Classical methods

Аналитическая химия — это фундаментальный аспект химии, который занимается разделением, идентификацией и количественным определением химических компонентов. Классические методы, также известные как мокрая химия, относятся к традиционным техникам в аналитической химии, которые используются на протяжении многих лет. Эти методы часто изучаются на уровне бакалавриата и закладывают основу для понимания химического анализа. Несмотря на появление сложного оборудования, классические методы остаются актуальными благодаря своей простоте, низкой стоимости и эффективности для определенных типов анализов.

Гравиметрический анализ

Гравиметрический анализ — это техника, которая определяет состав соединения, измеряя его массу. Основная идея заключается в преобразовании анализируемого вещества (анализируемого вещества) в соединение известного состава, его изоляции и взвешивании для расчета его количества в исходной анализируемой пробе.

Принцип гравиметрического анализа

Принцип гравиметрического анализа включает преобразование анализируемого вещества в нерастворимую форму. Эта нерастворимая форма затем фильтруется, промывается, сушится и взвешивается. Например, чтобы определить количество сульфата в образце, сульфат бария BaSO4 можно осадить путем добавления раствора хлорида бария BaCl2. Взвешиванием осажденного сульфата бария можно вычислить количество сульфата в образце.

BaCl 2 + SO 4 2- → BaSO 4 (осадок) + 2Cl -
    

Пример расчета

1. Взвесьте осадок BaSO4.
2. Рассчитайте моли BaSO4 с использованием его молекулярной массы.
3. Определите количество молей SO 4 2-, полученных из молей BaSO 4.
4. Переведите моли SO4 2- в граммы.
    

Визуальный пример

Титриметрия (объемный анализ)

Титриметрия — это аналитический метод, в котором количество вещества в образце определяется путем взаимодействия его с стандартным раствором известной концентрации, называемым титрантом. Количество титранта, необходимое для завершения реакции, предоставляет информацию о количестве аналита в образце.

Типы титрации

• Кислотно-основанная титрация: Используется для определения концентрации кислоты или основания путем нейтрализации с основанием или кислотой. Часто используется индикатор для обозначения конечной точки.
• Окислительно-восстановительная титрация: Это включает передачу электронов между двумя веществами; это включает реакции такие как титрация железа перманганатом калия.
• Комплексонометрическая титрация: Используется для определения концентрации ионов металлов с использованием комплексообразующих агентов, таких как ЭДТА.
• Осадительная титрация: Это включает образование осадка во время реакции, например титрация галогенидов нитратом серебра.

Принцип титрации

Основной принцип титрации заключается в видимой или измеримой конечной точке, соответствующей завершению реакции между титрантом и анализическим веществом. Для кислотно-основных титраций конечная точка часто представлена изменением цвета.

Процесс титрации

1. Подготовьте раствор образца.
2. Добавьте несколько капель индикатора в образец.
3. Титруйте стандартным титрантом, пока цвет индикатора не изменится.
4. Измерьте объем используемого титранта.
    

Визуальный пример установки кислотно-основной титрации

Пример расчета кислотно-основной титрации

1. Запишите начальные и конечные показания бюретки, чтобы рассчитать объем используемого титранта.
2. Чтобы найти неизвестную концентрацию, используйте уравнение M 1 V 1 = M 2 V 2, где
   M1, V1 = концентрация и объем титранта,
   M 2, V 2 = концентрация и объем неизвестного.
    

Колориметрия

Колориметрия — это техника для определения концентрации окрашенного соединения в растворе. Метод основан на законе Бера-Ламберта, который связывает поглощение света со свойствами вещества, через которое проходит свет.

Теория колориметрии

Интенсивность цвета, произведенного соединением, измеряется в соответствии с законом Бера-Ламберта:

A = εlc
    

где A — поглощение, ε — молярное поглощение, l — длина пути, и c — концентрация. Путем измерения поглощения можно определить концентрацию неизвестных образцов.

Метод колориметрии

1. Подготовьте серию стандартных растворов с известными концентрациями.
2. Измерьте поглотительную способность каждого стандарта.
3. Нарисуйте калибровочную кривую поглощения в зависимости от концентрации.
4. Измерьте поглощение неизвестного раствора.
5. Интерполируйте концентрацию неизвестного с калибровочной кривой.
    

Визуальный пример калибровочной кривой

Методы осаждения

Осаждение — это распространенная техника, используемая в классической аналитической химии для выделения вещества в виде твердого осадка из раствора на основе его растворимости. Осажденное твердое вещество затем отфильтровывается из раствора, промывается и взвешивается.

Теория осаждения

Этот процесс включает добавление реагента, который образует нерастворимое соединение с анализируемым веществом. Количественно можно измерить полученный осадок, чтобы определить количество анализируемого вещества в исходном растворе.

Пример реакции осаждения

AgNO 3 + NaCl → AgCl (осадок) + NaNO 3
    

Процедура анализа осадка

1. Растворите образец в подходящем растворителе.
2. Добавьте осадитель для образования нерастворимого соединения.
3. Отфильтруйте осадок, промойте и высушите.
4. Взвесьте высушенный осадок и вычислите количество аналита.
    

Визуальный пример процесса осаждения

Расчет выхода осадка

Выход осадка можно расчитать, используя начальную концентрацию и массу осадка.

Заключение

Классические методы в аналитической химии предоставляют фундаментальную основу для понимания химического анализа. Эти традиционные техники, такие как гравиметрический анализ, титриметрия, колориметрия и методы осаждения, являются важнейшими компонентами обучения в высших учебных заведениях по химии. Они помогают студентам понять принципы химических измерений и основные принципы, лежащие в основе количественного анализа. Несмотря на достижения в области инструментальных методов, классические методы остаются ценными за свою простоту, точность и экономическую эффективность в специфических приложениях.

Комментарии