Лекція №3
Тема: Розрахунок параметрів чутливості аналітичної реакції
Чутливість реакцій – це найменша маса речовини, або йона, яка може бути відкрита даним реактивом.
Параметри (величини) чутливості аналітичної реакції:
а) відкриваний мінімум або абсолютна чутливість (m(х)) – це найменша маса речовини (йона), яка може бути відкрита дією даного реактиву за певних умов.
Одиниці вимірювання:
мікрограм, мкг (1мкг=10-6г)
нанограм, нг (1нг=10-9г)
пікограм, пг (1пг=10-12г)
чим менший відкриваний мінімум, тим вища чутливість реакції.
б) Гранична або найменша концентрація Сгран – це відношення однієї масової частини визначуваного йона до найбільшої маси розчинника, вираженої в тих же одиницях. Оскільки розчинник вода, то масу води у грамах заміняють на кубічні сантиметри (мілілітри) г/см3, г/мл.
в) Граничне розбавлення Vгран. – величина, обернена граничній концентрації:
, см3/г
Граничне розбавлення показує, в якому найбільшому об’ємі водного розчину (в кубічних сантиметрах або мілілітрах) міститься визначуваний йон масою 1г.
Наприклад, при відкритті К+ - іона за допомогою Na3[Co(NO3)6] чутливість реакції характеризується граничною концентрацією 1:50000 г/см3, а граничне розбавлення 5000 см3/г, тобто катіон К+ масою 1г можна відкрити в 50 дм3 води (у 50 л води).
г) Мінімальний об’єм граничного розбавленого розчину Vmin – це об’єм розчину, який містить відкриваний мінімум. Цей об’єм розраховується.
Приклад. Відкриваний мінімум для К+ - іона за реакцією з Na3[Co(NO2)6] m(К+)=4 мкг. Граничне розбавлення 50000 см3/г. знайти мінімальний об’єм.
Дано: З визначення граничного розбавлення можна записати:
m(K+)=4мкг 1г=106мкг міститься в 5·104см3
Vгран.=50000 см3/г 4мкг- Vmin, см3
Vmin -? Vmin = 5·104·4/106=0,2 см3
Отже, загальна формула обчислення Vmin
д) Границя виявлення (ГВ) – це найменша маса йона у грамах, яка міститься в 1см3 досліджуваного розчину.
е) Показник чутливості (pD) – це від’ємний десятковий логарифм границі виявлення. В якісному аналізі використовують реакції з Сгран. від 1:103 до 1:5·107 г/см3, тобто ГВ=1·10-3-2·10-8г/см3
Реакція більш чутлива, чим менші m(x) і значення ГВ та більші pD і Vгран.
Приклад. Обчислити граничне Vгран. Розбавлення, границю виявлення, граничну концентрацію і показник чутливості pD, якщо NH4+ - іон масою 2,5·10-3 мкг можна виявити у розчині об’ємом 0,05 см3.
Дано: 1) розрахуємо Vгран. з формули
Vmin =0,05 см3
m(NH4+ )=2,5·10-3 мкг 2) гранична концентрація
Vгран. -?, ГВ-?, 3) границя виявлення
ГВ(NH4+)=1г :2·107см3=5·10-8 г/см3
Сгран.-?, pD-? 4) pD=-lgГВ, pD(NH4+)=-lg5·10-8 =7,3
Чутливість аналітичної реакції – величина непостійна і залежить від умов проведення реакції. Умови, які впливають на чутливість аналітичної реакції:
достатня концентрація реактиву і аналізованої речовини у розчині;
наявність відповідного рН середовища;
дотримання температурного режиму;
достатній об’єм розчину аналізованої речовини;
послідовність додавання реактивів;
товщина шару розчину;
метод виконання реакції і спостереження результатів реакції;
ефект реакції;
присутність домішок;
наявність специфічного і селективного реактиву.
Способи підвищення чутливості аналітичної реакції:
збільшення концентрації визначуваної речовини у розчині, який аналізують, і реактиву який додають (концентрацію речовини збільшують шляхом випарювання розчину, осадження у вигляді осаду з наступним розчиненням цього осаду в невеликому об’ємі розчинника);
створення умов для прискорення утворення осаду (охолодження, внесення центрів кристалізації, додавання органічного розчинника);
зменшення розчинності осаду при додаванні органічних неелектролітів (етанолу, бензолу);
усунення впливу заважаючих йонів (маскування) при зв’язуванні їх у комплексні сполуки;
Вилучення йонів-домішок з розчину.