Практичне застосування методів кількісного аналізу. Методи кількісного аналізу

Методи кількісного аналізу. Кількісний аналіз призначений визначення кількісного складу аналізованого речовини. Існують хімічні, фізичні та фізико-хімічні методи кількісного аналізу. Основою будь-якого кількісного дослідження є вимір. Хімічні методи кількісного аналізу засновані на вимірі маси та обсягу. Кількісні дослідження дозволили вченим встановити такі основні закони хімії, як закон збереження маси речовини, закон сталості складу, закон еквівалентів та ін. закони, на яких ґрунтується хімічна наука. Принципи кількісного аналізу є основним для хіміко-аналітичного контролю виробничих процесів різних галузей промисловості та становлять предмет т.з. технічний аналіз. Розрізняють два основних методи кількісного хімічного аналізу: ваговий або гравіметричний і об'ємний або титриметричний.

Ваговим аналізом наз-ся метод кількісного аналізу, у якому точно вимірюють лише масу. Об'ємний аналіз - заснований на точному вимірі маси речовин та об'єму розчину реактиву відомої концентрації, що реагує з певною кількістю речовини, що аналізується. Особливим видом кол-го аналізу є аналіз газів та газових сумішей, т.зв. газовий аналіз, що виконується також шляхом вимірювання об'єму або маси аналізованої суміші або газу. Визначення однієї й тієї ж речовини можна виконати ваговим або об'ємним методами аналізу. Вибираючи метод визначення, аналітик повинен враховувати необхідну точність результату, чутливість реакції та швидкість виконання аналізу, а у разі масових визначень – доступність та вартість застосовуваних реактивів. У зв'язку із цим розрізняють макро-, мікро-, напівмікро-, ультрамікрометоди кол-го аналізу, за допомогою яких можна проводити аналіз мінімальних кількостей аналізованої речовини. В даний час прості хімічні методи все більше витісняються фізичними та фізико-хімічними методами, для роботи з якими необхідні дорогі прилади та обладнання.

Оптичні, електрохімічні, хроматографічні, різні спектро- та фотометричні дослідження (інфрачервона, атомноадсорбційна, полум'яна тощо), потенціометрія, полярографія, мас-спектрометрія, ЯМР дослідження. З одного боку ці методи прискорюють отримання результатів, підвищують їх точність і чутливість вимірювань: межа виявлення (1-10 -9 мкг) і гранична концентрація (до 10 -15 г/мл), селективність (можна визначати складові компоненти суміші без їх поділу та виділення), можливість їх комп'ютеризації та автоматизації. Але з іншого боку все більше видаляють від хімії, знижують знання хімічних методів аналізу у аналітиків, що й призвело до погіршення викладання хімії у школах, відсутності добрих вчителів-хіміків, оснащених шкільних хімічних лабораторій, зниження знань з хімії у школярів.

До недоліків слід віднести порівняно велику помилку визначення (від 5 до 20%, тоді як хімічний аналіз дає помилку зазвичай від 01 до 05%) складність апаратури та її високу вартість. Вимоги до реакцій у кількісному аналізі. Реакції повинні протікати швидко, до кінця, наскільки можна, - при кімнатній температурі. Вихідні речовини, що вступають у реакцію, повинні реагувати у строго певних кількісних співвідношеннях (стехіометрично) та без побічних процесів. Домішки не повинні заважати проведенню кількісного аналізу. При проведенні вимірів не виключені помилки, похибки вимірів та розрахунків. Для виключення помилок, зведення їх до мінімуму, вимірювання проводять у повторностях (паралельних визначеннях), не менше 2-х і проводять метрологічну оцінку результатів (мається на увазі правильність та відтворюваність результатів аналізу).

Найважливішими характеристиками методів аналізу є їхня чутливість і точність. Чутливістю методу аналізу називають найменшу кількість речовини, яку можна достовірно визначити цим методом. Точністю аналізу називають відносну помилку визначення, яка є відношенням різниці знайденого (х 1) і істинного (х) вмісту речовини до істинного вмісту речовини і знаходять за формулою:

Отн. ош.= (х 1 -х)/ х, для вираження у відсотках множать на 100. За справжнє зміст приймають середньоарифметичне зміст речовини, знайдений під час аналізу проби у 5 -7 визначеннях.

Метод Чутливість, моль/л Точність, %

Титриметричний 10-4 0,2

Гравіметричний 10-5 0,05

Ваговим (гравіметричним) аналізом називають метод кількісного аналізу, при якому кількісний склад аналізованої речовини встановлюють на підставі вимірювань мас, шляхом точного зважування маси стійкого кінцевого речовини відомого складу, яке повністю переведений даний визначається компонент. Наприклад, гравіметричне визначення сірчаної к-ти у водному розчині здійснюється за допомогою водного розчину солі барію: ВаС1 2 + Н 2 SО 4 > ВаSО 4 v +2 НСl. Осаду проводять у таких умовах, в яких практично весь сульфат-іон переходить в осад ВаSО 4 з найбільшою повнотою - кількісно, ​​з мінімальними втратами, внаслідок незначної, але все ж таки наявної розчинності сульфату барію. Далі осад відокремлюють від розчину, промивають для видалення розчинних домішок, висушують, прожарюють для видалення летких сорбованих домішок і зважують на аналітичних вагах у вигляді чистого безводного сульфату барію. А потім розраховують масу сірчаної кислоти. Класифікація методів гравіметричного аналізу. Методи осадження, відгону, виділення, термогравіметричні методи (термогравіметрія).

Методи осадження - визначувану складову частину кількісно пов'язують у таку хімічну сполуку, як вона може бути виділена і зважена. Склад цієї сполуки може бути суворо певним, тобто. точно виражатися хімічною формулою, і вона повинна містити будь-яких сторонніх домішок. З'єднання, у вигляді якого визначувану складову частину зважують, називають ваговою формою. хН 2 Про з подальшим його відділенням і прожарюванням до оксиду Fе 2 Про 3 (вагова форма). Методи відгону. Визначається компонент виділяють із аналізованої проби у вигляді газоподібної речовини і вимірюють або масу відігнаної речовини (прямий метод), або масу залишку (непрямий метод).

Прямий метод широко використовується для визначення вмісту води в аналізованих речовинах шляхом відгону з зваженого зразка і конденсації, а потім вимірюють обсяг конденсованої води в приймачі. По щільності перераховують обсяг води на масу і, знаючи масу зразка та води, розраховують вміст води в пробі, що аналізується. Непрямий метод відгону широко застосовують для визначення вмісту летких речовин (включаючи слабозв'язану воду) щодо зміни маси зразка до і після висушування до постійної ваги в термостаті (в сушильній шафі) при постійній температурі. Умови проведення таких випробувань (температура, час сушіння) визначаються природою зразка і вказуються в методичних посібниках.

Методи виділення засновані на виділенні з розчину визначається компонента шляхом електролізу на одному з електродів (електрогравіметричний метод). Потім електрод з речовиною, що виділилася, промивають, висушують і зважують. За збільшенням маси електрода з речовиною знаходять масу речовини, що виділився на електроді (сплави золота, міді переводять в розчин).

Термогравіметричні методи не супроводжуються відділенням досліджуваної речовини, а досліджується сам зразок, тому ці методи умовно відносять до гравіметричних методів аналізу. Методи ґрунтуються на вимірі маси аналізованої речовини при її безперервному нагріванні в заданому температурному інтервалі на спеціальних приладах - дериватографах. За отриманими термогравіграмами при їх розшифруванні можна визначити вміст вологи та інших складових аналізованої речовини.

Основні етапи гравіметричного визначення: розрахунок маси навішування аналізованої проби та обсягу (або маси) осадника; зважування (взяття) навішування зразка; розчинення навішування аналізованого зразка; осадження, тобто. отримання осаджуваної форми обумовленого компонента; фільтрування (відділення осаду від маточного розчину); промивання осаду; висушування та (при необхідності) прожарювання осаду до постійної маси, тобто отримання гравіметричної форми; зважування гравіметричної форми; розрахунок результатів аналізу, їх статистична обробка та подання. Кожна з цих операцій має особливості.

При розрахунку оптимальної маси навішування аналізованої речовини враховують можливу масову частку визначеного компонента в аналізованій пробі і гравіметричній формі, масу гравіметричної форми, систематичну помилку зважування на аналітичних вагах (звичайно 0,0002), характер одержуваного осаду - аморфний, мелкокристалл. Розрахунок вихідної навішування ведуть виходячи з того, що маса гравіметричної навішування повинна бути не менше 0,1 г. У загальному випадку нижню межу оптимальної маси m вихідної навішування аналізованої речовини (у грамах) розраховують за формулою: m = 100m (ГФ) F/W (X), де m(ГФ) - маса гравіметричної форми у грамах; F – гравіметричний фактор, фактор перерахунку, аналітичний множник); W(X) - масова частка (в %) визначається компонента в аналізованому речовині. Гравіметричний фактор F чисельно дорівнює масі компонента, що визначається в грамах, відповідний одному граму гравіметричної форми.

Гравіметричний фактор розраховують за формулою як відношення молярної маси М(Х) визначається компонента Х до молярної маси гравіметричної форми М(ГФ), помножене на число n молей визначається компонента, з якого виходить один моль гравіметричної форми: F = n M(X) / M (ГФ). Так, якщо з 2-х молей Fе С1 3 6Н 2 О виходить один моль гравіметричної форми Fе 2 О 3 , то n = 2. Якщо з одного молячи Ва(NО 3) 2 отримують один моль гравіметричної форми ВаСrО 4 , то n = 1.

Завданням кількісного аналізу є визначення кількісного вмісту окремих складових частин у досліджуваній речовині або суміші. Результати кількісного визначення зазвичай виражають у відсотках. Кількісний аналіз використовується у біології, фізіології, медицині, біохімії, хімії харчових продуктів тощо.

Усі методи кількісного аналізу можна розділити втричі основні групи.

1. Гравіметричний (ваговий) аналіз. Гравіметричним аналізом називають визначення кількості компонента (елемента або іона) за масою речовини, одержаної в результаті аналізу. У методах цієї групи визначену частину аналізованої речовини виділяють у чистому вигляді або у вигляді сполуки відомого складу, масу якого визначають.

Наприклад, щоб визначити кількість барію в його сполуках, іон 2+ осаджують за допомогою розведеної сірчаної кислоти:

С1 2 + H 2 S0 4 = BaS0 4 | + 2НС1.

Осад BaS0 4 фільтрують, промивають, прожарюють і точно зважують. Знаючи масу осаду BaS0 4 та його формулу, обчислюють, скільки в ньому міститься барію. Гравіметричний метод дає результати високої точності, але дуже трудомісткий.

2. Титриметричний (об'ємний) аналіз. Титриметричний аналіз заснований на точному вимірі кількості реактиву, витраченого на реакцію з визначеним
компонентом. Реактив береться у вигляді розчину певної концентрації - титрований розчин.Момент,
коли реактив буде додано у кількості, еквівалентному змісту визначається компонента, тобто момент закінчення реакції визначається різними способами. При титруванні доливають кількість реактиву, еквівалентну кількості речовини, що визначається. Знаючи об'єм і точну концентрацію розчину, що пішов на реакцію з визначальним речовиною, розраховують кількість речовини, що визначається.

Титриметричний аналіз дає менш точні результати, аніж гравіметричний, але важливою його перевагою є велика швидкість виконання аналізу. Залежно від типу реакцій, що протікають у процесі титрування, титриметричний аналіз ділять на три групи: методи кислотно-основного титрування, методи редоксиметрії та методи осадження та комплексоутворення.

3. Методи фотометрії. У цьому методі кількість речовини визначають інтенсивністю забарвлення розчину. Для цього використовують так звані кольорові реакції, тобто реакції, що супроводжуються зміною забарвлення розчину. Наприклад, для визначення кількості заліза використовується реакція

FeCl3 + 3KSCN 7-Fe(SCN)3 + 3KCI,

що приводить до утворення розчину червоного кольору. Оцінку інтенсивності фарбування розчину виробляють візуально або за допомогою відповідних приладів.

Іноді обумовлений компонент перетворюють на малорозчинну сполуку і про вміст речовини, що визначається, судять за інтенсивністю помутніння розчину. Метод, що ґрунтується на цьому принципі, називають нефелометрією. Методи фотометрії та нефелометрії застосовуються для визначення компонентів, що входять до складу аналізованої речовини у дуже малих кількостях. Точність цього методу нижче, ніж гравіметричного чи титриметричного.

Крім цих методів є ще інші: газовий аналіз, спектральний аналіз, електрохімічний і хро-матографічний методи. У цьому підручнику ці методи не розглядаються.

Усі методи кількісного аналізу поділяються на хімічні та фізико-хімічні. До хімічних методів відносяться гравіметричний, титриметричний та газовий аналіз, до фізико-хімічних - фотометрія та нефелометрія, електрохімічний, спектральний, хроматографічний методи аналізу

У кількісному аналізі розрізняють методи макро-, мікро- та напівмікрометод. У цьому підручнику розглядається лише макрометод. За виконання макровизначень визначаються порівняно великі (0,01-0,1 р) кількості речовини. Виняток становлять фотометричні та нефелометричні методи, при яких кількість визначеної речовини становить частки міліграма.

Аналітична хімія займається дослідженням експериментальних методів визначення складу речовин. Визначення складу речовин включає виявлення природи компонентів, з яких складається речовина, що досліджується, і встановлення кількісних співвідношень цих компонентів.

Спочатку встановлюють якісний склад об'єкта, що досліджується, тобто. вирішують питання, із чого він складається, та був приступають до визначення кількісного складу, тобто. дізнаються, у яких кількісних співвідношеннях виявлені складові перебувають у об'єкті дослідження.

Якісний аналізречовини можна проводити хімічними, фізичними, фізико-хімічними методами

Хімічні методи аналізу ґрунтуються на застосуванні характерних хімічних реакцій для встановлення складу аналізованої речовини.

Хімічний аналіз речовини проводять двома способами: "сухим шляхом" або "мокрим шляхом". Аналіз сухим шляхом- це хімічні реакції, що відбуваються з речовинами при розжарюванні, сплавленні та фарбуванні полум'я.

Аналіз мокрим способом- це хімічні реакції, які у розчинах електролітів. Аналізовану речовину попередньо розчиняють у воді чи інших розчинниках. Залежно від маси або обсягу взятої для аналізу речовини, від техніки, що застосовується, розрізняють макро-, напівмікро- і мікрометоди.

Макрометод.Для проведення аналізу беруть 1-2 мл розчину, що містить не менше 0,1 г речовини і додають не менше 1 мл розчину реактиву. Реакції проводять у пробірці, осад відокремлюють фільтруванням. Осад на фільтрі промивають від домішок.

Напівмікрометод. Для аналізу беруть у 10-20 разів менше речовини (до 0,01 г). Так як у цьому методі працюють з малими кількостями речовини, то користуються мікропробірками, годинниковим або предметним склом. Для відокремлення осаду від розчину застосовують центрифугування.

Мікрометод.При виконанні аналізу даним методом беруть одну-дві краплі розчину, а сухої речовини – не більше 0,001г. Характерні реакції проводять на годинниковому склі або фарфоровій платівці.

При проведенні аналізу користуються наступними операціями: нагрівання та випарювання, осадження, центрифугування, перевірка повноти осадження, відділення розчину (центрифуга) від осаду, промивання та розчинення осаду.

Нагріваннярозчинів можна вести безпосередньо полум'ям газового пальника, на азбестовій сітці або водяній бані. Невелика кількість розчину нагрівають до температури, що не перевищує 100°С, на водяній бані, вода в якій кипіти повинна рівномірно.

Для концентруваннярозчинів застосовують водяну лазню. Випарюваннярозчину до сухого залишку проводять у фарфорових чашках або тиглях, нагріваючи їх на азбестовій сітці. Якщо сухий залишок після випарювання необхідно прожарити для видалення летких солей, тигель ставлять на порцеляновий трикутник і нагрівають полум'ям газового пальника.

Осадження.Реакцію осадження проводять у конічних колбах або циліндричних пробірках. Досліджуваний розчин доливають піпеткою реактив-осаджувач. Осадник беруть у надлишку. Суміш ретельно перемішують скляною паличкою та потирають об внутрішні стінки пробірки, це прискорює процес утворення осаду. Осаду часто ведуть із гарячих розчинів.

Центрифугування.Осад відокремлюють від розчину центрифугуванням, використовуючи ручну або електричну центрифугу. Пробірку з розчином та осадом поміщають у гільзу. Центрифуга має бути завантажена рівномірно. При швидкому обертанні відцентрова сила відкидає частинки осаду на дно та ущільнює його, а розчин (центрифугат) стає прозорим. Час обертання становить від 30 до декількох хвилин.

Перевіряє повноту осадження.Пробірку обережно виймають із центрифуги і додають по стінці 1-2 краплі реактиву-осадника до прозорого розчину. Якщо розчин не каламутніє, значить осад повний. Якщо ж спостерігається помутніння розчину, то пробірку ще додають осад, вміст перемішують, нагрівають і знову центрифугують, потім повторюють перевірку повноти осадження.

Відділення розчину (центрифугату) від осаду.Переконавшись у повноті осадження, розчин відокремлюють від осаду. Розчин від осаду відокремлюють крапельною піпеткою. Піпетку закривають вказівним пальцем і обережно виймають із пробірки. Якщо відібраний розчин необхідний аналізу, його переносять у чисту пробірку. Для повного відділення операцію повторюють кілька разів. При центрифугуванні осад може щільно осісти на дно пробірки, розчин тоді відокремлюють декантацією (обережно зливають).

Промивання осаду. Осад (якщо він досліджується) необхідно добре відмити; для цього доливають промивну рідину, найчастіше дистильовану воду. Вміст ретельно перемішують скляною паличкою та центрифугують, потім промивну рідину відокремлюють. Іноді у роботі цю операцію повторюють 2-3 рази.

Розчинення осаду.Для розчинення осаду пробірку додають розчинник, помішуючи скляною паличкою. Часто розчинення осаду ведуть при нагріванні на водяній бані.

Для визначення кількісного складуречовини або продукту використовуються реакції нейтралізації, осадження, окислення – відновлення, комплексоутворення. Кількість речовини можна визначити за її масою або об'ємом розчину, витраченого на взаємодію з ним, а також за показником заломлення розчину, його електричної провідності або інтенсивності фарбування тощо.

За кількістю взятої на дослідження речовини аналітичні методи кількісного аналізу класифікуються наступним чином: макроаналіз - 1-10 г твердої речовини, 10-100 мл аналізованого розчину; напівмікроаналіз - 0,05-0,5 твердої речовини, 1-10 мл аналізованого розчину; мікроаналіз - 0,001-1-10-4 г твердої речовини, 0,1-1*10-4 мл аналізованого розчину. У товарознавчій практиці часто користуються гравіметричним (ваговим) та титриметричним (об'ємним) методами.

Гравіметричний (ваговий) аналіз- один із методів кількісного аналізу, який дозволяє визначати склад аналізованої речовини шляхом вимірювання маси. Вимірювання маси (зважування) виконується на аналітичних вагах з точністю 0,0002. Цей метод часто використовується в харчових лабораторіях для визначення вологості, зольності, вмісту окремих елементів або сполук. Аналіз може бути виконаний одним із наступних способів.

1. Визначену складову частину кількісно (повністю, наскільки це можливо) виділяють із досліджуваної речовини та зважують. Так визначають зольність продуктів. Зважений на аналітичних вагах вихідний продукт (навішення) спалюють, отриману золу доводять до постійної маси (прожарюють доти, доки не перестане змінюватися маса) і зважують.

Зольність продукту х (%) розраховують за формулою

де В - маса прожареної золи, г;

А - вихідна навішування продукту, р.

2. З навішування вихідної речовини повністю видаляють визначальну складову частину і зважують залишок. Так визначають вологість продуктів, при цьому навішення вихідної речовини висушують у сушильній шафі до постійної маси.

Вологість продукту х (%) розраховують за формулою

де А - вихідна навішування продукту, г;

В - маса навішування після висушування, р.

Об'ємний аналіз- метод кількісного аналізу, де потрібну речовину визначають за обсягом реактиву з точно відомою концентрацією, витраченому на реакцію з цією речовиною.

При визначенні об'ємним методом до відомого об'єму розчину речовини, що визначається, малими порціями (по краплях) додають реактив з точно відомою концентрацією до тих пір, поки його кількість не буде еквівалентно кількості визначається речовини. Розчин реактиву з точно відомою концентрацією називається титрованим, робочим або стандартним розчином.

Процес повільного додавання титрованого розчину до розчину речовини, що визначається, називається титруванням. Момент, коли кількість титрованого розчину буде еквівалентно кількості визначається речовини, називається точкою еквівалентності або теоретичною точкою кінця титрування. Для визначення точки еквівалентності користуються індикаторами, які поблизу неї зазнають видимих ​​змін, що виражаються у зміні кольору розчину, появі помутніння або випаданні осаду.

Найважливіші умови для правильного проведення об'ємно-аналітичних визначень: можливість точного вимірювання об'ємів розчинів; 2) наявність стандартних розчинів із точно відомою концентрацією; 3) можливість точного визначення моменту закінчення реакції (правильний вибір індикатора).

Залежно від цього, який реакції засновано визначення, розрізняють такі різновиду об'ємного методу:

· Метод нейтралізації

· Метод окислення - відновлення

· Метод осадження та комплексоутворення.

В основі методу нейтралізаціїлежить реакція взаємодії іонів Н + і ОН -. Метод застосовується для визначення кислот, основ та солей (які реагують з кислотами або основами) у розчині. Для визначення кислот використовують титровані розчини лугів КОН або NаОН, для визначення основ - розчини кислот НС1, Н2SO4.

Для визначення вмісту, наприклад, кислоти в розчині точно відмірений піпеткою об'єм розчину кислоти в присутності індикатора титрують розчином лугу точно відомої концентрації. Точку еквівалентності визначають зі зміни кольору індикатора. За обсягом лугу, витраченого на титрування, обчислюють вміст кислоти в розчині.

Метод окислення - відновленнязаснований на окислювально-відновних реакціях, що відбуваються між стандартним розчином та визначуваною речовиною. Якщо стандартний розчин містить окислювач (відновник), то речовина, що визначається, повинна містити відповідно відновник (окислювач). Метод окислення-відновлення підрозділяється, залежно від стандартного розчину, що використовується, на метод перманганатометрії, метод йодометрії та ін.

В основі методу осадженнялежать реакції, що супроводжуються випаданням осаду. На відміну від гравіметричного методу обробку осаду тут не виробляють, масу речовини, що досліджується, визначають за обсягом реактиву, витраченому на реакцію осадження.

Аналізу (хімічні, фізико-хімічні, фізичні та біологічні).

Вимоги до реакцій у кількісному аналізі. Роль

І значення кількісного аналізу у фармації

Кількісний аналіз- сукупність методів аналітичної хімії для визначення кількості (змісту) елементів (іонів), радикалів, функціональних груп, сполук або фаз в аналізованому об'єкті.

Цілі кількісного аналізу

Кількісний аналіз дозволяє встановити елементний і молекулярний склад об'єкта, що досліджується, або зміст окремих його компонентів.

Залежно від об'єкта дослідження розрізняють неорганічний та органічний аналіз. У свою чергу їх поділяють на елементний аналіз, завдання якого - встановити, в якій кількості містяться елементи (іони) в об'єкті, що аналізується, на молекулярний і функціональний аналізи, що дають відповідь про кількісний зміст радикалів, сполук, а також функціональних груп атомів в аналізованому об'єкті.

Поряд із якісним аналізом Кількісний аналізє одним із основних розділів аналітичної хімії. За кількістю речовини, взятої для аналізу, розрізняють макро-, напівмікро-, мікро- та ульт-рамікрометоди. Кількісний аналізУ макрометодах маса проби становить зазвичай >100 мг,об'єм розчину > 10 мл;в ультрамікрометодах - відповідно 1-10 -1 мгта 10 -3 -10 -6 мл. Залежно від об'єкта дослідження розрізняють неорганічний та органічний. Кількісний аналіз, що поділяється, у свою чергу, на елементний, функціональний та молекулярний аналіз. Елементний аналіздозволяє встановити вміст елементів (іонів), функціональний аналіз -зміст функціональних (реакційноздатних) атомів та груп в аналізованому об'єкті. Молекулярний Кількісний аналізпередбачає аналіз індивідуальних хімічних сполук, що характеризуються певною молекулярною масою. Важливе значення має так званий фазовий аналіз – сукупність методів поділу та аналізу окремих структурних (фазових) складових гетерогенних систем. Крім специфічності та чутливості важлива характеристика методів Кількісний аналіз- Точність, тобто значення відносної помилки визначення; точність і чутливість у Кількісний аналізвиражають у відсотках.

До класичних хімічних методів Кількісний аналізвідносяться: гравіметричний аналіз,заснований на точному вимірі маси визначається речовини, і об'ємний аналіз.Останній включає титриметричний об'ємний аналіз - методи вимірювання об'єму розчину реагенту, витраченого на реакцію з аналізованою речовиною, та об'ємний газовий аналіз - методи вимірювання об'єму аналізованих газоподібних продуктів.
Поряд із класичними хімічними методами широко поширені фізичні та фізико-хімічні (інструментальні) методи. Кількісний аналіззасновані на вимірі оптичних, електричних, адсорбційних, каталітичних та інших характеристик аналізованих речовин, що залежать від їх кількості (концентрації). Зазвичай ці методи поділяють такі групи: електрохімічні (кондуктометрія, полярографія, потенціометрія та інших.); спектральні або оптичні (емісійний та абсорбційний спектральний аналіз, фотометрія, колориметрія, нефелометрія, люмінесцентний аналіз та ін.); рентгенівські (абсорбційний та емісійний рентгеноспектральний аналіз, рентгенофазовий аналіз та ін.); хроматографічний (рідинна, газова, газо-рідинна хроматографія та ін); радіометричні (активаційний аналіз та ін.); мас-спектрометричні. Перелічені методи, поступаючись хімічним в точності, істотно перевершують їх за чутливістю, вибірковістю, швидкістю виконання. Точність хімічних методів Кількісний аналіззнаходиться зазвичай у межах 0,005-0,1%; помилки визначення інструментальними методами становлять 5-10%, котрий іноді значно більше.

ХІМІЧНІ МЕТОДИ КІЛЬКІЗНОГО ХІМІЧНОГО АНАЛІЗУ

Хімічні методи кількісного хімічного аналізу – засновані на принципі проведення хімічної реакції з визначальним компонентом проби, що аналізується.

Хімічні методи хімічного аналізу поділяють на титриметричний, гравіметричний та волюмометричний методи.

1) методи титриметрії:

Титриметричний аналіз (титрування) - методи кількісного аналізу в аналітичній та фармацевтичній хімії, засновані на вимірюванні об'єму розчину реактиву точно відомої концентрації, що витрачається для реакції з речовиною, що визначається. Титрування – процес визначення титру досліджуваної речовини. Титрування здійснюють за допомогою бюретки, заповненої титрантом до нульової позначки. Титрувати, починаючи з інших позначок, не рекомендується, оскільки шкала бюретки може бути нерівномірною. Заповнення бюреток робочим розчином виробляють через лійку або за допомогою спеціальних пристроїв, якщо бюретка напівавтоматична. Кінцеву точку титрування (точку еквівалентності) визначають індикаторами або фізико-хімічними методами (за електропровідністю, світлопропусканням, потенціалом індикаторного електрода тощо). За кількістю робочого розчину, що пішов на титрування, розраховують результати аналізу.

Завданням кількісного аналізу є визначення кількісного

Усі методи кількісного аналізу поділяються на хімічні, фізико-хімічні та фізичні. До хімічних методів відносяться гравіметричний, титриметричний та газовий аналізи, до фізико-хімічних – фотометрія, електрохімічний та хроматографічний аналізи, до фізичних – спектральний аналіз, люмінесцентний.

1. Гравіметричний аналіззаснований на визначенні маси речовини, виділеної у чистому вигляді або у вигляді сполуки відомого складу. Наприклад, щоб визначити кількість барію в його сполуках, іон 2+ осаджують за допомогою розведеної сірчаної кислоти. Осад ВаSО 4 фільтрують, промивають, прожарюють і точно зважують. За масою осаду ВаSО 4 та його формулою обчислюють, скільки в ньому міститься

барію. Гравіметричний метод дає результати високої точності, але дуже трудомісткий.

2. Титриметричний аналіззаснований на точному вимірі об'єму реактиву,

витраченого реакцію з певним компонентом. Реактив береться у вигляді розчину певної концентрації – титрований (стандартний) розчин. Момент, коли реактив буде додано кількості, еквівалентному змісту визначається речовини, тобто. закінчення реакції, визначається різними способами. При титруванні доливають реактив у кількості, еквівалентній кількості досліджуваної речовини. Знаючи об'єм і точну концентрацію розчину, що пішов на реакцію з речовиною, обчислюють його кількість.

Титриметричний аналіз дає менш точні результати, аніж гравіметричний, але важливою його перевагою є велика швидкість виконання аналізу. Залежно від типу реакцій, що протікають у процесі титрування, титриметричний аналіз включає методи кислотно-основного титрування, методи оксидиметрії та методи осадження та комплексоутворення.

3. Методи фотометріїзасновані на вимірі поглинання, пропускання та розсіювання світла розчином. Більшість фотометричних методів використовують звані кольорові реакції, тобто. хімічні реакції, що супроводжуються зміною фарбування розчину. Метод, заснований на визначенні вмісту речовини за інтенсивністю фарбування, називають колориметрією. Оцінку інтенсивності фарбування розчину виробляють візуально або за допомогою відповідних приладів.

Іноді визначений компонент перетворюють на важкорозчинну сполуку і про її зміст судять за інтенсивністю помутніння розчину. Метод, що базується на цьому принципі, називають нефелометрією. Методи колориметрії та нефелометрії застосовуються для визначення компонентів, що входять до складу аналізованої речовини у дуже малих кількостях. Точність цього методу нижче, ніж гравіметричного чи титриметричного.

4. Електрохімічні методи.До цих методів відносяться електрогравіметричний аналіз, кондуктометрія, потенціометрія та полярографія. Електрогравіметричний методзастосовується визначення концентрації металів. Визначається елемент осідає шляхом електролізу на електроді, маса якого відома. Кондуктометрія та потенціометріявідносяться до електротитриметрії. Закінчення реакції при титруванні встановлюють шляхом вимірювання електропровідності розчину або шляхом вимірювання потенціалу електрода, зануреного в досліджуваний розчин. Потенціометричний метод застосовується також визначення рН розчину. Визначення ґрунтується на вимірі електрорушійної сили розчину (е.д.с.), яка залежить від концентрації іонів водню. У полярографічному методіе про кількість іона, що визначається, судять за характером вольтамперної кривої (полярограма), одержуваної при електролізі досліджуваного розчину з краплинним ртутним катодом в особливому приладі - полярографі. Цей метод відрізняється високою чутливістю. Застосовуючи полярографічний метод, можна в тому самому розчині якісно і кількісно визначати різні елементи, не вдаючись до хімічних реакцій.