ХНС

yх = S·Cх

yx+доб = S·(Cx + Сдоб). Звідси

Cx = Cдоб y + yx− y

x доб x

3.2. Графічний. Беруть n аліквот аналізованої проби. До аліквот 2,3 і т.д. вводять відомі зростаючі кількості визначуваного компонента. Концентрацію в невідомому розчині визначають шляхом екстраполяції графіка до перетину з віссю абсцис (рис. 1.9):

Рис. 1.9. Градуювальний графік за методом добавок

Відмітимо, що величина сигналу фону за допомогою методу добавок не може бути знайдена. При використанні метода добавок вона повинна бути точно відома.

Таким чином, ми розглянули основне фундаментальне поняття аналітичної хімії – аналітичний сигнал, встановили його властивості. Показали, яке різноманіття аналітичних сигналів використовується в даний час в промисловості, медицині, контролі екологічної безпеки. В наступному розділі ми почнемо докладніший розгляд хімічних аналітичних сигналів і їх застосування для цілей ідентифікації речовин.

1.Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. В 2-х книгах. – М.:

Химия, 1990. – Кн.1. – С. 15-34, 74-76.

2.Пономарев В.Д. Аналитическая химия. В 2-

хчастях. – М.: Высшая школа, 1982. – Ч. 1. –

С. 8-10, 150-152. – Ч. 2. – С. 143-151.

3.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика. В 2-х книгах. – М.:

Высшая школа, 2001. – Кн.1. – С. 6-22. – Кн.2. – С. 301-302.

4.Основы аналитической химии. В 2-х книгах / Под ред. Ю.А.Золотова.

М.: Высш. шк., 2004. – Кн.1. – С. 9-12, 24-37, 56-58.

21

5.Васильев В.П. Аналитическая химия. В 2-х книгах. – М.: Дрофа, 2002. –

Кн. 2. – С. 4-10.

6.Янсон Э.Ю. Теоретические основы аналитической химии. – М.: Высшая школа, 1987. – С. 5-21.

ПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

1.Поняття «Аналітична хімія» як наука та її основні задачі.

2.Класифікація видів аналізу. В чому відмінність якісного від кількісного аналізу? Різновиди якісного та кількісного аналізу.

3.Методи аналітичної хімії. Класифікація методів.

4.Який основний принцип лежить в основі всіх методів визначення речовини?

5.Що покладено в основу кожного методу аналізу?

6.Як в аналітичній хімії визначається як поняття люба проява хімічних, фізичних або біологічних властивостей речовини, яку можна використати для якісного та кількісного аналізу?

7.Класифікація аналітичних сигналів.

8.Дайте визначення таким поняттям: моніторинг, хімічний сенсор, біосенсор.

9.Яку інформацію можна отримати із графічного зображення аналітичного сигналу? Наведіть конкретні приклади.

10.Як можна підвищити селективність аналітичних сигналів?

11.Опишіть математичну залежність інтенсивності аналітичного сигналу від кількості елементарних об’єктів. Як вона зветься? Наведіть її графічне зображення.

12.Чутливість та межа виявлення аналітичних сигналів. Від яких факторів вони залежать?

13.Класифікація методів аналізу за характером процесу, який обумовлює виникнення аналітичного сигналу.

14.Назвіть способи визначення концентрації речовин.

15.Дайте характеристику способам визначення концентрації

речовин:

а) метод градуювального графіку; б) метод стандартів;

в) метод добавок (розрахунковий та графічний).

22

Розділ 2 РОЗДІЛЕННЯ І ІДЕНТИФІКАЦІЯ ІОНІВ ХІМІЧНИМИ І

ІНСТРУМЕНТАЛЬНИМИ МЕТОДАМИ

2.1.Класифікація катіонів і аніонів

Вході систематичного аналізу катіони і аніони заздалегідь ділять на групи. Для цього використовують групові реагенти – реактиви, що діють аналогічно на групу катіонів або аніонів.

Вимоги до групових реагентів:

1. Реагент повинен осаджувати іони даної групи практично кількісно. 2. Отриманий осад повинен легко розчинятися.

3. Надлишок доданого реагенту не повинен заважати виявленню тих іонів, які залишилися в розчині.

Аналітична група – група катіонів, які з яким-небудь одним реактивом за певних умов можуть давати схожі аналітичні реакції.

Існує декілька методів систематичного аналізу катіонів у залежності від застосування групових реагентів:

а) сульфідний (сірководневий) метод, групові реагенти – сірководень та сульфід амонію;

б) кислотно-основний метод, групові реагенти – кислоти (HCl, H2SO4), основи (NaOH, KOH, NH3·H2O);

в) аміачно-фосфатний метод, груповий реагент – суміш (NH4)2HPO4

+NH3.

Зекологічної точки зору переважна кислотно-основна класифікація,

де як групові реагенти використовують розчини кислот і лугів.

Кислотно-основна класифікація катіонів

23

Сірководнева класифікація катіонів

24

Класифікація аніонів

2.2. Схеми розділення і систематичного аналізу катіонів за кислотно-основною і сірководневою класифікаціями

Попередні випробовування

1.Відсутність забарвлення аналізованого розчину або зразка дозволяє припустити відсутність катіонів Cr3+, Fe3+, Fe2+, Cu2+, Co2+, Ni2+.

2.Гідроліз. Якщо реакція розчину нейтральна, то катіони Sn(II,IV),

Sb(III,V), Bi3+, Hg2+ відсутні.

3.Проба з H2SO4. Якщо немає осаду, відсутні катіони Pb2+, Sr2+, Ba2+.

4.Проба з HCl. Якщо відсутній осад, немає катіонів Ag+, Hg22+.

25

Схема розділення катіонів за кислотно-основною класифікацією

26

Схема розділення катіонів за сірководневою класифікацією

27

2.3. Хімічні і інструментальні методи ідентифікації катіонів і аніонів

1. Іони NH4+

NH4+ + OH– → NH3↑ + H2O - посиніння лакмусового паперу

утворення бурого осаду

2. Іони Na+

Мікрокристалоскопічна реакція з утворенням уранілацетату натрію

CH3COONa + (CH3COO)2UO2 = CH3COONa·(CH3COO)2UO2 – осад зеленувато-жовтого кольору і характерні тетраедри і октаедри.

Реакцію можна проводити з цинкуранілацетатом ZnAc2·3UO2Ac2. Ідентифікації натрію незаважаютьNH4+, Mg2+, K+, Ca2+, Ba2+, Sr2+.

Метод полуменевої фотометрії

Аналітичний сигнал – світло, що випромінюється атомами при переходах їх зовнішніх електронів.

Довжина хвилі λ – якісна характеристика. Якісний аналіз ґрунтується на залежності ∆E = hν.

Інтенсивність випромінювання I – кількісна характеристика сигналу, вона залежить від концентрації визначуваного елементу С:

I = k·C

Схема полуменевого фотометра представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема полуменевого фотометра

28

Атомно-емісійний метод використовують для якісної ідентифікації елементів на стилоскопі, при цьому джерелом світла, в якому відбувається атомізація, збудження атомів і випромінювання світла, є електричний розряд. За наявності в зразку натрію в емісійному спектрі спостерігається яскравий жовтий дублет (дві близько розташовані лінії) при 589 нм.

3. Іони K+

2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- → K2Na[Co(NO2)6]↓ – жовтий осад Заважають іони амонію, усунути їх вплив можна відгонкою солей

4. Іони Ca2+

Ca2+ + SO42– + 2H2O → CaSO4·2H2O – білий осад (гіпс),

мікрокристалоскопічна реакція (зірочки).

5. Іони Ag+

Ag+ + Cl– → AgCl↓ – білий осад

AgCl↓ + HCl → HAgCl2, надлишок осаджувача шкідливий Осад AgCl↓ розчинюється в розчині аміаку

AgCl↓ + 2NH3 → [Ag(NH3)2]Cl [Ag(NH3)2]Cl + KI → AgI↓ + 2NH3 + KCl – жовтий осад

6.Іони Fe2+

3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3– → Fe3[Fe(CN)6]2↓ – турнбулева синь, осад

червона кров’яна сіль

7. Іони Fe3+

4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3↓ – берлінська лазурь, осад

жовта кров’яна сіль

Насправді синій осад, що випадає, має один і той же склад, це сполука з плаваючим зарядом:

KFe[Fe(CN)6]

Fe3+ + 4SCN– → [Fe(SCN)4]– – розчин забарвлюється в кривавочервоний колір; реакція використовується при фотометричному визначенні заліза(III).

29