Гравиметрия

Определяемый ион переводится в малорастворимое, поддающееся взвешиванию соединение постоянного состава. В осадок, измеряемый количественно, должно выпадать только одно соединение. Осадок должен быть отделен от раствора, промыт, просушен или прокален до состояния, в котором его состав будет постоянным (весовая форма).

Ва²⁺ + SO₄^2– = BaSO₄↓

Ca²⁺ + C₂O₄^2– + H₂O → CaC₂O₄·H₂O↓ CaCO₃ + CO + H₂O

Выделение (осаждение) определяемых ионов можно производить при помощи электролиза (электрогравиметрический анализ), в особенности при помощи катодного восстановления на платиновых электродах.

Сu²⁺ + 2ē = Cu↓

Определение точной массы проводится вместе с электродом, масса которого определяется заранее.

Взаимодействие между молекулами и электромагнитным излучением. Путем поглощения электромагнитного излучения в молекулы переходят в возбужденное состояние. При этом важную роль играет энергия, т. е. длина волны поглощенного излучения.

Вид излучения

Длина волны

Процесс возбуждения

Рентгеновы лучи

0,05-5нм

Внутренних электронов в атомах и молекулах

Ультрафиолетовое излучение

5-400нм

Внешних электронов в атомах и молекулах

Видимый свет

400-700нм

Внешних электронов в сопряженных

π-электронных системах

Инфракрасное излучение

700нм-500мк

Колебаний молекул

Микроволны

500мк-30см

Вращения молекул

Радиоволны

>30см

Спиновых переходов в атомных ядрах (ядерный магнитный резонанс)

Поглощение излечения позволяет в спектрометрии его измерять и регистрировать. При этом падающее излучение делится на эталонное и измеряемое при одинаковой интенсивности. Измеряемое излучение проходит через пробу; при этом происходит поглощение, изменяется интенсивность. Различия в интенсивности измеряются детектором и записываются на самописце в виде сигнала (пика).

Особое значение для выяснения строения имеют:

спектроскопия в ультрафиолетовом и видимом диапазонах спектра (ультрафиолетовая спектроскопия и абсорбционная спектроскопия в видимой области), спектроскопия в инфракрасном диапазоне и спектроскопия ядерного магнитного резонанса.

Поглощение электромагнитного излучения из ультрафиолетовой и видимой части спектра; возбуждает переходы электронов в молекулах с занятых на незанятые энергетические уровни. Чем больше разность в энергии между энергетическими уровнями, тем большую энергию, т. е. более короткую длину волны, должно иметь излучение.

Возбуждаемая связь

Длина волны (λ) поглощенного

излучения

σ-связь

5–180 нм (дальняя УФ-область)

Изолированная π-связь

180–400 нм (ближняя УФ-область)

Сопряженные π-связи

400–700 нм (видимая область)

Часть молекулы, которая в значительной части определяет поглощение света, называется хромофором. Практическое значение для определения строения органических молекул имеет область от 200 до 700 нм.

Поглощение света в сопряженных полиенах:

СH₃–(CH=CH)_n–СH₃

Связь

λ_махс, нм

СН₃–(СН=СН)₃–СН₃

275

СН₃–(СН=СН)₄–СН₃

310

СН₃–(СН=СН)₅–СН₃

342

Количественное измерение. Наряду с положением максимума поглощения для анализа также важно значение экстинкции (ослабления) излучения, т.е. интенсивности его поглощения. В соответствии с законом Ламберта-Бера

Е = Lg·I₀/I = εcd

где E – экстинкция, зависит от концентрации

поглощающего вещества;

I₀ – интенсивность падающего света;

I – интенсивность проходящего света;

ε – молярный коэффициент экстинкции, см²/моль;

с – концентрация, моль/л;

d – толщина слоя пробы, см.

Фотометрия. Использует зависимость экстинкции от концентрации при определенной длине волны для оптического исследования в растворе. Измерение проводится визуально или с помощью фотоэлементов.

Колориметрия. Позволяет определять концентрацию в видимой части спектра путем визуального сравнения окрашенных растворов с такими же эталонными растворами.

Инфракрасная спектроскопия. Поглощение электромагнитного излучения из инфракрасной части спектра; возбуждает колебания внутри молекулы.

Колебания молекул. Процессы в молекуле, при которых изменяется длина связей (валентные колебания) или угол связи (деформационные колебания).

Оптическое возбуждение колебаний происходит лишь в том случае, если при колебательном процессе симметрия распределения зарядов изменяется, т. е. возникает колебательный диполь.

Обработка инфракрасных спектров. Инфракрасные спектры позволяют обнаруживать функциональные группы и характерные связи в молекулах, идентифицировать связи и их частоту, а также количественно определять газы.