- •Частина I
- •1 Якісний аналіз
- •1.1 Способи виконання аналітичних реакцій
- •1.2 Умови виконання та чутливість аналітичних реакцій
- •1.3 Посуд і обладнання лабораторії моніторингових досліджень
- •1.4 Правила та техніка виконання окремих аналітичних операцій
- •1.4.1 Нагрівання і випарювання
- •1.4.2 Осадження і фільтрування осадів
- •1.4.3 Центрифугування, промивання і розчинення осаду
- •1.5 Хімічні реактиви та правила поводження з ними
- •Правила роботи і техніка безпеки в лабораторії
- •1.6.1 Загальні правила
- •1.6.2 Робота з кислотами і лугами
- •1.6.3 Робота із шкідливими і отруйними речовинами
- •1.6.4 Робота з горючими речовинами
- •1.6.5 Робота з речовинами, що утворюють вибухові суміші
- •1.7 Перша допомога при нещасних випадках
- •1.8 Якісний аналіз неорганічних сполук
- •Якісний аналіз катіонів
- •Аналіз аніонів
- •Аналіз суміші невідомого складу
- •Лабораторна робота № 1 якісний аналіз неорганічних сполук
- •Якісний аналіз катіонів
- •Реакція алюміній (ііі) – катіону. Дія розчину натрію ацетату.
- •Якісний аналіз аніонів
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторної роботи студентів
- •Частина Il
- •2 Кількісний аналіз
- •2.1 Предмет і задачі кількісного аналізу
- •2.2 Класифікація методів кількісного аналізу
- •3.3 Гравіметричний метод аналізу
- •Методи осадження
- •Методи відгонки
- •Методи виділення
- •Терези і техніка зважування
- •Обладнання і техніка виконання основних операцій
- •Розрахунки в методах гравіметричного аналізу
- •Дослід № 2 визначення масової відсоткової частки вологи в каоліні методом непрямої відгонки
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторної роботи студентів
- •2.4 Титриметричні методи аналізу
- •Класифікація титриметричних методів аналізу за типом хімічних реакцій
- •Класифікація титриметричних методів за способом титрування
- •Техніка та точність аналізу
- •Вимірювання об'ємів розчинів
- •Розрахунки в титриметричних методах аналізу Загальні положення титриметрії
- •Способи виразу концентрації розчинів
- •Розрахункові формули в титриметричному аналізі
- •Загальні правила оформлення лабораторного журналу
- •2.4.1 Кислотно-основне титрування (метод нейтралізації)
- •Дослід № 2 стандартизація розчину хлоридної кислоти за натрію тетраборатом
- •Дослід № 3 визначення молярної концентрації речовини еквівалента натрію гідроксиду в розчині за стандартним розчином хлоридної кислоти
- •Дослід № 4 визначення масової відсоткової частки натрію гідроксиду та натрію карбонату в суміші
- •Дослід № 5 визначення масово-об'ємної частки амоніаку в розчині (зворотне титрування)
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторної роботи студентів
- •2.4.2 Титриметричні методи осадження (осаджувальне титрування)
- •Аргентометрія
- •Метод mopa
- •Дослід № 2 стандартизація розчину 0,1 моль/дм3 аргентуму (і) нітрату за натрію хлоридом
- •Дослід № 3 визначення масової відсоткової частки калію броміду за методом mopa
- •Дослід № 4 визначення масової відсоткової частки натрію хлориду в ізотонічному розчині
- •Метод фаянса-ходакова
- •Дослід № 5 визначення масової відсоткової частки натрію хлориду в препараті
- •2.4.3 Методи комлексоутворення
- •Комплексонометрія (трилонометрія)
- •Дослід № 2 стандартизація розчину 0,05 моль/дм3 трилону б за цинком металічним
- •Дослід № з визначення загальної твердості води
- •Дослід № 4 визначення масових відсоткових часток кальцій(іі)- і магній(іі)-іонів при сумісній присутності
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторної роботи студентів
- •2.4.4 Окисно - відновне титрування
- •2.4.4.1 Перманганатометрія
- •Дослід № 2 стандартизація розчину калію перманганату
- •Дослід № з визначення вмісту гідрогену пероксиду в об'ємі мірної колби
- •Дослід № 4 визначення масової частки ферум(іі)-іона в солі мора
- •Визначення масової відсоткової частки калію нітриту в препараті
- •2.4.4.2 Йодометрія
- •Титранти методу
- •Умови йодометричних визначень
- •Дослід № 2 стандартизація розчину натрію тіосульфату за дикалію дихроматом
- •Дослід № 3 приготування розчину 0,1 моль/дм3 йоду
- •Дослід № 4 стандартизація розчину 0,1 моль/дм3 йоду за стандартним розчином натрію тіосульфату
- •Дослід № 5 визначення масової відсоткової частки аскорбінової кислоти в препараті
- •Дослід № 6 визначення масової відсоткової частки формальдегіду у формаліні (зворотне титрування)
- •Визначення окисників йодометричним методом
- •Визначення масової відсоткової частки купруму (II) сульфату в препараті
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторнот роботи студентів
- •3 Інструментальні методи аналізу
- •3.1 Оптичні методи аналізу
- •3.1.1 Абсорбційні оптичні методи аналізу
- •Молекулярний абсорбційний аналіз
- •Колориметрія
- •Фотоколориметрія
- •Спектрофотометрія
- •Методика виконання кількісних визначень методами фотоколориметрії і спектрофотометрії
- •Підготовка розчинів для аналізу
- •Фотометрування еталонних розчинів на фотоелектроколориметрі або спектрофотометрі
- •Результати вимірювання оптичної густини розчинів при різних довжинах хвиль
- •Результати вимірювання оптичної густини розчинів при різній їх концентрації
- •Фотометрування досліджуваного розчину і обчислення результатів кількісного визначення
- •Теоретичні питання
- •Лабораторна робота № 8 приклади фотометричних визначень
- •Визначення масової відсоткової частки дикалію дихромату в реактиві методом фотоколориметри
- •1. Приготування стандартного розчину досліджуваної речовини, що містить 0,1 мг дикалію дихромату в 1 см3
- •2. Приготування серії еталонних розчинів
- •1. Приготування еталонних розчинів феруму (III) моносульфоса- ліцилату
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторної роботи студентів
- •3.1.2 Рефрактометрія
- •Апаратура
- •Методика вимірювання показника заломлення
- •Лабораторна робота № 9 приклади визначень рефрактометричним методом
- •Контроль якості приготовлених розчинів і термінів зберігання концентрованих розчинів
- •Межи показників заломлення і терміни придатності концентрованих розчинів лікарських речовин
- •Дослід № 2 визначення концентрації етанолу в спиртово - водних розчинах рефрактометричним методом
- •Показники заломлення спиртово – водних розчинів при температурі 200с
- •Дослід № 3 визначення концентрації глюкози у водних розчинах
- •Дослід № 4 визначення концентрації калію броміду або гексаметилентетраміну у водних розчинах
- •Дослід № 5 визначення концентрацій магнію сульфату і калію броміду в суміші сполученням об'ємного та рефрактометричного методів
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторної роботи студентів
- •3.2 Електрохімічні методи аналізу
- •Потенціометрія
- •Класифікація потенціометричних методів аналізу
- •Апаратура
- •Методика потенціометричних вимірювань
- •Теоретичні питання
- •Визначення вмісту нітрат - іонів у твердій пробі методом іонометри
- •Контрольні питання до аудиторної та по3ааудиторної роботи студентів
- •3.3 Хроматографія
- •3.3.1 Розподільна хроматографія
- •Розподільна хроматографія на папері
- •Розподільна хроматографія в тонкому шарі сорбенту
- •Обладнання
- •Методика проведення хроматографічних визначень
- •Підготовка хроматографічної камери
- •2. Підготовка хроматографічного паперу і пластин
- •3.Нанесення розчинів речовин, що досліджуються
- •4. Проявлення хроматограм і обчислення хроматографічних констант
- •3.3.2 Осадова хроматографія
- •3.3.3 Іонообмінна хроматографія
- •Дослід № 2 визначення масової відсоткової частки натрію або калію хлориду
- •Контрольні питання до аудиторної та позааудиторної роботи студентів
- •Список використаної літератури
Колориметрія
Метод побудований на візуальному порівнянні забарвлень розчинів різних концентрацій за допомогою нескладних приладів.
У колориметрії, як правило, використовують методи:
порівнювання;
стандартних серій;
колориметричного титрування.
За методом порівнювання співвідносять забарвлення досліджуваного та стандартного розчинів, змінюючи товщину шару до одержання забарвлення однакової інтенсивності.
Розрахунок концентрації досліджуваного розчину Cx проводять за формулою:
Cх = Сст · hст / hх,
де Сст – концентрація стандартного розчину;
hст і hх – товщина шару стандартного та досліджуваного розчинів відповідно.
У методі стандартних серій готують серію стандартних розчинів з точно відомим вмістом досліджуваної речовини і порівнюють інтенсивність їх забарвлень з інтенсивністю забарвлення досліджуваного розчину за певних умов (однакова товщина шару). Про концентрацію досліджуваного розчину судять за збігом інтенсивності його забарвлення з інтенсивністю забарвлення певного стандартного розчину.
Колориметричне титрування ґрунтується на порівнюванні інтенсивностей забарвлень досліджуваного розчину та розчину, що містить усі речовини, крім досліджуваної, при додаванні до останнього розчину досліджуваної речовини з відомою концентрацією.
Фотоколориметрія
Фотоколориметрія побудована на вимірюванні поглинання немонохроматичного світла, що проходить крізь розчин за допомогою приладів, які називають фотоелектроколориметрами (ФЕК). Немонохроматичне випромінювання з вузьким діапазоном довжин хвиль одержують за допомогою світлофільтрів. Інтенсивність немонохроматичного випромінювання визначають за величиною струму, який виникає у фотоелементі. Шкала цих приборів градуйована у величинах оптичної густини D та відсотках пропускання Т. Величина T дорівнює відношенню І/І0. Зв'язок між величинами D і Т виражають рівнянням:
D = - lg Т
Найбільш розповсюдженими є дві принципові схеми фотоелектроколориметрів:
- однопроменева - з одним фотоелементом;
- двопроменева — з двома фотоелементами.
Друга схема дозволяє уникнути помилок, які пов'язані з коливаннями напруги в мережі та зміною внаслідок цього фотострумів. У цілому відносна помилка фотоелектроколориметричних вимірювань не перевищує 3 %.
При розробці методик фотометричних визначень слід враховувати ряд факторів:
-вибір світлофільтрів здійснюють таким чином, щоб максимум поглинання розчину (максимум на кривій світлопоглинання) відповідав мінімуму поглинання світлофільтра;
-визначення умов виконання фотометричної реакції (рН, природа і кількість реагенту та інші), які дозволяють отримувати стійкі за часом і достатньо високі значення оптичної густини.
Максимально відтворювані результати при мінімальній помилці визначення на фотоелектроколориметрах мають місце, коли оптична густина знаходиться в інтервалі 0,2- 0,7.
Спектрофотометрія
Відмінність цього методу від фотоколориметри полягає в тому, що аналіз здійснюють за поглинанням речовинами монохроматичного випромінювання у видимій, УФ- і ІЧ-ділянках спектра.
Якісний аналіз речовин за їх спектрами поглинання проводять двома способами:
- за відомими параметрами спектра поглинання досліджуваної речовини;
- порівнянням спектрів поглинання розчину стандартної речовини і розчину досліджуваної речовини одного й того ж складу.
Застосування в аналізі методу спектрофотометрії, як і інших фотометричних методів, ґрунтується на використанні для визначення концентрацій речовин закону Бугера – Ламберта - Бера. На відміну від фотоколориметричних визначень у спектрофотометрії можна аналізувати не тільки забарвлені, але й безбарвні розчини. В останньому випадку аналіз проводять не у видимій, а в УФ- або ІЧ-ділянках спектра.
Спектрофотометричні методи в порівнянні з фотоколориметричними дозволяють вирішити більш широке коло питань:
— одночасове кількісне визначення декількох компонентів багатокомпонентних сумішей;
— визначення складу і констант стійкості комплексних сполук;
— визначення констант іонізації кислот, основ та ін.
Основним видом приладів для спектрофотометрії є спектрофотометри, в яких на відміну від фотоелектроколориметрів монохроматизація забезпечується не світлофільтрами, а спеціальними оптичними пристроями — монохроматорами, які дозволяють безперервно змінювати довжину хвилі електромагнітного випромінювання, що проходить крізь розчин, який аналізують. Сучасні спектрофотометри, як і ФЕКи, мають дві принципові схеми — одно- і двопроменеву і складаються, як правило, з п'яти основних вузлів:
джерела видимого, ІЧ- або УФ-випромінювання;
монохроматора (призми або дифракційної ґратки);
кюветного відділення з кюветами;
фотоелементів;
індикатора сигналу фотоструму (гальванометр, цифровий вольтметр, мікропроцесор).
У спектрофотометричному аналізі, як і у фотоколориметрії, необхідно створювати оптимальні умови для досягнення певної точності і відтворюваності результатів. Відносна помилка спектрофотометричних визначень індивідуальних речовин не перевищує 2 %.
При вимірюваннях у видимій та УФ-ділянках спектра придатні розчинники, які не містять домішок, що поглинають у цій спектральній ділянці. Як розчинники використовують воду, спирти, хлороформ, розчини кислот та лугів.
Концентрацію розчину та товщину шару підбирають таким чином, щоб значення оптичної тгустини знаходилося у межах 0,2 – 0,7, що забезпечує мінімальну помилку вимірювань.
У кількісному аналізі використовують так звані аналітичні смуги поглинання, які повинні мати достатньо високий показник поглинання для індивідуальної речовини (використовують максимум або мінімум смуги поглинання).
Використання ділянок крутого спаду або підйому кривої призводить до більших помилок вимірювань. У випадку наявності інших компонентів у розчині обрана смута по можливості не повинна накладатися на смуги інших компонентів.
З метою перевірки правильності показань спектрофотометрів використовують стандартний зразок дикалію дихромату, з якого готують розчин, що містить 60,06 мг зазначеного зразка в одному літрі розчину, який готують за допомогою розчину сульфатної кислоти (концентрація 0,005 моль/дм3).
Величини оптичних густин для зазначеного розчину при різних довжинах хвиль повинні відповідати наведеним у таблиці:
λ, нм |
235 |
257 |
313 |
350 |
D |
0,748 |
0,845 |
0,292 |
0,640 |
Основні методи визначення концентрації розчинів за допомогою абсорбційної спектрофотометрії:
> метод порівняння оптичної густини стандартного і досліджуваного розчинів
Вимірюють оптичну густину досліджуваного та стандартного розчинів (концентрація останнього повинна бути близькою до концентрації досліджуваного розчину). Розрахунок концентрації досліджуваного розчину Cx здійснюють за формулою:
Cx = Dx · C0 / D0,
де Dx та D0 — оптична густина досліджуваного та стандартного розчинів відповідно; C0 — концентрація стандартного розчину;
> метод градуювального графіка
Готують серію стандартних розчинів із стандартного зразка та будують градуювальний графік у координатах D – C. Вимірюють оптичну густину досліджуваного розчину та визначають його концентрацію за допомогою калібрувального графіка;
> метод визначення за середнім значенням молярного коефіцієнта поглинання
Визначають оптичну густину досліджуваного розчину і розраховують його концентрацію за допомогою рівняння основного закону світлопоглинання;
> метод домішок
Вимірюють оптичну густину досліджуваного розчину Dx. Після цього в нього вносять домішку речовини, що досліджується Cx, і визначають оптичну густину одержаного розчину D'. Розрахунок концентрації досліджуваного розчину Cx здійснюють за формулою:
Cx = Dx · C' / (D' - Dx).
У разі, коли домішку вводять у вигляді розчину стандартного зразка речовини, необхідно враховувати змінення об'єму досліджуваного розчину;
> метод фотометричного (спектрофотометричного) титрування
Посереднім методом визначення концентрацій, аналогічним для фотоелектро- і для спектрофотометрії, є метод фотометричного (спектрофотометричного) титрування. Фотометричне титрування - один з різновидів титриметричного аналізу, при якому точку еквівалентності визначають за заломленням на кривій титрування, побудованій у координатах: оптична густина, D - об'єм титранту, V. Оскільки цей метод менш чутливий, ніж абсолютні фотометричні методи, його застосовують при визначенні великих кількостей досліджуваних речовин у пробі.
При високих концентраціях розчинів досліджуваних речовин, коли оптична густина стає більшою від одиниці, різко зростає похибка спектрофотометричних вимірювань. її можна зменшити, якщо використовується метод диференційної спектрофотометрії. Цей метод відрізняється від звичайної фотометрії тим, що як розчин порівняння в ньому використовують не розчинник або розчин «холостої» проби, а розчин досліджуваної речовини або його аналітичної форми. При цьому концентрації досліджуваного розчину і розчину порівняння повинні бути близькими. Цей метод дозволяє розширити діапазон фотометричних визначень. Так, якщо розчин порівняння має оптичну густину Dnop = 1,2, а досліджуваний розчин Dx = 1,6, тоді при вимірюванні оптичної густини досліджуваного розчину відносно оптичної густини розчину порівняння одержують оптичну густину досліджуваного розчину, яка дорівнює різниці вказаних оптичних густин, тобто 0,4. При цьому результат попадає в ділянку шкали оптичних густин 0,2 - 0,7, де похибка вимірювань буде мінімальною.
Визначення концентрації досліджуваного розчину Cx здійснюють за градуювальним графіком. Для його побудування вимірюють оптичні густини серії стандартних розчинів досліджуваної речовини відносно розчину порівняння з концентрацією C0. Розрахунок Cx можна зробити також за формулою:
Cx = Dx ·F + C0,
F – аналітичний фактор, який розраховують наступним чином: F = (Cx - C0) / D0, вимірюють оптичні густини ряду стандартних розчинів досліджуваної речовини відносно розчину порівняння з концентрацією C0; при цьому використовують середню величину F.
Екстракційно-фотометричний метод побудований на поєднанні екстракції досліджуваної речовини з подальшим її фотометричним визначенням. Метод дозволяє визначати малі кількості одних речовин у присутності великих кількостей інших. Цим методом часто визначають малі кількості домішок. При цьому метод дозволяє не тільки виділити домішки, а також концентрувати їх.