МЕТОДЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ 1

Методы аналитической химии можно разделить на две группы: методы разделения смесей элементов или соединений и методы определения количества или концентрации элементов или соединений. Способов разделения мы не будем касаться, а на приемах второй группы остановимся подробнее.
Принципы методов определения разные, но основа у них одна: все они используют зависимость между свойствами вещества и его составом. Обычно измеряют свойство, например, интенсивность окраски, радиоактивность или электропроводность и по величине полученной количественной характеристики судят о составе вещества. Точнее, о содержании интересующего нас компонента.
Классифицируют методы определения по характеру измеряемого свойства или по способу регистрации соответствующего сигнала. Классификация эта (см. схему на цвет- ной вкладке) в известной мере условна.
Есть химические методы. Их называют также классическими. «Классический» здесь отнюдь не синоним образцового, выдающегося, незыблемого. Это методы наиболее старые, однако широко распространенные до настоящего времени, играющие важную роль в практике химического анализа. К химическим относятся так называемые гравиметрические и титриметрические методы.
Еще недавно гравиметрические методы именовали весовы<ми. В чем их суть? Определяемый компонент какой-либо химической реакцией переводят .в нерастворимое соединение. Образующийся осадок отделяют от раствора, сушат, часто прокаливают при высокой температуре и взвешивают. Если химическая формула взвешиваемого соединения известна, легко рассчитать и количество входящего в его состав нужного нам компонента. Весы — обычный аналитический прибор, поэтому методы эти доступны любой химической лаборатории. Они очень точны, но длительны и трудоемки.
Почему же весовые методы переименованы в гравиметрические?. Причина в том, что определяется не вес вещества (вес зависит от положения лаборатории относительно центра Земли), а его масса. Термин «гравиметрический» лучше передает существо дела.
Титриметрические — тоже название относительно новое. Химики старшего поколения часто называют эти методы объемными. Количество соединения определяют в этом случае по объему раствора реактива, израсходованного в реакции с нужным нам соединением. Реакцию эту проводят до полного связывания соединения, а конец реакции — точку эквивалентности — находят, например, по изменению окраски раствора. Стремясь не пропустить точку эквивалентности, реактив прибавляют постепенно, по каплям («титруют»). Так, например, определяют количество кислоты, добавляя щелочь в присутствии индикатора, который способен изменять окраску, если за точкой эквивалентности появился даже ничтожный избыток щелочи.
Следующая большая группа — методы физико-химические: электрохимические, кинетические, фотометрические, люминесцентные.
Все электрохимические методы основаны на измерении электрического тока, возникающего или изменяющегося по величине при различных химических реакциях.
Распространены, например, полярографические методы; в этом случае постепенно увеличивают потенциал между двумя электродами, помещенными в раствор определяемого элемента или соединения, и измеряют силу тока, протекающего через раствор. При определенном значении потенциала ион определяемого элемента начинает восстанавливаться (до нейтрального атома, чаще — до иона меньшего заряда), и ток резко возрастает. На кривой зависимости силы тока от потенциала появляется «волна», величина которой пропорциональна \'концентрации иона.
За создание полярографического метода анализа A922 год) чехословацкий химик Я. Гейровский был удостоен Нобелевской премии.
В другом электрохимическом методе, кулонометрии, измеряют количество электричества, затраченного на восстановление элемента или соединения в течение определенного периода времени. Можно фиксировать потенциал, а сила тока будет изменяться — это кулонометрия при постоянном потенциале. Можно стабилизовать силу тока — мы получим кулонометрию при постоянной силе тока. В обоих случаях количество затраченного электричества зависит от количества определяемого соединения и служит его мерой.
Важна и потенциометрия — еще один вариант электрохимических методов. Измеряют потенциал в растворе, содержащем какой-либо ион, используя два электрода:один (называемый индикаторным) чувствительный к определяемому иону, второй электрод сравнения. Такой прием называют прямой потенциометрией; самое известное его приложение — это определение концентрации ионов водорода при помощи стеклянного индикаторного электрода (рН-метрия). В 1973 году группа ученых во главе с академиком Б. П. Никольским была удостоена Государственной премии СССР за работы по теории и практике этого метода.
Наконец, последний способ из этой группы — кондуктометрия, метод, основанный на измерении электропроводности. В определенных условиях электропроводность раствора или расплава четко зависит от концентрации определяемого компонента, что и положено в основу метода.
К группе физико-химических принадлежат так называемые кинетические методы анализа. Скорость химической реакции зависит от концентрации реагирующих веществ, а измерить скорость реакций нетрудно — например, по накоплению продукта реакции. Чаще всего кинетические методы базируются на ускорении реакций определенными веществами — катализаторами. Степень ускорения зависит от концентрации, которую и можно таким образом определить.
Спонсор данной статьи - www.kartaznaniy.ru