Основні теоретичні відомості. Кількісний хімічний аналіз поділяється на загальний (елементний) і фазовий

Кількісний хімічний аналіз поділяється на загальний (елементний) і фазовий. Метою першого є встановлення загального вмісту елементів, іонів або найбільш простих сполук (наприклад оксидів), які входять до складу речовини. Однак для оцінки хімічного складу речовини і характеристики його властивостей не завжди достатньо знання загального вмісту елементів, оскільки кожний з них може входити до різних сполук (фаз). Тому часто необхідно вияснити, у складі саме яких сполук, фракцій чи мінералів знаходяться ті чи інші елементи. Відповідь на ці запитання є завданням фазового аналізу.

В основі хімічних (класичних) методів як кількісного, так і якісного аналізу лежать хімічні реакції. Взявши певну наважку речовини g і перевівши її у розчин, шляхом хімічного аналізу визначають масу m_x компоненту X. Після цього обчислюють масову частку ω_x, %:

Представниками хімічних методів аналізу є гравіметрія і титриметрія.

В фізичних методах аналізу хімічні реакції не відбуваються, або мають другорядне значення. У більшості фізичних методів немає потреби брати наважку речовини, оскільки вимірюють властивості систем, які безпосередньо залежать від концентрації компонента в розчині, суміші, руді, сплаві тощо. Серед фізичних методів аналізу слід відмітити денситометрію, емісійну спектроскопію, рефрактометрію, мас-спектроскопію та багато інших.

Фізико-хімічні методи аналізу займають проміжне місце між методами, описаними вище. Принциповою ознакою їх є те, що компонент, який аналізується, вступає в хімічну, часто електрохімічну реакцію, а її ефект визначається фізичними методами за допомогою достатньо складних приладів.

Важливими характеристиками будь-якого методу аналізу є його чутливість і точність визначення. Під чутливістю методу розуміють мінімальну кількість компоненту, яка може бути визначена в одиниці маси чи об’єму речовини за допомогою цього методу. Точність аналізу зазвичай виражається величинами абсолютної та відносної похибок:

D = x _i – μ,

де: D – абсолютна похибка (в тих самих одиницях, що й величина, яка визначається);

D – відносна похибка, %;

x _i – одиничний вимір;

μ – дійсне значення.

Для оцінки точності методів кількісного аналізу розрізняють дві сторони цього поняття: правильність і відтворюваність. Правильність характеризує відповідність результатів аналізу і дійсного вмісту компонента. Відтворюваність характеризує розкид окремих результатів відносно середньої (або дійсної) величини. Хороша відтворюваність свідчить про низький рівень випадкових похибок, проте не виключає можливість суттєвих систематичних помилок.

Серед різних методів оцінки відтворюваності результатів частіш за все використовують відхилення від середнього

,

,

де: n – кількість вимірів,

і стандартне відхилення виборки (середня квадратична помилка) S:

.

Експериментальні результати, як і результати розрахунків, слід виражати тільки значущими цифрами. Значущими називаються усі достовірно відомі цифри плюс перша з недостовірних. Отже, всі результати слід округляти до першої недостовірної цифри. Нуль в цифрі може бути значущим і незначущим. Нулі, які стоять на початку числа, завжди незначущі (число 0,01, наприклад, містить одну значущу цифру). Нулі, які стоять між цифрами, завжди значущі. Наприклад, в числі 0,508 три значущі цифри. Щодо нулів, які стоять у числі після коми, вони можуть бути значущими і незначущими. Рекомендується у таких випадках привести число до нормального виду. Число 200 можна записати як 2·10², 2,0·10² і 2,00·10². У першому випадку число має 1, у другому - 2, у третьому – 3 значущі цифри.

При округленні чисел слід залишати таку кількість значущих цифр, які є в доданку, від’ємнику або добутку найменшими. Приклади:

50,1 + 2 + 0,55 = 53; 4·10^-5 + 3,00·10^-2 + 1,5·10^-4 = 0,004·10^-2 + +3,00·10^-2 + 0,015·10^-2 = 3,019·10^-2 = 3,02·10^-2 ;

1,5·2,35 = 3,525 = 3,5.

Рекомендується заокруглювати кінцевий результат після виконання усіх арифметичних дій.

Контрольні питання, запитання та завдання

1. При гравіметричному визначенні барію студент загубив при перенесенні на фільтр 2,1 мг осаду сульфату барію. Знайдіть абсолютну і відносну похибки, якщо вихідна проба містила 0,3400 г барію.

2. Втрата кальцію за рахунок розчинності при гравіметричному визначенні у вигляді оксалату складає 1,2 мг. Чому дорівнює відносна похибка визначення кальцію у вапняку з вмістом 51,5% СаО, якщо маса проби, взятої для аналізу, складала 0,5500 г?

3. При виплавці легованої сталі визначали вміст вуглецю в окремих пробах і одержали наступні результати (%): 0,42; 0,44; 0,47; 0,41; 0,44; 0,43; 0,40; 0,43. Знайдіть відхилення від середнього і стандартне відхилення.

4. Студент одержав наступні результати при титруванні розчину соди соляною кислотою (см³): 10,3; 10,3; 10,2; 10,5; 10,4. Знайдіть відхилення від середнього і стандартне відхилення виборки.

5. Скільки значущих цифр міститься в числах 125,4; 0,012; 904; 2·10^-2 ; 3,51·10³ ; 3,00·10^-4 ?

6. Представте у нормальному вигляді числа 10000 і 1200, зважаючи на те, що недостовірною є четверта значуща цифра.

7. Знайдіть суми чисел (результат заокругліть):

а) 6,75 + 0,443 + 15,28;

б) 0,10 + 0,1 + 10;

в) 1,153 + 2,127 + 3,150;

г) 4,183·10^-2 + 3,1·10^-3 + 5,13·10^-5.

8. Знайдіть різниці чисел (результат заокругліть):

а) 9,4514 – 9,0012;

б) 1,1315 – 0,8355;

в) 10,1412 – 10,0.

9. Чому дорівнює концентрація хлорид – іонів у розчині, який одержаний зливанням рівних об’ємів розчинів 2·10^{-5 М NaCl, 0,33·10-4 M KCl і 5,0·10-6 M HCl?}

10. При визначенні міді у сплаві йодометричним методом на титрування аліквоти 10,00 см³ розчину, який одержано розчиненням наважки 0,2000 г в об’ємі 100,0 см³, витрачено 8,53 см³ 0,0100 М розчину тіосульфату натрію. Обчисліть вміст міді в сплаві (молярна маса еквіваленту міді 63,54 г/моль).

Поиск по сайту: