Качественный и количественный анализ, аналитический сигнал

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

 

Качественный и количественный анализ, аналитический сигнал.

 

контрольная работа

по дисциплине «Химия»

 

 

 

 

 

Студент Романова Е.О.

Группы ПЗ-4940с

Зачетная книжка №309227

Преподаватель: Худякова И.Ю.

 

 

Курган. 2012

СОДЕРЖАНИЕ

1. Понятие аналитической химии………………………………………………………3
2. Аналитический сигнал………………………………………………………………..4
3. Качественный анализ…………………………………………………………………4
1. Типы аналитических реакций……………………………………..…………………4
2. Способы выполнения аналитических реакций……………………..……………….5
4. Количественный анализ…………………………………………………………..…..6
1. Методы количественного анализа…………………………………………………...7

Список используемой литературы…………………………………………………..9 

1. Понятие аналитической химии

Аналитическая химия – это наука, которая разрабатывает теоретические основы и методы химического анализа. С помощью нее определяют химический состав вещества. Сначала устанавливают качественный состав вещества, то есть решают из каких элементов, групп элементов или ионов состоит это вещество, а затем приступают к определению количественного состава.

Обеспечение точности, высокой  чувствительности, экспрессности и  избирательности анализа – это  основная цель аналитической химии.

Химический анализ имеет  огромное значение для народного  хозяйства, без него не возможен химический контроль производства в важнейших  отраслях промышленности, а также  химическое исследование почв, удобрений, продуктов сельского хозяйства.

• Химические методы

в данных методах определяемый ион или элемент переводят  в какое-либо соединение, обладающее теми или иными характерными свойствами, на основании которых можно установить, что образовалось именно это соединение. Происходящее химическое превращение  называется – аналитической реакцией, а вещество, его вызывающее, - реагентом.

• Физические методы

Они основаны на измерении  какого-либо параметра системы, который  является функцией состава. Например, спектральный анализ, люминесцентный анализ.

• Физико-химические методы

Из данных методов можно  выделить колориметрический метод, основанный на зависимости интенсивности окраски раствора от концентрации окрашенного вещества (ионов или молекул), а также хроматографический метод.

 

 

2. Аналитический сигнал

После отбора и подготовки пробы наступает стадия химического  анализа, на которой и проводят обнаружение  компонента или определение его  количества. С этой целью измеряют аналитический сигнал. В большинстве  методов аналитическим сигналом является среднее из измерений физической величины на заключительной стадии анализа, функционально связанной с содержанием  определяемого компонента.

В случае необходимости обнаружения  какого-либо компонента обычно фиксируют  появление аналитического сигнала  – появление осадка, окраски, линии  в спектре и т.д. Появление аналитического сигнала должно быть надежно зафиксировано. При определении количества компонента измеряется величина аналитического сигнала  – масса осадка, сила тока, интенсивность  линии спектра и т.д.

3. Качественный анализ

Обнаружение или, как иногда говорят, «открытие» отдельных элементов  или ионов, входящих в состав веществ  – это задачи качественного анализа.

Качественный анализ обычно предшествует количественному. К качественном анализу приходиться прибегать  тогда, когда возникает задача определения  в исследуемом веществе процентного  содержания некоторой составной  части, наличие которой заведомо известно. С другой стороны качественная реакция может дать представление  и о количестве того или иного  компонента в исследуемом объекте.

1. Типы аналитических реакций

• Макроанализ

Исследуют сравнительно большие  количества вещества (0,5-1 г) или 20-50 мл растворов. Реакции проводят в обычных пробирках, химических стаканах или колбах. Осадки отделяют от растворов фильтрованием  через бумажные фильтры.

• Полумикроанализ

Занимает промежуточное  положение между макро- и микроанализом. Количество исследуемого вещества составляет в этом методе около 1/20 – 1/25 от употребляемого в макроанализе, что равно приблизительно 50 мг твердого вещества или 1 мл раствора.

• Микроанализ

Обычно имеют дело с  примерно в 100 раз меньшими количествами исследуемого вещества, то есть с несколькими  десятыми долями миллилитра раствора. При этом пользуются высокочувствительными  реакциями, позволяющими обнаружить дробным  методом присутствие отдельных  составных частей даже при малом  содержании их в исследуемом веществе.

• Ультрамикроанализ

Исследованию подвергают количества вещества меньше 1 мг. Почти  все операции анализа проводят под  микроскопом.

 

2. Способы выполнения аналитических реакций

• «сухой» способ (реакции, проводимые не в растворах). Эти реакции обычно применяются как вспомогательные при предварительном испытании.

К числу реакций относятся:

1. реакции окрашивания пламени
2. образование окрашенных перлов (стекол) тетрабората натрия (буры)

Na₂B₄O₇ * 10 H₂O или гидрофосфата натрия и аммония NaNH₄HPO₄* 4H₂O при сплавлении их с солями некоторых металлов

3. сплавление исследуемого твердого вещества с теми или иными «плавнями», например со смесями твердых Na₂CO₃ и K₂CO₃
4. метод растирания, в котором используют реакции образования окрашенных соединений определяемых элементов

• «мокрый» способ (реакции, проводимые в растворах). Это основной путь полного определения состава вещества. Для осуществления их исследуемое вещество должно быть предварительно растворено. Растворителем обычно служит вода или, если вещество в воде нерастворимо, кислоты. В качественном анализе находят применение только те реакции, которые сопровождаются каким-либо внешним эффектом, то есть легко различимыми изменениями, по которым можно судить о том, что соответствующая реакция действительно происходит.

Эффектами являются:

1. изменение окраски раствора
2. осаждение (или растворение)
3. выделение газов

Наряду с классическими  химическими методами в качественном анализе используют физические и  физико-химические методы, основанные на изучении оптических, электрических, магнитных, тепловых, каталитических, адсорбционных и других свойств  анализируемых веществ. Эти методы обладают рядом преимуществ перед  химическим, так как позволяют  во многих случаях исключить операцию предварительного химического разделения анализируемой проба на составные  части, а также непрерывно и автоматически  регистрировать результаты анализа. Кроме  того, при использовании физических и физико-химических методов для  определения малых количеств  примесей требуется значительно  меньшее количество анализируемой  пробы.

4. Количественный анализ

Количественный  анализ – это совокупность химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов, входящих в состав анализируемого вещества.

Результаты качественного  анализа не дают возможности судить о свойствах исследуемых материалов, так как свойства определяются не только тем, из каких частей состоит  исследуемый объект, но и количественным их соотношением.

Аналитическая химия, и в  частности количественный анализ, имеет  огромное значение для науки и  производства. Например, химическую формулу  неизвестного вещества устанавливают  по процентному содержанию его составных  частей, найденному при анализе.

Химический анализ является важнейшим методом исследования и применяется во всех областях науки, которые так или иначе соприкасаются  с химией. Так с помощью количественного  анализа изучают не только состав земной коры, вод, атмосферы, но и внеземную  материю. Количественный анализ широко используется в минералогии, геологии, физиологии, микробиологии, медицинских, агрономических и технических науках.

1. Методы количественного анализа

• Гравиметрический (весовой) анализ, поскольку о количестве определяемого элемента судят по массе продукта реакции

• Титритметрический анализ основан на точном измерении объема (или массы) раствора реагента точно известной концентрации, затрачиваемого на реакцию
• Фотометрический анализ основан на оценке интенсивности окраски раствора
• Нефелометрический анализ основан на принципе образования малорастворимых веществ. О содержании определяемого элемента в растворе судят по интенсивности помутнения исследуемого раствора от действия каких-либо реагентов.
• Газоволюмометрический метод используют для определения того или иного элемента или вещества путем измерения объема газа, образующегося в результате химической реакции
• Электрогравиметрический метод анализа основан на выделении элемента путем электролиза на предварительно взвешенном электроде. О количестве выделившегося элемента судят по увеличению массы электрода
• Кондуктометрический метод, когда момент окончания соответствующей реакции устанавливают путем измерения электропроводности раствора.
• Потенциометрический метод, когда момент окончания соответствующей реакции устанавливают путем измерения потенциала того или иного электрода, погруженного в исследуемый раствор.
• Полярографический метод, в котором о количестве определяемого элемента (иона) в исследуемом растворе судят по вольтамперной кривой (или «полярограмме»), получаемой при электролизе исследуемого раствора в особом приборе – полярографе.
• Радиометрический метод основан на использовании меченых атомов, применяют радиоактивные изотопы определяемых элементов.

 

Список используемой литературы

1. Алексеев В.Н. Количественный анализ. Под ред.д-ра наук П.Г. Агасяна. Издание 4-е, перераб. М., «Химия». 1972
2. Интернет ресурс: http://xreferat.ru/108/971-1-kachestvennyiy-analiz.html
3. Интернет ресурс: http://revolution.allbest.ru/chemistry/00032844_0.html