Chimie analitică

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 2 septembrie 2020; verificările necesită 7 modificări .

Chimia analitică  este o știință care dezvoltă bazele teoretice ale analizei chimice a substanțelor și materialelor și dezvoltă metode pentru identificarea, detectarea, separarea și determinarea elementelor chimice și a compușilor acestora, precum și metode de stabilire a compoziției chimice a substanțelor. Efectuarea analizei chimice consta in prezent in obtinerea de informatii despre compozitia si natura unei substante.

În funcție de sarcini, chimia analitică este împărțită în analiză calitativă , care vizează determinarea ce (sau ce substanțe), sub ce formă se află în probă și analiză cantitativă , care vizează determinarea cât de mult dintr-o substanță dată (elemente, ioni , moleculară). forme etc.) .) este în tiparul [1] . [2] .

Sarcinile analizei calitative includ:

  1. stabilirea prezenței (detectarea, descoperirea) în probă a anumitor componente (molecule, atomi, ioni);
  2. identificarea substanțelor și componentelor dintr-o probă de compoziție necunoscută (stabilirea analogiei acestora cu standardele corespunzătoare) [2] .

Sarcinile analizei cantitative sunt determinarea conținutului sau concentrației componentelor dintr-o probă.

Subiectul său ca știință este îmbunătățirea metodelor existente și dezvoltarea de noi metode de analiză, căutarea oportunităților pentru aplicarea lor practică și studiul fundamentelor teoretice ale metodelor analitice.

Împărțirea analizei chimice în analiză calitativă și analiză cantitativă este, într-o anumită măsură, condiționată. Dacă componenta nu se găsește în probă, atunci conținutul său este sub o anumită limită, limitată de metoda utilizată. Când nu se cunoaște compoziția probei analizate, se efectuează mai întâi o analiză calitativă și abia apoi se încep măsurătorile cantitative. Analiza calitativă și cantitativă se realizează prin metode chimice, instrumentale (fizice și fizico-chimice) și biologice [2] .

Determinarea compoziției elementare a obiectelor materiale se numește analiză elementară . Stabilirea structurii compușilor chimici și a amestecurilor acestora la nivel molecular se numește analiză moleculară . Unul dintre tipurile de analiză moleculară a compușilor chimici este analiza structurală , care vizează studierea structurii atomice spațiale a substanțelor, stabilirea formulelor empirice, greutăților moleculare etc. (vezi analiza de difracție cu raze X ). Sarcinile chimiei analitice includ determinarea caracteristicilor obiectelor organice, anorganice și biochimice. Analiza compușilor organici pe grupe funcționale se numește analiză funcțională .

Istorie

Chimia analitică a existat de când a existat chimia în sensul ei modern, iar multe dintre tehnicile folosite în ea datează dintr-o epocă chiar anterioară, epoca alchimiei , una dintre sarcinile principale ale căreia era tocmai determinarea compoziției diferitelor substanţele naturale şi studiul proceselor de transformări reciproce ale acestora. Dar, odată cu dezvoltarea chimiei în ansamblu, metodele de lucru utilizate în ea au fost, de asemenea, îmbunătățite semnificativ și, împreună cu semnificația sa pur auxiliară a unuia dintre departamentele auxiliare ale chimiei, chimia analitică are în prezent semnificația unui departament independent de cunoștințe chimice cu sarcini teoretice foarte serioase și importante. O influență foarte importantă asupra dezvoltării chimiei analitice a fost chimia fizică modernă , care a îmbogățit-o cu o serie de metode de lucru complet noi și fundamente teoretice, care includ doctrina soluțiilor , teoria disocierii electrolitice , legea acțiunii în masă ( vezi Echilibrul chimic ) și întreaga doctrină a afinității chimice [1] .

Metode de chimie analitică

Comparația metodelor de chimie analitică

Setul de metode tradiționale de determinare a compoziției unei substanțe prin descompunerea ei chimică secvențială se numește „ chimie umedă ” („analiza umedă”). Aceste metode au o acuratețe relativ scăzută, necesită calificări relativ scăzute ale analiștilor și au fost acum aproape complet înlocuite de metode instrumentale moderne (optice, spectrometrice de masă, electrochimice, cromatografice și alte metode fizico-chimice) pentru determinarea compoziției unei substanțe. Cu toate acestea, chimia umedă are avantajul său față de metodele spectrometrice - permite, prin proceduri standardizate (analiza sistematică), să se determine direct compoziția și diferitele stări de oxidare a unor elemente precum fier (Fe + 2 , Fe + 3 ), titan etc.

Metodele analitice pot fi împărțite în brute și locale. Metodele brute de analiză necesită de obicei o substanță separată, pulverizată ( probă reprezentativă ). Metodele locale determină compoziția substanței în eșantion în sine, ceea ce face posibilă întocmirea „hărților” de distribuție a proprietăților chimice ale probei pe suprafața și/sau adâncimea acesteia. Trebuie subliniate și metodele de analiză directă , adică nu sunt asociate cu pregătirea preliminară a probei. Pregătirea probei este adesea necesară (de exemplu măcinare, pre-concentrare sau separare). La pregătirea probelor, interpretarea rezultatelor, estimarea numărului de analize, se folosesc metode statistice [1] [2] .

Metode de analiză chimică calitativă

Pentru a determina compoziția calitativă a unei substanțe, este necesar să se studieze proprietățile acesteia, care, din punct de vedere al chimiei analitice, pot fi de două feluri: proprietățile substanței ca atare și proprietățile sale în transformările chimice.

Primele includ: starea fizică (solid, lichid, gaz), structura ei în stare solidă ( substanță amorfă sau cristalină), culoarea, mirosul, gustul etc. sentimentele umane, este posibil să se stabilească natura acestei substanțe. În cele mai multe cazuri, totuși, este necesar să se transforme o anumită substanță într-una nouă cu proprietăți caracteristice clar exprimate, utilizând în acest scop niște compuși special selectați numiți reactivi .

Reacțiile utilizate în chimia analitică sunt extrem de diverse și depind de proprietățile fizice și gradul de complexitate al compoziției substanței studiate. În cazul în care un compus chimic evident pur, omogen este supus analizei chimice, lucrarea se desfășoară relativ ușor și rapid; când trebuie să se ocupe de un amestec de mai mulți compuși chimici, problema analizei acestuia devine mai complicată, iar în producerea muncii trebuie să adere la un anumit sistem definit pentru a nu trece cu vederea nici un singur element care intră în substanță. Există două feluri de reacții în chimia analitică: reacții pe cale umedă (în soluții) și reacții pe cale uscată [1] [2] .

Reacții în soluții

În analiza chimică calitativă, sunt utilizate numai astfel de reacții în soluții care sunt ușor de perceput de simțurile umane, iar momentul apariției reacției este recunoscut de unul dintre următoarele fenomene:

  1. Formarea unui precipitat insolubil în apă;
  2. Schimbarea culorii soluției;
  3. Degajarea gazelor etc.

Precipitarea în reacțiile de analiză chimică depinde de formarea unei substanțe insolubile în apă; dacă, de exemplu, la o soluție de sare de bariu se adaugă acid sulfuric sau sarea sa solubilă în apă , se formează un precipitat sub formă de pulbere albă de sulfat de bariu :

BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d 2HCl + BaSO 4 ↓

Ținând cont de faptul că alte metale, de exemplu, plumbul , capabile să formeze o sare sulfat insolubilă PbSO4 , pot da o reacție similară de formare a unui precipitat alb sub acțiunea acidului sulfuric , pentru a fi complet sigur că aceasta este aceasta. sau acel metal, este necesar să se producă mai multe reacții de verificare , supunând precipitatul format în reacție unui studiu adecvat.

Pentru a desfășura cu succes reacția de formare a precipitațiilor, pe lângă selecția reactivului adecvat, este de asemenea necesar să se respecte o serie de condiții foarte importante privind concentrația soluțiilor de sare și reactiv studiat, proporția ambelor , temperatura, durata interacțiunii etc. Când se ia în considerare precipitațiile formate în analiza reacțiilor chimice, este necesar să se acorde atenție aspectului acestora, adică culorii, structurii (precipitate amorfe sau cristaline), etc., precum și la proprietățile lor în raport cu efectul încălzirii, acizilor sau alcalinelor etc.. Când soluțiile slabe interacționează uneori este necesar să se aștepte formarea unui precipitat până la 24-48 de ore, cu condiția ca acestea să fie menținute la un anumit nivel. temperatura definita.

Reacția de formare a precipitatului, indiferent de semnificația sa calitativă în analiza chimică, este adesea folosită pentru a separa anumite elemente unele de altele. În acest scop, o soluție care conține compuși din două sau mai multe elemente este tratată cu un reactiv adecvat capabil să transforme unii dintre aceștia în compuși insolubili, iar apoi precipitatul format este separat de soluție (filtrat) prin filtrare, examinându-i în continuare separat. Dacă luăm, de exemplu, săruri de clorură de potasiu și clorură de bariu și le adăugăm acid sulfuric, atunci se formează un precipitat insolubil de sulfat de bariu BaSO 4 și sulfat de potasiu K 2 SO 4 solubil în apă , care poate fi separat prin filtrare. . În această separare a precipitatului unei substanțe insolubile în apă din soluție, trebuie avută grijă mai întâi să se asigure că acesta obține o structură adecvată care să permită efectuarea fără dificultate a lucrării de filtrare, iar apoi, după ce a fost colectat pe filtru, este necesar să-l spălați bine de impuritățile străine. Conform cercetărilor lui W. Ostwald , trebuie avut în vedere că atunci când se folosește o anumită cantitate de apă pentru spălare, este mai oportun să se spele sedimentul de multe ori cu porții mici de apă decât invers - de mai multe ori cu porții mari. . În ceea ce privește succesul reacției de separare a unui element sub formă de precipitat insolubil, atunci, pe baza teoriei soluțiilor, W. Ostwald a constatat că pentru o separare suficient de completă a unui element sub formă de precipitat insolubil, este este întotdeauna necesar să se ia un exces din reactivul folosit pentru precipitare .

O schimbare a culorii unei soluții este una dintre caracteristicile foarte importante în reacțiile de analiză chimică și este foarte importantă, în special în legătură cu procesele de oxidare și reducere, precum și în lucrul cu indicatorii chimici (vezi mai jos - alcalimetrie și acidimetrie ).

Exemple de reacții de culoare în analiza chimică calitativă sunt următoarele: tiocianatul de potasiu KSCN dă o culoare roșie-sânge caracteristică cu săruri de oxid de fier; cu săruri de oxid feros , același reactiv nu dă culoare. Dacă la o soluție de clorură ferică FeCl 2 , de culoare ușor verde, se adaugă orice agent oxidant, de exemplu, apa cu clor , soluția devine galbenă din cauza formării clorurii ferice , care conține cea mai mare stare de oxidare a acestui metal. Dacă luați dicromat de potasiu portocaliu K 2 Cr 2 O 7 și adăugați puțin acid sulfuric și un agent reducător, de exemplu, alcool de vin , într-o soluție, culoarea portocalie se schimbă în verde închis, corespunzătoare formării celei mai scăzute. starea de oxidare a cromului sub formă de sare sulfat de crom Cr 2 (SO 4 ) 3 .

În funcție de cursul analizei chimice, este adesea necesar să se efectueze procese similare de oxidare și reducere a acesteia . Cei mai importanți agenți oxidanți sunt: ​​halogeni , acid azotic , peroxid de hidrogen , permanganat de potasiu , dicromat de potasiu ; cei mai importanți agenți reducători sunt: ​​hidrogenul în momentul izolării, hidrogenul sulfurat , acidul sulfuros , clorura de staniu , iodură de hidrogen .

Reacțiile de degajare a gazelor în soluții la efectuarea unei analize chimice calitative de cele mai multe ori nu au semnificație independentă și sunt reacții auxiliare; cel mai adesea trebuie să se întâlnească cu eliberarea de dioxid de carbon CO 2  - sub acțiunea acizilor asupra sărurilor carbonice, hidrogen sulfurat - în timpul descompunerii metalelor sulfurate cu acizi etc. [1] [2] .

Reacții uscate

Aceste reacții sunt utilizate în analiza chimică, în principal în așa-numitele. „test preliminar”, la testarea precipitatelor pentru puritate, pentru reacții de verificare și în studiul mineralelor. Cele mai importante reacții de acest fel constau în testarea unei substanțe în raport cu:

  1. fuzibilitatea sa când este încălzită,
  2. capacitatea de a colora flacăra neluminoasă a unui arzător cu gaz,
  3. volatilitatea la încălzire,
  4. capacitatea de a oxida și reduce.

Pentru realizarea acestor teste, în cele mai multe cazuri, se folosește o flacără neluminoasă a unui arzător cu gaz. Principalele componente ale gazului de iluminat (hidrogen, monoxid de carbon, gaz de mlaștină și alte hidrocarburi) sunt agenți reducători, dar atunci când arde în aer (vezi Combustie ), se formează o flacără, în diferite părți din care puteți găsi condițiile necesare. pentru reducere sau oxidare, și egal cu încălzirea la o temperatură mai mult sau mai puțin ridicată.

Testul de fuzibilitate se efectuează în principal în studiul mineralelor, pentru care un fragment foarte mic din ele, fixat într-un fir subțire de platină, este introdus în partea flăcării care are cea mai mare temperatură, apoi folosind o lupă, ei observă cât de rotunjite sunt marginile probei.

Testul de culoare a flăcării se efectuează prin introducerea unei mici mostre de substanță pe un fir de platină, mai întâi în baza flăcării și apoi în partea cu cea mai mare temperatură.

Testul de volatilitate se efectuează prin încălzirea unei probe dintr-o substanță într-un cilindru de testare sau într-un tub de sticlă sigilat la un capăt, iar substanțele volatile se transformă în vapori, care apoi se condensează în partea mai rece.

Oxidarea şi reducerea uscată se pot realiza în bile de borax topit ( Na 2 B 4 O 7 + 10 H 2 O ).partea restauratoare a flăcării. Recuperarea se poate face în mai multe alte moduri, și anume: încălzire pe un bețișor carbonizat cu sifon, încălzire într-un tub de sticlă cu metale - sodiu , potasiu sau magneziu , încălzire în cărbune folosind o sarbatoare, încălzire simplă [1] [2] .

Clasificarea elementelor

Clasificarea elementelor adoptată în chimia analitică se bazează pe aceeași împărțire a elementelor care este acceptată în chimia generală - în metale și nemetale (metaloizi), acestea din urmă fiind considerate cel mai adesea sub forma acizilor corespunzători. Pentru a produce o analiză calitativă sistematică, fiecare dintre aceste clase de elemente este împărțită pe rând în grupuri cu unele caracteristici comune de grup.

Metalele din chimia analitică sunt împărțite în două departamente, care, la rândul lor, sunt împărțite în cinci grupuri:

  1. Metale ai căror compuși cu sulf sunt solubili în apă  - distribuția metalelor în acest departament în grupuri se bazează pe proprietățile sărurilor lor carbonice. Grupa 1 : potasiu , sodiu , rubidiu , cesiu , litiu , magneziu . Compușii sulfului și sărurile lor carbonice sunt solubili în apă. Nu există un reactiv comun pentru precipitarea tuturor metalelor din acest grup sub formă de compuși insolubili. Grupa a 2-a : bariu , stronțiu , calciu . Compușii sulfului sunt solubili în apă, sărurile carbonice sunt insolubile. Reactivul comun care precipită toate metalele din această grupă sub formă de compuși insolubili este carbonatul de amoniu .
  2. Metale ai căror compuși cu sulf sunt insolubili în apă  - pentru a împărți acest departament în trei grupuri, utilizați raportul dintre compușii lor de sulf la acizi slabi și la sulfura de amoniu . Grupa a 3-a : aluminiu , crom , fier , mangan , zinc , nichel , cobalt .

Aluminiul și cromul nu formează compuși cu sulf în apă; metalele rămase formează compuși cu sulf, care, ca și oxizii lor, sunt solubili în acizi slabi. Dintr-o soluție acidă, hidrogenul sulfurat nu le precipită, sulfura de amoniu precipită oxizi sau compuși ai sulfului. Sulfura de amoniu este un reactiv comun pentru acest grup, iar un exces de compuși ai sulfului nu se dizolvă. Grupa a 4-a : argint , mercur , plumb , bismut , cupru , paladiu , rodiu , ruteniu , osmiu . Compușii sulfului sunt insolubili în acizi slabi și sunt precipitați de hidrogen sulfurat într-o soluție acidă; sunt de asemenea insolubile în sulfură de amoniu. Hidrogenul sulfurat este un reactiv comun pentru acest grup. Grupa a 5-a: staniu , arsenic , antimoniu , aur , platină . Compușii sulfului sunt, de asemenea, insolubili în acizi slabi și sunt precipitați de hidrogen sulfurat dintr-o soluție acidă. Dar ele sunt solubile în sulfură de amoniu și formează cu ea sulfosăruri solubile în apă.

Nemetalele (metaloizii) trebuie descoperite în analiza chimică întotdeauna sub formă de acizi formați de acestea sau sărurile lor corespunzătoare. Baza împărțirii acizilor în grupuri este proprietățile sărurilor lor de bariu și argint în raport cu solubilitatea lor în apă și parțial în acizi. Clorura de bariu este un reactiv comun pentru grupa 1, azotat de argint într-o soluție de nitrat - pentru grupul 2, sărurile de bariu și argint din grupa 3 de acizi sunt solubile în apă. Grupa 1 : într-o soluție neutră, clorura de bariu precipită săruri insolubile; sărurile de argint sunt insolubile în apă, dar solubile în acid azotic. Aceștia includ acizi: cromic , tiosulfuric , sulfuros , apos , carbonic , silicic , sulfuric , fluorosilicic (săruri de bariu insolubile în acizi), arsenic și arsenic . Grupa a 2-a : într-o soluție acidulată cu acid azotic, precipită azotat de argint. Acestea includ acizi: clorhidric , bromhidric și iodhidric , cianhidric , hidrogen sulfurat , fier și cianura de fier și iod . A treia grupă : acid azotic și acid cloric, care nu sunt precipitate nici de nitrat de argint, nici de clorură de bariu.

Cu toate acestea, trebuie avut în vedere că reactivii indicați pentru acizi nu sunt reactivi generali care ar putea fi utilizați pentru a separa acizii în grupuri. Acești reactivi pot oferi doar o indicație a prezenței unui grup acid sau alt grup și, pentru a descoperi fiecare acid individual, trebuie să folosiți reacțiile lor specifice. Clasificarea de mai sus a metalelor și nemetalelor (metaloizi) în scopurile chimiei analitice a fost adoptată în școala și laboratoarele rusești (conform lui N. A. Menshutkin ), în laboratoarele vest-europene a fost adoptată o altă clasificare, bazată, totuși, în esență pe aceeași. principii [1] [2 ] .

Fundamentele teoretice ale reacțiilor

Fundamentele teoretice ale reacțiilor de analiză chimică calitativă în soluții trebuie căutate, așa cum sa menționat mai sus, în departamentele de chimie generală și fizică despre soluții și afinitate chimică. Una dintre primele, cele mai importante probleme este starea tuturor mineralelor în soluții apoase, în care, conform teoriei disocierii electrolitice , toate substanțele aparținând claselor de săruri, acizi și alcalii se disociază în ioni . Prin urmare, toate reacțiile de analiză chimică nu au loc între molecule întregi de compuși, ci între ionii lor. De exemplu, reacția clorurii de sodiu NaCl și a azotatului de argint AgNO 3 are loc conform ecuației:

Na + + Cl - + Ag + + (NO 3 ) - = AgCl↓ + Na + + (NO 3 ) - ion de sodiu + ion de clorură + ion de argint + anion de acid azotic = sare insolubilă + ion de sodiu + anion de acid azotic

În consecință, azotatul de argint nu este un reactiv pentru clorura de sodiu sau acidul clorhidric, ci doar pentru ionul de clor. Astfel, pentru fiecare sare din soluție, din punct de vedere al chimiei analitice, cationul (ionul metalic) și anionul (residuul acid) acesteia trebuie luate în considerare separat. Pentru un acid liber trebuie luați în considerare ionii de hidrogen și un anion; în final, pentru fiecare alcalin, un cation metalic și un anion hidroxil. Și, în esență, cea mai importantă sarcină a analizei chimice calitative este de a studia reacțiile diferiților ioni și modalitățile de deschidere și separare a acestora unul de celălalt.

Pentru atingerea acestui din urmă scop, prin acțiunea unor reactivi corespunzători, ionii sunt transformați în compuși insolubili care precipită din soluție sub formă de precipitare, sau sunt separați din soluții sub formă de gaze. În aceeași teorie a disocierii electrolitice, trebuie să căutați explicații ale acțiunii indicatorilor chimici , care își găsesc adesea aplicație în analiza chimică. Conform teoriei lui W. Ostwald , toți indicatorii chimici se numără printre acizii relativ slabi, parțial disociați în soluții apoase. Mai mult, unele dintre ele au molecule întregi incolore și anioni colorați, altele, dimpotrivă, au molecule colorate și un anion incolor sau un anion de altă culoare; expuși influenței ionilor liberi de hidrogen ai acizilor sau ionilor hidroxil ai alcalinelor, indicatorii chimici pot modifica gradul de disociere a acestora și, în același timp, culoarea lor. Cei mai importanți indicatori sunt:

  1. Portocalul de metil , care în prezența ionilor liberi de hidrogen (reacție acidă) dă o culoare roz, iar în prezența sărurilor neutre sau alcaline dă o culoare galbenă;
  2. Fenolftaleina  - în prezența ionilor de hidroxil (reacție alcalină) dă o culoare roșie caracteristică, iar în prezența sărurilor neutre sau acizilor este incoloră;
  3. Turnesol  - se înroșește sub influența acizilor și devine albastru sub influența alcaliilor;
  4. Curcumina  - sub influența alcalinelor devine maro, iar în prezența acizilor capătă din nou o culoare galbenă.

Indicatorii chimici au o aplicație foarte importantă în analiza chimică în vrac (vezi mai jos). În reacțiile de analiză chimică calitativă se întâlnește adesea și fenomenul de hidroliză , adică descompunerea sărurilor sub influența apei, iar soluția apoasă capătă o reacție alcalină sau acidă mai mult sau mai puțin puternică [1] [2] .

Progrese în analiza chimică calitativă

Într-o analiză chimică calitativă, este important să se determine nu numai ce elemente sau compuși sunt incluși în compoziția unei substanțe date, ci și în ce, aproximativ, cantități relative sunt acești constituenți. În acest scop, este întotdeauna necesar să se pornească de la cantități definite de analit (de obicei este suficient să se ia 0,5-1 gram) și, în cursul analizei, să se compare magnitudinea precipitațiilor individuale între ele. De asemenea, este necesar să se utilizeze soluții de reactivi cu o anumită putere, și anume: normal, semi-normal, o zecime normal.

Fiecare analiză chimică calitativă este împărțită în trei părți:

  1. test preliminar,
  2. descoperirea metalelor (cationi),
  3. descoperirea de nemetale (metaloizi) sau acizi (anioni).

În ceea ce privește natura analitului, pot apărea patru cazuri:

  1. substanta solida nemetalica
  2. o substanță solidă sub formă de metal sau aliaj de metale,
  3. lichid (soluție)
  4. gaz.

La analiza unei substanțe solide nemetalice, în primul rând, se efectuează o examinare externă și o examinare microscopică, precum și un test preliminar prin metodele de analiză de mai sus sub formă uscată. Apoi proba de substanță este dizolvată, în funcție de natura sa, într-unul dintre următorii solvenți: apă, acid clorhidric , acid azotic și aqua regia (un amestec de acizi clorhidric și acizi azotic). Substanțele care nu se pot dizolva în niciunul dintre solvenții indicați sunt transferate în soluție prin unele metode speciale, cum ar fi: fuziunea cu sodă sau potasiu , fierbere cu o soluție de sodă, încălzire cu anumiți acizi etc. Soluția rezultată este supusă sistematic analiza cu izolarea preliminară a metalelor și acizilor pe grupe și împărțirea lor în elemente separate, folosind propriile reacții particulare.

La analiza unui aliaj metalic, o anumită probă din acesta este dizolvată în acid azotic (în cazuri rare, în acva regia), iar soluția rezultată este evaporată la sec, după care reziduul solid este dizolvat în apă și supus analizei sistematice.

Dacă substanța este un lichid , în primul rând, se acordă atenție culorii, mirosului și reacției sale la turnesol (acid, alcalin, neutru). Pentru a vă asigura că nu există solide în soluție, o mică parte din lichid este evaporată pe o farfurie de platină sau pe o sticlă de ceas. După aceste teste preliminare, lichidul este analizat prin metode convenționale.

Analiza gazelor se realizează prin unele metode speciale indicate în analiza cantitativă [1] [2] .

Metode de analiză chimică cantitativă

Analiza chimică cantitativă urmărește determinarea cantității relative de constituenți individuali ai unui compus sau amestec chimic. Metodele folosite în acesta depind de calitățile și compoziția substanței și, prin urmare, analiza chimică cantitativă trebuie întotdeauna precedată de analiză chimică calitativă.

Pentru realizarea analizei cantitative se pot folosi două metode diferite: gravimetrică și volumetrică. Prin metoda greutății se izolează corpurile care urmează a fi determinate sub formă, dacă este posibil, de compuși insolubili sau greu solubili cu o compoziție chimică cunoscută și se determină greutatea acestora, pe baza cărora se poate afla cantitatea de elementul dorit prin calcul. În analiza volumetrică, se măsoară volumele de soluții titrate (conținând o anumită cantitate de reactiv) utilizate pentru analiză. În plus, o serie de metode speciale de analiză chimică cantitativă diferă, și anume:

  1. electrolitic , bazat pe izolarea metalelor individuale prin electroliză,
  2. colorimetric , produs prin compararea intensității culorii unei soluții date cu culoarea unei soluții cu o anumită rezistență,
  3. analiza organică constând în arderea materiei organice în dioxid de carbon CO 2 și apă H 2O și în determinarea cantității conținutului lor relativ în substanța de carbon și hidrogen,
  4. analiza gazelor , constând în determinarea prin unele metode speciale a compoziției calitative și cantitative a gazelor sau a amestecurilor acestora.

Un grup complet special este reprezentat de analiza chimică medicală , care cuprinde o serie de metode diferite de examinare a sângelui, urinei și a altor deșeuri ale corpului uman [1] [2] .

Analiza gravimetrică

Metodele de analiză chimică cantitativă gravimetrică (greutate) sunt de două feluri: metoda de analiză directă și metoda de analiză indirectă (indirectă) . În primul caz, componenta de determinat este izolată sub formă de compus insolubil, iar masa acestuia din urmă este determinată. Analiza indirectă se bazează pe faptul că două sau mai multe substanțe supuse aceluiași tratament chimic suferă modificări inegale ale greutății lor. Având, de exemplu, un amestec de clorură de potasiu și azotat de sodiu , se poate determina primul dintre ele prin analiză directă, precipitând clorul sub formă de clorură de argint și cântărindu-l. Dacă există un amestec de săruri de clorură de potasiu și sodiu, este posibil să se determine raportul acestora printr-o metodă indirectă prin precipitarea întregului clor, sub formă de clorură de argint, și determinarea greutății acestuia, urmată de calcul.

Analiză chimică volumetrică

Analiza titrimetrică  este o metodă de analiză cantitativă bazată pe măsurarea volumului unei soluții de reactiv de concentrație exact cunoscută, consumată pentru reacția cu analitul.

Analiza prin electroliză

Analiza prin electroliză se bazează pe capacitatea unui curent electric de a descompune soluțiile de sare cu eliberarea de metale pe catod la trecerea prin soluții de sare. Selectând diferența de potențial adecvată pe electrozi și puterea curentului (în funcție de dimensiunea suprafeței electrodului), precum și alegerea unei soluții cu compoziția corespunzătoare pentru fiecare metal, este posibil să izolați multe metale separat dintr-un amestec de sărurile lor în soluție cu mare acuratețe și completitudine. Electrozii pentru această lucrare sunt cel mai adesea din platină [1] [2] .

Metode colorimetrice

Colorimetria este o metodă de determinare cantitativă a conținutului de substanțe din soluții, fie vizual, fie folosind instrumente precum colorimetre. Colorimetria poate fi folosită pentru a cuantifica toate acele substanțe care dau soluții colorate, sau poate fi, prin intermediul unei reacții chimice, pentru a da un compus solubil colorat. Metodele colorimetrice se bazează pe compararea intensității culorii soluției de testat, studiată în lumină transmisă, cu culoarea unei soluții standard care conține o cantitate strict definită din aceeași substanță colorată, sau cu apă distilată.

Analiza organică elementară

Analiza gazelor

Clasificarea metodelor de chimie analitică

Metode locale de analiză:

Metode de separare a substanțelor (separare fizico-chimică):

Concepte de bază

Vezi și

Note

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 A. V. Sapozhnikov „Analiză chimică sau chimie analitică” // Marea Enciclopedie Sovietică , ediția I, - M .: Enciclopedia sovietică, 1926, V. 2, S. 592
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Metode de analiză chimică: manual / O. N. Bulgakova. - Kemerovo: Universitatea de Stat Kemerovo, 2015. - 146 p. — ISBN 978-5-8353-1817-9 .

Link -uri

Literatură