Классификация физико-химических методов, достоинства и недостатки этих методов

Физико-химические методы анализа основаны на наблюдении за изменением физических свойств анализируемой системы, происходящим в результате определенных химических реакций. Причем, характерной особенностью физико-химических методов анализа в отличие от химических является то, что используется не просто взаимодействие вещества с реактивом, но и взаимодействие электрического тока или различного вида полей и излучений с веществом.

Физико-химические методы анализа имеют следующие достоинства:

1. Селективность. Некоторыми методами (спектральным, полярографическим, масс-спектрометрическим и др.) можно одновременно определять качественно и количественно десятки компонентов.

2. Высокая скорость выполнения анализа – экспрессивность. Для проведения анализа физико-химическими методами в ряде случаев требуется несколько минут.

3. Предел обнаружения ниже, чем химических методов. Физико-химическими методами можно проводить анализ при очень малом содержании компонента - (масс.) и меньше. Химическими методами - (масс.).

4. Физико-химические методы легко автоматизируются, что позволяет проводить в производственных условиях автоматический контроль технологических процессов и их автоматическое регулирование.

В основу классификации физико-химических методов анализа положены физические свойства. В зависимости от используемых свойств различают следующие группы методов: электрохимические, оптические, хроматографические, радиометрические, масс-спектрометрические, термометрические и др.

Классификация электрохимических методов анализа

Электрохимические методы анализа основаны на измерении электрохимических свойств анализируемых систем, а именно на исследовании процессов, происходящих на электродах или в межэлектродном пространстве. При этом возникает или изменяется ряд параметров системы, таких как потенциал, ток, количество электричества, сопротивление, электропроводность и другие, значения которых пропорциональны концентрациям анализируемых веществ или определяются их специфическими свойствами.

В основе классификации электрохимических методов положены процессы, происходящие на электродах.

1. Методы, основанные на протекании электродной электрохимической реакции: потенциометрия и потенциометрическое титрование, полярография, амперометрическое титрование, кулонометрия и кулонометрическое титрование.

2. Методы, не связанные с протеканием электродной электрохимической реакции. К ним относят кондуктометрию и кондуктометрическое титрование (низко- и высокочастотное).

Сущность кондуктометрического метода

Этот метод основан на измерении электропроводности растворов с помощью приборов кондуктометров.

Электропроводность (c ) характеризует способности раствора электролита проводить электрический ток. Она является величиной обратной электрическому сопротивлению.

где R – сопротивление;

l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения проводника;

с - удельное сопротивление.

В аналитической химии большое применение имеет кондуктометрическое титрование. Этот метод титрования, при котором точка эквивалентности процесса фиксируют по резкому изменению электропроводности исследуемого раствора в ходе его титрования.

Концентрацию определяют по градуировочному графику построенному по результатам титрования, найдя объем конечной точки титрования.

Рис. 21 Кривая кондуктометрического Рис. 22 Кривая кондуктометрического

титрования слабой кислоты титрования сильной кислоты

сильным основанием сильным основанием