительное стандартное отклонение,

-сделать вывод о значимости систематической погрешности,

-рассчитать относительную погрешность среднего результата.

Дано: Результаты гравиметрического определения Са, %:

12, 86; 12, 90; 12, 93; 12, 04. Истинное содержание -12,95%.

Решение:

1) отбраковать грубые промахи:

Располагают результаты выборки в порядке их возрастания и определяют диапазон выборки: 12, 04; 12, 86; 12, 90; 12, 93;

w = 12, 93 - 12, 04 = 0, 89.

Поскольку в данной выборке п > 3, проверяют на промах наибольшую и наименьшую варианту по уравнению:

,

Q _p = (12, 93 - 12, 90)/0, 89 =0, 03

Q _p = (12, 86 - 12, 04)/0, 89 =0, 92

Согласно таблице (Q-критерия), при Р = 0,95 в случае n=4 Q_{T =} 0,77.

Так как 0,03 < 0,77 или Q_p < Q_T то 12,93% не является промахом.

Так как 0,92 > 0,77 или Q_p > Q_T то 12,04% является промахом и исключается (n = 3).

2) Рассчитать среднее арифметическое:

Х ср. = (12, 86 +12, 90 + 12, 93)/3 = 12, 90%

3) Дисперсия:

D = (12, 86 - 12, 90)? + (12, 90 - 12, 90)? + (12, 93 - 12, 90)? / (3-1) = 0,00125;

4) Стандартное отклонение:

S = vD = v0,00125 = 0,0354;

5) Относительное стандартное отклонение:

S отн. = S/ Х ср. = 0,0354/12, 90 = 0,0027

6) Представить результаты в виде доверительного интервала (Р=0,95):

Доверительная вероятность равна Р = 0,95

Дисперсия D имеет f = n - 1 = 3 - 1 = 2 степени свободы.

Определим по справочнику коэффициент Стьюдента:

t (P=0,95; f=2) = 4, 303

Полуширина доверительного интервала равна t * s / v n = 4, 303 * 0,0354 / v 3 = 0,09 %

Таким образом, доверительный интервал W = 12,90 ± 0,09 % при доверительной вероятности P = 0,95.

7) Сделать вывод о значимости систематической погрешности:

Истинное значение содержания серебра W ист. = 12,95% входит в найденный доверительный интервал, следовательно, при определении не присутствует систематическая погрешность.

Дополнительно определим критерий Стьюдента для сравнения среднего значения и истинного.

Рассчитаем величину t эксп = v n * |Х ср. - W ист.| / s = v 2 * | 12,90 - 12,95| / 0,0354 = 1,98

Сравним найденную величину с критическим значением t крит, равным коэффициенту Стьюдента t (P=0,95; f=2) = 4,303.

Т.к. t эксп. < t крит., следовательно, в анализе отсутствует систематическая погрешность.

8) Рассчитать относительную погрешность среднего результата:

Относительная погрешность среднего результата равна | X cp. - W ист.| * 100 / W ист. = | 12,90 - 12,95 | * 100 / 12,95 = 0,037 %. [5]

Задание 2

Дайте определение и рассчитайте массовую долю и массовую концентрацию растворённого вещества, его молярную и моляльную концентрации, молярную концентрацию эквивалентов и титр раствора на основании данных.

Формула вещества	Масса вещества, г	Масса воды, г	Плотность раствора, г/мл
Al 2(SO 4) 3	32	538	1,0360

Решение: Al ₂(SO ₄) ₃ - сульфат алюминия (III), соль серной кислоты.

1) (Al ₂(SO ₄) ₃) = m (В)*100%/ (m (В)+ m (р-ля)) = 32*100/(32+538) = 5,6%

2) V (Al ₂(SO ₄) ₃) = m (р-ра)/ =570/1,0360=550 мл = 0,55 литра.

(Al ₂(SO ₄) ₃) = m (В) / V = 32/0,55 = 58 г/л.

3) М (Al ₂(SO ₄) ₃) = 27*2+(32+16*4)*3 = 342 г/моль.

С (Al ₂(SO ₄) ₃) = m (В)/ (М (В)* V) = 32/(342*0,55) = 0,17 моль/л.

4) С m (Al ₂(SO ₄) ₃) = (m (В)*1000)/(М (В)* m (р-ля)) = (32*1000) / (342*538) = 0,17 моль/кг.

5) Z соли равно суммарному заряду всех катионов данной соли:

[Al₂ (SO₄)₃ 3 х 2 = 6]

М эк. (Al ₂(SO ₄) ₃) = М (В)/ Z (В) = 342/6 = 57

С эк. (Al ₂(SO ₄) ₃) = m (В)/ (М эк. (В)* V) = 32/(57*0,55) = 1,02 моль/л.

6) Т (Al ₂(SO ₄) ₃) = m (В)/ V = 32/550 = 0,06 г/мл. [5]

Задание 3

Общая характеристика метода йодометрии. Рабочие растворы метода, их приготовление и стандартизация. Индикатор метода. Особенность определения окислителей.

Ответ:

Йодометрия - метод окислительно-восстановительного титрования, основанный на реакциях, связанных с окислением восстановителей свободным йодом I₂ или с восстановлением окислителей йодидом калия KI. Оба процесса можно выразить следующей схемой:

I2 + 2е 2 I? (1)

Т.к. стандартный окислительно-восстановительный потенциал пары невелик ? E0(I₂ /2I?) = 0,54 В, йод является относительно слабым окислителем, а ионы I? - сравнительно сильным восстановителем.

С помощью метода йодометрии можно определять:

1. Восстановители SO_3-²?, S₂O_3-²?, NO₂?, S²?, CN?, SCN? и др.:

а) путем прямого титрования анализируемого раствора раствором йода:

SO₃^-2? + I₂ + 2Н₂О = SO₄^-2? + 2 I? + 2H+; (2)

б) путем обратного титрования, Используется, если скорость взаимодействия восстановителя с йодом невелика. В этом случае к раствору восстановителя добавляют избыток титрованного раствора I2, а спустя некоторое время не вступивший в реакцию йод титруют раствором тиосульфата натрия:

2 S₂O₃²? + I₂ = S₄O₆^2- + 2 I? (3)

2. Окислители Fe³⁺, Cr₂O₇^2-, H₂O₂, Cl₂, Br₂, ClO₃?, MnO₄? и др.

Проводить определение, титруя раствор окислителя йодидом калия KI нельзя, т.к. невозможно фиксировать конец титрования. Поэтому пользуются методом замещения: к анализируемому раствору окислителя добавляют избыток раствора KI:

2 MnO₄? + 10 I? + 16 H+ = 5 I2 + 2 Mn²⁺ + 8 Н₂О. (4)

В результате реакции выделяется йод в количестве, эквивалентном количеству окислителя; йод титруют раствором тиосульфата натрия по уравнению (3).

К достоинствам метода йодометрии можно отнести следующие:

1. Большая точность по сравнению с другими методами окислительно-восстановительного титрования.

2. Растворы йода окрашены, и титрование можно проводить без индикатора. Желтая окраска ионов I3? при отсутствии других окрашенных продуктов отчетливо видна при очень малой концентрации (5*10?5н.).

3. Йод хорошо растворяется в органических растворителях, поэтому метод широко применяется для титрования в неводных средах.

Недостатки метода, вызывающие ошибки при выполнении йодометрических определений:

1. Потери йода из-за его летучести. Поэтому титрование проводят на холоду и по возможности быстро. При необходимости оставить раствор на некоторое время для завершения реакции, его хранят под притертой пробкой.

2. Окисление ионов йода кислородом воздуха в кислой среде.

3. Йодометрическое титрование нельзя проводить в щелочной среде вследствие диспропорционирования йода.

4. Относительно медленные скорости реакций с участием йода.

5. В процессе хранения стандартные растворы йода и тиосульфата изменяют свой титр. Чтобы избежать ошибок, необходимо периодически проверять титр йода по тиосульфату, а титр тиосульфата по дихромату калия.

Фиксируют конечную точку титрования в методе йодометрии с помощью специфического индикатора - крахмала, который образует с йодом комплексно-адсорбционное соединение синего цвета. Эта реакция очень чувствительна, она позволяет легко обнаруживать йод при концентрации 10?5 н. Т.к. соединение йода с крахмалом очень прочное, крахмал следует добавлять в конце титрования, когда окраска раствора становится бледно-желтой. Если вводить крахмал раньше, то очень много йода будет связано с крахмалом. При титровании йод с трудом освобождается из соединения с крахмалом, и результат титрования окажется неточным.

При проведении йодометрических определений следует соблюдать следующие условия:

1. Т.к. стандартный окислительно-восстановительный потенциал пары I2/2I? невелик, многие йодометрические определения не доходят до конца. Поэтому для количественного протекания реакций необходимо создавать специальные условия (вводить комплексообразователи, осадители, буферные добавки и т.д.).

2. Йод - вещество летучее, поэтому титрование проводят на холоду. Кроме того, при увеличении температуры снижается чувствительность крахмала как индикатора (при 50 0С индикатор в 10 раз менее чувствителен, чем при 25 ⁰С).

3. Растворимость йода в воде мала, поэтому определение окислителей необходимо проводить в присутствии большого избытка KI, который образует с йодом растворимое нестойкое комплексное соединение:

KI + I₂ K[I3] (5)

4. Скорость реакции между окислителями и KI обычно невелика, поэтому к титрованию выделившегося йода обычно приступают спустя некоторое время.

5. Йодометрическое титрование нельзя проводить в щелочной среде, т.к. протекает побочная реакция:

I₂ + 2 OH? = IO? + I? + Н₂О (6)

Образующийся гипойодит является более сильным окислителем, чем йод, он окисляет тиосульфат до сульфата:

S₂O₃²? + 4 IO? + 2 OH? = 4I? + 2SO₄²? + Н₂О.

Поэтому во избежание побочных реакций титрование проводят при рН не более 9.

6. В кислых растворах йодиды постепенно окисляются кислородом воздуха:

4I? + O₂ + 4H+ = 2I₂ + 2 Н₂О (7)

Свет ускоряет эту реакцию, поэтому реакционную смесь хранят в темноте.

Рабочими растворами метода йодометрии являются растворы йода и тиосульфата натрия.

Титрованный раствор йода можно приготовить исходя из точной навески химически чистого кристаллического йода, который очищают от примесей путем возгонки.

Однако очистка йода представляет собой очень трудоемкую операцию. Кроме того, титрованный раствор в процессе работы с ним и при длительном хранении меняет свой титр вследствие летучести йода, и периодически его нужно проверять. Поэтому обычно готовят раствор I2 приблизительно нужной концентрации (0,05-0,1 н.) растворением навески йода в растворе KI (40 г/л). Точную концентрацию полученного раствора устанавливают по раствору тиосульфата натрия (реакция 3).

Тиосульфат натрия Na2S2O3*5Н2О является неустойчивым веществом. Оно легко реагирует с углекислым газом и кислородом воздуха:

Na₂S₂O₃ + Н₂О + СO₂ = NaHCO₃ + NaНSO₃ + Sv 2Na₂S₂O₃ + O₂ = 2Na₂SO₄ + 2Sv

Поэтому готовят приблизительно 0,1 н. раствор тиосульфата, растворяя навеску соли в свежепрокипяченой воде (для удаления СO2). Хранить готовый раствор Na₂S₂O₃ рекомендуется в темных бутылях, защищенных от двуокиси углерода трубкой с натронной известью. В дальнейшем титр раствора начинает медленно уменьшаться, поэтому его необходимо периодически проверять.

Для установки концентрации тиосульфата предложено много различных стандартных веществ, например твердый химически чистый йод, йодат калия KIO₃, бромат калия KBrO₃, дихромат калия и др. На практике чаще всего пользуются дихроматом калия K₂Cr₂O₇. [2], [3]

Задание 4

При растворении 5,4550 г анализируемого образца, содержащего железо, получено 250 мл раствора, на титрование 25,00 мл которого затрачено 25,00 мл 0,0186 н раствора KMnO₄. Рассчитайте Т (КМnO₄ / Fe), массу и массовую долю железа в образце.

Дано:

m обр. = 5,4550 г

V р-ра = 250 мл = 0,25 л

С эк. (КМnO₄) = 0,0186 моль/л

V (КМnO₄) = 25 мл = 0,025 л

V (обр. с Fe) = 25 мл = 0,025 л

Решение:

Так известны результаты титрования

С эк. (А)* V (А) = С эк. (В)* V (В)

С эк. (обр. с Fe) = С эк. (КМnO₄)* V (КМnO₄)/ V (обр. с Fe) = 0,0186*0,025/0,025 = 0,0186 моль/л.

С эк. (обр. с Fe) = m (В)/ (М эк. (В)* V)

М эк. (обр. с Fe) = m (В)/ С эк. (В)* V = 5,455/(0,0186*0,25) = 1173 г/моль.

Т (КМnO₄ / Fe) = С эк. (КМnO₄)* М эк. (обр. с Fe)/1000 = 0,0186*1173/1000 = 0,0218 г / мл.

m (Fe) = Т (КМnO₄ / Fe)* V (КМnO₄) = 0,0218*25 = 0,545 г.

(Fe) = m (Fe)/ m обр. = 0,545/5,455 = 0,0999.

Ответ: Т (КМnO₄ / Fe) = 0,0218 г / мл, m (Fe) = 0,545 г, (Fe) = 0,0999

Задание 5

Определите массу и массовую долю SO₂ во фруктовом пюре, если из его пробы массой 20,00 г приготовили раствор, на титрование которого израсходовали 25,50 мл 0,0252 н раствора J₂.

Дано:

m обр. = 20,00 г

V (J₂) = 25,50 мл

С эк. (J₂) = 0,0252 моль/л

Решение:

Составляем уравнение реакции, протекающей при титровании:

SO₂ + J₂ + 2H₂O = H₂SO₄ + + 2HJ.

Пишем схему ионно-электронного баланса:

SO₂ 2 е = SO₄ ² z = 2

J₂⁰ + 2 е = 2 J

Рассчитаем молярную массу эквивалентов:

М эк. (SO₂) = М (SO₂)/ z = (32+16*2)/ 2 = 32 г/моль

Определяем титр:

Т (SO₂ / J₂) = С эк. (J₂)* М эк. (SO₂)/1000 = 0,0252*32/1000 = 0,0008 г / мл.

Находим массу в образце:

m (SO₂) = Т (SO₂ / J₂)* V (J₂) = 0,0008*25,50 = 0,0204 г

Находим массовую долю:

(SO₂) = m (SO₂)/ m обр. = 0,0204/20,00 = 0,00102.

Ответ: m (SO₂) = 0,0204 г; (SO₂) = 0,00102.

Задание 6

химический дисперсия отклонение градуировочный

Физико-химические методы анализа, их классификация, достоинства и недостатки в сравнении с химическими методами объёмного анализа.

Ответ:

Физико-химические методы анализа (ФХМА) основаны на использовании зависимости физических свойств веществ (например, светопоглощения, электрической проводимости и т.д.) от их химического состава. Иногда в литературе от ФХМА отделяют физические методы анализа, подчёркивая тем самым, что в ФХМА используется химическая реакция, а в физических - нет. Физические методы анализа и ФХМА, главным образом в западной литературе, называют инструментальными, так как они обычно требуют применения приборов, измерительных инструментов. Инструментальные методы анализа в основном имеют свою собственную теорию, отличную от теории методов химического (классического) анализа (титриметрии и гравиметрии). Базисом этой теории является взаимодействие вещества с потоком энергии.

При использовании ФХМА для получения информации о химическом составе вещества исследуемый образец подвергают воздействию какого-либо вида энергии. В зависимости от вида энергии в веществе происходит изменение энергетического состояния составляющих его частиц (молекул, ионов, атомов), выражающееся в изменении того или иного свойства (например, окраски, магнитных свойств и т.п.). Регистрируя изменение этого свойства как аналитический сигнал, получают информацию о качественном и количественном составе исследуемого объекта или о его структуре.

По виду энергии возмущения и измеряемого свойства (аналитического сигнала) ФХМА можно классифицировать следующим образом (табл. 1).

Кроме перечисленных в таблице существует множество других частных ФХМА, не подпадающих под данную классификацию.

Наибольшее практическое применение имеют оптические, хроматографические и потенциометрические методы анализа.

Таблица 1.

Вид энергии возмущения	Измеряемое свойство	Название метода	Название группы методов
Поток электронов (электрохимические реакции в растворах и на электродах)	Напряжение, потенциал	Потенциометрия	Электрохимические
	Ток поляризации электродов	Вольтамперометрия, полярография
	Сила тока	Амперометрия
	Сопротивление, проводимость	Кондуктометрия
	Импеданс (сопротивление переменному току, ёмкость)	Осциллометрия, высокочастотная кондуктометрия
	Количество электричества	Кулонометрия
	Масса продукта электрохимической реакции	Электрограви-метрия
	Диэлектрическая проницаемость	Диэлкометрия
Электромагнитное излучение	Длина волны и интенсивность спектральной линии в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой частях спектра л=10-3...10-8 м	Оптические методы (ИК - спектроскопия, атомно-эмиссионный анализ, атомно-абсорбционный анализ, фотомет-рия, люминесцентный анализ, турбидиметрия, нефелометрия)	Спектральные
	То же, в рентгеновской области спектра л =10-8...10-11 м	Рентгеновская фотоэлектронная, оже-спектроско-пия
	Времена релаксации и химический сдвиг	Спектроскопия ядерно-магнитного (ЯМР) и электронного парамагнитного (ЭПР) резонанса
Теплота	Температура	Термический анализ	Тепловые
		Термогравиметрия
	Количество теплоты	Калориметрия
	Энтальпия	Термометрический анализ (энтальпмерия)
	Механические свойства	Дилатометрия
Энергия химических и физических (Ван-дер-ваальсовые силы) взаимодействий	Электропроводность Теплопроводность Ток ионизации	Газовая, жидкостная, осадочная, ионообменная, гельпроникающая хроматографии	Хроматографические

По сравнению с классическими химическими методами ФХМА отличаются меньшим пределом обнаружения, временем и трудоёмкостью. ФХМА позволяют проводить анализ на расстоянии, автоматизировать процесс анализа и выполнять его без разрушения образца (недеструктивный анализ).

По способам определения различают прямые и косвенные ФХМА. В прямых методах количество вещества находят непосредственным пересчётом измеренного аналитического сигнала в количество вещества (массу, концентрацию) с помощью уравнения связи. В косвенных методах аналитический сигнал используется для установления конца химической реакции (как своеобразный индикатор), а количество определяемого вещества, вступившего в реакцию, находят с помощью закона эквивалентов, т.е. по уравнению, непосредственно не связанному с названием метода.

По способу количественных определений различают безэталонные и эталонные инструментальные методы анализа.

Безэталонные методы основаны на строгих закономерностях, формульное выражение которых позволяет пересчитать интенсивность измеренного аналитического сигнала непосредственно в количестве определяемого вещества с привлечением только табличных величин. В качестве такой закономерности может выступать, например, закон Фарадея, позволяющий по току и времени электролиза рассчитать количество определяемого вещества в растворе при кулонометрическом титровании. Безэталонных методов очень мало, поскольку каждое аналитическое определение представляет собой систему сложных процессов, в которых невозможно теоретически учесть влияние каждого из многочисленных действующих факторов на результат анализа. В связи с этим при анализах пользуются определёнными приёмами, позволяющими экспериментально учесть эти влияния. Наиболее распространённым приёмом является применение эталонов, т.е. образцов веществ или материалов с точно известным содержанием определяемого элемента (или нескольких элементов). При проведении анализа измеряют определяемое вещество исследуемого образца и эталона, сравнивают полученные данные и по известному содержанию элемента в эталоне рассчитывают содержание этого элемента в анализируемом образце. Эталоны могут быть изготовлены промышленным способом (стандартные образцы, стали-нормали) или приготовляются в лаборатории непосредственно перед проведением анализа (образцы сравнения). Если в качестве стандартных образцов применяют химически чистые вещества (примесей меньше 0.05%), то их называют стандартными веществами.

На практике количественные определения инструментальными методами осуществляют по одному из трёх способов: градуировочной функции (стандартных серий), стандартов (сравнения) или стандартных добавок.

При работе по методу градуировочной функции с помощью стандартных веществ или стандартных образцов получают ряд образцов (или растворов), содержащих различные, но точно известные количества определяемого компонента. Иногда этот ряд называют стандартной серией. Затем проводят анализ этой стандартной серии и по полученным данным вычисляют значение чувствительности К (в случае линейной градуировочной функции). После этого измеряют интенсивность аналитического сигнала А в исследуемом объекте и вычисляют количество (массу, концентрацию) искомого компонента с помощью уравнения связи или находят по градуировочному графику.

Метод сравнения (стандартов) применим только для линейной градуировочной функции. Определение данного компонента проводят в стандартном образце (стандартном веществе) и получают . Потом определяют в анализируемом объекте . Делением первого уравнения на второе исключают чувствительность и вычисляют результат анализа .

Метод стандартных добавок применим тоже только к линейной градуировочной функции. В этом методе сначала проводят анализ навески исследуемого объекта и получают , затем к навеске добавляют известное количество (массу, объём раствора) определяемого компонента и после анализа получают . Делением первого уравнения на второе исключают К и получают формулу для расчёта результатов анализа:

Спектр вещества получают, воздействуя на него температурой, потоком электронов, световым потоком (электромагнитной энергией) с определённой длиной волны (частоты излучения) и другими способами. При определённой величине энергии воздействия вещество способно перейти в возбуждённое состояние. При этом происходят процессы, приводящие к появлению в спектре излучения с определённой длиной волны (табл. 1).

Излучение, поглощение, рассеяние или рефракция электромагнитного излучения может рассматриваться как аналитический сигнал, несущий информацию о качественном и количественном составе вещества или о его структуре. Частота (длина волны) излучения определяется составом исследуемого вещества, а интенсивность излучения пропорциональна числу частиц, вызвавших его появление, т.е. количеству вещества или компонента смеси.

Каждый из аналитических методов обычно использует не полный спектр вещества, охватывающий диапазон длин волн от рентгеновских излучений до радиоволн, а только определённую его часть. Спектральные методы обычно различают по диапазону длин волн спектра, являющемуся рабочим для данного метода: ультрафиолетовые (УФ), рентгеновские, инфракрасные (ИК), микроволновые и т.д.

Методы, работающие в УФ, видимом и ИК-диапазоне называют оптическими. Они больше всего применяются в спектральных методах вследствие сравнительной простоты оборудования для получения и регистрации спектра.

Атомно-эмиссионный анализ (АЭА) основан на качественном и количественном определении атомного состава вещества путём получения и изучения спектров эмиссии атомов, входящих в состав вещества.

Пи АЭА анализируемая проба вещества вводится в источник возбуждения спектрального прибора. В источнике возбуждения данная проба подвергается сложным процессам, заключающимся в плавлении, испарении, диссоциации молекул, ионизации атомов, возбуждении атомов и ионов.

Возбуждённые атомы и ионы через очень короткое время (~10-7-108с) самопроизвольно возвращаются из неустойчивого возбуждённого состояния в нормальное или промежуточное состояние. Это приводит к излучению света с частотой л и появлению спектральной линии.

Степень и интенсивность протекания этих процессов зависит от энергии источника возбуждения (ИВ).

Наиболее распространёнными ИВ являются: газовое пламя, дуговые и искровые разряды, индукционно связанная плазма (ИСП). Их энергетической характеристикой можно считать температуру.

Количественный АЭА основан на зависимости между концентрацией элемента и интенсивностью его спектральных линий, которая определяется формулой Ломакина:

,

где I - интенсивность спектральной линии определяемого элемента; c - концентрация; a и b - константы.

Величины a и b зависят от свойств аналитической линии, ИВ, соотношения концентраций элементов в пробе, поэтому зависимость обычно устанавливается эмпирически для каждого элемента и каждого образца. На практике обычно пользуются методом сравнения с эталоном.

При количественных определениях используют в основном фотографический способ регистрации спектра. Интенсивность спектральной линии, получаемой на фотопластинке, характеризуется ее почернением:

,

где S - степень почернения фотопластинки; I0 - интенсивность света проходящего через незачерненную часть пластинки, а I - через зачерненную, т.е. спектральную линию. Измерение почернения спектральной линии проводят по сравнению с почернением фона или по отношению к интенсивности линии сравнения. Полученная разность почернений (?S) прямо пропорциональна логарифму концентрации (с):

нS = K lg c.

При методе трех эталонов на одной фотопластинке фотографируют спектры трех эталонов с известным содержанием элементов и спектр анализируемого образца. Измеряют почернение выбранных линий. Строят градуировочный график, по которому находят содержание изучаемых элементов.

В случае анализа однотипных объектов применяют метод постоянного графика, который строят по большому числу эталонов. Затем в строго одинаковых условиях снимают спектр образца и одного из эталонов. По спектру эталона проверяют не произошло ли смещение графика. Если смещения нет, то неизвестную концентрацию находят по постоянному графику, а если есть, то величину смещения учитывают с помощью спектра эталона.

При количественном АЭА погрешность определения содержания основы составляет 1-5%, а примеси - до 20%. Визуальный метод регистрации спектра быстрее, но менее точен, чем фотографический.

По аппаратурному оформлению можно выделить АЭА с визуальной, фотографической и фотоэлектрической регистрацией и измерением интенсивности спектральных линий.

Визуальные методы (регистрация с помощью глаза) можно использовать только для исследования спектров с длинами волн в области 400 - 700 нм. Средняя спектральная чувствительность глаза максимальна для желто-зеленого света с длиной волны л=550 нм. Визуально можно с достаточной точностью установить равенство интенсивностей линий с ближайшими длинами волн или определить наиболее яркую линию. Визуальные методы делятся на стилоскопические и стилометрические.

Стилоскопический анализ основан на визуальном сравнении интенсивностей спектральных линий анализируемого элемента (примеси) и близлежащих линий спектра основного элемента пробы. Например, при анализе сталей обычно сравнивают интенсивности спектральных линий примеси и железа. При этом используют заранее известные стилоскопические признаки, в которых равенству интенсивности линий определенной аналитической пары соответствует определенная концентрация анализируемого элемента.

Стилоскопы используют для экспресс-анализа, для которого не требуется высокой точности.6-7 элементов определяют за 2-3 мин. Чувствительность анализа 0,01-0,1%. Для анализа применяют как стационарные стилоскопы СЛ-3... СЛ-12, так и переносные СЛП-1... СЛП-4.

Стилометрический анализ отличается от стилоскопического тем, что более яркую линию аналитической пары ослабляют при помощи специального устройства (фотометра) до установления равенства интенсивностей обеих линий. Кроме того, стилометры позволяют сближать в поле зрения аналитическую линию и линию сравнения, что значительно повышает точность измерений. Для анализа применяют стилометры СТ-1... СТ-7.

Относительная погрешность визуальных измерений 1 - 3%. Их недостатками являются ограниченность видимой области спектра, утомительность, отсутствие объективной документации о проведении анализа.

Фотографические методы основаны на фотографической регистрации спектра с помощью специальных приборов-спектрографов. Рабочая область спектрографов ограничена длиной волны л=1000 нм, т.е. их можно использовать в видимой области и УФ. Интенсивность спектральных линий измеряют по степени почернения их изображения на фотопластинке или фотопленке. [1], [4]

Задание 7

Для определения концентрации олова в сплаве приготовлены стандартные растворы, при анализе которых методом полярографии получены следующие данные:

, мг / мл	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5
, волны, мм	4,0	8,0	12,0	16,0	20,0

Определить массовую долю олова в 2,5 г пробы, если при анализе 50 мл его раствора высота полярографической волны равна 6 мм.

Дано:

m обр. = 2,5 г

V = 50 мл

h = 6 мм

Решение:

По результатам анализа стандартных растворов строим градуировочный график в координатах h- и по нему определяем массовую концентрацию олова в исследуемом образце (рис. 1).

При = 6 мм = 0,75 мг / мл

Так как = m (В)/V , то m (Sn) = * V = 0,75*50 = 37,5 мг = 0,0375 г

Найдём массовую долю олова в образце:

(Sn) = m (Sn)/ m обр. = 0,0375/2,5 = 0,015.

Ответ: (Sn) = 0,015. [5]

Список литературы

1) Алексеев В.П. Теоретические основы физико-химических методов анализа. - М.: Высшая школа, 1979. [1]

2) Васильев В.П. Аналитическая химия: В 2-х кн. - М.: Дрофа, 2002. [2]

3) Основы аналитической химии: В 2 кн. / Ю.А.Золотов, Е.Н.Дорохова, В.И.Фадеева и др.; под ред. Ю.А.Золотова. - М.: Высш. шк., 1998. [3]

4) Харитонов Ю.А. Аналитическая химия В 2 кн. Учеб. для вузов. - М.: Высш. шк., 2001. [4]

5) Физико-химические методы исследования: Метод. указания и задания контрольной работы / Сост.: к. биол.н., Р.А. Норышева. - Омск: Омский институт (филиал), 2007. - 49с. [5]

Размещено на Allbest.ru

...