Քիմիական նյութերի հայտնաբերման էլեկտրաքիմիական մեթոդներ. Էլեկտրաքիմիական վերլուծության մեթոդներ. Ընդհանուր բնութագրեր. Օգնության կարիք ունի թեմա սովորելու համար

Վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները որակական և քանակական վերլուծության մեթոդների մի շարք են, որոնք հիմնված են ուսումնասիրվող միջավայրում կամ միջերեսում տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական երևույթների վրա և կապված են անալիտի կառուցվածքի, քիմիական կազմի կամ կոնցենտրացիայի փոփոխության հետ:

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդները (ECMA) հիմնված են էլեկտրոդների կամ միջէլեկտրոդային տարածության վրա հոսող գործընթացների վրա: Դրանց առավելությունը ինչպես սարքավորումների, այնպես էլ վերլուծության մեթոդների բարձր ճշգրտությունն ու համեմատական ​​պարզությունն է: Բարձր ճշգրտությունը որոշվում է ECMA-ում օգտագործվող շատ ճշգրիտ օրենքներով: Մեծ հարմարությունն այն է, որ այս մեթոդը օգտագործում է էլեկտրական ազդեցություններ, և այն, որ այդ ազդեցության արդյունքը (արձագանքը) ստացվում է նաև էլեկտրական ազդանշանի տեսքով։ Սա ապահովում է հաշվման բարձր արագություն և ճշգրտություն, բացում է ավտոմատացման լայն հնարավորություններ։ ECMA-ները տարբերվում են լավ զգայունությամբ և ընտրողականությամբ, մի շարք դեպքերում դրանք կարող են վերագրվել միկրովերլուծությանը, քանի որ երբեմն վերլուծության համար բավարար է 1 մլ-ից պակաս լուծույթ:

Ըստ վերլուծական ազդանշանի տեսակների, դրանք բաժանվում են.

1) հաղորդունակություն - փորձարկման լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության չափում.

2) պոտենցիոմետրիա՝ ցուցիչ էլեկտրոդի հոսանքազերծ հավասարակշռության ներուժի չափում, որի համար հետազոտվող նյութը պոտենցիոմետրիկ է.

3) կուլոմետրիա` ուսումնասիրվող նյութի ամբողջական փոխակերպման (օքսիդացման կամ վերականգնման) համար անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիայի քանակի չափում.

4) վոլտամետրիա` էլեկտրոդների անշարժ կամ ոչ ստացիոնար բևեռացման բնութագրերի չափում փորձարկման նյութի հետ կապված ռեակցիաներում.

5) էլեկտրագրավիմետրիա` էլեկտրոլիզի ժամանակ լուծույթից արտազատվող նյութի զանգվածի չափում.

27. Պոտենցիոմետրիկ մեթոդ.

պոտենցիոմետրիա - ցուցիչ էլեկտրոդի հոսանքից ազատ հավասարակշռության ներուժի չափում, որի համար փորձարկման նյութը պոտենցիոմետրիկ է:

Ա) ստանդարտ (տեղեկատու էլեկտրոդ) - ունի մշտական ​​ներուժ, անկախ արտաքինից: Պայմաններ

Բ) անհատական ​​էլեկտրոդ - դրա ներուժը կախված է նյութի կոնցենտրացիայից:

Ներուժը կախված է համակենտրոնացումից՝ E = f (c)

Ներիստի հավասարումը E = E ° + lna կատ

Ե° - ստանդարտ. Էլեկտրոն. Պոտենցիալ (հաստատ)

Ռ- Համալսարան. Գազի մշտականհաստատ)

T - բացարձակ տեմպ (տ)- +273 °

.п - մասնակցող էլեկտրոնների թիվը: Օքսիդում / Նվազեցում. Ռեակցիաներ

... ա - ակտիվ կենտրոնացում

Պոտենցիոմետրիայի մեթոդ

Իոնոմետրիկ պոտենցիոմետրիա (հետազոտական ​​լուծույթի փոքր լուծույթ։ Ստանդարտ լուծույթ (տիտրան) ավելացվում է մասերով, յուրաքանչյուր ավելացումից հետո չափվում է պոտենցիալը։ - E)

Համարժեքության կետ

Ե

Cx Vx = լտ * Vt

28. Կոնդուկտոմետրիկ մեթոդ.

հաղորդունակություն - փորձարկման լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության չափում:

Կոնդուկտոմետրիկ տիտրացիա

Հաղորդունակության հաշվիչ (սարք)

Կոնդուկտոմետրիկ վերլուծությունը (կոնդուկտոմետրիա) հիմնված է էլեկտրոլիտային լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակության (էլեկտրական հաղորդունակության) և դրանց կոնցենտրացիայի միջև կապի օգտագործման վրա:

Էլեկտրոլիտային լուծույթների՝ երկրորդ տեսակի հաղորդիչների էլեկտրական հաղորդունակությունը գնահատվում է էլեկտրաքիմիական բջիջում դրանց էլեկտրական դիմադրության չափման հիման վրա, որը իրենից ներկայացնում է ապակե անոթ (ապակու), որի մեջ զոդված են երկու էլեկտրոդներ, որոնց միջև գտնվում է փորձարկված էլեկտրոլիտի լուծույթը։ գտնվում է. Բջջի միջով անցնում է փոփոխական էլեկտրական հոսանք։ Էլեկտրոդներն ամենից հաճախ պատրաստված են մետաղական պլատինից, որը պատված է սպունգանման պլատինի շերտով՝ էլեկտրոդների մակերեսը մեծացնելու համար պլատինի միացությունների լուծույթներից էլեկտրաքիմիական նստեցման միջոցով (պլատինե պլատինե էլեկտրոդներ):

29. Բեւեռագրություն.

Բևեռագրությունը որակական և քանակական քիմիական վերլուծության մեթոդ է, որը հիմնված է լարման վրա ընթացիկ արժեքի կախվածության կորեր ստանալու վրա, որը բաղկացած է փորձնական լուծույթից և դրա մեջ ընկղմված էլեկտրոդներից, որոնցից մեկը խիստ բևեռացվող է, իսկ մյուսը գործնականում: ոչ բևեռացվող: Նման կորերի՝ բևեռոգրամների ձեռքբերումն իրականացվում է բևեռոգրաֆների միջոցով։

Բևեռագրական մեթոդը բնութագրվում է բարձր զգայունությամբ: Վերլուծությունը կատարելու համար սովորաբար բավարար է 3-5 մլ փորձարկման լուծույթ: Ավտոգրանցման բևեռոգրաֆի վերլուծությունը տևում է ընդամենը 10 րոպե: Բևեռագրությունը օգտագործվում է կենսաբանական ծագման օբյեկտներում թունավոր նյութերի պարունակությունը որոշելու համար (օրինակ՝ սնդիկի, կապարի, թալիումի միացություններ և այլն), արյան թթվածնով հագեցվածության աստիճանը որոշելու, արտաշնչված օդի, վնասակար նյութերի բաղադրությունը ուսումնասիրելու համար։ Արդյունաբերական ձեռնարկությունների օդում Վերլուծության բևեռագրական մեթոդը խիստ զգայուն է և հնարավորություն է տալիս որոշել նյութերը լուծույթում շատ ցածր (մինչև 0,0001%) կոնցենտրացիայի դեպքում:

30. Սպեկտրալ վերլուծության մեթոդների դասակարգում. Սպեկտրի հայեցակարգ.

Սպեկտրային վերլուծությունը որակի և քանակի որոշման մեթոդների մի շարք է: Նյութի բաղադրությունը, ինչպես նաև կառուցվածքը (հիմնվելով հետազոտվող օբյեկտի փոխազդեցության վրա տարբեր տեսակի ճառագայթման հետ):

Բոլոր սպեկտրոսկոպիկ մեթոդները հիմնված են ատոմների, մոլեկուլների կամ իոնների փոխազդեցության վրա, որոնք կազմում են անալիտը էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հետ: Այս փոխազդեցությունը դրսևորվում է ֆոտոնների (քվանտաների) կլանման կամ արտանետման մեջ: Կախված էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հետ նմուշի փոխազդեցության բնույթից, առանձնանում են մեթոդների երկու խումբ.

Արտանետում և կլանում: Կախված նրանից, թե որ մասնիկներն են կազմում անալիտիկ ազդանշանը, տարբերակում են ատոմային սպեկտրոսկոպիայի և մոլեկուլային սպեկտրոսկոպիայի մեթոդները։

Արտանետում

Արտանետումների մեթոդներում վերլուծված նմուշն իր գրգռման արդյունքում արտանետում է ֆոտոններ։

կլանում

Կլանման մեթոդներում օտար աղբյուրի ճառագայթումն անցնում է նմուշի միջով, մինչդեռ որոշ քվանտներ ընտրողաբար կլանվում են ատոմների կամ մոլեկուլների կողմից:

Սպեկտր- ֆիզիկական մեծության արժեքների բաշխում (սովորաբար էներգիա, հաճախականություն կամ զանգված): Այս բաշխման գրաֆիկական պատկերը կոչվում է սպեկտրային դիագրամ: Սովորաբար սպեկտրը նշանակում է էլեկտրամագնիսական սպեկտր՝ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հաճախականությունների սպեկտրը (կամ նույնը, ինչ քվանտային էներգիաները):

1.լույսի արտացոլում

2. լույսի ճառագայթի պտույտ (դեֆրակցիա)

3.Լույսի ցրում.նեֆելոմետրիա, պղտորաչափություն

4. լույսի կլանումը

5 վերաճառագայթում

Ա) ֆոսֆորեսցենտ (երկար տևում է)

Բ) լյումինեսցենտ (շատ կարճ)

Ֆիզիկական մեծության արժեքների բաշխման բնույթով սպեկտրները կարող են լինել դիսկրետ (գիծ), շարունակական (պինդ), ինչպես նաև ներկայացնում են դիսկրետ և շարունակական սպեկտրների համակցություն (վերածում):

Գծային սպեկտրների օրինակներ են զանգվածային սպեկտրները և ատոմի կապակցված էլեկտրոնային անցումների սպեկտրները. Շարունակական սպեկտրների օրինակներ են տաքացվող պինդ մարմնի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սպեկտրը և ատոմի ազատ ազատ էլեկտրոնային անցումների սպեկտրը. Համակցված սպեկտրների օրինակներ են աստղերի արտանետման սպեկտրները, որտեղ քրոմոսֆերային կլանման գծերը կամ ձայնային սպեկտրների մեծ մասը գտնվում են ֆոտոսֆերայի շարունակական սպեկտրի վրա:

31. Ֆոտոմետրիա՝ մեթոդի սկզբունքը, կիրառումը դատական ​​հետազոտություններում։

Ֆոտոմետրիա - սպեկտրային մեթոդը հիմնված է տեսանելի և մոտ ուլտրամանուշակագույն տիրույթում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման կլանման վրա (մեթոդը հիմնված է լույսի կլանման վրա)

Մոլեկուլային ատոմ

Սպեկտրոսկոպիկ սպեկտրոսկոպիա (էլեկտրոնային վերլուծության մեջ)

Cuvette - լույս է անցնում դրա միջով

լ

I (ելքային լույսի ինտենսիվություն)

I °-ն ընկնող լույսի ինտենսիվությունն է:

Ֆոտոմետրիան ֆիզիկական օպտիկայի և չափման տեխնոլոգիայի բաժին է, որը նվիրված է օպտիկական ճառագայթման էներգիայի բնութագրերի ուսումնասիրության մեթոդներին դրա արտանետման, տարբեր միջավայրերում տարածման և մարմինների հետ փոխազդեցության գործընթացում: Ֆոտոմետրիան իրականացվում է ինֆրակարմիր (ալիքի երկարություններ՝ 10 –3… 7 10 –7 մ), տեսանելի (7 10 –7… 4 10 –7 մ) և ուլտրամանուշակագույն (4 10 –7… 10 –8 մ) օպտիկական ճառագայթման պայմաններում: Կենսաբանական միջավայրում օպտիկական տիրույթում էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տարածմամբ նկատվում են մի շարք հիմնական ազդեցություններ՝ միջավայրի ատոմների և մոլեկուլների կողմից ճառագայթման կլանում և ցրում, մասնիկների վրա միջին անհամասեռությունների ցրում, ճառագայթման ապաբևեռացում։ Գրանցելով միջավայրի հետ օպտիկական ճառագայթման փոխազդեցության մասին տվյալները՝ հնարավոր է որոշել քանակական պարամետրերը՝ կապված ուսումնասիրվող օբյեկտի բժշկակենսաբանական բնութագրերի հետ։ Ֆոտոմետրիկ արժեքները չափելու համար օգտագործվում են գործիքներ՝ լուսաչափեր։ Ֆոտոմետրիկորեն ասած՝ լույսը ճառագայթում է, որն ընդունակ է առաջացնել պայծառության զգացում, երբ ենթարկվում է մարդու աչքին: Ֆոտոմետրիան որպես գիտություն հիմնված է լույսի դաշտի տեսության վրա, որը մշակել է Ա.Գերշունը։

Ֆոտոմետրիայի երկու ընդհանուր մեթոդ կա. 1) տեսողական ֆոտոմետրիա, որի դեպքում մարդու աչքի կարողությունը՝ զգալու պայծառության տարբերությունները, օգտագործվում է համեմատական ​​երկու դաշտերի պայծառությունը մեխանիկական կամ օպտիկական միջոցներով հավասարեցնելու համար. 2) ֆիզիկական լուսաչափություն, որի ժամանակ օգտագործվում են տարբեր տեսակի լույսի տարբեր ընդունիչներ՝ համեմատելու երկու լույսի աղբյուրներ՝ վակուումային ֆոտոբջիջներ, կիսահաղորդչային ֆոտոդիոդներ և այլն։

32.Բուգեր-Լամբերտ-Գարեջրի օրենքը, դրա օգտագործումը քանակական վերլուծության մեջ:

Ֆիզիկական օրենք, որը որոշում է լույսի զուգահեռ մոնոխրոմատիկ ճառագայթի թուլացումը, երբ այն տարածվում է կլանող միջավայրում։

Օրենքն արտահայտվում է հետևյալ բանաձևով.

,

որտեղ է ներթափանցող ճառագայթի ինտենսիվությունը, նյութի շերտի հաստությունն է, որով անցնում է լույսը, և կլանման ինդեքսն է (չշփոթել կլանման անչափ ցուցիչի հետ, որը կապված է բանաձևի հետ, որտեղ է ալիքի երկարությունը ):

Կլանման ինդեքսը բնութագրում է նյութի հատկությունները և կախված է կլանված լույսի λ ալիքի երկարությունից։ Այս կախվածությունը կոչվում է նյութի կլանման սպեկտր:

Լույս չներծծող լուծիչներում ներծծող նյութերի լուծույթների համար կլանման ինդեքսը կարող է գրվել որպես.

որտեղ է ներծծող լուծված նյութի մոլեկուլի փոխազդեցությունը լույսի հետ λ ալիքի երկարությամբ բնութագրող գործակիցը, լուծված նյութի կոնցենտրացիան մոլ/լ է:

Այն պնդումը, որը կախված չէ, կոչվում է Գարեջրի օրենք (չշփոթել Գարեջրի օրենքի հետ): Այս օրենքը ենթադրում է, որ լույսը կլանելու մոլեկուլի կարողությունը չի ազդում լուծույթում գտնվող նույն նյութի շրջապատող այլ մոլեկուլների վրա: Սակայն այս օրենքից բազմաթիվ շեղումներ կան, հատկապես խոշորների համար։

Եթե ​​հաստությամբ լուծույթի կամ գազի որոշակի շերտի միջով անցնում է (I ինտենսիվությամբ լույսի հոսք, ապա ըստ Լամբերտ-Գարեջրի օրենքի՝ ներծծվող լույսի քանակը համաչափ կլինի ինտենսիվությանը /, կոնցենտրացիան c. լույսը ներծծող նյութ և ՇԵՐՏԻ հաստությունը) BMB օրենքը, որը կապում է նյութի վրա լույսի անկման ինտենսիվությունը և այն փոխանցվում է նյութի կոնցենտրացիայի և ներծծող շերտի հաստության հետ Դե, սա նույնն է, ինչ բեկումը, միայն նյութի թուլացում: Որը որոշակի տոկոսով կլանում է լույսը։ Այսինքն, լույսի ելքի մնացորդն է

33. IR սպեկտրոսկոպիա.

Վերլուծության այս մեթոդը հիմնված է նյութի ինֆրակարմիր կլանման սպեկտրների գրանցման վրա: Ինֆրակարմիր հատվածում նյութի կողմից կլանումը տեղի է ունենում մոլեկուլների ատոմների թրթիռների պատճառով: Թրթռումները բաժանվում են ձգման (երբ թրթռման ընթացքում ատոմների միջև հեռավորությունները փոխվում են) և թրթռման (երբ թրթռման ընթացքում փոխվում են կապերի միջև անկյունները)։ Մոլեկուլներում տարբեր վիբրացիոն վիճակների միջև անցումները քվանտացված են, ինչի շնորհիվ IR շրջանում կլանումը ունենում է սպեկտրի ձև, որտեղ յուրաքանչյուր թրթռում ունի իր ալիքի երկարությունը։ Հասկանալի է, որ յուրաքանչյուր թրթիռի ալիքի երկարությունը կախված է նրանից, թե որ ատոմներն են ներգրավված դրանում, և բացի այդ, դա քիչ է կախված նրանց միջավայրից։

IR սպեկտրոսկոպիայի մեթոդը առանձնացնող մեթոդ չէ, այսինքն՝ նյութը ուսումնասիրելիս կարող է պարզվել, որ իրականում ուսումնասիրվել է մի քանի նյութերի խառնուրդ, ինչը, իհարկե, մեծապես կխեղաթյուրի սպեկտրի վերծանման արդյունքները։ Դե, միևնույն է, խոսել IR սպեկտրոսկոպիայի մեթոդով նյութի միանշանակ նույնականացման մասին, այնքան էլ ճիշտ չէ, քանի որ մեթոդը ավելի շուտ թույլ է տալիս բացահայտել որոշակի ֆունկցիոնալ խմբեր, այլ ոչ թե դրանց թիվը միացությունում և նրանց հետ հաղորդակցվելու եղանակը: այլ.

IR սպեկտրոսկոպիայի մեթոդը օգտագործվում է պոլիմերային նյութերի, մանրաթելերի, ներկերի ծածկույթների, թմրամիջոցների հետազոտության համար (լրացուցիչ հայտնաբերելիս ածխաջրերը, ներառյալ պոլիսախարիդները, հաճախ օգտագործվում են որպես լցոնիչներ): Մեթոդը հատկապես անփոխարինելի է քսանյութերի ուսումնասիրության մեջ, այնպես որ հնարավորություն է տալիս միաժամանակ որոշել ինչպես քսանյութի հիմքի, այնպես էլ այս բազայի հնարավոր հավելումների (հավելումների) բնույթը:

34. Ռենտգեն ֆլուորեսցենտային անալիզ.

(XRF) նյութի տարրական բաղադրությունը, այսինքն՝ տարերային վերլուծությունը ստանալու նպատակով ուսումնասիրելու ժամանակակից սպեկտրոսկոպիկ մեթոդներից է։ Այն կարող է վերլուծել տարբեր տարրեր՝ բերիլիումից (Be) մինչև ուրան (U): XRF մեթոդը հիմնված է սպեկտրի հավաքման և հետագա վերլուծության վրա, որը ստացվում է ուսումնասիրված նյութը ռենտգեն ճառագայթման ենթարկելու միջոցով: Ճառագայթման արդյունքում ատոմը անցնում է գրգռված վիճակի, որը բաղկացած է էլեկտրոնների անցումից դեպի էներգիայի ավելի բարձր մակարդակներ: Ատոմը մնում է գրգռված վիճակում չափազանց կարճ ժամանակ՝ մեկ միկրովայրկյան կարգի, որից հետո վերադառնում է հանգիստ դիրքի (հիմնական վիճակ): Այս դեպքում արտաքին թաղանթներից էլեկտրոնները կա՛մ լրացնում են գոյացած թափուր տեղերը, և ավելորդ էներգիան արտանետվում է ֆոտոնի տեսքով, կա՛մ էներգիան արտաքին թաղանթներից փոխանցվում է մեկ այլ էլեկտրոնի (Auger electron)

Էկոլոգիա և շրջակա միջավայրի պաշտպանություն. հողերում ծանր մետաղների որոշում, տեղումներ, ջուր, աերոզոլներ և այլն:

Երկրաբանություն և հանքաբանություն՝ հողերի, օգտակար հանածոների, ապարների և այլնի որակական և քանակական վերլուծություն:

Մետաղագործություն և քիմիական արդյունաբերություն՝ հումքի, արտադրության գործընթացի և պատրաստի արտադրանքի որակի վերահսկում

Ներկերի արդյունաբերություն. Առաջատար ներկերի վերլուծություն

35. Ատոմային արտանետումների սպեկտրոսկոպիա.

Ատոմային արտանետումների սպեկտրային վերլուծությունը տարրական վերլուծության մեթոդների մի շարք է, որը հիմնված է գազային փուլում ազատ ատոմների և իոնների արտանետումների սպեկտրների ուսումնասիրության վրա: Սովորաբար, արտանետումների սպեկտրները գրանցվում են ամենահարմար օպտիկական ալիքի երկարության տիրույթում 200-ից 1000 նմ:

ԱԷԿ (Ատոմային արտանետումների սպեկտրոմետրիա) մեթոդ է նյութի տարերային բաղադրությունը որոշելու վերլուծված նմուշի ատոմների և իոնների օպտիկական արտանետման սպեկտրներից՝ գրգռված լույսի աղբյուրներում։ Ջահի բոցը կամ պլազմայի տարբեր տեսակներ օգտագործվում են որպես լույսի աղբյուրներ ատոմային արտանետումների վերլուծության համար, ներառյալ էլեկտրական կայծի կամ աղեղի պլազման, լազերային կայծի պլազման, ինդուկտիվ զուգակցված պլազմայի, փայլի արտանետման և այլն: ԱԷԿ-ը ամենատարածված էքսպրես բարձր զգայուն մեթոդն է: Գազային, հեղուկ և պինդ նյութերում, ներառյալ բարձր մաքրության, տարրերի կեղտերի հայտնաբերումը և քանակականացումը.

Օգտագործման ոլորտները.

Մետաղագործություն՝ մետաղների և համաձուլվածքների բաղադրության վերլուծություն,

Հանքարդյունաբերություն. երկրաբանական նմուշների և հանքային հումքի հետազոտություն,

Էկոլոգիա՝ ջրի և հողի վերլուծություն,

Տեխնիկա՝ շարժիչային յուղերի և այլ տեխնիկական հեղուկների վերլուծություն մետաղների կեղտերի համար,

Կենսաբանական և բժշկական հետազոտություններ.

Գործողության սկզբունքը.

Ատոմային արտանետումների սպեկտրոմետրի աշխատանքի սկզբունքը բավականին պարզ է. Այն հիմնված է այն փաստի վրա, որ յուրաքանչյուր տարրի ատոմները կարող են արձակել որոշակի ալիքի երկարությունների լույս՝ սպեկտրալ գծեր, և այդ ալիքի երկարությունները տարբեր են տարբեր տարրերի համար։ Որպեսզի ատոմները սկսեն լույս արձակել, դրանք պետք է գրգռվեն՝ տաքացնելով, էլեկտրական լիցքաթափմամբ, լազերով կամ այլ կերպ։ Որքան շատ տվյալ տարրի ատոմներ լինեն վերլուծված նմուշում, այնքան ավելի պայծառ կլինի համապատասխան ալիքի երկարության ճառագայթումը:

Վերլուծված տարրի սպեկտրային գծի ինտենսիվությունը, ի լրումն վերլուծված տարրի կոնցենտրացիայի, կախված է մեծ թվով տարբեր գործոններից: Այդ պատճառով անհնար է տեսականորեն հաշվարկել գծի ինտենսիվության և համապատասխան տարրի կոնցենտրացիայի հարաբերությունը։ Այդ իսկ պատճառով անալիզը պահանջում է ստանդարտ նմուշներ, որոնք բաղադրությամբ մոտ են վերլուծված նմուշին: Այս ստանդարտ նմուշները նախապես ենթարկվում են (այրվում) սարքի վրա: Այս այրվածքների արդյունքների հիման վրա յուրաքանչյուր վերլուծված տարրի համար կառուցվում է տրամաչափման գրաֆիկ, այսինքն. տարրի սպեկտրային գծի ինտենսիվության կախվածությունը նրա կոնցենտրացիայից: Հետագայում, նմուշները վերլուծելիս, այս տրամաչափման կորերը օգտագործվում են չափված ինտենսիվությունները համակենտրոնացման մեջ վերահաշվարկելու համար:

Նմուշի պատրաստում վերլուծության համար:

Պետք է նկատի ունենալ, որ իրականում վերլուծվում է մի քանի միլիգրամ նմուշ իր մակերեսից: Հետևաբար, ճիշտ արդյունքներ ստանալու համար նմուշը պետք է լինի միատարր կազմով և կառուցվածքով, մինչդեռ նմուշի բաղադրությունը պետք է նույնական լինի վերլուծված մետաղի բաղադրությանը: Ձուլարանում կամ ձուլարանում մետաղը վերլուծելիս խորհուրդ է տրվում օգտագործել հատուկ սառեցման կաղապարներ նմուշների ձուլման համար: Այս դեպքում նմուշի ձևը կարող է կամայական լինել: Միայն անհրաժեշտ է, որ վերլուծված նմուշն ունենա բավարար մակերես և հնարավոր լինի սեղմել եռոտանի մեջ: Հատուկ ադապտերներ կարող են օգտագործվել փոքր նմուշների վերլուծության համար, ինչպիսիք են ձողերը կամ մետաղալարերը:

Մեթոդի առավելությունները.

Անհպում,

Մեծ թվով տարրերի միաժամանակ քանակական գնահատման ունակություն,

Բարձր ճշգրտություն,

Ցածր հայտնաբերման սահմաններ,

Նմուշի պատրաստման պարզությունը,

Ցածր ինքնարժեքի գին.

36. Ատոմային կլանման սպեկտրոսկոպիա.

Փորձարկվող նյութի տարերային բաղադրության քանակական որոշման մեթոդ ատոմային կլանման սպեկտրներով՝ հիմնված ատոմների՝ քայքայված էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը ընտրողաբար կլանելու ունակության վրա։ սպեկտրի մասեր. Ա.-ա.ա. ծախսել հատուկների վրա. սարքեր - կլանիչներ. սպեկտրոֆոտոմետրեր. Վերլուծված նյութի նմուշը լուծարվում է (սովորաբար աղերի ձևավորմամբ); լուծույթը աերոզոլի տեսքով սնվում է այրիչի կրակի մեջ: Բոցի ազդեցության տակ (3000 ° C) աղի մոլեկուլները տարանջատվում են ատոմների, որոնք կարող են կլանել լույսը: Այնուհետեւ այրիչի բոցի միջով անցնում է լույսի ճառագայթ, որի սպեկտրում կան այս կամ այն ​​տարրին համապատասխան սպեկտրալ գծեր։ Հետազոտված սպեկտրային գծերը մեկուսացված են ընդհանուր ճառագայթումից մոնոխրոմատորի միջոցով, և դրանց ինտենսիվությունը գրանցվում է գրանցման միավորի կողմից: Մաթեմ. մշակումն իրականացվում է բանաձևի համաձայն՝ J = J0 * e-kvI,

որտեղ J և J0-ը փոխանցվող և ընկնող լույսի ինտենսիվությունն է. kv - համ. կլանումը, կախված դրա հաճախականությունից; I - ներծծող շերտի հաստությունը

ավելի զգայուն, քան ատոմակայանները

37. Նեֆելոմետրիա և պղտորաչափություն.

S = log (I ° / I) անկման ինտենսիվություն: Լուծման մեջ (I °) մենք բաժանում ենք լուծույթից դուրս եկող ինտենսիվության վրա (I) =

k-const պղտորություն

b-ը լույսի ճառագայթի ուղու երկարությունն է

N-ը միավորի մասնիկների քանակն է: լուծում

Նեֆելոմետրիկ և պղտորաչափական անալիզներում օգտագործվում է լուծույթի մեջ կախվածության մեջ պինդ մասնիկների կողմից լույսի ցրման ֆենոմենը։

Նեֆելոմետրիան կոլոիդային համակարգերի ցրվածության և կոնցենտրացիայի որոշման մեթոդ է նրանց կողմից ցրված լույսի ինտենսիվությամբ։ Նեֆելոմետրիա, չափումները կատարվում են հատուկ սարքում, որը կոչվում է նեֆելոմետր, որի գործողությունը հիմնված է ուսումնասիրվող միջավայրի կողմից ցրված լույսի ինտենսիվության համեմատության վրա մեկ այլ միջավայրի կողմից ցրված լույսի ինտենսիվության հետ, որը ծառայում է որպես ստանդարտ: Լույսի ցրման տեսությունը կոլոիդային համակարգերով, որոնցում մասնիկների չափը չի գերազանցում ընկնող լույսի կես ալիքի երկարությունը, մշակվել է անգլիացի ֆիզիկոս Ջ. Ռեյլի կողմից 1871 թվականին: Ընկնող ճառագայթին ուղղահայաց ուղղությունը արտահայտվում է I = QNvlk բանաձևով, որտեղ q-ն ընկնող լույսի ինտենսիվությունն է, N-ը մասնիկների ընդհանուր քանակն է միավոր ծավալով կամ մասնակի կոնցենտրացիան, v-ն մեկ մասնիկի ծավալն է, \ ընկնող լույսի ալիքի երկարությունն է, k-ն հաստատուն է՝ կախված կոլոիդային մասնիկների բեկման ինդեքսներից և նրանց շրջապատող ցրման միջավայրից, լույսի աղբյուրից հեռավորությունից, ինչպես նաև ընդունված չափման միավորներից։

Պղտորաչափությունը պղտոր միջավայրերի վերլուծության մեթոդ է, որը հիմնված է դրանց կողմից կլանված լույսի ինտենսիվության չափման վրա: Պղտորաչափական չափումները կատարվում են հաղորդվող լույսի ներքո՝ օգտագործելով տեսողական պղտորաչափեր կամ ֆոտոէլեկտրական գունաչափեր: Չափման տեխնիկան նման է գունամետրիկին և հիմնված է պղտոր Բուգեր-Լամբերտի միջավայրի նկատմամբ կիրառելիության վրա՝ Բաերի օրենքը, որը կախոցների դեպքում գործում է միայն շատ բարակ շերտերի համար կամ զգալի նոսրացումների դեպքում: Պղտորաչափությունը պահանջում է մանրակրկիտ պահպանում ցրված փուլի ձևավորման պայմանները, որոնք նման են նեֆելոմետրիայում դիտվածներին: Պղտորաչափության զգալի բարելավումը ֆոտոէլեկտրական գունաչափերով պղտորաչափական տիտրման օգտագործումն է: Պղտորաչափությունը հաջողությամբ օգտագործվում է սուլֆատների, ֆոսֆատների, քլորիդների, ցիանիդների, կապարի, ցինկի և այլնի անալիտիկ որոշման համար։

Նեֆելոմետրիկ և տուրբիդիմետրիկ մեթոդների հիմնական առավելությունը նրանց բարձր զգայունությունն է, ինչը հատկապես արժեքավոր է այն տարրերի կամ իոնների նկատմամբ, որոնց համար գունային ռեակցիաներ չկան: Գործնականում, օրինակ, լայնորեն կիրառվում է բնական ջրերում և նմանատիպ օբյեկտներում քլորիդի և սուլֆատի նեֆելոմետրիկ որոշումը։ Ճշգրտությամբ պղտորաչափությունը և նեֆելոմետրիան զիջում են ֆոտոմետրիկ մեթոդներին, ինչը հիմնականում պայմանավորված է նույն մասնիկների չափսերով կախոցների ստացման դժվարություններով, ժամանակի կայունությամբ և այլն կասեցման հատկություններով։

Օգտագործվում են նեֆելոմետրիա և պղտորաչափություն, օրինակ՝ SO4-ը որոշելու համար BaSO4-ի, Cl-ը՝ AgCl-ի, S2-ը՝ ներքևից CuS-ի կախույթի տեսքով։ որոշված ​​պարունակության սահմանները ~ 0,1 մկգ / մլ: Փորձերում վերլուծության պայմանները ստանդարտացնելու համար անհրաժեշտ է խստորեն վերահսկել ջերմաստիճանը, կախոցի ծավալը, ռեագենտների կոնցենտրացիան, խառնման արագությունը և չափումների ժամանակը: Նստվածքը պետք է արագ ընթանա, իսկ նստած մասնիկները պետք է լինեն փոքր չափսերով և ցածր պառակտիվությամբ: Խոշոր մասնիկների կոագուլյացիայի կանխարգելման համար լուծույթին հաճախ ավելացնում են կայունացուցիչ, օրինակ. ժելատին, գլիցերին:

38. Քրոմատագրություն՝ ծագման պատմություն, մեթոդի սկզբունք, կիրառում դատարանում։ Հետազոտություն.

Քրոմատագրությունը դինամիկ սորբցիոն մեթոդ է նյութերի խառնուրդների առանձնացման և վերլուծության, ինչպես նաև նյութերի ֆիզիկաքիմիական հատկությունների ուսումնասիրության համար։ Այն հիմնված է նյութերի բաշխման վրա երկու փուլերի միջև՝ անշարժ (պինդ փուլ կամ հեղուկ կապված իներտ կրիչի վրա) և շարժական (գազային կամ հեղուկ փուլ, էլուենտ): Մեթոդի անվանումը կապված է առաջին քրոմատոգրաֆիկ փորձերի հետ, որոնց ընթացքում մեթոդի մշակող Միխայիլ Ցվետը առանձնացրել է վառ գույնի բուսական պիգմենտներ։

Քրոմատագրման մեթոդն առաջին անգամ կիրառվել է ռուս բուսաբան Միխայիլ Սեմենովիչ Ցվետի կողմից 1900 թվականին։ Նա օգտագործել է կալցիումի կարբոնատով լցված սյունակ՝ բույսերի պիգմենտները առանձնացնելու համար։ Քրոմատոգրաֆիկ մեթոդի մշակման մասին առաջին զեկույցը տրվել է Ցվետի կողմից 1901 թվականի դեկտեմբերի 30-ին ժ. Բնագետների և բժիշկների XI համագումարՍանկտ Պետերբուրգում։ Քրոմատագրության վերաբերյալ առաջին տպագիր աշխատանքը տպագրվել է 1903 թվականին ամսագրում Վարշավայի բնագետների միության նյութեր... Առաջին անգամ ժամկետով քրոմատոգրաֆիահայտնվեց 1906 թվականին Կոլորի երկու տպագիր աշխատանքներում՝ տպագրված գերմանական ամսագրում Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft... 1907 թվականին Կոլորը ցուցադրում է իր մեթոդը Գերմանական բուսաբանական ընկերություն.

1910-1930 թվականներին մեթոդն անարժանապես մոռացվեց և գործնականում չզարգացավ։

1931 թվականին Ռ. Կունը, Ա. Վինթերշտեյնը և Է. Լեդերերը քրոմատագրման միջոցով մեկուսացրեցին α և β ֆրակցիաները բյուրեղային ձևով չմշակված կարոտինից՝ այդպիսով ցույց տալով մեթոդի նախապատրաստական ​​արժեքը։

1941 թվականին A.J.P. Martin-ը և R.L.M.Sing-ը մշակեցին նոր տեսակի քրոմատագրություն՝ հիմնված երկու չխառնվող հեղուկների միջև բաժանվող նյութերի բաշխման գործակիցների տարբերության վրա: Մեթոդն անվանվել է « բաժանման քրոմատոգրաֆիա».

1947 թվականին T.B. Gapon, E.N.

1952 թվականին Ջ. Մարտինը և Ռ. Սինգը արժանացան քիմիայի Նոբելյան մրցանակի՝ բաժանման քրոմատոգրաֆիայի մեթոդի մշակման համար։

20-րդ դարի կեսերից մինչև մեր օրերը քրոմատոգրաֆիան ինտենսիվ զարգացել է և դարձել ամենաշատ կիրառվող անալիտիկ մեթոդներից մեկը։

Դասակարգում՝ գազ, հեղուկ

Քրոմատոգրաֆիայի հիմունքները գործընթաց։Քրոմատոգրաֆիայի իրականացման համար. տարանջատում - դրանց ֆիզիկական և քիմիական որոշման մեջ կամ որոշում: բնութագրերը սովորաբար օգտագործվում են հատուկ. գործիքներ - քրոմատոգրաֆներ. Հիմնական քրոմատոգրաֆ միավորներ - քրոմատոգրաֆիկ. սյունակ, դետեկտոր և նմուշի ներածման սարք: Սորբենտ պարունակող սյունակը կատարում է վերլուծված խառնուրդը բաղադրիչ բաղադրիչների բաժանելու գործառույթը, իսկ դետեկտորը կատարում է դրանց քանակների գործառույթը։ սահմանումներ. Դետեկտորը, որը տեղակայված է սյունակի ելքի մոտ, ավտոմատ և շարունակաբար որոշում է առանձնացված միացությունների կոնցենտրացիան: Շարժականի հոսքում Շարժական փուլի հոսքով վերլուծված խառնուրդը սյունակ ներմուծելուց հետո բոլոր ներսի գոտիները գտնվում են քրոմատոգրաֆիայի սկզբում: սյունակներ (նկ. 1): Շարժական փուլի հոսքի ազդեցության ներքո խառնուրդի բաղադրիչները սկսում են շարժվել սյունակի երկայնքով դեկ. արագություններ, որոնց արժեքները հակադարձ համեմատական ​​են քրոմատագրված բաղադրիչների բաշխման K գործակիցներին: Լավ կլանված կղզիները, որոնց բաշխման հաստատունների արժեքները մեծ են, սյունակի երկայնքով սորբենտ շերտի երկայնքով ավելի դանդաղ են շարժվում, քան վատ կլանվածները: Հետևաբար, բաղադրիչ A-ն ամենաարագը թողնում է սյունակից, այնուհետև բաղադրիչը B և C բաղադրիչը (K A<К Б <К В). Сигнал детектора, величина к-рого пропорциональна концентрации определяемого в-ва в потоке элюента, автоматически непрерывно записывается и регистрируется (напр., на диаграммной ленте). Полученная хроматограмма отражает расположение хроматографич. зон на слое сорбента или в потоке подвижной фазы во времени.

Բրինձ. 1.Երեք բաղադրիչների (A, B և C) խառնուրդի բաժանում K քրոմատոգրաֆիկ սյունակի վրա D դետեկտորով. b - քրոմատոգրամ (C - ազդանշան, t - ժամանակ) .

Հարթաշերտ քրոմատոգրաֆիկով։ Թղթի թերթիկը կամ սորբենտ շերտով ափսեը առանձնացնելով հետազոտվող նյութի կիրառական նմուշներով, տեղադրվում է քրոմատագրաֆիկում: տեսախցիկ. Բաժանումից հետո բաղադրիչները որոշվում են ցանկացած հարմար մեթոդով։

39. Քրոմատոգրաֆիկ մեթոդների դասակարգում.

Քրամոտոգրաֆիան անալիզատորի բաշխման հիման վրա նյութերի առանձնացման և վերլուծության մեթոդ է: Կղզիներ 2 փուլերի միջև՝ շարժական և ստացիոնար

Առանձնացման ենթակա նյութերի խառնուրդի լուծույթն անցնում է ապակյա խողովակով (կլանման սյունակ), որը լցված է ներծծող նյութով։ Արդյունքում, խառնուրդի բաղադրիչները պահվում են ներծծող սյունակի տարբեր բարձրությունների վրա՝ առանձին գոտիների (շերտերի) տեսքով։ Բաները ավելի լավ են adsorbir. Նահ է սյան վերևում, և ավելի վատ է ներծծվում սյան ներքևի մասում: Այն նյութերը, որոնք ի վիճակի չեն ներծծվել, անցնում են սյունակի միջով առանց երկարաձգելու և հավաքվում են ֆիլտրում։

Դասակարգումներ:

1. Ըստ փուլերի ագրեգացման վիճակի.

1) շարժական

Ա) գազ (իներտ գազեր՝ հելիում, արգոն, ազոն)

Բ) հեղուկ

2. իրականացման եղանակով

1) հարթության վրա (պլանար); թուղթ բարակ շերտ

2) սյունաձև

Ա) փաթեթավորված (փաթեթավորված սյունակ լցված սորբենտով)

Բ) մազանոթ (բարակ ապակե / քվարց մազանոթ, որի ներքին մակերեսին կիրառվում է ստացիոնար փուլ)

Դուք կարող եք պաշտպանել. Իրերը փոքր քանակությամբ:

Ցնդող նյութերն առանձնացված են։

40. Քրոմատոգրամ. Քրոմատոգրաֆիկ գագաթնակետի հիմնական պարամետրերը.

Քրոմատոգրամը սյունակից ելքի վրա բաղադրիչների կոնցենտրացիայի կախվածությունը ժամանակին գրանցելու արդյունք է։

Հ Ս

Քրոմատոգրամի յուրաքանչյուր գագաթը բնութագրվում է երկուով հիմնական պարամետրերը

1. Պահպանման ժամանակը ( տ Ռ) վերլուծված նմուշի ներարկման պահից մինչև քրոմատոգրաֆիկ գագաթնակետի առավելագույն գրանցման պահն է. Դա կախված է նյութի բնույթից և որակական հատկանիշ է։

2. Բարձրություն ( հ) կամ տարածքը ( Ս) գագաթնակետ

Ս = ½ ω × հ. (4)

Գագաթի բարձրությունը և մակերեսը կախված են նյութի քանակից և քանակական բնութագրիչներ են։

Պահպանման ժամանակը բաղկացած է երկու բաղադրիչից՝ նյութերի մնալու ժամանակը շարժական փուլում ( տ մ) և ստացիոնար փուլում անցկացրած ժամանակը ( տ ս):

Վերլուծված խառնուրդի անհայտ բաղադրամասերի գագաթների հայտնաբերումն իրականացվում է համեմատելով (համեմատական) հել. արժեքներ, որոնք որոշվում են անմիջապես քրոմատոգրամից՝ հայտնի միացությունների համապատասխան աղյուսակային տվյալներով: Քրոմատոգրաֆիայում նույնականացնելիս վավեր է միայն բացասականը: պատասխան; Օրինակ, i-ի գագաթնակետը A կայքը չէ, եթե i-ի և A կայքի պահպանման ժամանակները չեն համընկնում: i գագաթնակետի և A կղզու պահպանման ժամանակների համընկնումը անհրաժեշտ, բայց ոչ բավարար պայման է եզրակացության համար, որ i գագաթը A աղբյուրն է:

Գործնական աշխատանքում քրոմատոգրամների քանակական մեկնաբանման այս կամ այն ​​պարամետրի ընտրությունը որոշվում է մի քանի գործոնների համակցված ազդեցությամբ, հաշվարկի արագությամբ և հեշտությամբ, ձևով (լայն, նեղ) և քրոմատոգրաֆիկ գագաթնակետի անհամաչափության աստիճանով: , օգտագործվող սյունակի արդյունավետությունը, խառնուրդի բաղադրիչների տարանջատման ամբողջականությունը, անհրաժեշտ ավտոմատացված սարքերի առկայությունը (ինտեգրատորներ, քրոմատոգրաֆիկ ալիալիզի տվյալների մշակման համակարգչային համակարգեր):

Քրոմատոգրաֆիկ գագաթնակետի որոշված ​​պարամետրը օպերատորի կողմից չափվում է քրոմատոգրամի վրա ձեռքով վերլուծված խառնուրդի բաղադրիչների տարանջատման ցիկլի վերջում:

Քրոմատոգրաֆիկ գագաթնակետի որոշված ​​պարամետրը չափվում է ավտոմատ կերպով՝ օգտագործելով թվային վոլտմետրեր, ինտեգրատորներ կամ մասնագիտացված համակարգիչներ՝ սյունակում վերլուծված խառնուրդի բաղադրիչների բաժանման և քրոմատոգրամի գրանցման հետ միաժամանակ։

Քանի որ քրոմատոգրամների վերծանման տեխնիկան հանգում է հետաքրքրության միացության և ստանդարտ միացության քրոմատոգրաֆիկ գագաթների պարամետրերի չափմանը, քրոմատոգրաֆիկ պայմանները պետք է ապահովեն դրանց ամբողջական տարանջատումը, որքան հնարավոր է, սկզբնական նմուշի բոլոր մյուս բաղադրիչները ընդունվածի ներքո: անալիտիկ պայմանները կարող են չառանձնանալ միմյանցից կամ նույնիսկ ընդհանրապես չհայտնվել քրոմատոգրամայում (սա IS մեթոդի առավելությունն է ներքին նորմալացման մեթոդի նկատմամբ)

41. Որակական քրոմատոգրաֆիկ անալիզ.

Բավարար սյունակի երկարությամբ կարող է կատարվել ցանկացած խառնուրդի բաղադրիչների ամբողջական տարանջատում: Իսկ տարանջատված բաղադրիչները առանձին ֆրակցիաների (էլյուատների) զտումից հետո որոշել խառնուրդի բաղադրիչների քանակը (այն համապատասխանում է էլուատների քանակին), սահմանել դրանց որակական բաղադրությունը և որոշել դրանցից յուրաքանչյուրի քանակը՝ օգտագործելով քանակական անալիզի համապատասխան մեթոդները։ .

Որակական քրոմատոգրաֆիական վերլուծություն, այսինքն. նյութի նույնականացումը իր քրոմատոգրամով կարող է իրականացվել՝ համեմատելով քրոմատոգրաֆիկ բնութագրերը, առավել հաճախ՝ պահպանման ծավալը (այսինքն՝ սյունակով անցած շարժական փուլի ծավալը՝ խառնուրդի ներարկման սկզբից մինչև դրա տեսքը. բաղադրիչը սյունակից ելքի վրա) հայտնաբերված որոշակի պայմաններում վերլուծված խառնուրդի բաղադրիչների և հղման համար:

42. Քանակական քրոմատոգրաֆիկ անալիզ.

Քանակական քրոմատոգրաֆիկ անալիզը սովորաբար կատարվում է քրոմատոգրաֆի վրա: Մեթոդը հիմնված է քրոմատոգրաֆիկ գագաթնակետի տարբեր պարամետրերի չափման վրա՝ կախված քրոմատագրված նյութերի կոնցենտրացիայից՝ բարձրությունը, լայնությունը, մակերեսը և պահպանման ծավալը կամ պահպանման ծավալի և գագաթնակետի բարձրության արտադրյալը:

Քանակական գազային քրոմատոգրաֆիան օգտագործում է բացարձակ տրամաչափման և ներքին նորմալացման կամ նորմալացման մեթոդներ: Օգտագործվում է նաև ներքին ստանդարտ մեթոդը: Բացարձակ չափաբերմամբ փորձնականորեն որոշվում է գագաթի բարձրության կամ տարածքի կախվածությունը նյութի կոնցենտրացիայից և կառուցվում են տրամաչափման գրաֆիկներ կամ հաշվարկվում են համապատասխան գործակիցները: Այնուհետև որոշվում են վերլուծված խառնուրդի գագաթների նույն բնութագրերը, և անալիտի կոնցենտրացիան հայտնաբերվում է տրամաչափման գրաֆիկից: Այս պարզ և ճշգրիտ մեթոդը հիմնարար նշանակություն ունի հետքի կեղտերի որոշման համար:

Ներքին նորմալացման մեթոդի կիրառման ժամանակ գագաթների ցանկացած պարամետրի գումարը, օրինակ, բոլոր գագաթների բարձրությունների կամ դրանց տարածքների գումարը վերցվում է 100%: Այնուհետև առանձին գագաթի բարձրության հարաբերակցությունը բարձրությունների գումարին կամ մեկ գագաթի տարածքի հարաբերակցությունը տարածքների գումարին, երբ բազմապատկվում է 100-ով, բնութագրելու է խառնուրդի բաղադրիչի զանգվածային բաժինը (%): . Այս մոտեցմամբ անհրաժեշտ է, որ չափված պարամետրի արժեքի կախվածությունը կոնցենտրացիայից նույնը լինի խառնուրդի բոլոր բաղադրիչների համար:

43. Պլանար քրոմատոգրաֆիա. Թանաքի վերլուծության համար բարակ շերտով քրոմատոգրաֆիայի օգտագործումը:

Բարակ շերտով քրոմատագրության մեջ ցելյուլոզայի կիրառման առաջին ձևը թղթային քրոմատագրությունն էր: TLC-ի և բարձր արդյունավետության TLC-ի համար առկա թիթեղները թույլ են տալիս բաժանել բևեռային նյութերի խառնուրդները, մինչդեռ ջրի առնվազն եռակի խառնուրդները, դրա հետ չխառնվող օրգանական լուծիչը և ջրում լուծվող լուծիչը, որը նպաստում է մեկ փուլի ձևավորմանը և [վեր] օգտագործվում են որպես էլուենտ.

որտեղ E °- ստանդարտ էլեկտրոդի ներուժ, V;

n- գործընթացում ներգրավված էլեկտրոնների քանակը.

Պոտենցիոմետրիկ չափումները կատարվում են լուծույթի մեջ իջեցնելով երկու էլեկտրոդներ՝ ցուցիչ, որն արձագանքում է որոշվող իոնների կոնցենտրացիային, և ստանդարտ կամ տեղեկատու էլեկտրոդ, որի նկատմամբ չափվում է ցուցիչի ներուժը։ Օգտագործվում են մի քանի տեսակի ցուցիչներ և ստանդարտ էլեկտրոդներ:

Առաջին կարգի էլեկտրոդներշրջելի են մետաղական իոնների նկատմամբ, որոնք կազմում են էլեկտրոդը: Երբ նման էլեկտրոդը իջեցվում է մետաղական կատիոններ պարունակող լուծույթի մեջ, ձևավորվում է էլեկտրոդների զույգ. Մ n + /Մ.

II տիպի էլեկտրոդներ զգայուն են անիոնների նկատմամբ և մետաղական M են, որը ծածկված է իր անլուծելի աղի MA շերտով անիոնով Ա- որի նկատմամբ էլեկտրոդը զգայուն է: Նման էլեկտրոդի շփման դեպքում նշված անիոն պարունակող լուծույթի հետ Ա- առաջանում է պոտենցիալ E, որի արժեքը կախված է աղի լուծելիության արտադրյալից

Ն.Ս MA և անիոնի կոնցենտրացիան [ Ա-] լուծման մեջ:

Երկրորդ տեսակի էլեկտրոդներն են արծաթի քլորիդը և կալոմելը: Հագեցած արծաթի քլորիդը և կալոմելային էլեկտրոդները պահպանում են մշտական ​​ներուժ և օգտագործվում են որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ, որոնց նկատմամբ չափվում է ցուցիչի էլեկտրոդի ներուժը:

Իներտ էլեկտրոդներ- դժվար օքսիդացող մետաղներից՝ պլատին, ոսկի, պալադիում, պատրաստված թիթեղ կամ մետաղալար։ Դրանք օգտագործվում են E-ն չափելու համար ռեդոքս զույգ պարունակող լուծույթներում (օրինակ՝ Fe 3+ / Fe 2+):

Մեմբրանային էլեկտրոդներ տարբեր տեսակներ ունեն թաղանթ, որի վրա առաջանում է թաղանթային պոտենցիալ E:E-ի արժեքը կախված է մեմբրանի տարբեր կողմերում նույն իոնի կոնցենտրացիայի տարբերությունից: Ամենապարզ և առավել հաճախ օգտագործվող թաղանթային էլեկտրոդը ապակե էլեկտրոդն է:

Չլուծվող աղերի խառնումը նման է AgBr, AgCl, AgIիսկ մյուսները որոշ պլաստիկներով (ռետինե, պոլիէթիլեն, պոլիստիրոլ) հանգեցրել են ստեղծմանը իոնային ընտրողական էլեկտրոդներվրա եղբ-, Cl-, Ի- նշված իոնների ընտրովի կլանումը լուծույթից՝ պայմանավորված Paneth - Faience - Gana կանոնով: Քանի որ էլեկտրոդից դուրս հայտնաբերված իոնների կոնցենտրացիան տարբերվում է էլեկտրոդի ներսում, մեմբրանի մակերեսների վրա հավասարակշռությունը տարբեր է, ինչը հանգեցնում է թաղանթային ներուժի առաջացմանը:

Պոտենցիոմետրիկ որոշումներ իրականացնելու համար ցուցիչի հղման էլեկտրոդից հավաքվում է էլեկտրաքիմիական բջիջ, որն իջեցվում է վերլուծված լուծույթի մեջ և միացված է պոտենցիոմետրին: Պոտենցիոմետրիայում օգտագործվող էլեկտրոդներն ունեն մեծ ներքին դիմադրություն (500-1000 MΩ), հետևաբար, կան պոտենցիոմետրերի տեսակներ, որոնք բարդ էլեկտրոնային բարձր դիմադրողական վոլտմետրեր են։ Էլեկտրոդային համակարգի EMF-ը պոտենցիոմետրերով չափելու համար օգտագործվում է փոխհատուցման միացում՝ բջջային շղթայում հոսանքը նվազեցնելու համար:

Ամենից հաճախ պոտենցիոմետրերն օգտագործվում են pH-ի ուղղակի չափումների, այլ իոնների կոնցենտրացիայի ցուցանիշների համար pNa, pK, pNH?, pClև mV. Չափումները կատարվում են համապատասխան իոնային ընտրողական էլեկտրոդների միջոցով:

pH-ը չափելու համար օգտագործվում են ապակե էլեկտրոդ և արծաթի քլորիդի հղման էլեկտրոդ: Վերլուծություններ կատարելուց առաջ անհրաժեշտ է ստուգել pH հաշվիչների չափորոշումը` օգտագործելով ստանդարտ բուֆերային լուծույթներ, որոնց ամրացումները կիրառվում են սարքի վրա:

pH մետր, բացի ուղղակի չափումներից pH, pNa, pK, pNH?, pClիսկ մյուսները թույլ են տալիս որոշել իոնի պոտենցիոմետրիկ տիտրումը:

1.3 Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա

Պոտենցիոմետրիկ տիտրումն իրականացվում է այն դեպքերում, երբ քիմիական ցուցիչները չեն կարող օգտագործվել կամ համապատասխան ցուցանիշի բացակայության դեպքում:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման ժամանակ որպես ցուցիչներ օգտագործվում են պոտենցիոմետրային էլեկտրոդներ, որոնք տիտրվող լուծույթում թավոտ են։ Այս դեպքում օգտագործվում են տիտրացված իոնների նկատմամբ զգայուն էլեկտրոդներ։ Տիտրման ընթացքում փոխվում է իոնների կոնցենտրացիան, որը գրանցվում է պոտենցիոմետրի չափիչ մասի սանդղակի վրա։ Պոտենցիոմետրի ցուցումները գրանցելով pH կամ mV միավորներով, գծագրվում է դրանց կախվածության գրաֆիկը տիտրման ծավալից (տիտրման կորը), որոշվում են համարժեքության կետը և տիտրման համար սպառված տիտրման ծավալը: Ստացված տվյալների հիման վրա գծագրվում է պոտենցիոմետրիկ տիտրման կոր:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման կորը տիտրաչափական վերլուծության մեջ տիտրման կորի նման ձև ունի: Տիտրման կորը օգտագործվում է համարժեքության կետը որոշելու համար, որը գտնվում է տիտրման ցատկի մեջտեղում։ Դրա համար շոշափումները գծվում են տիտրման կորի հատվածներին և համարժեքության կետը որոշվում է տիտրման ցատկի շոշափողի մեջտեղում: Ամենամեծ փոփոխության արժեքը ? pH / Vձեռք է բերում համարժեքության կետում:

Նույնիսկ ավելի ճշգրիտ, համարժեքության կետը կարող է որոշվել Գրանի մեթոդով, ըստ որի կախվածությունը կառուցվում է. ? Վ/Էտիտրողի ծավալի վրա։ Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը կարող է իրականացվել Գրանի մեթոդով՝ առանց այն համարժեքության կետին հասցնելու։

Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը կիրառվում է տիտրաչափական վերլուծության բոլոր դեպքերում։

Թթու-բազային տիտրման ժամանակ օգտագործվում են ապակե էլեկտրոդ և տեղեկատու էլեկտրոդ։ Քանի որ ապակե էլեկտրոդը զգայուն է միջավայրի pH-ի փոփոխությունների նկատմամբ, երբ դրանք տիտրվում են պոտենցիոմետրի վրա, գրանցվում են միջավայրի pH-ի փոփոխությունները: Թթու-բազային պոտենցիոմետրիկ տիտրումը հաջողությամբ օգտագործվում է թույլ թթուների և հիմքերի տիտրման ժամանակ (pK ≈ 8): Թթուների խառնուրդները տիտրելիս անհրաժեշտ է, որ դրանց pK-ն տարբերվի ավելի քան 4 միավորով, հակառակ դեպքում ավելի թույլ թթվի մի մասը տիտրվում է ուժեղի հետ միասին, և տիտրման թռիչքը հստակ արտահայտված չէ։

Սա թույլ է տալիս օգտագործել պոտենցիոմետրիա փորձնական տիտրման կորերը գծելու, տիտրման ցուցիչների ընտրության և թթվայնության և հիմնականության հաստատունների որոշման համար:

Տեղումների պոտենցիոմետրիկ տիտրման ժամանակ որպես ցուցիչ օգտագործվում է մետաղական էլեկտրոդ, որը կազմում է էլեկտրոդային զույգ՝ որոշվող իոններով:

Երբ օգտագործվում է կոմպլեքսաչափական տիտրում. ա) մետաղական էլեկտրոդ, որը շրջելի է որոշվող մետաղի իոնի նկատմամբ. բ) պլատինե էլեկտրոդ՝ լուծույթում ռեդոքս զույգի առկայության դեպքում: Երբ տիտրանտը կապում է ռեդոքս զույգի բաղադրիչներից մեկը, նրա կոնցենտրացիան փոխվում է, ինչը հանգեցնում է պլատինե ցուցիչի էլեկտրոդի պոտենցիալի փոփոխություններին։ Օգտագործվում է նաև մետաղի աղին ավելացված ավելցուկային EDTA լուծույթի հետ տիտրումը երկաթի (III) աղի լուծույթով:

Redox տիտրումը օգտագործում է տեղեկատու էլեկտրոդ և պլատինե ցուցիչ էլեկտրոդ, որը զգայուն է ռեդոքս գոլորշիների նկատմամբ:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը գործիքային վերլուծության ամենալայն կիրառվող մեթոդներից մեկն է՝ շնորհիվ իր պարզության, մատչելիության, ընտրողականության և լայն հնարավորությունների։

1.4 Կոնդուկտոմետրիա. Կոնդուկտոմետրիկ տիտրացիա

Կոնդուկտոմետրիան հիմնված է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա։ Եթե ​​նյութի լուծույթում տեղադրվեն երկու էլեկտրոդներ, և էլեկտրոդների վրա կիրառվի պոտենցիալ տարբերություն, ապա լուծույթով էլեկտրական հոսանք կհոսի։ Ինչպես ցանկացած էլեկտրական հաղորդիչ, լուծումները բնութագրվում են դիմադրությամբ Ռիսկ դրա հակադարձ արժեքը՝ էլեկտրական հաղորդունակությունը Լ:

որտեղ Ռ- դիմադրություն, Օմ;

Հատուկ դիմադրություն, Օմ. սմ;

Ս - մակերեսը, սմ 2:

որտեղ Լ - էլեկտրական հաղորդունակություն, Օմ - 1;

Ռ- դիմադրություն, Օհմ:

Կոնդուկտոմետրիկ վերլուծությունը կատարվում է հաղորդիչ սարքերի միջոցով՝ լուծույթների դիմադրությունը չափող սարքեր: Դիմադրության մեծությամբ Ռորոշել լուծույթների հակադարձ էլեկտրական հաղորդունակությունը Լ.

Լուծույթների կոնցենտրացիան որոշվում է ուղիղ հաղորդունակությամբ և հաղորդիչ տիտրմամբ։ Ուղղակի հաղորդունակությունօգտագործվում է չափաբերման գրաֆիկից լուծույթի կոնցենտրացիան որոշելու համար: Կալիբրացիոն գրաֆիկ կազմելու համար չափեք հայտնի կոնցենտրացիայով մի շարք լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը և կառուցեք էլեկտրական հաղորդունակության կախվածության տրամաչափման գրաֆիկ: Այնուհետև չափվում է վերլուծված լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը և գրաֆիկից որոշվում դրա կոնցենտրացիան:

Ավելի հաճախ օգտագործվում է հաղորդիչ տիտրացիա... Այս դեպքում վերլուծվող լուծույթը էլեկտրոդներով տեղադրվում է խցում, խցիկը տեղադրվում է մագնիսական հարիչի վրա և տիտրվում համապատասխան տիտրով։ Տիտրանտը ավելացվում է հավասար չափաբաժիններով։ Տիտրիչի յուրաքանչյուր մասը ավելացնելուց հետո չափեք լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը և կառուցեք էլեկտրական հաղորդունակության և տիտրողի ծավալի միջև կապի գրաֆիկը: Երբ տիտրան ավելացվում է, լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը փոխվում է, այսինքն. տիտրման կորի մեջ տեղի է ունենում թեքման կետ:

Ն–ից իոնների շարժունակությունը կախված է էլեկտրականությունից լուծման հաղորդունակությունը. այնքան բարձր է շարժունակությունը b իոններ, այնքան ավելի էլեկտրական լուծման հաղորդունակություն:

Կոնդուկտոմետրիկ տիտրումն ունի մի շարք առավելություններ. Այն կարող է իրականացվել ամպամած և գունավոր միջավայրերում՝ քիմիական ցուցիչների բացակայության դեպքում։ Մեթոդը բարձրացրել է զգայունությունը և թույլ է տալիս վերլուծել նյութերի նոսր լուծույթները (մինչև 10-4 մոլ / դմի): Նյութերի խառնուրդները վերլուծվում են հաղորդիչ տիտրմամբ: Տարբեր իոնների շարժունակության տարբերությունները նշանակալի են, և դրանք կարող են տարբեր կերպով տիտրվել միմյանց ներկայությամբ:

Հաղորդավարական վերլուծությունը կարող է հեշտությամբ ավտոմատացվել, եթե տիտրային լուծույթը սնվում է բյուրետից հաստատուն արագությամբ, և լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության փոփոխությունը գրանցվում է ձայնագրիչի վրա:

Հաղորդավարության այս տեսակը կոչվում է քրոնո- հաղորդիչ վերլուծություն.

Թթու-բազային տիտրման ժամանակ հաղորդիչ մեթոդը կարող է օգտագործվել ուժեղ թթուների, թույլ թթուների, թույլ հիմքերի աղերի և ուժեղ թթուների որոշման համար։

Վ տեղումներ հաղորդիչտիտրումՏիտրված լուծույթների էլեկտրական հաղորդունակությունը սկզբում նվազում է կամ մնում է որոշակի հաստատուն մակարդակում՝ տիտրված էլեկտրոլիտի նստվածքի հետ կապվելու պատճառով, այն բանից հետո, երբ, այսինքն. երբ տիտրոնի ավելցուկ է հայտնվում, այն կրկին ավելանում է։

Վ համալիրմետրական հաղորդունակության տիտրացիաԼուծույթի էլեկտրական հաղորդունակության փոփոխությունները տեղի են ունենում EDTA-ի հետ համալիրում մետաղական կատիոնների միացման պատճառով:

Redox հաղորդունակությունտիտրո- վանիհիմնված է արձագանքող իոնների կոնցենտրացիայի փոփոխության և լուծույթում նոր իոնների հայտնվելու վրա, ինչը փոխում է լուծույթի էլեկտրական հաղորդունակությունը։

Վերջին տարիներին զարգացել է բարձր հաճախականության հաղորդունակություն, որի դեպքում էլեկտրոդները չեն շփվում լուծույթի հետ, ինչը կարևոր է փակ անոթներում ագրեսիվ միջավայրերի և լուծույթների վերլուծության ժամանակ։

Մշակվել է երկու տարբերակ. ուղիղբարձր հաճախականության հաղորդունակություն և բարձր հաճախականության տիտրում:

Ուղղակի բարձր հաճախականության հաղորդունակությունը օգտագործվում է նյութերի, հացահատիկի, փայտի խոնավության պարունակությունը որոշելու համար, լուծույթների կոնցենտրացիան փակ անոթներում՝ ամպուլներում, ագրեսիվ հեղուկների վերլուծության ժամանակ։

Բարձր հաճախականությամբ տիտրումն իրականացվում է հատուկ տիտրիչների վրա՝ TV-6, TV-6L:

Բարձր հաճախականության հաղորդունակության տիտրումն իրականացվում է ըստ թթու-բազային, օքսիդավերականգնման կամ տեղումների տիտրման այն դեպքերում, երբ չկա համապատասխան ցուցիչ կամ նյութերի խառնուրդներ վերլուծելիս:

1.5 Կուլոմետրիա. Կուլոմետրիկ տիտրացիա

Կուլոմետրիայում նյութերը որոշվում են դրանց քանակական էլեկտրաքիմիական փոխակերպման վրա ծախսված էլեկտրաէներգիայի քանակի չափմամբ։ Կուլոմետրիկ անալիզը կատարվում է էլեկտրոլիտիկ խցում, որի մեջ տեղադրվում է անալիտի լուծույթը։ Երբ համապատասխան ներուժը կիրառվում է բջջային էլեկտրոդների վրա, տեղի է ունենում նյութի էլեկտրաքիմիական կրճատում կամ օքսիդացում: Ֆարադեյի կողմից հայտնաբերված էլեկտրոլիզի օրենքների համաձայն, նյութի քանակությունը, որը արձագանքել է էլեկտրոդի վրա, համաչափ է լուծույթով անցած էլեկտրաէներգիայի քանակին.

որտեղ է- արձակված նյութի զանգվածը, գ;

n- էլեկտրոդների գործընթացում փոխանցված էլեկտրոնների քանակը.

Ֆ- Ֆարադայի համարը (F = 96485 C / մոլ);

Ի- ընթացիկ ուժ, A;

t -ժամանակ, s;

Մ- արձակված նյութի մոլային զանգված, գ/մոլ.

Կուլոմետրիկ անալիզը թույլ է տալիս որոշել այն նյութերը, որոնք էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի ժամանակ չեն նստում էլեկտրոդների վրա կամ դուրս չեն գալիս մթնոլորտ:

Տարբերակել ուղիղ կուլոմետրիայի և կուլոմետրիկ տիտրման միջև... Էլեկտրական հոսանքի չափման մեթոդների բարձր ճշգրտությունը և զգայունությունը ապահովում է կուլոմետրիկ վերլուծություն 0,1-0,001% եզակի ճշգրտությամբ և մինչև 1 10 -8 զգայունությամբ: 1 10 -10 գ Հետևաբար, կուլոմետրիկ անալիզը օգտագործվում է նյութերի հետքի կեղտերի և ոչնչացման արտադրանքի որոշման համար, ինչը կարևոր է դրանց որակը վերահսկելու համար:

Ցուցման համար, այսինքն. Կուլոմետրիկ տիտրման ժամանակ կարող են օգտագործվել քիմիական և գործիքային մեթոդներ՝ ցուցիչների ավելացում, գունավոր միացությունների հայտնաբերում ֆոտոմետրիկ կամ սպեկտրոֆոտոմետրիկ մեթոդներով։

Ի տարբերություն վերլուծության այլ մեթոդների, կուլոմետրիան կարող է լիովին ավտոմատացված լինել, ինչը նվազագույնի է հասցնում որոշման պատահական սխալները: Այս հատկությունը օգտագործվել է ավտոմատ կուլոմետրիկ տիտրատորներ ստեղծելու համար՝ զգայուն սարքեր, որոնք օգտագործվում են հատկապես ճշգրիտ վերլուծությունների համար, երբ մյուս մեթոդները բավականաչափ զգայուն չեն: Ջրում վատ լուծվող նյութերը վերլուծելիս կուլոմետրիան կարող է իրականացվել ացետիլենային մուր էլեկտրոդների վրա, որոնք լավ ներծծող են և բավարար ամբողջականությամբ արդյունահանում են այդպիսի նյութերը ռեակցիայի միջավայրից: Կուլոմետրիկ տիտրումը գործիքային վերլուծության խոստումնալից մեթոդ է: Այն կարող է լայն կիրառություն գտնել մի շարք հատուկ վերլուծական խնդիրների լուծման համար՝ կեղտերի, փոքր քանակությամբ դեղերի վերլուծություն, կենսաբանական նյութի և շրջակա միջավայրի մեջ թունավոր նյութերի, միկրոտարրերի և այլ միացությունների որոշում:

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ

Աշխատանքը ներկայացնում է հետազոտության հիմնական էլեկտրաքիմիական մեթոդների ակնարկը, մանրամասն նկարագրվում է դրանց սկզբունքը, կիրառումը, առավելություններն ու թերությունները:

Վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդներ - քանակական քիմիական վերլուծության մեթոդների խումբ, որը հիմնված է էլեկտրոլիզի օգտագործման վրա:

Մեթոդի տեսակներն են՝ էլեկտրագրավիմետրիկ անալիզը (էլեկտրոանալիզ), ներքին էլեկտրոլիզը, կոնտակտային մետաղների փոխանակումը (ցեմենտացումը), բևեռագրական անալիզը, կուլոմետրիան և այլն։ Մասնավորապես, էլեկտրագրավիմետրիկ անալիզը հիմնված է էլեկտրոդներից մեկից արձակված նյութի կշռման վրա։ Մեթոդը թույլ է տալիս ոչ միայն իրականացնել պղնձի, նիկելի, կապարի և այլնի քանակական որոշումներ, այլև առանձնացնել նյութերի խառնուրդներ։

Բացի այդ, վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները ներառում են մեթոդներ, որոնք հիմնված են էլեկտրական հաղորդունակության (հաղորդականության չափման) կամ էլեկտրոդի ներուժի (պոտենցիոմետրիա) չափման վրա: Տիտրման վերջնակետը գտնելու համար օգտագործվում են մի քանի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ (ամպերաչափական տիտրում, հաղորդունակության տիտրում, պոտենցիոմետրիկ տիտրում, կուլոմետրիկ տիտրում):

ՕԳՏԱԳՈՐԾՎԱԾ ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅԱՆ ՑԱՆԿ

1. Ժամանակակից էլեկտրաքիմիական անալիզի հիմունքներ. Բուդնիկով Գ.Կ., Մաիստրենկո Վ.Ն., Վյասելև Մ.Ռ., Մ., Միր, 2003 թ.

2. J. Plambek, ed. S. G. Mairanovskiy Էլեկտրաքիմիական վերլուծության մեթոդներ. Տեսության և կիրառման հիմունքներ. անգլերենից / Վիդաննյա: Խաղաղություն, 1985 թ.

3. Damaskin B.B., Petriy O.A., Tsirlina G.A. Էլեկտրաքիմիա - Մ .: քիմիա, 2001.624 էջ.

4. STO 005-2015. Որակի կառավարման համակարգ. Ուսումնական և մեթոդական գործունեություն. Տեխնիկական մասնագիտությունների կուրսային նախագծերի (աշխատանքների) և վերջնական որակավորման աշխատանքների գրանցում.

Տեղադրված է Allbest.ru-ում

...

Նմանատիպ փաստաթղթեր

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում, վոլտամետրիայի, հաղորդունակության, պոտենցիոմետրիայի, ամպերոմետրիայի, կուլոմետրիայի էությունը, դրանց կիրառումը շրջակա միջավայրի պահպանության գործում: Քիմիական անալիտիկ սարքավորումների և հիմնական վաճառողների բնութագրերը:

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 01/08/2010 թ


Էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են փորձարկման լուծույթում տեղի ունեցող էլեկտրաքիմիական երևույթների էլեկտրական պարամետրերի չափման վրա։ Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում. Պոտենցիոմետրիկ, հաղորդունակ, կուլոմետրիկ տիտրացիա։

վերացական, ավելացվել է 01/07/2011 թ


Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների դասակարգում. Լուծույթում նյութի կոնցենտրացիայի պոտենցիոմետրիկ որոշում: Հաղորդավարության սկզբունքը. Ռեակցիաների տեսակները հաղորդչաչափական տիտրում. Քանակական բևեռագրական վերլուծություն. Ուղղակի կուլոմետրիա.

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 04.04.2013թ


Էլեկտրավերլուծական մեթոդների էությունը, քիմիական համակարգերի կինետիկայի և թերմոդինամիկայի վերաբերյալ փորձարարական տեղեկատվություն ստանալու ունակությունը: Վոլտամետրիայի, հաղորդունակության, պոտենցիոմետրիայի, ամպերոմետրիայի և կուլոմետրիայի առավելությունները, թերությունները և համապատասխանությունը:

վերացական, ավելացվել է 20.11.2009 թ


Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության ընդհանուր բնութագրերը. Ցուցանիշային էլեկտրոդներ (էլեկտրոնների փոխանակման և իոնային ընտրովի): Անալիզի պոտենցիոմետրիկ մեթոդի տեսակները. Ուղղակի պոտենցիոմետրիա և պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա: Էլեկտրաքիմիական շղթաների EMF-ի չափում.

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 08.06.2012թ


Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների ընդհանուր հասկացությունները, պայմանները և դասակարգումը: Պոտենցիոմետրիկ անալիզ (պոտենցիոմետրիա): Ամպերաչափական տիտրում (պոտենցիոմետրիկ բևեռացման տիտրացիա): Քանակական բևեռագրական վերլուծություն.

վերացական, ավելացվել է 10.01.2012թ


Էլեկտրաքիմիական հետազոտության մեթոդները, դրանց դասակարգումը և ծագման էությունը: Թթվի կոնցենտրացիայի որոշում հաղորդիչ տիտրման միջոցով; էլեկտրոդների պոտենցիալներ, գալվանական բջիջի EMF, պղնձի էլեկտրաքիմիական համարժեք:

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 15.12.2014թ


Պոտենցիոմետրիկ անալիզի մեթոդի ուսումնասիրություն. Հետազոտական ​​օբյեկտների վերլուծություն և գնահատում: Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության տեխնիկայի ուսումնասիրություն այս օբյեկտի կիրառման մեջ: Մսամթերքի պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեթոդների կիրառման հնարավորության որոշում.

կուրսային աշխատանք ավելացվել է 16.09.2017թ


Վերլուծության հիմնական էլեկտրաքիմիական մեթոդները. Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության ընդհանուր բնութագրերը. Անալիզի պոտենցիոմետրիկ մեթոդի տեսակները. Երկու էլեկտրոդներով գալվանական բջիջի կիրառում: Ցուցանիշի էլեկտրոդի ներուժի չափման կարգը.

կուրսային աշխատանք, ավելացվել է 08.11.2014թ


Անալիզի գործիքային մեթոդների դասակարգում ըստ որոշվող պարամետրի և չափման եղանակի. Պոտենցիոմետրիկ, ամպերոմետրիկ, քրոմատոգրաֆիկ և ֆոտոմետրիկ տիտրման էությունը։ Ցինկի քլորիդի որակական և քանակական որոշում.

Էլեկտրաքիմիական կոնցենտրացիայի չափման մեթոդները օգտագործում են էլեկտրաքիմիական բջիջ: Ամենապարզ բջիջը բաղկացած է էլեկտրոլիտի լուծույթի մեջ ընկղմված զույգ էլեկտրոդներից: Էլեկտրոլիտի լուծույթը տեղադրվում է մեկ անոթի կամ երկուսի մեջ՝ միացված կամրջով էլեկտրոլիտով (փոխանցող բջիջ)։ Էլեկտրոդները կարող են ուղղակիորեն միմյանց միացնել հաղորդիչով (ներքին էլեկտրոլիզ) կամ հաղորդիչներով էլեկտրասնուցման միջոցով (արտաքին էլեկտրոլիզ):

Էլեկտրական շղթայի տարբեր մասերում էլեկտրաէներգիայի փոխանցման մեխանիզմը տարբեր է: Էլեկտրական լիցքը հաղորդիչների երկայնքով տարվում է էլեկտրոններով, լուծույթում՝ իոններով։ Միջերեսում հաղորդման մեխանիզմի փոփոխություն տեղի է ունենում տարասեռ ռեդոքս ռեակցիայի առաջացման արդյունքում։ Այն կոչվում է էլեկտրաքիմիական կամ էլեկտրոդային ռեակցիա, այսինքն՝ ռեակցիա, որը կապված է տարբեր փուլերում քիմիական միացությունների միջև լիցքերի փոխանակման հետ՝ պինդ (էլեկտրոդի մակերես) և հեղուկ (էլեկտրոլիտի լուծույթ):

Լուծման մեջ կան քիմիական միացություններ, որոնք հեշտությամբ էլեկտրոններ են նվիրաբերում որոշակի նյութից պատրաստված էլեկտրոդին, օրինակ՝ պլատինից կամ գրաֆիտից, այսինքն՝ օքսիդանում են դրա վրա։ Նման էլեկտրոդը կոչվում է անոդ: Անոդի մակերևույթի վրա ձևավորվում է օքսիդացնող նյութ, որը կարող է մնալ դրա վրա (ներծծվել), լուծվել անոդի նյութում (սնդիկի անոդ) կամ ցրվել էլեկտրոլիտի լուծույթի մեջ դիֆուզիոն ուժերի ազդեցության տակ (կենտրոնացման գրադիենտ):

Օրինակ՝ CuCl 2-ի լուծույթում

2Cl - - 2 ե= Cl 2

(Կարմիր 1 - ne= եզ 1)

Pt էլեկտրոդի լուծույթ

Cl - → ← Cl 2

Պլատինի էլեկտրոդի մակերեսին ձևավորված գազային Cl 2-ը կցրվի էլեկտրոլիտի լուծույթի մեջ:

Լուծույթում կան նաև քիմիական միացություններ, որոնք հեշտությամբ ընդունում են էլեկտրոնները էլեկտրոդից, այսինքն. դրա վրա վերականգնված են։ Նման էլեկտրոդը կոչվում է կաթոդ: Կաթոդի մակերեսի վրա ձևավորվում է վերականգնող նյութ, որը կարող է մնալ դրա վրա (ներծծվել), լուծվել անոդի նյութում (սնդիկի կաթոդ) կամ դիֆուզիոն ուժերի ազդեցությամբ ցրվել էլեկտրոլիտի լուծույթի մեջ։

Օրինակ՝ CuCl 2-ի լուծույթում

Cu 2 + - + 2e = Cu 0

(Ox 2 + ne = Կարմիր 2)

Hg էլեկտրոդի լուծույթ

Cu 2+ → Cu 0 → Cu 0 (Hg)

Սնդիկի էլեկտրոդի մակերեսին առաջացած պղնձի ատոմները կցրվեն սնդիկի խորքում՝ լուծվելով դրա մեջ ամալգամի առաջացմամբ։

Ե՛վ անոդում, և՛ կաթոդում առաջանում են նոր քիմիական միացություններ, որոնք նախկինում լուծույթում չեն եղել։ Եթե ​​կա լիցքի փոխանցում մի փուլից մյուսը, ապա միջերեսում հաստատվում է էլեկտրական պոտենցիալ (էներգիա):

Եթե ​​էլեկտրոդները միացված են հաղորդիչով, ապա էլեկտրոդների միջև բավականաչափ պոտենցիալ տարբերությամբ կհաղթահարվի լուծույթի դիմադրությունը լիցքերի շարժմանը և լուծույթով էլեկտրական հոսանք կհոսի (լիցքերի շարժում)։ Այս հոսանքը կարելի է չափել:

Քիմիական վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են էլեկտրոդի մակերեսին, մոտ էլեկտրոդային շերտում կամ էլեկտրոլիտային լուծույթում տեղի ունեցող երևույթների և գործընթացների օգտագործման վրա, որոնք կապված են լուծույթի բաղադրիչների քիմիական բնույթի և պարունակության հետ:

Չափվում են էլեկտրոդ-էլեկտրոլիտային համակարգի էլեկտրական հատկությունները (էլեկտրոդի ներուժ, էլեկտրական հոսանքի ուժ, էլեկտրաէներգիայի քանակ, էլեկտրական հաղորդունակություն և այլն): Բոլոր դիտարկված էլեկտրական մեծությունները կախված են էլեկտրոլիտի լուծույթի ցանկացած բաղադրիչի կոնցենտրացիայից: Հետևաբար, դրանցից որևէ մեկը՝ էլեկտրոլիտի էլեկտրական հաղորդունակությունը, էլեկտրոդի պոտենցիալը, էլեկտրական հոսանքի ուժը, էլեկտրական երկշերտի հզորությունը և այլն, կարող են ծառայել որպես վերլուծական ազդանշան, եթե այն ֆունկցիոնալորեն կապված է անալիտի կոնցենտրացիան վերլուծված լուծույթում և չափելի է: Էլեկտրական հատկությունների չափված արժեքները օգտագործվում են նյութի բաղադրության քանակական և երբեմն որակական քիմիական վերլուծության համար:

Բաղադրիչի կոնցենտրացիան որոշելու էլեկտրաքիմիական մեթոդների տարբեր դասակարգումներ կան: Օրինակ, մեթոդները կարելի է դասակարգել հետևյալ կերպ.

1. Էլեկտրոդային ռեակցիայի ընթացքի վրա հիմնված մեթոդներ.

1.1. Էլեկտրաքիմիական բջիջով էլեկտրական հոսանքի անցման վրա հիմնված մեթոդներ.

-- վոլտամետրիա– մեթոդ, որոշված ​​բաղադրիչի էլեկտրաօքսիդացման կամ էլեկտրանվազեցման դիֆուզիոն հոսանքի ուժի չափման հիման վրա ցուցիչ էլեկտրոդի ներուժի որոշակի արժեքով.

- կուլոմետրիա– մեթոդ, որոշված ​​բաղադրիչի էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի վրա ծախսված էլեկտրաէներգիայի քանակի (Ֆարադեի օրենք) չափման հիման վրա.

- էլեկտրագրավիմետրիա– մեթոդ, որոշված ​​բաղադրիչի զանգվածի չափման հիման վրա, որը թողարկվում է էլեկտրոդում, երբ էլեկտրական հոսանքն անցնում է էլեկտրոլիտային լուծույթով (Ֆարադեյի օրենք).

1.2 Մեթոդներ, որոնք հիմնված են լուծույթում չնչին հոսանքների հոսքով զույգ էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերության չափման վրա.

-- պոտենցիոմետրիա– մեթոդ, ցուցիչի էլեկտրոդի և հղման էլեկտրոդի միջև պոտենցիալ տարբերության չափման հիման վրա.

2. Էլեկտրոդային ռեակցիայի ընթացքի հետ չկապված մեթոդներ.

-- հաղորդունակություն– մեթոդ, հիմնված լուծույթի հատուկ էլեկտրական հաղորդունակության չափման վրա, որը կախված է նրանում լուծված բաղադրիչների բնույթից և կոնցենտրացիայից։

Քիմիական անալիզի առարկայի նյութի նմուշում անալիտի կոնցենտրացիան, ինչպես քիմիական անալիզի ցանկացած այլ ֆիզիկական մեթոդ, հայտնաբերվում է տրամաչափման գրաֆիկից:

Ուշադրություն.Նյութերի էլեկտրական հատկությունների չափման միջոցները օգտագործվում են նաև քանակական քիմիական անալիզի քիմիական մեթոդներում, ինչպիսին է տիտրաչափությունը՝ քիմիական ռեակցիայի ժամանակ տիտրողի համարժեք ծավալը ամրագրելու համար։ Սա համարժեքության կետի ամրագրման այսպես կոչված գործիքային (ոչ ցուցիչ) մեթոդն է։ Նյութերի էլեկտրական հատկությունների չափման միջոցների միջոցով չափվում է որոշվող բաղադրիչի համապատասխան էլեկտրական հատկությունը, որը փոխվում է տիտրիչի յուրաքանչյուր մասի ավելացման հետ: Համարժեքության կետում չափված հատկության ինտենսիվությունը կտրուկ փոխվում է, և այս պահը կարելի է ամրագրել՝ կառուցելով և գրաֆիկորեն մշակելով կոորդինատներում գծագրված տիտրման կորը: Էլեկտրական գույքի չափված արժեքը՝ տիտրանի ավելացված ծավալը»... Որոշված ​​բաղադրիչի կոնցենտրացիան հայտնաբերվում է համարժեքների օրենքից: Սա ընդլայնում է տիտրաչափական մեթոդների հնարավորությունները գունավոր, ամպամած լուծույթների, ագրեսիվ միջավայրերի և այլնի վերլուծության մեջ, որտեղ անհնար է գունավոր ցուցիչների օգտագործումը համարժեք կետի ամրագրման համար: Տիտրման մեթոդներն այս դեպքում կոչվում են հետևյալ կերպ. Ըստ ստանդարտի հետ համեմատության մեթոդի՝ այս մեթոդները պատկանում են քանակական քիմիական անալիզի քիմիական մեթոդներին։

Քիմիական անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների բնորոշ առավելություններն են որոշման ցածր սահմանը, արագ անալիզը, չափումների միջոցով չափումներ կատարելու հեշտությունը, ավտոմատացման հնարավորությունը և քիմիական անալիզի շարունակականությունը: Այնուամենայնիվ, էլեկտրաքիմիական բջիջներում տեղի ունեցող գործընթացները բավականին դժվար է հասկանալ և մեկնաբանել ստացված արդյունքները դրանց անորոշության պատճառով, հետևաբար, այս մեթոդներով նյութի նմուշի որակական վերլուծություն իրականացնելը գործնականում անհնար է, ինչը սահմանափակում է դրա հնարավորությունները: Նյութերի քիմիական վերլուծության էլեկտրաքիմիական մեթոդներ.

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների թերությունը քանակական վերլուծության քիմիական մեթոդների համեմատ նրանց համեմատաբար ցածր ճշգրտությունն է (վերլուծության սխալ ~ 10%), սակայն որոշ մեթոդներ (կուլոմետրիա, էլեկտրագրավիմետրիա) բարձր ճշգրիտ են (վերլուծության սխալ՝ 0,01%)։

Կայքի որոնում.

2. ԷԼԵԿՏՐՈՔԻՄԻԱԿԱՆ ԱՆԼԻԶԻ ՄԵԹՈԴՆԵՐ

Վերլուծության և հետազոտության էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են էլեկտրոդի մակերեսին կամ մոտ էլեկտրոդային տարածության վրա տեղի ունեցող գործընթացների ուսումնասիրության և օգտագործման վրա: Ցանկացած էլեկտրական պարամետր (պոտենցիալ, ընթացիկ ուժ, դիմադրություն և այլն), որը ֆունկցիոնալորեն կապված է վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայի հետ և ենթակա է ճիշտ չափումների, կարող է ծառայել որպես վերլուծական ազդանշան:

Տարբերել ուղղակի և անուղղակի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ.Ուղղակի մեթոդները օգտագործում են ընթացիկ ուժի (պոտենցիալ և այլն) կախվածությունը անալիտի կոնցենտրացիայից: Անուղղակի մեթոդներում ընթացիկ ուժը (ներուժը և այլն) չափվում է, որպեսզի գտնվի համապատասխան տիտրով անալիտի տիտրման վերջնակետը, այսինքն. օգտագործվում է չափված պարամետրի կախվածությունը տիտրման ծավալից:

Ցանկացած տեսակի էլեկտրաքիմիական չափումների համար անհրաժեշտ է էլեկտրաքիմիական շղթա կամ էլեկտրաքիմիական բջիջ, որի անբաժանելի մասն է վերլուծված լուծույթը։

2.1. Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեթոդ

2.1.1. Հիմնական օրենքներ և բանաձևեր

Պոտենցիոմետրիկ մեթոդները հիմնված են ցուցիչ էլեկտրոդի և հղման էլեկտրոդի միջև պոտենցիալ տարբերության չափման վրա, կամ, ավելի ճիշտ, էլեկտրաշարժիչ ուժեր(EMF) տարբեր սխեմաների, քանի որ փորձնականորեն չափվող պոտենցիալ տարբերությունը հենց EMF-ն է:

Ցուցանիշի էլեկտրոդի հավասարակշռության ներուժըկապված էլեկտրոդների գործընթացում ներգրավված նյութերի ակտիվության և կոնցենտրացիայի հետ, Ներնստի հավասարումը:

E = E ° + R T / (n F) ln (և օքսիդ/և ապստամբություն)

E = E ° + R T / (n F) ln ([ օքսիդ] օքսիդ / ( [ ապստամբություն] հանգիստ)),

Ռ - ունիվերսալ գազի հաստատուն հավասար է 8,31 Ջ / (մոլ. Կ); T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է.Ֆ - Ֆարադայի հաստատուն (96500 C / մոլ); n - էլեկտրոնների թիվը, որոնք մասնակցում են էլեկտրոդների ռեակցիային. և օքսիդ, և ապստամբություն- ռեդոքս համակարգի համապատասխանաբար օքսիդացված և կրճատված ձևերի ակտիվությունը.[ օքսիդ] և[ ապստամբություն] - դրանց մոլային կոնցենտրացիաները. ү օքսիդ, ү հանգիստ՝ ակտիվության գործակիցներ; E °-ն ռեդոքս համակարգի ստանդարտ ներուժն է:

Փոխարինող Տ= 298.15 Կ և հավասարման մեջ հաստատունների թվային արժեքները ստանում ենք.

E = E ° + (0,059 /ժդ) lg (և օքսիդ/և ապստամբություն)

E = E ° + (0,059 /ժդ) lg ([ օքսիդ] օքսիդ / ([ ապստամբություն] հանգիստ))

Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի մեթոդներհիմնված են Nernst հավասարման կիրառման վրա՝ գտնելու էլեկտրոդի ռեակցիայի մասնակցի ակտիվությունը կամ կոնցենտրացիան շղթայի փորձարարական չափված EMF-ից կամ էլեկտրոդի ներուժից: Ուղղակի պոտենցիոմետրիկ մեթոդներից առավել տարածվածը pH-ի որոշման մեթոդն է, սակայն վերջին շրջանում հուսալիորեն աշխատող իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների ստեղծումը զգալիորեն ընդլայնել է ուղղակի մեթոդների գործնական հնարավորությունները: pH-ը չափվում է նաև պոտենցիոմետրիկ տիտրմամբ:

pH-ի որոշման համար առավել հաճախ օգտագործվում է ապակե էլեկտրոդ: Ապակե էլեկտրոդի հիմնական առավելություններն են շահագործման հեշտությունը, հավասարակշռության արագ հաստատումը և ռեդոքս համակարգերում pH-ի որոշման ունակությունը: Թերությունները ներառում են էլեկտրոդի նյութի փխրունությունը և աշխատանքի բարդությունը խիստ ալկալային և ուժեղ թթվային լուծույթներին անցնելիս:

Բացի ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայից, մի քանի տասնյակ տարբեր իոնների պարունակությունը կարող է որոշվել ուղղակի պոտենցիոմետրիկ մեթոդով՝ իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդներով։

Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիապոտենցիոմետրիկ չափումների արդյունքներից համարժեքության կետի որոշման հիման վրա: Ցուցանիշի էլեկտրոդի ներուժի կտրուկ փոփոխություն (ցատկ) տեղի է ունենում համարժեքության կետի մոտ: Ճիշտ այնպես, ինչպես մյուսներում տիտրաչափականմեթոդները, պոտենցիոմետրիկ տիտրման ռեակցիաները պետք է խստորեն շարունակվեն ստոյխիոմետրիկորեն, բարձր արագություն ունեցեք և գնացեք մինչև վերջ։

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման համար վերլուծված լուծույթում և հղման էլեկտրոդում ցուցիչի էլեկտրոդից հավաքվում է շղթա: Որպես տեղեկատու էլեկտրոդներ առավել հաճախ օգտագործվում են կալոմելի կամ արծաթի քլորիդ էլեկտրոդները:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման համար օգտագործվող ցուցիչ էլեկտրոդի տեսակը կախված է հատկություններից տիտրաչափականխառնուրդը և դրա փոխազդեցությունը էլեկտրոդի հետ: Թթու-բազային տիտրման ժամանակ օգտագործվում է ապակե էլեկտրոդ, ռեդոքս տիտրման ժամանակ՝ իներտ (պլատինե) էլեկտրոդ կամ շրջելի էլեկտրոդ՝ պարունակվող իոններից մեկի նկատմամբ։ տիտրաչափականխառնուրդներ; տեղումների ժամանակ - արծաթե էլեկտրոդ; v կոմպլեքսաչափական- մետաղական էլեկտրոդ, շրջելի դեպի տիտրված մետաղական իոն:

Համարժեքության կետը գտնելու համար դիֆերենցիալ կորը հաճախ գծագրվում է կոորդինատներով ԴԵ/ Դ V - Վ ... Համարժեքության կետը նշվում է ստացված կորի առավելագույնով, և այս առավելագույնին համապատասխանող աբսցիսային ընթերցումը տալիս է տիտրման ծավալը, ծախսածհամարժեքության աստիճանի տիտրման համար։ Դիֆերենցիալ կորից առաջ համարժեքության կետի որոշումը շատ ավելի ճշգրիտ է, քան պարզ կախվածությունը Ե - Վ.

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման մեթոդի հիմնական առավելություններն են բարձր ճշգրտությունը և նոսր լուծույթներում, պղտոր և գունավոր միջավայրերում որոշումներ կատարելու, ինչպես նաև առանց նախնական տարանջատման մի լուծույթում մի քանի նյութեր որոշելու ունակությունը: Ոչ ջրային լուծիչներ օգտագործելիս պոտենցիոմետրիկ տիտրման գործնական կիրառման տարածքը զգալիորեն ընդլայնվում է: Դրանք հնարավորություն են տալիս վերլուծել բազմաբաղադրիչ համակարգերը, որոնք չեն կարող որոշվել ջրային լուծույթում, վերլուծել ջրի մեջ չլուծվող կամ քայքայվող նյութերը և այլն: Պոտենցիոմետրիկ տիտրումը կարող է հեշտությամբ ավտոմատացվել: Արդյունաբերությունն արտադրում է մի քանի տեսակի ավտոմատ տիտրիչներ՝ օգտագործելով պոտենցիոմետրիկ սենսորներ:

Պոտենցիոմետրիկ տիտրման թերությունները ներառում են ոչ միշտ է պոտենցիալի արագ հաստատումը տիտրող նյութի ավելացումից հետո և շատ դեպքերում տիտրման ընթացքում մեծ քանակությամբ ընթերցումներ կատարելու անհրաժեշտությունը:

Պոտենցիոմետրիկ վերլուծության մեջ հիմնական չափիչ գործիքները տարբեր տեսակի պոտենցիոմետրերն են: Դրանք նախատեսված են էլեկտրոդային համակարգի EMF-ն չափելու համար: Քանի որ emf-ը կախված է լուծույթում համապատասխան իոնների ակտիվությունից, շատ պոտենցիոմետրեր նաև հնարավորություն են տալիս ուղղակիորեն չափել pX արժեքը՝ X իոնային ակտիվության բացասական լոգարիթմը: իոնոմերներ... Եթե ​​պոտենցիոմետրը և էլեկտրոդային համակարգը նախատեսված են միայն ջրածնի իոնների ակտիվությունը չափելու համար, սարքը կոչվում է pH մետր:

Ա.Ա. Վիխարև, Ս.Ա. Զույկովա, Ն.Ա. Չեմերիս, Ն.Գ. Դոմինա

ԴԱՍԸՆԹԱՑ ԱՇԽԱՏԱՆՔ

Ըստ կարգապահության՝ ______ ___________

Բացատրական Ծանոթություն

_______ Պոտենցիոմետրիա և պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա ________

(Ամբողջական անունը) (ստորագրություն)

ԴԱՍԱՐԱՆ: _____________

Ամսաթիվ: _________________

ՍՏՈՒԳՎՈՒՄ

Ծրագրի ղեկավար: Ա.Վ.Ցիբիզով /________________/

(Ամբողջական անունը) (ստորագրություն)

Սանկտ Պետերբուրգ

Գունավոր մետաղների մետալուրգիայի բաժին

ԴԱՍԸՆԹԱՑ ԱՇԽԱՏԱՆՔ

Ըստ կարգապահության _________ Նյութերի վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ __________

(դաստիարակության անվանումը՝ ըստ ուսումնական պլանի)

ՎԱՐԺՈՒԹՅՈՒՆ

Խմբային ուսանողի համար. ՕՆԳ-10-1Ֆանդոֆան Ա.Ա. . (խմբի կոդը) (լրիվ անուն)

1. Նախագծի թեմանՊոտենցիոմետրիա և պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա:

3. Գրաֆիկական նյութերի ցանկԱրդյունքների ներկայացում գրաֆիկների, աղյուսակների, նկարների տեսքով:

4. Ավարտված ծրագրի ավարտի ամսաթիվը 10.12.12

Ծրագրի ղեկավար: Ա.Վ.Ցիբիզով /________________/

(Ամբողջական անունը) (ստորագրություն)

Հանձնարարության տրման ամսաթիվը. 24.10.12

անոտացիա

Այս բացատրական նշումը հաշվետվություն է դասընթացի նախագծի իրականացման վերաբերյալ: Աշխատանքի նպատակն է սովորել, թե ինչպես նավարկել անալիտիկ քիմիայի վերաբերյալ տեղեկատվության հիմնական հոսքը, աշխատել դասական և պարբերական գրականության հետ գունավոր մետաղների անալիտիկ քիմիայի ոլորտում, տեխնիկապես գրագետ հասկանալ և գնահատել առաջարկվող մեթոդներն ու մեթոդները: վերլուծության։

Էջ 17, նկար 0։

Ամփոփում

Այս բացատրական նշումը հաշվետվություն է դասընթացի նախագծի իրականացման վերաբերյալ: Նպատակն է սովորել նավարկել անալիտիկ քիմիայի հիմնական լրատվամիջոցները, աշխատել դասական գրականության և պարբերականների հետ գունավոր մետաղների անալիտիկ քիմիայի ոլորտում, տեխնիկապես իրավասու հասկանալ և գնահատել առաջարկվող մեթոդները և վերլուծության տեխնիկան:

Էջ 17, նկար 0։

Վերացական .. 3

Ներածություն. 5

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների համառոտ նկարագրությունը .. 6

Պոտենցիոմետրիա .. 7.

Ուղղակի պոտենցիոմետրիա .. 10

Պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա. 13

Եզրակացություն. 16

Հղումներ .. 17

Ներածություն

Աշխատանքի նպատակն է սովորել, թե ինչպես նավարկել անալիտիկ քիմիայի վերաբերյալ տեղեկատվության հիմնական հոսքը, աշխատել դասական և պարբերական գրականության հետ գունավոր մետաղների անալիտիկ քիմիայի ոլորտում, տեխնիկապես գրագետ հասկանալ և գնահատել առաջարկվող մեթոդներն ու մեթոդները: վերլուծության։

Հաշվի առնելով գունավոր մետալուրգիայում վերլուծական հսկողության առանձնահատկությունները (որոշված ​​շատ տարրեր, ներառյալ թափոնների ապարների տարրերը, արբանյակային տարրերը, օգտակար հանածոների տարրերի բարդ համակցությունները, տարրերի կոնցենտրացիաների շատ լայն շրջանակը և այլն), առավել տարածված մեթոդները. Գործարանային և գիտահետազոտական ​​լաբորատորիաներում ֆիզիկական և քիմիական անալիզի համար պետք է ներառել այնպիսի դասական մեթոդներ, ինչպիսիք են տիտրաչափությունը (ներառյալ կոմպլեքսաչափությունը), գրավիմետրիան (տարրերի բարձր կոնցենտրացիաների և արբիտրաժային վերլուծության համար) և հատկապես վերջերս ինտենսիվորեն զարգացող վերլուծության օպտիկական մեթոդները (սպեկտրոֆոտոմետրիա, էքստրակցիոն-ֆոտոմետրիկ): մեթոդ, ատոմային կլանման անալիզ, ռենտգենյան սպեկտրալ անալիզ) և էլեկտրաքիմիական (պոտենցիոմետրիա, վոլտամետրիա)։

Հումքի բազմազանությունը մեզ ներկայացնում է մետաղների և տարրերի լայն տեսականի, որոնք պետք է քանակականացվեն՝ գունավոր և գունավոր մետալուրգիայի հիմնական մետաղներ (պղինձ, նիկել, կապար, ցինկ, անագ, ալյումին, մագնեզիում, տիտան, անտիմոն, մկնդեղ, երկաթ։ , կադմիում, արծաթ, քրոմ և այլն), քար առաջացնող տարրեր (սիլիցիում, կալցիում, նատրիում, քլոր, ֆտոր, ծծումբ, ֆոսֆոր և այլն) և հազվագյուտ մետաղներ (լիթիում, ռուբիդիում, ցեզիում, ցիրկոնիում, հաֆնիում, վանադիում, նիոբիում, տանտալ, մոլիբդեն, վոլֆրամ, ռենիում, գալիում, ինդիում, թալիում, գերմանիում, սելեն, թելուր և այլն):

Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդների համառոտ նկարագրությունը

Վերլուծության և հետազոտության էլեկտրաքիմիական մեթոդները հիմնված են էլեկտրոդի մակերեսին կամ մոտ էլեկտրոդային տարածության վրա տեղի ունեցող գործընթացների ուսումնասիրության և օգտագործման վրա: Ցանկացած էլեկտրական պարամետր (պոտենցիալ, ընթացիկ ուժ, դիմադրություն և այլն), որը ֆունկցիոնալորեն կապված է վերլուծված լուծույթի կոնցենտրացիայի հետ և ենթակա է ճիշտ չափումների, կարող է ծառայել որպես վերլուծական ազդանշան:

Մեծ հարմարությունն այն է, որ էլեկտրաքիմիական մեթոդները օգտագործում են էլեկտրական ազդեցություններ, և այն, որ այդ ազդեցության արդյունքը (արձագանքը) ստացվում է նաև էլեկտրական ազդանշանի տեսքով։ Սա ապահովում է ընթերցման բարձր արագություն և ճշգրտություն, բացում է ավտոմատացման լայն հնարավորություններ: Անալիզի էլեկտրաքիմիական մեթոդներն առանձնանում են լավ զգայունությամբ և ընտրողականությամբ, որոշ դեպքերում դրանք կարող են վերագրվել միկրովերլուծությանը, քանի որ երբեմն վերլուծության համար բավարար է 1 մլ-ից պակաս լուծույթ:

Ցանկացած տեսակի էլեկտրաքիմիական չափումների համար անհրաժեշտ է էլեկտրաքիմիական շղթա կամ էլեկտրաքիմիական բջիջ, որի անբաժանելի մասն է վերլուծված լուծույթը։ Որոշվող նյութը կարող է ներառվել ինչպես բջիջը լցնող էլեկտրոլիտի, այնպես էլ էլեկտրոդներից մեկի բաղադրության մեջ։ Եթե ​​վերլուծական ռեդոքս ռեակցիան տեղի է ունենում ինքնաբերաբար բջջային էլեկտրոդների վրա, այսինքն, առանց արտաքին աղբյուրից լարման կիրառման, բայց միայն դրա էլեկտրոդների պոտենցիալ տարբերության (EMF) պատճառով, ապա այդպիսի բջիջը կոչվում է գալվանական բջիջ:

Տարբերակել ուղիղ ևանուղղակի էլեկտրաքիմիական մեթոդներ . Ուղղակի մեթոդները օգտագործում են ընթացիկ ուժի (պոտենցիալ և այլն) կախվածությունը անալիտի կոնցենտրացիայից: Անուղղակի մեթոդներում ընթացիկ ուժը (ներուժը և այլն) չափվում է, որպեսզի գտնվի համապատասխան տիտրով անալիտի տիտրման վերջնակետը, այսինքն. օգտագործվում է չափված պարամետրի կախվածությունը տիտրման ծավալից:

Ըստ անալիտիկ ազդանշանի տեսակների՝ ԷՄԱ-ն բաժանվում է. 2) պոտենցիոմետրիա- ցուցիչ էլեկտրոդի առանց հոսանքի հավասարակշռության ներուժի չափում, որի համար փորձարկվող նյութը հզոր որոշիչ է. 3) կուլոմետրիա` ուսումնասիրվող նյութի ամբողջական փոխակերպման (օքսիդացման կամ վերականգնման) համար անհրաժեշտ էլեկտրաէներգիայի քանակի չափում. 4) վոլտամետրիա` էլեկտրոդների անշարժ կամ ոչ ստացիոնար բևեռացման բնութագրերի չափում փորձարկման նյութի հետ կապված ռեակցիաներում.

5) էլեկտրագրավիմետրիա` էլեկտրոլիզի ժամանակ լուծույթից արտազատվող նյութի զանգվածի չափում.

Պոտենցիոմետրիա

Պոտենցիոմետրիան (լատիներեն potentia-force, power և հունարեն metreo-I չափում) էլեկտրաքիմիական մեթոդ է տարբեր ֆիզիկաքիմիական մեծություններ որոշելու համար՝ հիմնված փորձարկման լուծույթում ընկղմված ցուցիչ էլեկտրոդի հավասարակշռության էլեկտրոդի ներուժի չափման վրա։ Ցուցանիշի էլեկտրոդի ներուժը, որը որոշվում է էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բաղադրիչների ակտիվությամբ, չափվում է հղման էլեկտրոդի նկատմամբ։ Պոտենցիոմետրիան լայնորեն կիրառվում է անալիտիկ քիմիայում՝ լուծույթներում նյութերի կոնցենտրացիան որոշելու համար (պոտենցիոմետրիկ տիտրացիա), ջրածնի իոնների կոնցենտրացիան (pH-metry), ինչպես նաև այլ իոնների (իոնոմետրիա) չափելու համար։

Պոտենցիոմետրիան հիմնված է հավասարակշռության էլեկտրոդի ներուժի կախվածության վրա Եթերմոդինամիկական գործունեությունից աԷլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բաղադրիչները.

aA + bB + ... + nե մ M + Ռ P + ...

Այս հարաբերությունը նկարագրվում է Nernst հավասարմամբ.

Ե = Ե° + Ռ Տ/(n Ֆ) ln ( աեզ / ապտույտ)

Ե = Ե° + Ռ Տ /(n Ֆ) ln ([oxid] ү oxid / ([վերականգնում] ү վերականգնում)), որտեղ

Ռ- ունիվերսալ գազի հաստատուն հավասար է 8,31 Ջ / (մոլ. Կ); Տ- բացարձակ ջերմաստիճան; Ֆ- Ֆարադայի հաստատուն (96500 C / մոլ); n- էլեկտրոնների թիվը, որոնք մասնակցում են էլեկտրոդների ռեակցիային. աեզ, ահանգիստ - օքսիդացված և նվազեցված ռեդոքս համակարգի, համապատասխանաբար, գործունեությունը. [օքսիդը] և [հանգիստը] նրանց մոլային կոնցենտրացիաներն են. ү օքսիդ, ү հանգիստ՝ ակտիվության գործակիցներ; Ե° - ռեդոքս համակարգի ստանդարտ ներուժը:

Փոխարինող Տ= 298.15 Կ և հավասարման մեջ հաստատունների թվային արժեքները ստանում ենք.

Ե = Ե° + (0.059 / n) lg ( աեզ / ապտույտ)

Ե = Ե° + (0.059 / n) lg ([oxid] ү oxid / ([վերականգնում] ү վերականգնում))

Պոտենցիոմետրիկ չափումների համար կազմեք գալվանական բջիջ՝ ցուցիչ էլեկտրոդով , որի ներուժը կախված է էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի բաղադրիչներից առնվազն մեկի ակտիվությունից, և այս տարրի էլեկտրաշարժիչ ուժը (emf) չափվում է հղման էլեկտրոդով:

Պոտենցիոմետրիայում գալվանական բջիջները օգտագործվում են առանց փոխանցման, երբ երկու էլեկտրոդները տեղադրվում են նույն փորձնական լուծույթում, և փոխանցումով, երբ էլեկտրոդները գտնվում են տարբեր լուծույթներում, որոնք ունեն միմյանց հետ էլեկտրոլիտիկ շփում: Վերջինս իրականացվում է այնպես, որ լուծույթները կարելի է խառնել միմյանց միայն դիֆուզիոն եղանակով։ Սովորաբար դրանք բաժանվում են ծակոտկեն կերամիկական կամ պլաստիկ միջնորմով կամ ամուր աղացած ապակյա թևով: Առանց փոխանցման տարրերը հիմնականում օգտագործվում են քիմիական նյութի հավասարակշռության հաստատունները չափելու համար։ ռեակցիաներ, էլեկտրոլիտների տարանջատման հաստատուններ։ բարդ միացությունների կայունության հաստատունները, լուծելիության արտադրանքները, ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալները, ինչպես նաև իոնների ակտիվության և ակտիվության գործակիցները: Փոխանցված տարրերն օգտագործվում են «ակնհայտ» հավասարակշռության հաստատունները որոշելու համար (քանի որ դրանք հաշվի չեն առնում հեղուկի ներուժը), իոնների ակտիվությունն ու ակտիվության գործակիցները, ինչպես նաև վերլուծության պոտենցիոմետրիկ մեթոդները։

Ուղղակի պոտենցիոմետրիա

Ուղղակի պոտենցիոմետրիայի մեթոդները հիմնված են Nernst հավասարման կիրառման վրա՝ գտնելու էլեկտրոդային ռեակցիայի մասնակցի ակտիվությունը կամ կոնցենտրացիան շղթայի կամ էլեկտրոդի ներուժի փորձարարական չափված EMF-ից: Ուղղակի պոտենցիոմետրիան օգտագործվում է ուղղակիորեն որոշելու համար աիոններ (օրինակ՝ Ag + AgNO 3 լուծույթում)՝ ըստ համապատասխան ցուցիչի էլեկտրոդի EMF արժեքի (օրինակ՝ արծաթ); այս դեպքում էլեկտրոդի գործընթացը պետք է շրջելի լինի: Պատմականորեն ուղղակի պոտենցիոմետրիայի առաջին մեթոդները pH-ի որոշման մեթոդներն էին . pH-ի որոշման համար առավել հաճախ օգտագործվում է ապակե էլեկտրոդ: Ապակե էլեկտրոդի հիմնական առավելություններն են շահագործման հեշտությունը, հավասարակշռության արագ հաստատումը և ռեդոքս համակարգերում pH-ի որոշման ունակությունը: Թերությունները ներառում են էլեկտրոդի նյութի փխրունությունը և աշխատանքի բարդությունը խիստ ալկալային և ուժեղ թթվային լուծույթներին անցնելիս:

Մեմբրանային իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների առաջացումը հանգեցրեց իոնոմետրիայի առաջացմանը (рХ -metry), որտեղ рХ = - lg. ԱԽ ախ -էլեկտրաքիմիական ռեակցիայի X բաղադրիչի ակտիվությունը. Երբեմն pH-ի չափումը համարվում է իոնոմետրիայի հատուկ դեպք: Պոտենցիոմետրի գործիքի կշեռքների չափաբերումը ըստ pX արժեքների դժվար է համապատասխան ստանդարտների բացակայության պատճառով: Հետևաբար, իոն-սելեկտիվ էլեկտրոդների օգտագործման ժամանակ իոնների ակտիվությունը (կոնցենտրացիան) որոշվում է, որպես կանոն, տրամաչափման գրաֆիկի միջոցով կամ հավելումների մեթոդով։ Նման էլեկտրոդների օգտագործումը ոչ ջրային լուծույթներում սահմանափակվում է օրգանական լուծիչների գործողության նկատմամբ դրանց մարմնի և թաղանթի անկայունության պատճառով։

Ուղղակի պոտենցիոմետրիան ներառում է նաև ռեդոքսմետրիա՝ ստանդարտ և իրական ռեդոքսային պոտենցիալների և ռեդոքսային ռեակցիաների հավասարակշռության հաստատունների չափում: Օքսիդացման պոտենցիալը կախված է օքսիդացված (O-ի և նվազեցված) գործողություններից առե) նյութի ձևերը. Ռեդոքսմետրիան օգտագործվում է նաև լուծույթներում իոնների կոնցենտրացիան որոշելու համար։ Տեղումների և կոմպլեքսավորման ռեակցիաների մեխանիզմը և կինետիկան ուսումնասիրվում են ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով՝ օգտագործելով մետաղական էլեկտրոդներ։

Օգտագործեք նաև տրամաչափման գրաֆիկի մեթոդը: . Դա անելու համար նախապես կառուցված է տրամաչափման գրաֆիկ EMF կոորդինատներում. lg ՀԵՏանօգտագործելով վերլուծված իոնի ստանդարտ լուծույթները, որոնք ունեն լուծույթի նույն իոնային ուժը:

Այս դեպքում զան(ակտիվության գործակից) և Ետարբերություն(դիֆուզիոն ներուժը) մնում է հաստատուն, իսկ գրաֆիկը դառնում է գծային: Այնուհետև, օգտագործելով նույն իոնային ուժը, չափվում է վերլուծված լուծույթով շղթայի EMF-ը և գրաֆիկից որոշվում լուծույթի կոնցենտրացիան: Սահմանման օրինակը ներկայացված է Նկ. 1.

Նկար 1.Կալիբրացիոն գրաֆիկ՝ ուղղակի պոտենցիոմետրիայի միջոցով կոնցենտրացիայի որոշման համար

Ուղղակի պոտենցիոմետրիան ունի կարևոր առավելություններ. Չափումների ընթացքում վերլուծված լուծույթի բաղադրությունը չի փոխվում։ Այս դեպքում, որպես կանոն, անալիտի նախնական տարանջատում չի պահանջվում։ Մեթոդը կարելի է հեշտությամբ ավտոմատացնել, ինչը հնարավորություն է տալիս այն օգտագործել տեխնոլոգիական գործընթացների շարունակական մոնիտորինգի համար։