Analisis kuantitatif ialah Definisi, konsep, kaedah analisis kimia, metodologi dan formula pengiraan

2024 Pengarang: Angel Austin | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 17:53

Analisis kuantitatif ialah sebahagian besar kimia analisis yang membolehkan anda menentukan komposisi kuantitatif (molekul atau unsur) sesuatu objek. Analisis kuantitatif telah meluas. Ia digunakan untuk menentukan komposisi bijih (untuk menilai tahap penulenannya), komposisi tanah, objek tumbuhan. Dalam ekologi, kaedah analisis kuantitatif menentukan kandungan toksin dalam air, udara, dan tanah. Dalam perubatan, ia digunakan untuk mengesan ubat palsu.

Masalah dan kaedah analisis kuantitatif

Tugas utama analisis kuantitatif adalah untuk menetapkan komposisi kuantitatif (peratusan atau molekul) bahan.

Bergantung pada cara masalah ini diselesaikan, terdapat beberapa kaedah analisis kuantitatif. Terdapat tiga kumpulan daripada mereka:

Fizikal.
fiziko-kimia.
Kimia.

Yang pertama adalah berdasarkan pengukuran sifat fizikal bahan - keradioaktifan, kelikatan, ketumpatan, dll. Kaedah fizikal analisis kuantitatif yang paling biasa ialah refraktometri, analisis spektrum sinar-X dan radioaktif.

Yang kedua adalah berdasarkan pengukuran sifat fizikokimia analit. Ini termasuk:

Optik - spektrofotometri, analisis spektrum, kolorimetri.
Kromatografi - kromatografi gas-cecair, pertukaran ion, pengedaran.
Elektrokimia - pentitratan konduktometrik, potensiometrik, koulometrik, analisis pemberat elektro, polarografi.

Kaedah ketiga dalam senarai kaedah adalah berdasarkan sifat kimia bahan ujian, tindak balas kimia. Kaedah kimia terbahagi kepada:

Analisis berat (gravimetri) - berdasarkan penimbangan yang tepat.
Analisis volum (titrasi) - berdasarkan ukuran jilid yang tepat.

Kaedah analisis kimia kuantitatif

Yang paling penting ialah gravimetrik dan titrimetri. Ia dipanggil kaedah klasik analisis kuantitatif kimia.

Kaedah klasik secara beransur-ansur memberi laluan kepada kaedah instrumental. Walau bagaimanapun, mereka tetap yang paling tepat. Ralat relatif kaedah ini hanya 0.1-0.2%, manakala untuk kaedah instrumental adalah 2-5%.

Gravimetri

Intipati analisis kuantitatif gravimetrik ialah pengasingan bahan yang menarik dalam bentuk tulen dan beratnya. Perkumuhan lebih kerapsemuanya dilakukan oleh hujan. Kadangkala komponen yang hendak ditentukan mesti diperolehi dalam bentuk bahan meruap (kaedah penyulingan). Dengan cara ini adalah mungkin untuk menentukan, sebagai contoh, kandungan air penghabluran dalam hidrat kristal. Kaedah pemendakan menentukan asid silisik dalam pemprosesan batuan, besi dan aluminium dalam analisis batuan, kalium dan natrium, sebatian organik.

Isyarat analisis dalam gravimetri - jisim.

Kaedah analisis kuantitatif secara gravimetri merangkumi langkah-langkah berikut:

Pemendakan sebatian yang mengandungi bahan faedah.
Penapisan campuran yang terhasil untuk mengekstrak mendakan daripada supernatan.
Mencuci mendakan untuk menghilangkan supernatan dan menghilangkan kekotoran dari permukaannya.
Mengeringkan pada suhu rendah untuk mengeluarkan air atau pada suhu tinggi untuk menukar sedimen kepada bentuk yang sesuai untuk ditimbang.
Menimbang sedimen yang terhasil.

Keburukan kuantifikasi gravimetrik ialah tempoh penentuan dan bukan selektiviti (reagen pemendakan jarang spesifik). Oleh itu, pemisahan awal adalah perlu.

Pengiraan dengan kaedah gravimetrik

Hasil analisis kuantitatif yang dijalankan oleh gravimetri dinyatakan dalam pecahan jisim (%). Untuk mengira, anda perlu mengetahui berat bahan ujian - G, jisim sedimen yang terhasil - m dan formulanya untuk menentukan faktor penukaran F. Formula untuk mengira pecahan jisim dan faktor penukaran dibentangkan di bawah.

Anda boleh mengira jisim bahan dalam sedimen, untuk ini, faktor penukaran F digunakan.

Faktor gravimetrik ialah nilai tetap untuk komponen ujian dan bentuk gravimetrik tertentu.

Analisis titrimetrik (volumetrik)

Analisis kuantitatif titrimetrik ialah ukuran tepat isipadu larutan reagen yang digunakan untuk interaksi yang setara dengan bahan yang diminati. Dalam kes ini, kepekatan reagen yang digunakan adalah pra-set. Memandangkan isipadu dan kepekatan larutan reagen, kandungan komponen yang diminati dikira.

Nama "titrimetri" berasal daripada perkataan "titer", yang merujuk kepada satu cara untuk menyatakan kepekatan larutan. Titer menunjukkan bilangan gram bahan yang dilarutkan dalam 1 ml larutan.

Pentitratan ialah proses menambahkan larutan secara beransur-ansur dengan kepekatan yang diketahui kepada isipadu tertentu larutan lain. Ia diteruskan sehingga saat bahan bertindak balas antara satu sama lain sepenuhnya. Detik ini dipanggil titik kesetaraan dan ditentukan oleh perubahan warna penunjuk.

Kaedah analisis titrimetri:

Asid-bes.
Redoks.
Pencerapan.
Kompleksometrik.

Konsep asas analisis titrimetri

Istilah dan konsep berikut digunakan dalam analisis titrimetri:

Titran - penyelesaian,yang dituangkan. Kepekatannya diketahui.
Larutan bertitrasi ialah cecair yang ditambah dengan titran. Kepekatannya mesti ditentukan. Larutan yang dititrasi biasanya diletakkan di dalam kelalang, dan titran diletakkan di dalam buret.
Titik kesetaraan ialah momen pentitratan apabila bilangan setara titran menjadi sama dengan bilangan setara bahan yang diminati.
Penunjuk - bahan yang digunakan untuk mewujudkan titik kesetaraan.

Penyelesaian standard dan berfungsi

Titran adalah standard dan berfungsi.

Standard diperoleh dengan melarutkan sampel tepat bahan dalam isipadu air tertentu (biasanya 100 ml atau 1 l) atau pelarut lain. Jadi anda boleh menyediakan penyelesaian:

Natrium Klorida NaCl.

Kalium dikromat K₂Cr₂O_7.

Natrium tetraborat Na₂B₄O₇∙10J_{2 O.}

Asid oksalik H₂C₂O₄∙2H_{2 O.}

Natrium oksalat Na₂C₂O_4.

Asid suksinik H₂C₄H₄O_4.

Dalam amalan makmal, penyelesaian standard disediakan menggunakan fiksanal. Ini ialah sejumlah bahan (atau penyelesaiannya) dalam ampul tertutup. Jumlah ini dikira untuk penyediaan 1 liter larutan. Fixanal boleh disimpan untuk masa yang lama, kerana ia tanpa akses udara, kecuali alkali yang bertindak balas dengan gelas ampul.

Beberapa penyelesaianmustahil untuk memasak dengan kepekatan yang tepat. Sebagai contoh, kepekatan kalium permanganat dan natrium tiosulfat telah berubah semasa pembubaran kerana interaksinya dengan wap air. Sebagai peraturan, penyelesaian inilah yang diperlukan untuk menentukan jumlah bahan yang dikehendaki. Oleh kerana kepekatannya tidak diketahui, ia mesti ditentukan sebelum pentitratan. Proses ini dipanggil standardisasi. Ini ialah penentuan kepekatan penyelesaian berfungsi dengan pentitratan awalnya dengan larutan piawai.

Penstandardan diperlukan untuk penyelesaian:

Asid - sulfurik, hidroklorik, nitrik.
Alkali.
Kalium permanganat.
Nitrat perak.

Pilihan penunjuk

Untuk menentukan titik kesetaraan dengan tepat, iaitu, penghujung pentitratan, anda memerlukan pilihan penunjuk yang betul. Ini adalah bahan yang berubah warna bergantung pada nilai pH. Setiap penunjuk menukar warna larutannya pada nilai pH yang berbeza, dipanggil selang peralihan. Untuk penunjuk yang dipilih dengan betul, selang peralihan bertepatan dengan perubahan pH di kawasan titik kesetaraan, yang dipanggil lompatan pentitratan. Untuk menentukannya, adalah perlu untuk membina lengkung pentitratan, yang mana pengiraan teori dijalankan. Bergantung pada kekuatan asid dan bes, terdapat empat jenis lengkung pentitratan.

Pengiraan dalam analisis titrimetri

Jika titik kesetaraan ditakrifkan dengan betul, bahan titran dan bahan yang dititrasi akan bertindak balas dalam jumlah yang setara, iaitu jumlah bahan yang dititrasi(n_e1) akan sama dengan jumlah bahan yang dititrasi (n_e2): n_e1=n e2_{. Oleh kerana jumlah bahan setara adalah sama dengan hasil darab kepekatan molar setara dan isipadu larutan, maka kesamaan}

C_e1∙V₁=C_e2∙V_{2, di mana:}

-C_{e1 – kepekatan titran biasa, nilai diketahui;}

-V_{1 – isipadu larutan titran, nilai diketahui;}

-C_{e2 – kepekatan normal bahan boleh titrasi, untuk ditentukan;}

-V_{2 – isipadu larutan bahan yang dititrasi, ditentukan semasa pentitratan.}

Selepas pentitratan, anda boleh mengira kepekatan bahan yang diminati menggunakan formula:

C_e2=C_e1∙V₁/ V₂