коллоквиум физхимия

Фотометрия

Фотометрический метод - основан на способности определяемого вещества поглощать электромагнитное излучение оптического диапазона. Концентрацию поглощающего вещества определяют, измеряя интенсивность поглощения.

Поглощение при определённой длине волны является информацией о качественном и количественном составе определяемого вещества и составляет аналитический сигнал.

Существуют два основных метода анализа, основанные на избирательном поглощении электромагнитного излучения в видимой и ультрафиолетовой областях спектра:

-​ Спектрофотометрический метод анализа – основан на поглощении монохроматического излучения, т.е. излучения с одной длиной волны в видимой и УФ областях спектра.

-​ Фотоколориметрический метод анализа – основан на поглощении полихроматического (немонохроматического) излучения, т.е. пучка лучей с близкими длинами волны в видимой области спектра. Фотоколориметрию используют в основном для анализа окрашенных растворов.

Оба метода основаны на общем принципе – пропорциональной зависимости между

светопоглощением и концентрацией определяемых веществ.

Фотометрия определяет: малые количества вещества

Поглощением (абсорбцией) света - явление уменьшения энергии световой волны при ее распространении в веществе вследствие преобразования энергии волны в другие виды энергии.

Основные закономерности поглощения света веществом

Сквозь слой вещества проходит лишь часть энергии падающего света из-за осуществления эффектов отражения, рассеяния и поглощения. Соответственно

интенсивность падающего светового потока I0 можно представить в виде суммы:

где Iотр – интенсивность отражѐнного светового потока; Iрас – интенсивность рассеянного излучения; Iпогл – интенсивность светового потока, поглощѐнного веществом; Iпр – интенсивность светового потока, прошедшего через слой вещества

(рис. 1).

Экстинкцией - Убывание прошедшей интенсивности часто называют.

Рассеянием света- явление, при котором распространяющийся в среде световой поток

отклоняется по всевозможным направлениям.

-​ условие для возникновения рассеяния света: наличие оптических неоднородностей, т.е. областей с иным, чем основная среда, показателем преломления. или иными словами мутные среды.

Закон Бугера–Ламберта–Бера

Закон Бугера-Ламберта-Бера — физический закон, определяющий ослабление параллельного монохроматического пучка света при распространении его в поглощающей среде.

Коэффициентом пропускания - Отношение потока излучения, прошедшего сквозь данное тело или раствор, к потоку излучения, упавшего на это тело.

Кондуктометрия

Кондуктометрия - это это метод в аналитической химии, который измеряет электрическую проводимость раствора для мониторинга химической реакции или определения концентрации ионов.

Электролитами - вещества, растворы которых проводят электрический ток.

Электролиты бывают:

-​ Слабые. Слабые электролиты в растворе распадаются на ионы частично.

К слабым электролитам относятся карбоновые кислоты, аммиак, амины, фенолы и др. Степень диссоциации: много меньше единицы. Степень диссоциации слабых электролитов зависит от концентрации электролита

-​ Сильные. В растворе полностью распадаются на ионы. К таким электролитам относятся сильные кислоты и основания, а также соли.

Степень диссоциации: = 1

Степенью диссоциации - способность электролитов распадаться на ионы или иначе

отношением количества молекул, распавшихся на ионы, к исходному количеству молекул.

Константа диссоциации К - процесс распада на ионы, представляет собой константу равновесия реакции распада электролита на ионы – реакции диссоциации.

Кондуктометрическим титрованием - называется титриметрический метод анализа,

основанный на измерении электрической проводимости (способность вещества проводить электрический ток) титруемого раствора.

Удельная проводимость – это электрический ток в нормированных условиях,

а электрический ток прямо пропорционален концентрации носителей тока и скорости их движения. Отсюда удельная электрическая проводимость прямо пропорциональна этим величинам и для нее справедливо выражение:

ӕ = Quс, (1)

где Q – электрический заряд; – степень диссоциации; с – концентрация электролита; u

– обобщенная электрическая подвижность, учитывающая скорости движения всех ионов, участвующих в токопереносе.

Подвижностью иона - скорость движения иона в электрическом поле с единичной напряженностью.

Зависимость удельной электропроводности от концентрации для слабого и сильного

электролита.

Молярной электрической проводимостью - проводимость раствора,

содержащего 1 киломоль электролита.

Размерность молярной проводимости

Кондуктометрической кривой (кондуктограмма ) - кривая зависимости проводимости от объема, прилитого титранта.

-​ Для любого вида титрования представляет собой набор прямолинейных

отрезков.

-​ Точки изломов на кондуктограмме соответствуют точкам эквивалентности.

Расчет концентрации титруемого электролита проводится на основе закона Дальтона: c = cтVЭ/V (4)

Экстракция

Экстракцией - процесс извлечения вещества, растворенного в одном растворителе, другим растворителем (экстрагентом), который не смешивается с первым и лучше растворяет извлекаемое вещество.

Экстрагент - жидкий растворитель,извлекающего вещество который нужен для лучше растворяет извлекаемое вещество. Обычно органический Экстракт - Извлеченное вещество в экстрагенте.

Рафинат- а остатки вещества в первоначальном растворе

Экстракцию широко применяют:

-​ для выделения из исходной смеси различных полезных веществ

в качестве конечных, целевых продуктов; -​ для очистки исходной смеси от вредных примесей;

-​ в аналитических целях, как метод выделения и концентрирования веществ

перед их определением другими методами (фотометрическим, масс–спектроскопическим и т.п.)

Виды экстракции в зависимости от исходного вещества: -​ твердофазная ( заваривание чая, кофе)

-​ жидкостная (делительная воронка)

-​ газофазная (водяные фильтры)

Стадии экстракции :

1.​ Диспергирование и смешение исходной смеси с экстрагентом; (после чего их выдерживают в таком виде некоторое время, чтобы дать веществам перераспределиться между фазами);

2.​ Отделение рафината (под которым подразумевают остаток исходной смеси с уменьшенным содержанием экстрагируемого вещества) от экстракта (под которым подразумевают раствор извлекаемых веществ в экстрагенте);

3.​ Удаление экстрагента из экстракта (дистилляцией, выпариванием,

кристаллизацией, высаливанием и т.п.) с целью концентрирования экстракта,

уменьшения его токсичности (в случае использования токсичных экстрагентов),

а также регенерации экстрагента для его повторного использования.

Достоинствами экстракции являются:

+возможность её осуществления при низких температурах,

+возможность извлечения веществ из разбавленных растворов,

+возможность разделения смесей, состоящих из близкокипящих компонентов

иазеотропных смесей,

+легкость сочетания экстракции с другими технологическими процессами

(ректификацией, кристаллизацией и т.п.),

+простота аппаратуры и доступность её автоматизации.

Недостатком экстракции

-​ трудность полного удаления экстрагента из экстрагируемых веществ.

Количественно экстракция характеризуется:

-​ коэффициентом распределения (Кэ) – отражающим отношение равновесных концентраций экстрагируемого вещ-ва в исходной смеси и экстрагенте.

Сэ/ Ср = .

где Cэ – концентрация извлекаемого вещества в органическим растворителе; Ср –

концентрация извлекаемого вещества в неорганическом растворителе.

-​ степенью извлечения (R) – отражающей долю вещества, перешедшего из исходной смеси в экстрагент.

= Э/ ( Э+ 0)

где nЭ – количество извлеченного вещества (количество вещества в органической фазе - экстракте); n0– количество вещества, оставшегося в водной фазе.

!!!любое вещество лучше экстрагировать последовательно несколькими малыми объемами экстрагента, нежели одним большим его объемом!!!

Виды экстракции по характеру проведения:

-​ Однократно/многократно (при многократной увеличивается полнота извлечения)

-​ С удалением экстрагентов из экстракта после экстракции -​ Смесью нескольких разных экстрагентов.

-​ При различных температурах (Т) и давлениях (Р).

-​ Периодически (отдельными порциями экстрагента) или непрерывно