Приемы количественного анализа: метод внешнего стандарта, метод внутреннего стандарта, метод добавок

Место анализа, синтеза и процесса в изучении состава геологических объектов.

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ (греч. analysis — разложение и synthesis — соединение) — в самом общем значении процессы мысленного или фактического разложения целого на составные части и воссоединения целого из частей.

Цель АНАЛИЗА — познание частей как элементов сложного целого. СИНТЕЗ, напротив, есть процесс объединения в единое целое частей, свойств, отношений, выделенных посредством АНАЛИЗА. СИНТЕЗ дополняет АНАЛИЗ и находится с ним в неразрывном единстве.

Примеры взаимосвязи физических свойств веществ с их составом.

Архимеду (III век н.э.) предложили определить, изготовлена ли корона, доставленная к нему для анализа, из чистого золота. При этом от короны нельзя было отделять даже крохотного кусочка.

Как утверждает легенда, Архимед:

Взвесил корону.

Определил ее объем, опустив в воду и измерив объем вытесненной воды.

Поделив вес на объем определил плотность материала, из которого была изготовлена корона.

Сопоставив полученную величину с плотностью чистого золота, которая была ему известна, он уверенно сообщил, что корона изготовлена не из золота, а из свинца, которое снаружи позолочено.

Многие физические свойства водных растворов зависят от содержания растворенных веществ:

Плотность

Вязкость

Температура кипения

Температура замерзания

Удельная теплоемкость

Температуропроводность

Электропроводность

Цвет

Мутность

Основные цели инструментальных методов анализа. (5.Качественный и количественный анализ. Идентификация веществ.)

между составом и конкретными

физическими свойствами вещества:

1). установление причинно-следственных связей

(качественный анализ)

2). количественное выражение зависимостей

(количественный анализ)

Качественный анализ – есть или нет? (Обнаружение).

Количественный анализ – сколько, если есть? (Измерение и сравнение).

Под идентификацией понимают установление тождества неизвестного соединения с другим известным, т.е. определение качественного (что) и количественного (сколько) состава исследуемой пробы.

Прямая» и «обратная» задачи, решаемые физико-химическими (инструментальными) методами анализа состава веществ.

ПРЯМАЯ ЗАДАЧА – установление вида зависимости изучаемого свойства вещества от его химического состава.

Этапы решения прямой задачи.

1а. Приготовление наиболее полной серии (набора) веществ,

отличающихся только концентрацией определяемого компонента.

1б. Количественное измерение данного физического свойства

для всего диапазона приготовленных концентраций.

1в. Графическое, табличное или

функциональное представление полученной

зависимости данного свойства от состава.

Причем, с появление компьютеров, эта зависимость

может быть построена в виде электронной таблицы

или компьютерной программы.

ОБРАТНАЯ ЗАДАЧА – определение концентрации анализируемого компонента в пробе по результатам измерения данного физического свойства с помощью зависимости, полученной при решении прямой задачи.

Метод градуировочного графика.

Метод градуировочного графика – это графический приём нахождения неизвестной концентрации (Сх) по величине аналитического сигнала пробы (Iх).

Для проведения анализа готовят серию стандартных растворов, измеряют величины АС этих растворов и строят градуировочный график I = f(C) (рис.6).

Затем в точно таких же условиях измеряют аналитический сигнал пробы Iх и по графику определяют концентрацию анализируемого вещества в пробе Сх.

Особенности метода:

§ желательно, чтобы график был линеен, т. к. нелинейность градуировочного графика снижает точность проведения анализа;

§ желательно, чтобы график выходил из начала координат;

§ график надо периодически проверять, а при замене каких-либо реагентов, растворов, приборов, условий проведения анализа – построить заново;

§ в случае большого разброса точек надо применять метод наименьших квадратов, а не строить график «на глаз», особенно при работе с малыми концентрациями.

Приемы количественного анализа: метод внешнего стандарта, метод внутреннего стандарта, метод добавок.

Сущность метода добавок заключается в том, что сначала измеряют АС пробы (I_х), а затем – АС той же пробы с добавкой стандартного раствора определяемого вещества (I_х+ст). Метод имеет две разновидности (рис. 4).

1. Метододнократной добавки является расчётным. Неизвестную концентрацию рассчитывают по формуле:

где С_ст⁰ – исходная концентрация стандартного раствора;

V_ст – объём стандартного раствора, добавленный к пробе;

V_х – объём пробы.

2. Метод серии добавок является графическим. Для проведения анализа измеряют величины АС пробы и нескольких растворов той же пробы с добавками стандартного раствора. Строят график в координатах «Аналитический сигнал – концентрация добавки» и по нему находят С_хкак величину отрезка, отсекаемого прямой на оси абсцисс (рис. 7).

Рис. 7. Определение неизвестной концентрации методом добавок

Особенности метода:

§ метод добавок можно применять только в том случае, когда зависимость I = f(C) является линейной;

§ чаще всего метод добавок используют при анализе проб сложного состава, т. к. прирост АС при добавке стандартного раствора связан только с определяемым компонентом, а сигналы от мешающих компонентов пробы остаются постоянными.

Метод внутреннего стандарта

1. В каждый эталон и в каждый образец вводится одна и та же концентрация некоторого компонента, который в них изначально отсутствует.

2. Вместо измерения интенсивности анализируемого сигнала I_анал измеряют отношение интенсивностей анализируемого сигнала и сигнала от внутреннего стандарта I_анал / I_станд