Тема лекции: Введение. Методы анализа
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
КОНСПЕКТ
ЛЕКЦИЙ
Тема лекции: Введение. Методы анализа.
План лекции:
1. Предмет и значение аналитической химии в области контроля качества продукции.
2. История развития аналитической химии.
3. Классификация методов анализа, применяемых в аналитической химии.
4. Понятие об аналитической реакции, признаки и условия ее протекания.
5. Классификация катионов и анионов.
6. Методы количественного анализа.
7. Метрологические характеристики количественного анализа.
8. Лабораторное оборудование.
Аналитическая химия – наука об определении химического состава вещества.
Аналитическая химия и ее методы широко применяются на предприятиях общественного питания и пищевой промышленности для осуществления контроля качества сырья, полуфабрикатов, готовой продукции; определения сроков реализации и условий хранения продукции.
В аналитической химии различают количественный и качественный анализ. Задача количественного анализа - определение относительного количества элементов в соединениях или химических соединений в смесях; задача качественного анализа - обнаружить присутствие элементов в соединениях или химических соединений в смесях.
История развития аналитической химии.
Изначально с помощью качественного анализа определяли свойства некоторых минералов. Количественный анализ применялся в пробирном деле (определение благородных металлов) - Древняя Греция, Египет. В 9-10веке методы пробирного дела применялись для определения благородных металлов в Киевской Руси.
Аналитическая химия как наука начинает развиваться с середины 17 века.
Впервые основы качественного анализа изложил английский ученый Р.Бойль, он же ввел термин «химический анализ». Р.Бойль считается родоначальником научной аналитической химии.
Законы количественного анализа изложил Ломоносов в середине 17 века. Ломоносов впервые начал применять взвешивание исходных веществ и продуктов реакции.
К середине ХIХ века оформились титриметрические и гравиметрические методы анализа, методы газового анализа.
Первый учебник по аналитической химии появился в России в 1871 г. Автор этого учебника – русский химик Н.А. Меншуткин.
Во второй половине ХХ века появилось много новых методов анализа: рентгеновские, масс-спектральные и т.д.
Классификация методов анализа, применяемых в аналитической химии.
Аналитическая химия включает два основных раздела: количественный анализ и качественный анализ.
Методы качественного анализа:
Ø Химические
Ø Физико-химические
Ø Физические
Химический анализ:
Ø «сухим» путем
Ø «мокрым» путем
«Сухой» путь – химические реакции, которые идут при накаливании, сплавлении, окрашивании пламени.
Пример: окрашивание пламени катионами металлов (натрий – желтый, калий – розово-фиолетовый, кальций – оранжево-красный, медь – зеленый и т.д.), которые образуются при электролитической диссоциации солей:
NaCl → Na+ + Cl-
K2CO3 → 2K+ + CO32-
«Мокрый» путь – химические реакции в растворах электролитов.
Также в качественном анализе в зависимости от количества исследуемого вещества, объема раствора, техники выполнения различают:
1) макрометод: сравнительно большие навески (0,1 г и более) или большие объемы растворов (10 мл и более) исследуемого вещества. Этот метод наиболее удобен в определении.
2) микрометод: навески от 10 до 50 мг и объемы раствора до нескольких мл.
3) полумикрометод: навески 1-10 мг и объемы раствора около 0,1 – 1 мл.
Микрометод и полумикрометод обладают двумя несомненными достоинствами:
1. Большая скорость выполнения анализа
2. Небольшое требуемое количество анализируемого вещества.
Физико-химические методы анализа:
Ø колориметрические (сравнение окраски двух растворов)
Ø нефелометрические (помутнение исследуемого раствора от действия каких-то реагентов)
Ø электрохимические (момент окончания реакции определяют по изменению электропроводности раствора, потенциала электродов в исследуемом растворе)
Ø рефрактометрические (определяют показатель преломления)
Физические методы анализа:
Ø спектральный анализ (изучение спектров излучения или поглощения)
Ø люминесцентный (изучение характера свечения вещества под действием УФ)
Ø масс-спектрометрический
Ø рефрактометрический
Для обнаружения ионов в растворах в аналитической химии используют аналитические реакции.
Аналитическая реакция – химическое превращение, при котором исследуемое вещество переводят в новое соединение с характерным признаком.
Признаки аналитической реакции:
Ø Выпадение осадка
Ø Растворение осадка
Ø Изменение цвета
Ø Выделение газообразного вещества
Условия аналитической реакции:
Ø Быстрое протекание
Ø Специфичность
Ø Чувствительность
Чувствительная реакция – реакция, при помощи которой можно обнаружить наименьшее количество вещества из наименьшего количества раствора.
Чувствительная реакция характеризуется :
1. Открываемым минимумом (наименьшее количество вещества, которое может быть обнаружено данной реакцией)
2. Минимальной концентрацией (отношение массы определяемого вещества к массе или объему растворителя).
Специфичной называется реакция, при помощи которой можно открыть ион в присутствии других ионов по специфичному изменению цвета, образованию характерного осадка, выделению газа и т.д.
Пример: ион бария обнаруживают хроматом калия К2СгО4 (выпадает ярко-желтый осадок).
На специфичных реакциях основан анализ, называемый дробным. С помощью дробного анализа можно открывать ионы в любой последовательности, используя специфичные реакции.
Однако специфичных реакций известно мало, чаще реактивы взаимодействуют с несколькими ионами. Такие реакции и реактивы называются общими. В этом случае применяют систематический анализ. Систематический анализ - определенная последовательность обнаружения ионов, находящихся в смеси. Ионы, составляющие смесь, разделяют на отдельные группы, из этих групп каждый ион выделяют в строго определенной последовательности, а затем открывают этот ион наиболее характерной реакцией. Реакции, характерные для одного иона, называются частными.