- •Содержание
- •Лекция 4. Качественный анализ. Анализ анионов………………………………………………………….45
- •Контрольные задания по дисциплине "Экоаналитическая химия" Теоретические вопросы………………………………………………………………146
- •Лекция 1. Экологическая аналитическая химия и физико-химические методы анализа
- •Часть 1. Основы эколого-химического анализа и применяемые в контроле окружающей среды аналитические реакции
- •Тема 1. Теоретические основы эколого-аналитической химии
- •(A)Основные термины и определения
- •Наиболее распространенные физические и физико-химические методы анализа
- •Важнейшие области применения физических и физико-химических методов анализа в экологическом мониторинге
- •Методы разделения и концентрирования
- •Некоторые указания по выполнению аналитических операций и их важнейшие характеристики
- •Контрольные вопросы (для самоподготовки):
- •Литература
- •Лекция 2
- •Количество и концентрация вещества:
- •Приготовление и измерение различными способами
- •Статья II.Измерение объемов растворов 1
- •Описание мерной посуды и правила работы с ней
- •Мерные колбы
- •Статья III.Приготовление растворов из стандарт-титров
- •Статья IV.Пипетки
- •Статья V.Бюретки
- •3.1. Определения основных понятий
- •3.2. Аналитические признаки веществ и аналитические реакции
- •Бесцветный ярко сине-голубой
- •Бесцветный ярко красный
- •Окрашивание пламени соединениями некоторых элементов
- •3.3. Типы аналитических реакций и реагентов
- •3.4. Характеристики чувствительности аналитических реакций
- •3.5. Подготовка образца к анализу
- •3.5.1. Отбор средней пробы
- •3.5.2. Растворение пробы
- •3.6. Проведение анализа
- •Литература:
- •Лекция 4. Качественный анализ. Анализ анионов
- •4.1. Аналитические реакции. Аналитический признак.
- •Дробный и систематический анализы.
- •Практические работы Лабораторная работа №1 обнаружение индивидуальных анионов и анализ смесей анионов
- •Третья группа анионов
- •Дробный анализ смеси анионов
- •Лекция 5. Качественный анализ катионов
- •5.1. Аналитическая классификация катионов по группам [1]. Статья VI. Статья VII.Введение
- •5.2. Различные аналитические классификации катионов по группам
- •Рекомендуемая литература:
- •Количественный анализ
- •Классификация методов количественного анализа
- •Требования, предъявляемые к реакциям в количественном анализе
- •Статистическая обработка результатов количественного анализа
- •Повторить некорректно проведенный анализ — это непременное правило.
- •1.4.1. Правильность и воспроизводимость результатов.
- •1.4.2. Классификация ошибок количественного анализа.
- •Количественный химический анализ гравиметрический анализ (гравиметрия)
- •Загрязнение осадков
- •Основные операции гравиметрического анализа
- •Лекция 7. Обзор методов анализа. Электрохимические инструментальные методы анализа (рН-метрия и ионселективная потенциометрия). Обзор методов анализа.
- •1. Классификация и важнейшие характеристики методов анализа, применяемых в мониторинге ос
- •2. Электрохимические методы анализа
- •Лекция 8. Спектрально–оптические методы анализа
- •Лекция 9. Хроматографические методы анализа
- •5. Другие методы анализа
- •1.1. Приборы радиационной разведки и
- •1.2. Назначение и характеристики технических средств химической разведки и химического контроля
- •Газоанализатор типа «Колион»
- •Формулы перехода от одних выражений концентраций растворов к другим
- •Вопросы к зачету по разделу курса «Экоаналитическая химия» «Качественный анализ»
- •2. Какие Вы знаете операции качественного химического анализа?
- •3. Какие бывают классификации катионов (групповые реактивы)?
- •4. Какие s-элементы составляют I и II группы катионов и каковы их свойства?
- •5. Какие p-элементы входят в состав III, IV и V групп катионов и каковы их свойства?
- •6. Какие d-элементы входят в состав IV, Vи VI групп катионов и каковы их свойства?
- •Контрольные задания по дисциплине "Экоаналитическая химия" Теоретические вопросы
- •Вопросы по методам анализа. Химические методы количественного анализа Гравиметрия
- •Титриметрические методы
- •Экстракция
- •Спектроскопические методы
- •Хроматографические методы
- •Электрохимические методы
- •Расчетные задачи по различным типам равновесия и методам анализа
- •Задания по теме "Концентрация растворов"
- •Задача 2.
- •Задача 3.
- •Задача 4.
- •Задачи и тесты для контроля усвоения темы
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вопросы
- •127994, Москва, ул. Образцова, 9, стр. 9
3.4. Характеристики чувствительности аналитических реакций
Аналитические реагенты и аналитические реакции позволяют обнаруживать определяемое вещество в анализируемом растворе только тогда, когда это вещество содержится в растворе при достаточной концентрации, превышающей некоторый минимальный предел. Если концентрация определяемого вещества ниже этого предела, то и концентрация продуктов аналитической реакции окажется настолько незначительной, что их невозможно будет определить. Указанный минимальный концентрационный предел неодинаков для разных аналитических реакций, что обусловливает их чувствительность.
Чувствительность аналитических реакций определяет возможность обнаружения вещества (ионов, молекул) в растворе. Она характеризуется предельным разбавлением Vlim, предельной концентрацией Clim (cmin), минимальным объемом предельно разбавленного раствора Vmin, пределом обнаружения (открываемым минимумом) m, показателем чувствительности p сmin.
Предельное разбавление Vlim – максимальный объем раствора, в котором может быть однозначно (больше чем в 50% опытов) обнаружен один грамм данного вещества при помощи данной аналитической реакции. Предельное разбавление выражается в мл/г.
Так, например, при реакции ионов меди Сu2+ с аммиаком в водном растворе
Сu2+ + 4NH3 = [Cu (NH3)4]2+
при которой образуется окрашенный ярко-синий аммиачный комплекс меди(П) [Cu (NH3)4]2+, предельное разбавление иона Сu2+ равно 250 000 мл/г, (Vlim = 2,5-105 мл/г), т.е. ионы Сu2+ можно открыть с помощью этой реакции в растворе, содержащем 1 г меди(П) в 250 000 мл (250 л – в бочке) воды. В растворе, в котором содержится менее 1 г меди(П) в 250 000 мл воды, обнаружить эти катионы вышеприведенной аналитической реакцией невозможно.
Предельная концентрация Clim (или сmin) – наименьшая концентрация, при которой определяемое вещество может быть обнаружено в растворе данной аналитической реакцией. Предельная концентрация выражается в г/мл.
Предельная концентрация и предельное разбавление связаны соотношением
Clim = 1 / Vlim.
Иногда (особенно в старой литературе) предельную концентрацию называют чувствительностью реакции и выражают в мкг/мл.
Так, например, ионы калия K+ в водном растворе открывают аналитической реакцией с гексанитрокобальтатом(Ш) натрия Nа3[Со(N03)б]
2K+ + Nа3[Со(N03)6] → NaK2[Со(N03)6] ↓ +2Na+
при которой выделяется малорастворимый в воде кристаллический желтый осадок комплекса NaK2[Со(N03)б]. Предельная концентрация ионов калия К+ при этой аналитической реакции равна clim = 10-5 г/мл, т. е. ион калия нельзя открыть указанной реакцией, если его содержание составляет меньше 10-5 г в 1 мл анализируемого раствора.
Минимальный объем предельно разбавленного раствора Vmin – наименьший объем анализируемого раствора, необходимый для обнаружения открываемого вещества данной аналитической реакцией. Выражается в мл.
Так, минимальный объем предельно разбавленного раствора при открытии ионов меди(П) в виде аммиачного комплекса (см. реакцию, приведенную выше) равен Vmin = 0,05 мл при clim = 4-10–6 г/мл. Это означает, что в объеме предельно разбавленного раствора, меньшем 0,05 мл, нельзя открыть ионы Сu2+ реакцией с аммиаком.
Предел обнаружения (открываемый минимум) m (в мкг) – наименьшая масса определяемого вещества, однозначно открываемого данной аналитической реакцией в минимальном объеме предельно разбавленного раствора. Выражается в мкг (1 мкг = 10–6 г), иногда обозначаемых греческой буквой γ (гамма): 1 мкг = 1 γ.
Нетрудно видеть, что
m = clim • Vmin • 106 = Vmin •106/Vlim
Так, предел обнаружения (открываемый минимум) ионов меди(П) в виде аммиачного комплекса [Cu(NH3)4]2+ при предельной концентрации ионов меди Clim = 4-10–6 г/мл и минимальном объеме предельно разбавленного раствора Vmin = 0,05 мл равен:
m = clim • Vmin • 106 = 4 • 10–6 • 0,05 • 106 = 0,2 мкг = 0,2 γ
Это означает, что если масса ионов меди(П), содержащаяся в 0,05 мл предельно разбавленного раствора при концентрации 4-10–6 г/мл, меньше 0,2 мкг, то невозможно открыть эти ионы указанной аналитической реакцией.
Показатель чувствительности аналитической реакции определяется как
pсlim = – lg clim = – lg (1/Vlim) = lgVlim.
Аналитическая реакция тем чувствительнее, чем меньше ее открываемый минимум, минимальный объем предельно разбавленного раствора и чем больше предельное разбавление. Чувствительность аналитической реакции зависит от природы открываемого вещества и аналитического реагента, температуры, рН среды, присутствия других (особенно – мешающих) веществ.
Необходимо заметить, что в отечественной Государственной Фармакопее чувствительность фармакопейных аналитических реакций обычно характеризуют, указывая предельную чувствительность реакции (в мг или мкг) в 1 мл раствора, т.е. приводя, в сущности, значение clim (cmin) в мг/мл или в мкг/мл. Так, например, чувствительность открытия катионов кальция Са2+ реакцией с оксалатом аммония
Са2+ + (NH4)2C2О4 → СаC2О4 ↓ +2NH4+
характеризуется фразой: «Предельная чувствительность реакции 0,0035 мг (3,5 мкг) кальций-иона в 1 мл раствора». Это означает, что clim = 3,5 мкг/мл = 3,5.10–6 г/мл, Vlim = 1/ clim = 1/(3,5 .10–6) = 2,9.105 мл/г.