- •Глава 1. Отбор и подготовка пробы к анализу
- •1.1. Отбор пробы
- •1.2. Отбор пробы газов
- •1.3. Отбор проб жидкостей
- •1.4. Отбор пробы твердых веществ
- •1.5. Способ отбора
- •1.6. Потери при пробоотборе и хранение пробы
- •1.7. Подготовка пробы к анализу
- •Глава 2. Статистическая обработка результатов
- •2.1. Погрешности химического анализа. Обработка результатов измерений
- •2.2. Систематическая ошибка
- •2.3. Оценка точности и правильности измерений при малом числе определений
- •2.4. Доверительный интервал и доверительная вероятность (надежность)
- •2.5. Аналитический сигнал. Измерение
- •Глава 3. Спектральные методы исследования веществ
- •3.1. Абсорбционная спектроскопия
- •3.1.1. Фотометрический анализ
- •3.1.1.1. Выбор длины света и светофильтра в фотометрическом анализе
- •3.1.1.2. Основные приемы фотометрического анализа
- •3.1.1.3. Анализ смеси окрашенных веществ
- •3.1.1.4. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.1.1.5. Нефелометрия и турбидиметрия
- •3.1.2. Атомно-абсорбционная спектроскопия
- •3.1.2.1. Основы метода
- •3.1.2.2. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.2. Эмиссионный спектральный анализ
- •3.2.1. Происхождение эмиссионных спектров
- •3.2.2. Источник возбуждения
- •3.2.3. Качественный анализ
- •3.2.4. Количественный анализ
- •3.2.5. Схема проведения аэса
- •3.2.6. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.2.6.1. Принцип работы универсального стилоскопа
- •3.2.6.2. Принцип работы спектрографа
- •3.2.6.3. Принцип работы микрофотометра
- •3.3. Фотометрия пламени
- •3.3.1. Чувствительность анализа
- •3.3.2. Количественное определение элементов
- •3.3.3. Измерение интенсивности излучения
- •3.3.4. Методы определения концентрации растворов в фотометрии пламени
- •3.4. Методы колебательной спектроскопии. Ик-спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния
- •3.4.1. Основы методов
- •3.4.2. Спектры ик и комбинационного рассеяния (кр)
- •3.4.3. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.5. Люминесцентный анализ
- •3.5.1. Классификация и величины, характеризующие люминесцентное излучение
- •3.5.2. Основы метода
- •3.5.3. Аппаратура, используемая в анализе
- •3.6. Рентгеновская спектроскопия
- •3.6.1. Основные методы
- •3.6.1.1. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом
- •3.6.1.2. Рентгеновский спектр
- •3.6.2. Рентгено-эмиссионный анализ
- •3.6.2.1. Качественный анализ
- •3.6.2.2. Количественный анализ
- •3.6.2.3. Аппаратура
- •3.6.3. Рентгенофлуоресцентный анализ
- •3.6.3.1. Основные виды рентгенофлуоресцентного анализа
- •3.6.3.2. Аппаратура метода
- •3.6.4. Рентгено-абсорбционный анализ
- •3.6.5.1. Основы метода
- •3.6.5.2. Аппаратура
- •3.7. Радиоспектроскопические методы
- •3.7.1. Основы метода
- •3.7.2. Электронный парамагнитный резонанс
- •3.7.3. Ядерно-магнитный резонанс
- •3.7.3.1. Основы метода
- •3.7.3.2. Аппаратура
- •3.7.4. Ядерный квадрупольный резонанс
- •3.7.5. Другие методы радиоспектроскопии
- •3.8. Ядерная спектроскопия
- •3.8.4. Нейтронная спектроскопия
- •3.9. Лазерная спектроскопия
- •3.10. Электронная спектроскопия
- •3.10.1. Фотоэлектронная спектроскопия
- •3.10.2. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронов
- •3.11. Вакуумная спектроскопия
- •3.12. Ультрафиолетовая спектроскопия
- •Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа
- •4.1. Принцип действия масс-спектрометра
- •4.2. Виды масс-анализаторов
- •4.3. Элементный анализ
- •4.4. Интерпретация масс-спектров
- •Глава 5. Хроматографические методы
- •5.1. Классификация хроматографических методов
- •5.2. Хроматографические параметры
- •5.3. Теория хроматографического разделения
- •5.4. Теория теоретических тарелок
- •5.5. Кинетическая теория хроматографии
- •5.6. Аппаратура
- •5.7. Качественный анализ
- •5.8. Количественный анализ
- •5.9. Газовая хроматография
- •5.9.1. Газотвердофазная хроматография
- •5.9.2. Газожидкостная хроматография
- •5.10. Жидкостная хроматография
- •Глава 6. Электрохимические методы
- •6.1. Основные понятия электрохимии
- •6.1.1. Электрохимическая ячейка и ее электрический эквивалент
- •6.1.2. Индикаторный электрод и электрод сравнения
- •6.1.3. Гальванический элемент
- •6.1.4. Электрохимические системы
- •6.1.4.1. Равновесные электрохимические системы
- •6.1.4.2. Неравновесные электрохимические системы
- •6.2. Потенциометрия
- •6.2.1. Прямая потенциометрия (ионометрия)
- •6.2.2. Потенциометрическое титрование
- •6.2.3. Аппаратура
- •6.3. Кулонометрия
- •6.3.1. Прямая кулонометрия
- •6.3.2. Кулонометрическое титрование
- •6.4. Вольтамперометрия
- •6.4.1. Амперометрическое титрование
- •6.4.2. Титрование с двумя индикаторными электродами
- •6.5. Кондуктометрический метод анализа
- •Глава 7. Методы термического анализа
- •7.1. Термогравиметрия и дтг
- •7.2. Метод дифференциального термического анализа
- •7.3. Дифференциальная сканирующая калориметрия
- •7.4. Дериватография
- •7.5. Дилатометрия и другие термические методы анализа
- •Глава 8. Дифракционные методы анализа
- •8.1. Основы теории дифракции
- •8.2. Методы дифракционного анализа
- •Глава 9. Микроскопические методы анализа
- •9.1. Световая микроскопия
- •9.2. Электронная микроскопия
- •9.2.1. Растровая электронная микроскопия
- •9.2.1.1. Аппаратура метода рэм
- •9.2.1.2. Использование вторичных и отраженных электронов в рэм
- •9.2.1.3. Типы контраста в растровой электронной микроскопии
- •9.2.1.4. Выбор условий работы рэм и подготовка образцов
- •9.2.1.5. Объекты исследования и их подготовка
- •9.2.2. Просвечивающая электронная микроскопия
- •9.2.2.1. Общая характеристика пэм
- •9.2.2.2. Аппаратура метода
- •9.2.2.3. Разновидности метода пэм
- •9.3. Сканирующие зондовые методы исследования
- •9.3.1. Сканирующая туннельная микроскопия
- •9.3.2. Атомно-силовая микроскопия
- •9.3.3. Магнитосиловая зондовая микроскопия
- •9.3.4. Сканирующая микроскопия ближней оптической зоны
- •Глава 3. Спектральные методы исследования веществ .................................................................................................... 25
- •Глава 4. Масс-спектрометрический метод анализа ....................................................................................................................... 152
- •Глава 6. Электрохимические методы .............................. 193 6.1. Основные понятия электрохимии .............................................. 194
3.3.2. Количественное определение элементов
Эмиссионный метод применяется для определения легко возбужда- емых элементов (потенциал возбуждения ≤ 4 эВ), имеющих потенциал ионизации не более 8 эВ.
При Т = const интенсивность излучения I прямо пропорциональна концентрации C определяемого элемента (рис. 3.28). Однако такая зави- симость существует лишь в определенных областях концентрации.
Прямолинейность CfI нарушается вследствие явлений самопо- глощения, ионизации, образования в пламени газообразных или труд- нолетучих соединений.
Так же влияет состав анализируемого раствора, степень его распы- ления и качество пламени. Поэтому рабочий прямолинейный участок калибровочного графика (рис. 3.28) всегда определяют эксперименталь- но и все измерения производят при неизменном режиме работы прибо- ра.
1. Если преобладает поглощение, то при малых C между I и C прямолинейная зависимость. При больших концентрациях I пропорцио- нально C .
61
Рис. 3.28. Логарифмическая зависимость интенсивности излучения от
концентрации вещества: lgI=f(lgC)
2. Если влияет ионизация, то при малых концентрациях (P/Kи < 0,01) I пропорциональна C
2 , а при больших C (P/Kи > 100) зависимость
линейная I от C.
3.3.3. Измерение интенсивности излучения
Для измерения применяют различные приборы: фотометры со све- тофильтрами, спектрофотометры многоканальные, одноканальные. Пламенный спектрофотометр (рис. 3.29) предназначен для измерения концентрации химических элементов в растворах путем фотометриче- ских измерений пламени, в которое вводится анализируемый раствор.
Рис. 3.29. Пламенный спектрофотометр ФПА-2-01
Используется в химической, металлургической промышленности, на предприятиях водоснабжения, в сельском хозяйстве, в медицине.
Спектрофотометр типа ФПА-2-01 обеспечивает работу в двух ре- жимах: ручном – для единичных анализов и автоматическом – для ана- лиза серии проб; по методу внутреннего стандарта и без него.
62
Раствор исследуемого элемента в виде аэрозоля вводится в пламя. Под действием тепловой энергии пламени возникает характерный для данного элемента спектр излучения. Аналитическая линия этого излу- чения выделяется интерференционным светофильтром, воспринимается фотоприемником. Усиленный и обработанный сигнал с фотоприемника выводится на цифровое табло и регистрируется печатающим устрой- ством.
3.3.4. Методы определения концентрации растворов в фотометрии пламени
Метод сравнения: основан на сравнении интенсивности излучения исследуемого и стандартного растворов.
Неизвестную концентрацию Сх находят по формуле
CT
x CTX
a a
CC , (3.35)
где ССТ – концентрация стандартного раствора; ах и аСТ – величины фо- тотоков.
При линейной зависимости Cfa точнее получаются результаты с использованием двух стандартных растворов, где концентрация ис- следуемого раствора:
CTX CTCT
CTCT CTX
aa aa CC
CC . (3.36)
Причем должно выполняться условие: CTXCT
CCC . Метод калибровочного графика. По серии стандартных растворов
известной концентрации на миллиметровой бумаге строят калибровоч- ный график CfI . Затем измеряют интенсивность аналитической ли- нии этого же элемента в исследуемом растворе и по калибровочному графику находят концентрацию.
Если в выбранном интервале концентрации зависимость CfI нелинейная, то график строят по 8–10 растворам с разницей между со- бой 10–15 %. Угол наклона на самом пологом участке кривой не менее 15°.
Метод добавок: определение основано на сравнение интенсивно- сти излучения при фотометрировании исследуемого раствора и иссле- дуемого раствора с добавкой известного количества определяемого элемента:
63
XgX
X gX
aa a
CC . (3.37)
Метод добавок учитывает влияние солевого фона и обеспечивает одинаковые условия при исследовании.
Контрольные вопросы
1. Что представляет собой фотометрия пламени? Каковы достоинства и недостатки этого метода?
2. Какие свойства атомов и ионов лежат в основе метода пламенной фотометрии?
3. Какой принцип положен в основу работы пламенного фотометра? 4. Почему метод пламенной эмиссионной спектроскопии особенно
популярен при определении щелочных и щелочноземельных ме- таллов?
5. Какими способами рассчитывают количественное содержание ве- щества в методе пламенной фотометрии растворов?