1. Выбор метода анализа объектов ОС: содержание компонента, чувствительность, избирательность, точность. Все методы анализа основаны на зависимости физико-химического свойства вещества, называемым аналитическим сигналом или просто сигналом, от природы вещества и его содержания в анализируемой пробе. В классических методах химического анализа в качестве такого свойства используется или масса осадка (гравиметрический метод), или объем реактива, израсходованный на реакцию (титриметрический анализ). Однако, химические методы анализа не в состоянии были удовлетворить многообразные запросы практики, особенно возросшие как результат научно-технического прогресса и развится других отраслей науки и техники.Знание чувствительности аналитических реакций и умение рассчитать ее позволяет сознательно выбирать необходимые реактивы, брать определенные объемы реагирующих растворов и тем самым экономно расходовать их. Под чувствительностью реакций понимают то наименьшее кол-во в-ва, которое можно определить с помощью данного реагента, метода.

Избирательность характеризует возможность получения аналитического сигнала от искомого компонента в присутствии других компонентов.

2. Основные характеристики метода анализа и методики: правильность, воспроизводимость, предел обнаружения, диапазон определяемой концентрации.

Методика анализа - регламентированная совокупность операций, производимых с аналитической пробой для получения данных о количественном содержании веществ в анализируемой пробе.

К инструментальным методам анализа относятся хроматографический, спектроскопический, электроскопический, хромато-масс-спектрометрический, кинетический.

К инструментальным методам анализа относятся хроматографический, спектроскопический, электроскопический, хромато-масс-спектрометрический, кинетический. Знание чувствительности аналитических реакций и умение рассчитать ее позволяет сознательно выбирать необходимые реактивы, брать определенные объемы реагирующих растворов и тем самым экономно расходовать их. Хар-ми методов анализа является предел обнаружения, чувствительность и диапозон определяемых концентраций.

Предел обнаружения – минимальная концентрация комп-та, обнаружения данным методом с какой-то вероятностью. предел обнаружения не является величиной постоянной, а зависит от условий протекания реакции (Т, кислотность, концентрация компонентов, состав).

Чувствительность метода характеризует изменение аналитического сигнала при изменении концентрации определяемого компонента. Чувствительность хар-ет отклик аналитического на содержание компонента. При линейной зависимости ан. сигнал от концентрации чувствительностью является tg угла наклона графика. S=d(AC)/dC=(A₂-A₁)/(C₂-C₁).Обнаружение – проведение аналитических реакций с получением ан. сигнала, который дает возможность предположить, что искомый комп-т присутствует в анал. пробе. Диапазон определяемых концентраций – область значений концентраций, в пределах которой можно определить данный компонент с помощью данного метода.

3. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом, общая характеристика и классификация спектроскопических методов анализа.

К спектроскопическим относятся методы, в основе кот. лежит взаимодействие эл.-маг. излуч-я с в-вом.

Э-м излуч-е рассм с двух сторон:

1) с волновой—представляет э-м волну

2) с корпускулярной: поток дискретных сгустков энергии, распространяющихся в вакууме.

Совокупность всех фотонов образует э-м спектр. В зависимости от того, с какой энергией фотоны взаимодействуют с в-вом, наблюдаются различные процессы с в-вом. Поэтому э-м спектр делится на области: гамма-излучения, ренгеновск, УФ, видимый, ИК, микроволновой, радиоволны. Если гамма-излучение взаимодействует с в-вом—происходит распад в-ва. Ренгеновское—изменяется состав в-ва на ее внешнем слое. УФ, Видимый—измен состояние валентных электронов. ИК—измен колебательное состояние молекулы. Микроволн—измен спины ядер.

Самые распространенные иетоды—те, в основе кот лежит взаимодействие в-ва с УФ, видим, ИК излучениями наз оптическими. Они рассм только внешние слои. Энергетические уровни—дискретны, т.е разность м-у уровнями—постоянное значение, кот хар-но индивидуально для каждого элемента. Атом может поглотить только тот диапазон, длина волны кот =hc/ΔЕ.

Метод атомного поглощения: число линий в спектре и их расположение сугубо индивидуально и зависит только от природы атома. В них наиболее интенсивн линии—2-3 линии—аналитические линии, кот хар-ют сам атом. Чем больше атомов в пробе, тем выше будут линии в спектре. И по их высоте можно судить о количестве в-ва. Атомные спектры поглощения линейчаты и непрерываются. К ним относ: 1)атомно-абсорбционная спектрометрия—в его основе лежит измер-е поглощения э-м излучения, УФ и видимым диапазоном свободными не возбужденными атомами в-ва, полученными при распаде в-ва в пламенном или электротермическом атомизаторе.( количественный элементный м. анализа ).2) атомно—эмиссионная—он основан на термическом возбуждении свободных атомов или одноатомных ионов и регистрации оптического спектра испускания возбужденных атомов(кач и кол ан).

Молекулярные спектры: энергитическое состояние молекулы описыв: Емол=Еэл+Еколеб+Евращ. Поэтому к энергетическим уровням добавляют колебательные и вращательные уровни, поэтому увеличивается ряд переходов. Спектры могут перекрываться и сливаться в полосы—полосатые спектры. Следовательно метод молекулярного поглощения менее чувствителен, чем атомн. Сильно сказывается влияние мешающих компонентов. К нему относ:1) фотометрический м—в основе его лежит измерение поглощения э-м излучения УФ, видим диапазона р-рами поглощаемых в-в(фотоколориметрический, спектрофотометрический); 2) ИК-спектрометрия—м на, в основе кот положена регистрация и абработка спектров поглащения молекулами в-ва э-м излучения ИК области спектра( орган(рекомендуется) и неорг); 3) турбидиметрический—метод определения содержания в-ва по ослаблению(вследствие рассеивания) светового потока при прохождении через суспензию( кач и кол ан, орг и неорг в-ва).

Основной закон светопоглащения: интенсивность света, прошедшего через в-во, выражается . Для хар-ки поглощения света в-вами использ величину, пропускания Т, кот показ, какя доля падающего света поглощается, и опред: Т=I/Iо, а также оптическую плотность р-ра: А=-lgI/Io=klc.

Закон аддитивности оптических плотностей: если в р-ре присутствуют несколько поглощающих в-в, оптическая плотность р-ра = сумме вкладов каждого из компонентов.

4. Фотометрия (сущность метода анализа, количественная зависимость аналитического сигнала от концентрации компонента, принципиальная схема фотометра, область применения – для всех методов анализа).

ФМ – м-д, в к-го лежит измерение поглощения ЭМИ видимого и УФ диапазона растворами поглощающих вещ-в. Область применения—орг. и неорг. вещ-ва. Предел обнаружения: 10^-4 –10^-6 моль/л. Количественно поглощение света описывается ур-ем з-на основного светопоглощения и ур-ем аддитивности опт-их плотностей. , где l—толщина слоя р-ра, погл-го вещ-ва(ширина кюветы), c—конц-ия, к—коэф. Погл-ия, к-ый зависит от природы вещ-ва, природы растворителя, pH р-ра, темп-ры р-ра. Коф-ент не постоянен. Если l измеряется в см,c—в моль/л, то k=ξ и з=н принимает вид A=ξlc, где ξ—коэф-ент молярного поглощения. Он хар-ет спос-сть вещ-ва поглощать свет, т.е. зависит от природы вещ-ва. Изм-ся в см^-1*моль^-1*л. Численное значение ξ равно опт-ой плотности р-ра толщиной в 1 см с конц-ей 1 моль/л. Зн. ξ прямолинейно зависит от А. Но эта зависимость сохраняется при условиях: 1)поглощаемое излучение монохроматично;

2) р-р поглощающего вещ-ва – гомогенная нерассеивающая среда;

3) при данной длине волны поглощает только один тип частиц, растворитель оптически прозрачен (не поглощает);

4) в р-ре не протекают побочные реакции, изменяющие конц-ию поглощающих частиц;

5) на поглощающие ч-цы не не оказывает влияние ни растворитель ни ионная сила р-ра. Зн. погрешности в ФМ м-де возникают при несоблюдении или нарушении одного из условий 1-5.

Погрешности могут возникнуть также от других причин: 1) если вещ-ва явл. слабопоглощающими. Для их определения используют фотометрические р-ии—это хим-ие р-ии, в рез-те к-ых образуются или разрушаются светопоглощающие вещ-ва. Чаще всего в качестве фотореагентов используются орган. вещ-ва, к-ые образуют комплексные соед-ия с высоким ξ . 2)рассеянье света взвешенными частицами пробы. От такого эффекта можно избавиться фильтрованием пробы.3)если имеет место наложение полос, то им нельзя пренебречь. мешающие компоненты нужно отделить. Относительная погрешность при ФМ выражается : ,где ΔC, ΔA, ΔK , ΔL – абсолютные погрешности конц-ии, опт. слоя, коэф-та погл., толщины слоя. Наибольший вклад в погрешности вносит величина ΔА/А. Покажем зависимость м/д ΔА/А и абсорбцией А: Для того, чтобы погрешность при определении А была минимальной, необходимо использовать р-ры с такими С, чтобы опт.плотность их лежала в интервале (0,12;1,2)

5. Методы молекулярной абсорбционной спектроскопии: фотоколориметрия и спектрофотометрия (сравнительная характеристика методов, различие).Фотоколориметрический метод анализа - один из самых распро­страненных методов физико-химического анализа, что обусловлено сравнительной простотой средств измерения и наличием большого количества реагентов, образующих окрашенные соединения с неор­ганическими и органическими веществами. Фотоколориметрический метод основан на измерении поглоще­ния электромагнитного излучения видимого диапазона (400-750 нм) прозрачными растворами веществ. Этим методом можно определять нитриты, нитраты, ортофосфаты в поверхностных и сточных водах, также можно определить органолептические качества воды. Основным преимуществом такого метода измерения интенсивности окраски явл-ся быстрота и легкость определений их точности.Фотоколориметрический метод основан на фотоэлектрическом измерении интенсивности окраски растворов. Общий принцип всех систем фотоэлектроколориметров заключается в том, что световой поток, прошедший через кювету с окрашенным раствором, попадает на фотоэлемент, преобразующий световую энергию в электрическую, измеряемую гальванометром. фотоэлектроколориметры в зависимости от числа используемых при измерении фотоэлементов делят на две группы: 1) с одним фотоэлементом (однолучевые) - КФК-2 и др.; 2) с двумя фотоэлементами (двухлучевые) - ФЭК-М, ФЭК-56М, ФЭК-Н-57, ФЭК-60.

Фотоэлектроколориметрирование уменьшает трудоемкость и повышает точность и объективность анализа.

Спектрофотометрический метод основан на измерении с помощью спектрофотометра светопоглощения раствора в монохроматическом потоке света, т.е. потоке света с определенной длиной волны. Светопоглощение в спектрофотометре также измеряется фотоэлементами. Однако в нем имеется призма или дифракционная решетка и щель, позволяющие разложить световой поток в спектр, отобрать и направить на кювету с анализируемым раствором свет с необходимой длиной волны или световой пучок с узким участком спектра, который преимущественно поглощает анализируемое соединение раствора. Измерение светопоглощения при длине волны, соответствующей максимуму светопоглощения, увеличивает чувствительность и облегчает определение одного окрашенного соединения в присутствии другого. Для анализа используют спектрофотометры типа СФ-4, СФ-4А, СФ-5, СФ-10, СФД-2, ИКС-12, "Specol"(Германия) и др. Для разделения разных молекул НФ должна обладать хотя бы одним из их основных свойств:

1) физически сорбировать вещества, находящиеся в ПФ;

2) химически сорбировать вещества, находящиеся в ПФ;

3) растворять разделяемые вещества;

4)иметь пористую структуру и поэтому удерживать одни вещества и не задерживать другие, в зависимости от их размеров или формы.

6. Основной закон светопоглощения, оптическая плотность, молярный коэффициент, пропускание, закон аддитивности оптических плотностей, причины отклонения от закона.Количественно поглощение опис.ур-е основного закона поглощения. Согласно основному закону светопоглощ. интенсивность света, прошедшего через в-во, выражается ур-ем: Iпр.= Iо*10^(-klc); ( Ур-е закона Бугера-Ламберта-Бера( светопоглощения).Iпр.- интенсивность света, прошедшего ч/з слой атомного облака, длиной L(длина оптического пути), концентрации атомов в нем С.Io- интенсивность падающего света от источника.K- коэф. атомного поглощения ( эксперементально определяемая в-на, зависит от прибора,условий)Для характеристики поглощения света в-вами исп. величину пропускания Т, к-ая показывает, какая доля подающего на раствор света поглощается, и определяется как:

T= I/Io, т.е. какая часть света прошла через поглащающий р-р, а также величину ,которую назыв. оптической плотностью р-ра,обозначают А( Ур-е закона Бугера-Ламберта-Бера( светопоглощения).

A=-lgI/Io=lgIo/I=kclСогласно ур-ю светопоглощения A= KLC- оптическая плотность, где L-толщина слоя р-ра поглощающего в-ва(ширина кюветы).

С- концентрация поглощающего в-ва.

К- коэф. поглощ. к-ый зависит от р-ра РН, t; природы в-ва, природы р-ра, т.е. это в-на ( коэф.) непостоянный;

Если L- выражается в сантиметрах С- моль/л , то A= εLC , где ε- коэф. Молярного поглощения, он хар. способность в-ва поглощать свет, т.е. зависит от природы в-ва.

A= Lg* Io/Iпр. (см^-1* моль^-1* л).Оптическая плотность (А) р-ра прямо пропорциональна концентрации в-ва в р-ре и толщина слоя р-ра.Важным дополнением к основному закону светопоглощения явл. закон аддитивности оптических плотностей. Если в р-ре присутствуют несколько поглощающих в-в, то оптическая плотность р-ра равна сумме вкладов каждого из компонентов:A=ε1c1L+ ε2c2L+…….Графически зависимость оптической плотности от концентрации выражается прямой, проходящей ч/з начало координат, если соблюд. ряд условий: работа с прозрачными разбавленными р-рами, монохроматичность падающего света, отсутствие рассеяния света и т.д.

Численное значение (ε) молярного коэфф. поглощения равной оптической плотностью р-ра толщиной 1см.с концентрицией 1моль*л. Теоретически ε = 10^5, но на практике max.ε= 10^3- 10^4.

A=ε*C . Чем больше ε (молярный коэфф.), тем больше чувствительность метода.