Лекция №7

Введение в количественный анализ

(Аналитический процесс. Пробоотбор и пробоподготовка. Измерение аналитического сигнала).

Аналитический процесс включает в себя несколько уровней. Общие принципы анализа (измерения) реализуются в виде конкретного аналитического метода. На его основе разработаны индивидуальные аналитические методики, содержащие точные инструкции по проведению отдельного определения (рабочие прописи). Рабочая пропись должна содержать сведения о пробоотборе и пробоподготовке, порядке измерений (для инструментальных методов), перечень необходимых реагентов, данные об области определяемых концентраций и селективности, источниках погрешности (полях), точности анализа и затратах времени на его проведение ( в некоторых случаях- и о стоимости анализа).

Проведение каждого анализа состоит из следующих стадий: Пробоотбор, пробоподготовка, измерение (определение) и оценка полученных измерений.

Пробоотбор и пробоподготовка.

Аналитическое определение лишь тогда приводит к содержательным выводам, когда отобранная для анализа проба является представительной по отношению к исследуемому материалу. Под представительностью понимают соответствие состава пробы среднему составу анализируемого материала.

Различают несколько видов проб:

1. Первичную(генеральную) отбирают на первом этапе от большей массы материала.

2. Лабораторную (паспортную) получают после уменьшения генеральной пробы до массы, необходимой для проведения полностью всего анализа.

3. Аналитическую пробу – отбирают от лабораторной для проведения единичного определения.

Количественные характеристики пробоотбора:

Рабочий диапазон (см.качест.анализ)

Диапазон содержаний компонента

,%

>10% 10%> >1% <1%

Главный Сопутствующий Следовой

Компонент компонент компонент

Очень ограниченное число объектов можно анализировать непосредственно. Поэтому сначала пробу необходимо перевести в подходящую для анализа форму (пробоподготовка).

Виды пробоподготовки: 1. Высушивание

2. Растворение или разложение (вскрытия)

Способы вскрытия: 1. Мокрое вскрытие

2. Сплавление

Измерение аналитического сигнала

Аналитический сигнал – физическая величина, функционально связанная с содержанием компонента (сила тока, ЭДС системы, оптическая плотность, интенсивность излучения и т.д.).

Функциональная зависимость аналитический сигнал – содержание ( y=f (C)) устанавливается расчетным или опытным путем и может быть представлена в виде формулы, таблицы или графика.

Важно фиксировать полезный аналитический сигнал, равный разности измеренного аналитического сигнала и аналитического сигнала фона.

Величину аналитического сигнала фона учитывают при проведении контрольного опыта («холостого опыта»), когда через все стадии химического анализа проводится проба, не содержащая определяемого компонента.

Измерив аналитический сигнал и используя существующую между ним и содержанием функциональную зависимость, находят содержание определяемого компонента.

1. Метод градуировочного графика.

Строят график в координатах аналитический сигнал-содержание компонента с использованием образцов сравнения с различным и точно известным содержанием определяемого компонента. Затем, измерив величину аналитического сигнала анализируемой пробы, находят неизвестное содержание определяемого компонента по градуировочному графику.

Заметим, что здесь и далее используют образцы сравнения. Это могут быть образцы, приготовленные их химически чистых, устойчивых веществ известного состава (стандартные вещества).Наиболее надежные результаты получают, когда в качестве образцов сравнения используют стандартные образцы ( СО) – специально приготовленные материалы, состав и свойства которых достоверно установлены и официально аттестованы специальными метралогическими учреждениями.

2. «Метод стандартов»

В этом случае измеряют величины аналитических сигналов в образце сравнения с известным содержанием компонента и в анализируемой пробе. При условии, что аналитический сигнал прямопропорционален содержанию определяемого компонента, можно записать: и , где

S- коэффициент пропорциональности.

Обычно же используют соотношение

3.Метод добавок.

Используется в тех случаях, когда матрица образца влияет на величину аналитического сигнала, пропорционально увеличивая или уменьшая его. На практике применяют графический вариант метода добавок.

При этом для определения компонента графическим методом берут n аликвот анализируемой пробы: 1,2,3,…,n. В аликвоты 2,3,…,n вводят известные возрастающие количества определяемого компонента. Во всех аликвотах измеряют аналитический сигнал и строят график в координатах аналитический сигнал – содержание определяемого компонента, приняв за условный нуль содержание определяемого компонента в аликвоте без добавки (аликвота 1). Экстрополяция полученной прямой до пересечения с осью абсцисс дает отрезок, расположенный влево до условного нуля координат, величина которого в выбранном масштабе и единицах измерения соответствует искомому содержанию (С ) определяемого компонента.

При построении градуировочного графика по образцам сравнения может иметь место значительный разброс результатов измерения, особенно при работе с малыми концентрациями определяемых веществ. Это затрудняет определение правильного хода градуировочного графика, который может быть в таком случае построен только по методу наименьших квадратов (МНК).

Основное положение МНК.