- •Аналитическая химия
- •Авторский коллектив:
- •Рецензенты:
- •Введение
- •Глава 1 основы качественного анализа
- •1.1. Качественный анализ неорганических веществ
- •1.1.1. Аналитическая классификация катионов
- •1.1.2. Аналитическая классификация анионов
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 2 количественный химический анализ
- •2.1. Сущность и характеристика
- •Гравиметрического метода анализа
- •2.1.1. Операции гравиметрического анализа
- •2.1.2. Отбор средней пробы и подготовка её к анализу
- •2.1.3. Расчет навески для анализа и взвешивание
- •2.1.4. Вскрытие навески
- •2.1.5. Устранение влияния мешающих компонентов
- •2.1.6. Осаждение определяемой составной части вещества в виде малорастворимого соединения
- •2.1.6.1. Механизм образования осадков
- •2.1.6.2. Влияние условий осаждения на структуру осадка
- •2.1.6.3. Причины загрязнения осадков
- •2.1.6.4. Старение осадков
- •2.1.7. Фильтрование и промывание осадков
- •2.1.7.1. Правила фильтрования
- •2.1.7.2. Промывные жидкости
- •2.1.7.3. Высушивание, прокаливание осадков
- •2.1.7.4. Техника получения гравиметрической формы и ее взвешивание
- •2.1.8. Расчет количества определяемого вещества
- •2.1.9. Метрологическая оценка результатов анализа
- •Математическая обработка результатов количественного анализа
- •Влияние отдельных ошибок на конечный результат
- •Значащие цифры
- •Определение гигроскопичной воды Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Определение SiO2 в силикате
- •Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Определение оксида серы so3
- •Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Определение полуторных оксидов Al2o3, Fe2o3, TiO2
- •Материалы, оборудование и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •2.2. Сущность и характеристика титриметрического метода анализа
- •2.2.1. Стандартизация растворов титрантов
- •2.2.2. Основные приемы титрования
- •2.2.3. Расчеты в титриметрическом анализе Химический эквивалент
- •Расчет результата прямого титрования при разных способах выражения концентрации раствора
- •Расчет результата в методах обратного титрования
- •2.2.4. Кривые титрования
- •2.2.5. Основные методы титриметрического анализа
- •2.2.6. Кислотно-основное титрование
- •2.2.6.1. Рабочие растворы
- •2.2.6.2. Кривые титрования и выбор индикатора
- •100,0 Мл 0,1 н hCl 0,1 н раствором NaOh
- •100,0 Мл 0,1 м уксусной кислоты 0,1 м раствором NaOh
- •2.2.7. Комплексонометрическое титрование
- •Синий цвет
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •2.2.8. Титрование по методу осаждения
- •2.2.8.1. Аргентометрия
- •2.2.8.2. Кривые титрования и способы обнаружения конечной точки титрования
- •Порядок выполнения работы
- •2.2.9. Окислительно-восстановительное титрование
- •2.2.9.1. Перманганатометрия
- •2.2.9.2. Способы обнаружения конечной точки титрования
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 3 спектральные методы анализа
- •3.1. Принципы аналитической оптической спектроскопии
- •3.2. Основные узлы и приборы для аналитической оптической спектроскопии
- •3.3. Молекулярная абсорбционная спектроскопия
- •3.3.1. Основной закон светопоглощения - закон Бугера-Ламберта-Бера
- •Таким образом
- •3.3.1.1. Ограничения и условия применения закона Бугера-Ламберта-Бера
- •3.3.1.2. Аппаратура в молекулярной абсорбционной спектроскопии
- •3.4. Молекулярная спектроскопия в инфракрасном диапазоне (икс)
- •3.4.1. Задачи, решаемые инфракрасной спектроскопией
- •Лабораторная работа № 7
- •Цель работы
- •Теоретическая часть
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Концентрация Оптическая
- •Глава 4 электрохимические методы анализа
- •4.1. Потенциометрические методы
- •4.1.1. Методы проведения потенциометрического анализа
- •4.1.2. Потенциометрическое титрование
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •4.2. Кулонометрический анализ
- •4.2.1. Установка для кулонометрического титрования
- •4.3. Кондуктометрические методы анализа
- •4.3.1. Прямая кондуктометрия
- •4.3.2. Кондуктометрическое титрование
- •Выполнение кондуктометрических измерений с помощью учебно-лабораторного комплекса «Химия»
- •Посуда, приборы, реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 5 хроматографические методы анализа
- •5.1. Хроматографические параметры
- •5.2. Обработка хроматограмм
- •5.3. Жидкостная хроматография
- •5.4. Газовая хроматография
- •5.5. Тонкослойная хроматография (тсх)
- •5.5.1. Параметры тонкослойной хроматографии
- •5.5.2. Количественные характеристики эффективности разделения в тсх
- •Посуда, приборы и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Посуда, приборы и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Глава 6 микроскопические методы исследования
- •6.1. Принцип работы и конструкция сзм NanoEducator
- •6.2. Техническая спецификация оборудования NanoEducator
- •Посуда, приборы и реактивы
- •Порядок выполнения работы
- •Вопросы для самоподготовки
- •Заключение
- •Библиографический список Основная литература
- •Дополнительная литература
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
3.1. Принципы аналитической оптической спектроскопии
Спектры атомов возникают при переходах внешних (валентных) электронов из одних энергетических состояний в другие.
Отличительной особенностью атомных спектров является их линейчатая структура (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Происхождение атомных спектров
Каждому переходу соответствует монохроматическая спектральная линия определенной частоты ( ) или длины волны (λ). Частота и длина спектральной линии определяются выражением: , где h-постоянная; λ - длина волны; c - скорость света.
В зависимости от величины Е спектральная линия может попасть в любую область шкалы электромагнитных волн.
В спектроскопии вместо частоты используют волновое число ν= . Спектр - совокупность спектральных линий, принадлежащих данной частице. Эмиссионные спектры получаются при термическом возбуждении, люминесцентные – при возбуждении электрическим током, потоком электронов, электромагнитным излучением.
3.2. Основные узлы и приборы для аналитической оптической спектроскопии
Эмиссионный анализ:
А бсорбционный анализ:
Для выделения из источника излучения монохроматических составляющих применяются диспергирующие устройства (призмы или дифракционные решетки) или светофильтры.
Приемники излучения преобразуют электромагнитную энергию в другие виды энергии, более удобные для измерения (чаще всего электрическую). В спектральных приборах используют тепловые, фотоэлектронные, фотохимические приемники излучения.
Атомная эмиссионная спектроскопия находит применение для анализа сырьевых материалов и полученных на их основе вяжущих веществ.
При качественном анализе между электродами помещают небольшую навеску, возбуждают её электрической дугой и фотографируют спектр испускания. Расшифровывают спектрограммы с помощью атласов и таблиц спектральных линий железа, который используется как фон. В количественном спектральном анализе используют отношение интенсивности образца и эталона.
Оксиды и карбонаты Ca и Mg - тугоплавкие соединения, поэтому испаряются медленно и спектры содержат небольшое число характерных линий: Mg - 315,9; 300,1 нм; Ca - 422,6; 968, 8; 393,3 нм. Эталоном при количественном анализе служат те же породы, в которых заранее химическим анализом определено содержание Ca и Mg .
Определение K и Na проводят методом фотометрии пламени. Спектральные линии Na и K, возбуждаемые в пламени достаточно удалены друг от друга и легко разделяются при помощи светофильтров. При фотометрировании используют наиболее интенсивные резонансные линии: Na - 589 нм; К - 767 нм.
3.3. Молекулярная абсорбционная спектроскопия
Переходя из одного стационарного состояния в другое, молекула испускает или поглощает энергию.
Изменение энергии молекулы зависит от вида движений, то есть от природы энергетических уровней, на которые совершаются переходы и представляет собой сумму:
, где
эл - спектральные полосы, характеризующие электронные переходы, то есть изменение электронной плотности;
кол - спектральные полосы, показывающие изменение взаимного расположения атомов в молекуле;
вр - вращательный спектр соответствует движению всей молекулы относительно её неподвижного центра тяжести.
Причем: эл ›› кол ›› вр.
Для возбуждения всех видов движений молекуле нужно сообщить энергию (5…10) эВ. Электронно-колебательно-вращательный спектр представляет собой систему широких перекрывающихся полос (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Элемент электронно-колебательно-вращательного спектра
Полоса характеризуется тремя параметрами:
- - частотой (или длиной волны λ); на спектре отмечают:
-Imax-значение максимальной интенсивности;
- ширина полосы;
– максимальная частота.
Интенсивность полос пропорциональна содержанию вещества в образце.
Молекулярно-абсорбционные методы основаны на измерении уменьшения интенсивности электромагнитного излучения прошедшего через анализируемое вещество
В зависимости от области оптического диапазона и способа измерения ширины полосы измеряемого излучения различают следующие молекулярно-абсорбционные методы: колориметрию - сравнение окраски анализируемого и стандартного раствора вещества визуальным способом; фотометрию - измерение интенсивности светового потока прошедшего через раствор вещества, фотоэлектрическим способом; спектрофотометрию - измерение интенсивности монохроматического (определенной длины волны) светового потока прошедшего через раствор вещества, фотоэлектрическим способом
В зависимости от длины волны различают: спектрофотометрию в ультрафиолетовой (УФ) видимой (В) и инфракрасной (ИК) области спектра