Kwantitatiewe analise is Definisie, konsep, chemiese metodes van ontleding, metodologie en berekeningsformule

2024 Outeur: Angel Austin | [email protected]. Laas verander: 2024-01-02 17:39

Kwantitatiewe analise is 'n groot gedeelte van analitiese chemie wat jou toelaat om die kwantitatiewe (molekulêre of elementêre) samestelling van 'n voorwerp te bepaal. Kwantitatiewe analise het wydverspreid geword. Dit word gebruik om die samestelling van erts te bepaal (om die graad van hul suiwering te bepaal), die samestelling van gronde, plantvoorwerpe. In ekologie bepaal kwantitatiewe ontledingsmetodes die inhoud van gifstowwe in water, lug en grond. In medisyne word dit gebruik om vals middels op te spoor.

Probleme en metodes van kwantitatiewe analise

Die hooftaak van kwantitatiewe analise is om die kwantitatiewe (persentasie of molekulêre) samestelling van stowwe vas te stel.

Afhangende van hoe hierdie probleem opgelos word, is daar verskeie metodes van kwantitatiewe analise. Daar is drie groepe van hulle:

• Fisiek.
• Fisies-chemies.
• Chemies.

Die eerste is gebaseer op die meting van die fisiese eienskappe van stowwe - radioaktiwiteit, viskositeit, digtheid, ens. Die mees algemene fisiese metodes van kwantitatiewe analise is refraktometrie, X-straalspektrale en radioaktiewe analise.

Die tweede is gebaseer op die meting van die fisies-chemiese eienskappe van die analiet. Dit sluit in:

• Opties - spektrofotometrie, spektrale analise, kolorimetrie.
• Chromatografiese - gas-vloeistofchromatografie, ioonuitruiling, verspreiding.
• Elektrochemies - konduktometriese titrasie, potensiometriese, coulometriese, elektrogewiganalise, polarografie.

Die derde metodes in die lys metodes is gebaseer op die chemiese eienskappe van die toetsstof, chemiese reaksies. Chemiese metodes word verdeel in:

• Gewigsanalise (gravimetrie) - gebaseer op akkurate weeg.
• Volume-analise (titrasie) - gebaseer op akkurate meting van volumes.

Metodes van kwantitatiewe chemiese analise

Die belangrikste is gravimetries en titrimetries. Dit word klassieke metodes van chemiese kwantitatiewe analise genoem.

Geleidelik maak klassieke metodes plek vir instrumentele. Hulle bly egter die akkuraatste. Die relatiewe fout van hierdie metodes is slegs 0,1-0,2%, terwyl dit vir instrumentele metodes 2-5%. is.

Gravimetrie

Die kern van gravimetriese kwantitatiewe analise is die isolasie van die stof van belang in sy suiwer vorm en sy weeg. Uitskeiding meer gereeldalles uitgevoer deur neerslag. Soms moet die komponent wat bepaal moet word in die vorm van 'n vlugtige stof (distillasiemetode) verkry word. Op hierdie manier is dit moontlik om byvoorbeeld die inhoud van kristallisasiewater in kristallyne hidrate te bepaal. Die neerslagmetode bepaal siliciumsuur in die verwerking van gesteentes, yster en aluminium in die ontleding van gesteentes, kalium en natrium, organiese verbindings.

Analitiese sein in gravimetrie - massa.

Die metode van kwantitatiewe analise deur gravimetrie sluit die volgende stappe in:

1. Presipitasie van 'n verbinding wat die stof van belang bevat.
2. Filtrasie van die resulterende mengsel om die neerslag uit die supernatant te onttrek.
3. Was die neerslag om die supernatant uit te skakel en onsuiwerhede van die oppervlak te verwyder.
4. Droog by lae temperature om water te verwyder of by hoë temperature om die sediment om te skakel in 'n vorm wat geskik is vir weeg.
5. Weeg die resulterende sediment.

Nadele van gravimetriese kwantifisering is die duur van die bepaling en nie-selektiwiteit (presipiterende reagense is selde spesifiek). Daarom is 'n voorlopige skeiding nodig.

Berekening met gravimetriese metode

Die resultate van die kwantitatiewe analise wat deur gravimetrie uitgevoer is, word uitgedruk in massabreuke (%). Om te bereken, moet jy die gewig van die toetsstof - G, die massa van die resulterende sediment - m en sy formule vir die bepaling van die omskakelingsfaktor F ken. Die formules vir die berekening van die massafraksie en die omskakelingsfaktor word hieronder aangebied.

Jy kan die massa van 'n stof in die sediment bereken, hiervoor word die omskakelingsfaktor F gebruik.

Die gravimetriese faktor is 'n konstante waarde vir 'n gegewe toetskomponent en gravimetriese vorm.

Titrimetriese (volumetriese) analise

Titrimetriese kwantitatiewe analise is 'n akkurate meting van die volume van 'n reagensoplossing wat verbruik word vir 'n ekwivalente interaksie met 'n stof van belang. In hierdie geval is die konsentrasie van die reagens wat gebruik word vooraf ingestel. Gegewe die volume en konsentrasie van die reagensoplossing, word die inhoud van die komponent van belang bereken.

Die naam "titrimetries" kom van die woord "titer", wat verwys na een manier om die konsentrasie van 'n oplossing uit te druk. Die titer wys hoeveel gram van die stof in 1 ml oplossing opgelos is.

Titrasie is die proses om 'n oplossing met 'n bekende konsentrasie geleidelik by 'n spesifieke volume van 'n ander oplossing te voeg. Dit word voortgesit tot die oomblik wanneer die stowwe heeltemal met mekaar reageer. Hierdie moment word die ekwivalensiepunt genoem en word bepaal deur die verandering in kleur van die aanwyser.

Titrimetriese ontledingsmetodes:

• Suur-basis.
• Redox.
• Nederslag.
• Kompleksometries.

Basiese konsepte van titrimetriese analise

Die volgende terme en konsepte word in titrimetriese analise gebruik:

• Titrant - oplossing,wat geskink word. Die konsentrasie daarvan is bekend.
• Getitreerde oplossing is 'n vloeistof waarby 'n titrant gevoeg word. Die konsentrasie daarvan moet bepaal word. Die getitreerde oplossing word gewoonlik in die fles geplaas, en die titrant word in die buret geplaas.
• Die ekwivalensiepunt is die oomblik van titrasie wanneer die aantal ekwivalente van die titrant gelyk word aan die aantal ekwivalente van die stof van belang.
• Aanwysers - stowwe wat gebruik word om die ekwivalensiepunt vas te stel.

Standaard en werkende oplossings

Titrante is standaard en werk.

Standaards word verkry deur 'n presiese monster van 'n stof in 'n sekere (gewoonlik 100 ml of 1 l) volume water of 'n ander oplosmiddel op te los. So jy kan oplossings voorberei:

• natriumchloried NaCl.
• Kaliumdichromaat K₂Cr₂O_7.
• natriumtetraboraat Na₂B₄O₇∙10H_{2 O.}
• Oxalic acid H₂C₂O₄∙2H_{2 O.}
• natriumoksalaat Na₂C₂O_4.
• barnsteensuur H₂C₄H₄O_4.

In laboratoriumpraktyke word standaardoplossings met behulp van fixanals voorberei. Dit is 'n sekere hoeveelheid van 'n stof (of die oplossing daarvan) in 'n verseëlde ampul. Hierdie hoeveelheid word bereken vir die voorbereiding van 1 liter oplossing. Fixanal kan lank gestoor word, want dit is sonder lugtoegang, met die uitsondering van alkalies wat met die glas van die ampul reageer.

Sommige oplossingsonmoontlik om te kook met presiese konsentrasie. Byvoorbeeld, die konsentrasie van kaliumpermanganaat en natriumtiosulfaat verander reeds tydens ontbinding as gevolg van hul interaksie met waterdamp. As 'n reël is dit hierdie oplossings wat nodig is om die hoeveelheid van die gewenste stof te bepaal. Aangesien hul konsentrasie onbekend is, moet dit voor titrasie bepaal word. Hierdie proses word standaardisering genoem. Dit is die bepaling van die konsentrasie van werkende oplossings deur hul voorlopige titrasie met standaardoplossings.

Standardisering word vir oplossings vereis:

• sure - swawelsuur, soutsuur, salpeter.
• Alkalis.
• Kaliumpermanganaat.
• Silwernitraat.

Aanwyserkeuse

Om die ekwivalensiepunt akkuraat te bepaal, dit wil sê die einde van die titrasie, benodig jy die regte keuse van aanwyser. Dit is stowwe wat hul kleur verander na gelang van die pH-waarde. Elke aanwyser verander die kleur van sy oplossing teen 'n ander pH-waarde, wat die oorgangsinterval genoem word. Vir 'n behoorlik geselekteerde aanwyser, val die oorgangsinterval saam met die verandering in pH in die gebied van die ekwivalensiepunt, wat die titrasiesprong genoem word. Om dit te bepaal, is dit nodig om titrasiekrommes te konstrueer, waarvoor teoretiese berekeninge uitgevoer word. Afhangende van die sterkte van die suur en basis, is daar vier tipes titrasiekurwes.

Berekeninge in titrimetriese analise

As die ekwivalensiepunt korrek gedefinieer is, sal die titrant en die getitreerde stof in 'n ekwivalente hoeveelheid reageer, dit wil sê die hoeveelheid van die titrerende stof(n_e1) sal gelyk wees aan die hoeveelheid van die getitreerde stof (n_e2): n_e1=n e2_{. Aangesien die hoeveelheid van die ekwivalente stof gelyk is aan die produk van die molêre konsentrasie van die ekwivalent en die volume van die oplossing, dan is die gelykheid}

C_e1∙V₁=C_e2∙V_{2, waar:}

-C_{e1 – normale titrantkonsentrasie, bekende waarde;}

-V_{1 – volume titrantoplossing, bekende waarde;}

-C_{e2 – normale konsentrasie van die titreerbare stof, moet bepaal word;}

-V_{2 – die volume van die oplossing van die getitreerde stof, bepaal tydens die titrasie.}

Na titrasie kan jy die konsentrasie van die stof van belang bereken deur die formule: te gebruik

C_e2=C_e1∙V₁/ V₂

Voer titrimetriese analise uit

Die metode van kwantitatiewe chemiese ontleding deur titrasie sluit die volgende stappe in:

1. Voorbereiding van 0,1 n standaardoplossing uit 'n monster van die stof.
2. Voorbereiding van ongeveer 0,1 N werkende oplossing.
3. Standardisering van die werkende oplossing volgens die standaardoplossing.
4. Titrasie van die toetsoplossing met die werkende oplossing.
5. Maak die nodige berekeninge.