2. Классификация методов исследования
Первые методы (химические) были разработаны аналитической химией. Эти методы:
1.весовой (гравиметрический) - основан на определении массы веществ вступающих в реакцию или образуется в результате реакции (реакция осаждения, реакция нейтрализации). По изменению pH среды в реакции нейтрализации судят по количеству образовавшихся и вступивших в реакцию веществ.
2. объемный (титрометрический) – основан на изменении объема веществ вступивших или образующихся в результате реакции.
Эти методы позже стали называть классическими, они широко применяются химии, металлургии, народном хозяйстве. При этом оказалось , что классические методы часто не могут удовлетворить новому развитию по быстроте и новым параметрам. Поэтому были разработаны методы измерения других свойств веществ: электрохимических и электрохимических, которые удовлетворили современные требования производства и науки. Появились новые методы анализа: изотопный, адсорбция, электронная микроскопия и многие другие.
Возникли и стали применяться новые химические и физико-химические методы анализа. В настоящее время все методы анализа классифицируются:
Химические
Физические
Физико-химические методы
Химические методы анализа основаны на той или иной химической реакции, в ходе которой определяется масса веществ.
Физические методы анализа основаны на физических принципах или законах. В этих методах химические реакции отсутствуют или имеют второстепенное значение.
К этим методам относятся:
спектральный анализ
электронная микроскопия
рентгеноструктурный анализ
адсорбционная микроскопия (спектрофотомерия, фотометрия, фотокалориметрия)
инфракрасный анализ
электронный парамагнитный резонанс
ядерный магнитный резонанс
люминесценция
потенциометрия
кондуктометрия
кулонометрия
масс спектральный анализ
рефрактометрия
полярометрия
нефелометрия (для определения концентрации веществ)
Физико-химические методы – характерной особенностью более близких к физическим в отличие от обычных химических является то, что в этих методах используется не только химические реакции но и взаимодействие тока или различных полей с веществом.
Все физико-химические методы подразделяются на 3 группы:
оптические
электрохимические методы исследования
хроматографические методы анализа
Главной особенностью физико-химических методов анализа является их очень высокая чувствительность и точность. Чувствительность этих методов достигает 10-14 – 10-15%.
4.ФХМИ
Все ФХМ подразделяются на 3 группы:
-оптические
-электрохимические
-хроматографические
Главной особенностью этих методов является оч высокая чувствительность и точность.
Чувствительность этих методов
К оптическим методам относятся : спектральный анализ, адсорбционная спектроскопия,фотометрия,фотоколометрия, спектрофотометрия,люминисцентный анализ.
К электрохим. Отн.:электровесовой анализ,потенциометрическое титрование , потенциоменрия,амперометрическое титрование,полярографический анализ, кондуктометрическое титрование
Хроматографические методы: ионообменная хр., газовая или газожидкостная хр., жидкостнораспределительная хр., гель-хр., хр. по сродству, хр. на бумаге и т.д.
др. методы: масс-спектральный, радиометричекие, метод изотропной метки.
3.ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА Физические методы анализа основаны на физических принципах или законах. В этих методах химические реакции отсутствуют или имеют второстепенное значение.
С точки зрения практич. применения используют классификацию Ф. м. а.:
1) спектроскопич. методы анализа -атомно-эмиссионная, атомно-абсорбционная, атомно-флуо-ресцентная спектрометрия и др. (например, Атомно-абсорб-ционный анализ, Атомно-флуоресцентный анализ, Инфракрасная спектроскопия, Ультрафиолетовая спектроскопия), рентгеновская спектроскопия, в т. ч. рентгено-флуоресцентный метод и рентгеноспектральный микроанализ, масс-спектрометрия, электронный парамагнитный резонанс и ядерный магнитный резонанс, электронная спектрометрия;
2) ядер-но-физ. и радиохим. методы - радиоактивационный анализ ( Активационный анализ), ядерная гамма-резонансная, или мёссбауэровская спектроскопия, изотопного разбавления метод;
3) прочие методы, например рентгеновская дифрактометрия ( Дифракционные методы).
Достоинства физ. методов: простота пробоподготовки (в большинстве случаев) и качественного анализа проб, большая универсальность по сравнению с хим. и физ.-хим. методами (в т.ч. возможность анализа многокомпонентных смесей), широкий динамич. диапазон (т. е. возможность определения основных, примесных и следовых составляющих), часто низкие пределы обнаружения как по концентрации (до 10-8 % без использования концентрирования), так и по массе (10-10 -10-20 г), что позволяет расходовать предельно малые кол-ва пробы, а иногда проводить неразрушающий анализ. Многие Ф. м. а. позволяют выполнять как валовый, так и локальный и послойный анализ с пространств. разрешением вплоть до моноатомного уровня. Ф. м. а. удобны для автоматизации.
Использование достижений физики в аналит. химии приводит к созданию новых методов анализа. Так, в кон. 80-х гг. появились масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, ядерный микрозонд (метод, основанный на регистрации рентгеновского излучения, возбужденного при бомбардировке исследуемого образца пучком ускоренных ионов, обычно протонов). Расширяются области применения Ф. м. а. природных объектов и техн. материалов. Новый толчок их развитию даст переход от разработки теоретич. основ отдельных методов к созданию общей теории Ф. м. а. Цель таких исследований - выявление физ. факторов, обеспечивающих все связи в процессе анализа. Нахождение точной взаимосвязи аналит. сигнала с содержанием определяемого компонента открывает путь к созданию "абсолютных" методов анализа, не требующих образцов сравнения. Создание общей теории облегчит сопоставление Ф. м. а. между собой, правильный выбор метода для решения конкретных аналит. задач, оптимизацию условий анализа.
16. При поглощении света мол-ла из основного состояния переходит в возбужденное состояние. Возбужденная молекула имеет несколько большие размеры засчет увеличение электрического облака и обладает большим запасом энергии. Молекула в возбужденном состоянии не может находится долго, поэтому она переходит различными путями в основное состояние.
Поглощение света веществом – это внутримолекулярный физический процесс. Поглощение света это одноквантовый молекулярный физический процесс. Квантовый свет поглощается целиком и полностью если мол-ла способна поглотить эти кванты. Свет поглощается исключительно молекулами. При взаимодействии света с веществом проявляется его корпускулярная и волновая природа. Квантовая природа света проявляется в том, что фотон поглощается молекулой целиком и без остатка. Поглощение света в этом смысле является дискретным. Волновая природа света проявляется в том что поглощение света достигается в результате взаимодействия электронного облака молекулы электрическим вектором световой волны. Взаимодействие магнитного вектора с молекулой пренебрежительно мало. Электрический вектор световой волны индуцирует в молекуле дипольный момент, к-й взаимод-т с электр-м вектором. Энергия световой волны расходуется на раскачку или колебательные движения молекулы. В следствии этого энергия световой волны ослабевает, а внутренняя энергия вещества увеличивается.
17. Закон Бугера-Ламберта-Бэра: оптическая плотность вещества прямо пропорциональна концентрации вещества для данной длины волны падающего света.
Ограничения применимости основного закона светопоглащения:
1.он применим только для монохроматного света, т.е. свет определенной длины волны. Монохроматный свет получается в специальных приборах –спектрофотометрах
2.Закон применим для разбавленных растворов когда при изменении концентрации не изм-ся показатель преломления этого вещества.
3.Прямопропорциональная зависимость Д от с будет выполняется для растворов у которых при изменении концентрации не происходит ассоциации, диссоциации, полимеризации и др. При наличии этих процессов изменяется хим-я природа поглощающих центров, а значит изм-ся Е.
4.этот закон выполнен только для параллельного пучка квантов светового потока.
Значение закона: в хим-й промышленности, в народном хозяйстве, в металлургии, в химии и биологии. Этот закон широко исп-ся для определения концентрации разл-х веществ.
1сп-сть поглощения в-в наз-ся зависимость опт-й плотности от частоты падением света.