6. Физико - химические методы анализа.

Физико-химические методы анализа основаны на изучении физических явлений, которые происходят при химических реакциях. К ним относятся хроматографические , электрохимические ,спектроскопические , оптические методы анализа.

6.1. Хроматографические – это физико-химические методы разделения веществ, основанные на распределении компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной. Неподвижной фазой (стационарной) обычно слу-жит твердое вещество (его часто называют сорбентом) или пленка жидкости,

нанесенная на твердое вещество. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу.Метод позволяет разделять многокомпонентную смесь, идентифицировать компоненты и определять ее количественный состав.

6.2. Электрохимические методы анализа основаны на изучении и использовании процессов, протекающих на поверхности электрода или в приэлектродном пространстве. Любой электрический параметр (потенциал, сила тока, сопротивление и др.), функционально связанный с концентрацией анализируемого раствора и поддающийся правильному измерению, может служить аналитическим сигналом.

6.3.Спектроскопические методы анализа представляют собой физические методы, основанные на взаимодействии электромагнитного излучения с веществом. Это взаимодействие приводит к различным энергетическим переходам, которые регистрируются экспериментально в виде поглощения излучения, отражения и рассеяния электромагнитного излучения.

6.4. Фотометрические методы – это методы качественного и количественного анализа, основанные на измерении интенсивности пропускания, поглощения или рассеяния инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения исследуемым веществом. К фотометрическим методам анализа относят атомно-абсорбционный анализ, фотометрию пламени, турбидиметрию, нефелометрию, люминесцентный анализ, спектроскопию отражения и молекулярно-абсорбционный фотометрический анализ.

Фотометрические методы анализа используются для исследования состава и свойств жидкостей, токсинов, пищевых продуктов, этим методом определяют концентрации ионов в растворе. Эти методы анализа основаны на сравнении поглощения или пропускании света стандартным и исследуемым окрашенным растворами. В основе метода лежит закон Бугера-Ламберта-Бера, который выражается уравнением

D = e ´ C ´ L (1)

где D - оптическая плотность; D = lgI₀/I, I₀ – интенсивность светового потока после прохождения через раствор; С – концентрация растворенного вещества, моль/л; L – толщина поглощающего слоя, см; e - молярный коэффициент поглощения.

Соотношение I/I₀ характеризует прозрачность раствора и называется пропусканием Т. Если величина Т отнесена к толщине слоя 1 см, то она называется коэффициентом пропускания, т.е. D = -lgT.

Закон Бугера-Ламберта-Бера справедлив только для монохроматического излучения в средах с постоянным показателем преломления. Если раствор пропускает свет в соответствии с законом, то на графике зависимости оптической плотности от концентрации получается прямая линия, идущая от начала координат (рис. 1).

О тклонения от прямолинейности не означают, что система не пригодна для колориметрического анализа. Полученная по экспериментальным данным зависимость D = f (C) в виде кривой может служить калибровочным графиком. С помощью этой кривой по оптической плотности раствора можно определить концентрацию определенного компонента в растворе.

Примеры решения задач

Пример 11. Светопропускание исследуемого раствора равно 80%. Вычислить оптическую плотность этого раствора.

Решение:

Вычисление проводится по формуле: D = -lgT. I = - lg 0.8 = 0.097.

Пример 12. Коэффициент молярного поглощения KMnO₄ при длине волны 546 нм равен 2420. Оптическая плотность исследуемого раствора в кювете толщиной слоя 2 см равна 0.80. Чему равен Т(KMnO₄/Mn), г/мл.

Решение. Из уравнения (1) вычисляем молярную концентрацию:

C(KMnO₄) = 0.8/2420´2 = 1.65×10^-4 моль/л.

Т(KMnO₄/Mn) = C(KMnO₄)´M(Mn)/100 = 1.65×10^-4´55/1000 = 9.08×10^-6 г/

Лабораторная работа №9