Меню Рубрики

Методы анализа вещества какие есть методы

Изучение веществ — достаточно сложное и интересное дело. Ведь в чистом виде они в природе практически никогда не встречаются. Чаще всего это смеси сложного состава, в которых разделение компонентов требует определенных усилий, навыков и оборудования.

После разделения не менее важно правильно определить принадлежность вещества к тому или иному классу, то есть идентифицировать его. Определить температуры кипения и плавления, рассчитать молекулярную массу, проверить на предмет радиоактивности и так далее, в общем, исследовать. Для этого используются разные способы, в том числе и физико-химические методы анализа. Они достаточно разнообразны и требуют применения, как правило, особого оборудования. О них и пойдет речь дальше.

Что собой представляют подобные способы идентификации соединений? Это такие методы, в основу которых положена прямая зависимость всех физических свойств вещества от его структурного химического состава. Так как эти показатели строго индивидуальны для каждого соединения, то физико-химические методы исследования крайне эффективны и дают 100 % результат при определении состава и прочих показателей.

Так, за основу могут быть взяты такие свойства вещества, как:

  • способность к светопоглощению;
  • теплопроводность;
  • электропроводность;
  • температура кипения;
  • плавления и прочие параметры.

Физико-химические методы исследования имеют существенное отличие от чисто химических способов идентификации веществ. В результате их работы не происходит реакция, то есть превращения вещества как обратимого, так и необратимого. Как правило, соединения остаются нетронутыми как по массе, так и по составу.

Существует несколько основных особенностей, характерных для подобных способов определения веществ.

  1. Образец исследования необязательно очищать от примесей перед проведением процедуры, так как оборудование этого не требует.
  2. Физико-химические методы анализа обладают высокой степенью чувствительности, а также повышенной избирательностью. Поэтому для анализа необходимо совсем небольшое количество исследуемого образца, что делает эти способы очень удобными и эффективными. Даже если требуется определить элемент, который содержится в общей сырой массе в ничтожно малых количествах, для обозначенных методов это не является препятствием.
  3. Анализ занимает всего несколько минут, поэтому еще одна особенность — это кратковременность, или экспрессность.
  4. Рассматриваемые методы исследования не требуют применения дорогостоящих индикаторов.

Очевидно, что преимуществ и особенностей достаточно, чтобы сделать физико-химические способы исследования универсальными и востребованными практически во всех исследованиях независимо от области деятельности.

Можно выделить несколько признаков, на основе которых классифицируются рассматриваемые методы. Однако мы приведем самую общую систему, объединяющую и охватывающую все основные способы исследования, относящиеся непосредственно к физико-химическим.

1. Электрохимические методы исследования. Подразделяются на основе измеряемого параметра на:

  • потенциометрию;
  • вольтамперометрию;
  • полярографию;
  • осциллометрию;
  • кондуктометрию;
  • электрогравиметрию;
  • кулонометрию;
  • амперометрию;
  • диэлкометрию;
  • высокочастотную кондуктометрию.

2. Спектральные. Включают в себя:

  • оптические;
  • рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию;
  • электромагнитный и ядерномагнитный резонанс.

3. Тепловые. Подразделяются на:

  • термические;
  • термогравиметрию;
  • калориметрию;
  • энтальпиметрию;
  • делатометрию.

4. Хроматографические методы, которые бывают:

Также можно разделить физико-химические методы анализа на две большие группы. Первая — это те, в результате проведения которых происходит деструкция, то есть полное или частичное разрушение вещества или элемента. Вторая — недеструктивные, сохраняющие целостность исследуемого образца.

Области использования рассматриваемых способов работы достаточно разнообразны, но все они, конечно, так или иначе, касаются науки или техники. В целом можно привести несколько основных примеров, из которых станет понятно, для чего именно нужны подобные методы.

  1. Контроль над протеканием сложных технологических процессов на производстве. В этих случаях оборудование необходимо для бесконтактного управления и отслеживания всех структурных звеньев рабочей цепочки. Эти же приборы зафиксируют неполадки и неисправности и дадут точный количественный и качественный отчет о мерах устранения и предупреждения.
  2. Проведение химических практических работ с целью качественного и количественного определения выхода продукта реакции.
  3. Исследование образца вещества с целью установления его точного элементного состава.
  4. Определение количества и качества примесей в общей массе образца.
  5. Точный анализ промежуточных, основных и побочных участников реакции.
  6. Подробный отчет о строении вещества и проявляемых им свойствах.
  7. Открытие новых элементов и получение данных, характеризующих их свойства.
  8. Практическое подтверждение теоретических данных, полученных эмпирическим путем.
  9. Аналитическая работа с веществами высокой чистоты, применяемыми в различных отраслях техники.
  10. Титрование растворов без применения индикаторов, которое дает более точный результат и имеет совершенно простое управление, благодаря работе аппарата. То есть влияние человеческого фактора сводится к нулю.
  11. Основные физико-химические методы анализа позволяют изучить состав:
  • минералов;
  • полезных ископаемых;
  • силикатов;
  • метеоритов и инородных тел;
  • металлов и неметаллов;
  • сплавов;
  • органических и неорганических веществ;
  • монокристаллов;
  • редких и рассеянных элементов.
  • атомная энергетика;
  • физика;
  • химия;
  • радиоэлектроника;
  • лазерная техника;
  • космические исследования и прочие.

Классификация физико-химических методов анализа лишь подтверждает, насколько они всеобъемлющи, точны и универсальны для применения в исследованиях.

Основа данных методов — это реакции в водных растворах и на электродах под действием электрического тока, то есть, проще говоря, электролиз. Соответственно, вид энергии, который применяется в данных способах анализа — это поток электронов.

У данных способов есть своя классификация физико-химических методов анализа. К данной группе относятся следующие виды.

  1. Электровесовой анализ. По результатам электролиза с электродов снимается масса веществ, которая затем взвешивается и анализируется. Так получают данные о массе соединений. Одной из разновидностей подобных работ является метод внутреннего электролиза.
  2. Полярография. В основе — измерение силы тока. Именно этот показатель будет прямо пропорционален концентрации искомых ионов в растворе. Амперометрическое титрование растворов — это разновидность рассмотренного полярографического метода.
  3. Кулонометрия основана на законе Фарадея. Измеряется количество затраченного на процесс электричества, от которого затем переходят к расчету ионов в растворе.
  4. Потенциометрия — основана на измерении электродных потенциалов участников процесса.

Все рассмотренные процессы — это физико-химические методы количественного анализа веществ. При помощи электрохимических способов исследования разделяют смеси на составные компоненты, определяют количество меди, свинца, никеля и прочих металлов.

В основе лежат процессы электромагнитного излучения. Также имеется своя классификация используемых способов.

  1. Фотометрия пламени. Для этого исследуемое вещество распыляют в открытое пламя. Многие катионы металлов дают окраску определенного цвета, поэтому таким образом возможна их идентификация. В основном это такие вещества, как: щелочные и щелочноземельные металлы, медь, галлий, таллий, индий, марганец, свинец и даже фосфор.
  2. Абсорбционная спектроскопия. Включает в себя два вида: спектрофотометрию и колориметрию. Основа — определение спектра, поглощаемого веществом. Действует как в видимой, так и в горячей (инфракрасной) части излучения.
  3. Турбидиметрия.
  4. Нефелометрия.
  5. Люминесцентный анализ.
  6. Рефрактометрия и полярометрия.

Очевидно, что все рассмотренные методы в этой группе — это способы качественного анализа вещества.

Это одна из разновидностей спектрального анализа. При его осуществлении вещество подвергается действию сильнейшего источника возбуждения, например, разряду электрической дуги.

При этом вызывается испускание или поглощения электромагнитных волн. По этому показателю можно судить о качественном составе вещества, то есть о том, какие конкретно элементы входят в состав образца исследования.

Физико-химические исследования зачастую проводятся в разных средах. В этом случае очень удобными и эффективными методами становятся хроматографические. Они подразделяются на следующие виды.

  1. Адсорбционная жидкостная. В основе различная способность компонентов к адсорбции.
  2. Газовая хроматография. Также основана на адсорбционной способности, только для газов и веществ в парообразном состоянии. Используется на массовых производствах соединений в подобных агрегатных состояниях, когда продукт выходит в смеси, которую следует разделить.
  3. Распределительная хроматография.
  4. Окислительно-восстановительная.
  5. Ионообменная.
  6. Бумажная.
  7. Тонкослойная.
  8. Осадочная.
  9. Адсорбционно-комплексообразовательная.

Физико-химические исследования подразумевают также использование методов, основанных на теплоте образования или распада веществ. Такие способы также имеют собственную классификацию.

  1. Термический анализ.
  2. Термогравиметрия.
  3. Калориметрия.
  4. Энтальпометрия.
  5. Дилатометрия.

Все эти способы позволяют определять количество теплоты, механические свойства, энтальпии веществ. На основании этих показателей происходит количественное определение состава соединений.

Данный раздел химии имеет свои особенности, ведь главная задача, стоящая перед аналитиками — качественное определение состава вещества, их идентификация и количественный учет. В связи с этим аналитические методы анализа подразделяются на:

  • химические;
  • биологические;
  • физико-химические.

Так как нас интересуют именно последние, то рассмотрим, какие же именно из них используются для определения веществ.

  1. Спектроскопические — все те же самые, что были рассмотрены выше.
  2. Масс-спектральные — основаны на действии электрического и магнитного поля на свободные радикалы, частицы или ионы. Лаборант физико-химического анализа обеспечивают комбинированное воздействие обозначенных силовых полей, и частицы разделяются на отдельные ионные потоки по соотношению заряда и массы.
  3. Радиоактивные методы.
  4. Электрохимические.
  5. Биохимические.
  6. Термические.

Что позволяют узнать о веществах и молекулах подобные способы обработки? Во-первых, изотопный состав. А также: продукты реакции, содержание тех или иных частиц в особо чистых веществах, массы искомых соединений и прочие полезные для научных сотрудников вещи.

Таким образом, методы аналитической химии — это важные способы получения информации о ионах, частицах, соединениях, веществах и их анализ.

источник

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Метод анализа — совокупность принципов, положенных в основу анализа.

Существует множество методов химического анализа, но все они основаны на взаимосвязи между составом вещества и его свойствами.

Метод анализа включает физическое или химическое явление, положенное в основу измерений, теоретические основы анализа, принцип измерения, средство измерения, подход к выполнению анализа.

1. «Вискозиметрический анализ» — метод, в основе которого лежит зависимость вязкости растворов от концентрации какого-либо компонента, (например сахара).

Для определения концентрации этого компонента нужно с помощью вискозиметра (средство измерения) измерить вязкость раствора и рассчитать концентрацию.

Рисунок 1 Вискозиметры: а — Кэннон/Фенски; б — Гепплера с падающим шариком; в — ротационный — одни из самых распространенных ввиду простоты и удобства работы.

2. «Гравиметрический анализ» — метод, в основе которого лежит способность определяемого компонента образовывать нерастворимое соединение (осадок) при выполнении какой-либо химической реакции.

Для определения концентрации определяемого компонента надо полученный осадок отделить от раствора, высушить, прокалить и взвесить. Если химическая формула полученного осадка известна, то концентрацию легко рассчитать.

Способ измерения – взвешивание осадка.

Средство измерения – аналитические весы.

Определение неизвестного содержания компонента в веществе часто выполняют путем сравнения:

— с известным содержанием этого компонента в аналогичных по составу веществах (стандартных образцах), (Колориметрический анализ)

— с известным содержанием другого вещества, химически взаимодействующим с определяемым компонентом. (Титриметрический метод анализа).

Методика анализа вещества.

Методика анализа – стандартизованный документ, в котором указаны:

— конкретный объект анализа (анализируемое вещество) и

определяемый компонент (аналит),

— этапы анализа и последовательность их выполнения

— используемые реактивы и их количество, посуда, приборы и т.д.

— метрологические характеристики анализа

— способы математической обработки результатов анализа

— требования к квалификации химика-аналитика

Выполнение всех условий, указанных в методике анализа, обеспечивает получение необходимых сведений о химическом составе конкретного анализируемого вещества.

Современная аналитическая химия располагает большим числом методик, для определения практически всех загрязнителей объектов окружающей среды

Пример. (Взять конкретную методику)

Анализируемое вещество (материал) образец (материал), подлежащий анализу

Анализируемое вещество (материал, образец) — это естественные и искусственные объекты окружающие нас. Воздух, вода, почва, горные породы, растения и животныеестественная среда, окружающая человека.

Искусственная окружающая среда состоит из зданий, мебели, предметов одежды и обуви, пищевых продуктов, средств передвижения, книг, компьютеров и других бытовых и измерительных приборов. Эти объекты созданы людьми для достойного и комфортного жизнеобеспечения.

И естественные и искусственные объекты окружающей среды состоят из химических веществ, которые и могут быть анализируемыми.

В соответствии с этим, анализируемое вещество может быть твердым монолитом или порошком, жидким, газообразным. Это может быть металлический сплав, горная порода, руда, пищевой продукт, лекарство, синтезированное органическое вещество, вещественное доказательство в криминалистике и.т.д.

Аналит –компонент, анализируемого вещества, концентрацию которого надо определить.

Нужно понимать, что термины «анализировать» и «определять» – не одно и тоже.

Анализируют вещество (материал, образец), а определяют в анализируемом веществе – аналит (аналиты).

Аналит – определяемый при анализе элемент (вещество).

1. При контроле работы школьной столовой требуется провести анализ манной каши на содержание в ней сахара.

Анализируемое вещество – манная каша, аналит – сахар.

2. В озерной воде необходимо определять тяжелые металлы, кислоты, органические соединения, нефтепродукты и др. загрязнители.

В данном случае анализируем веществом является озерная вода, определимыми веществами (аналитами) – все ее загрязнители.

Читайте также:  Простата анализ какие надо сдать

Для такого анализа необходимо иметь множество приборов и методик анализа.

3. В процессе плавки стали ведется контроль концентрации легирующих добавок.

Сталь – сплав металлов, основным компонентом которого является железо.

Легирующие добавки – металлы (никель, кобальт, марганец, хром, титан, вольфрам, ниобий и другие) специально вводимые в сплав для обеспечения требуемых физических или механических свойств.

Легирующие добавки повышают прочность стали, коррозийную устойчивость, снижают хрупкость, устойчивость к высоким и низким температурам и т.д.

В данном случае анализируемое вещество — сталь, аналиты – легирующие добавки.

Аналитический сигнал –физический параметр анализируемого образца простой зависимостью связанный с концентрацией аналита. Этот параметр можно легко измерить с помощью соответствующего прибора.

Практически все методы количественного анализа основаны на зависимости аналитического сигнала от концентрации аналита.

Выполняя количественный анализ, химик-аналитик производит измерение аналитического сигнала.

В любом методе анализа аналитический сигнал связан с концентрацией достаточно простым математическим уравнением (Чаще всего это линейное уравнение).

В зависимости от вида аналитического сигнала используются и способы его измерения.

Например, получив на анализ водопроводную воду, по ржавой окраске мы видим, что она содержит железо, но сколько его в воде мы сказать не можем.

Для анализа можем воспользоваться гравиметрическим методом, осадив железо действием NaOH, и прокалив осадок Fe(OH)3 до постоянного веса.

Масса осадка Fe2O3, полученная после прокаливания является аналитическим сигналом.

Мама варит вишневое варенье. Она определяет конец варки по капле, которая при готовности варенья не растекается на блюдце.

А что же при этом происходит?

Оказывается при готовности варенья, достигается нужная концентрация сахара, которую можно определить, измерив, вязкость. На предприятии при изготовлении варенья вязкость определяют прибором – вискозиметром.

Величина вязкости является в данном случае аналитическим сигналом.

Результат анализа — значение, полученное выполнением аттестованной методики анализа, в которой указано:

— число единичных измерений,

— способы расчета концентрации

— представления результата анализа.

Результат анализа должен быть представлен, как средний результат, рассчитанный из нескольких единичных измерений с учетом возможной случайной погрешности.

Примеры будут рассмотрены позже.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9910 — | 7730 — или читать все.

193.124.117.139 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

1) Классификация и особенности физико-химических методов анализа веществ.

2) Оптические методы анализа веществ: фотометрия, спектральный анализ.

3) Электрохимические методы анализа.

4) Хроматографические методы анализа веществ.

Физико-химические методы анализа веществ основаны на наблюдении за изменением физических свойств анализируемого вещества, которое происходит в результате определенной химической реакции.

Специфическими особенностями физико-химических методов анализа веществ являются: использование эталона – стандартного вещества с известным содержанием анализируемого элемента, относительно которого определяется количество этого элемента в анализируемой пробе, а также применение измерительного прибора для регистрации аналитического сигнала.

В зависимости от наблюдаемого аналитического сигнала различают оптические, электрохимические и хроматографические методы анализа.

Оптические методы анализа изучают взаимодействие с веществом различных видов излучения. Как известно, вещества могут поглощать свет в видимой области (380 – 760 нм) и иметь окраску, отражать, пропускать и рассеивать излучение. В зависимости от поведения вещества при взаимодействии с излучением различают следующие оптические методы анализа:

1) фотометрию (включающую фотоколориметрию и спектрофотометрию);

Метод фотометрии основан на измерении интенсивности поглощенного веществом света в ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) областях спектра. Фотоколориметрия анализирует содержание (концентрацию) вещества на основе измерения поглощения им излучения видимой части спектра. Окраску исследуемого раствора сравнивают с окраской эталона (раствора известной концентрации). Измерения проводят с помощью прибора − фотоэлектроколориметра. Излучение видимой области спектра поглощают только окрашенные вещества, поэтому метод применим только для окрашенных растворов. Если изучаемое вещество не окрашено, предварительно его переводят в окрашенное соединение путем проведения химической реакции с определенными реагентами.

Спектрофотометрия анализирует вещества на основе измерения поглощения ими монохроматического излучения в УФ, видимой и ИК областях спектра. Измерения проводят с помощью прибора – спектрофотометра.

Теория метода фотометрии основана на законе светопоглощения Бугера – Ламберта – Бера, утверждающем, что при прохождении монохроматического светового потока через поглощающий его раствор интенсивность прошедшего света I отличается от интенсивности падающего света Iо. Отношение I : Iо называется пропусканием (прозрачностью) раствора. Величина десятичного логарифма этого отношения lg (I/Iо) является важной характеристикой поглощающего свет раствора, которую называют оптической плотностью А:

Уменьшение интенсивности проходящего света (оптическая плотность раствора) пропорциональна произведению концентрации вещества в растворе (с) на толщину поглощающего слоя раствора (b) и определяется из формулы:

где ε – молярный коэффициент поглощения раствора при данной длине волны. Как видно из формулы (1), при постоянной толщине поглощающего слоя b наблюдается прямо пропорциональная зависимость А от концентрации с.

По физическому смыслу ε – оптическая плотность раствора при концентрации поглощающего вещества 1 моль/л и толщине поглощающего слоя 1 см. Так как поглощение при разных длинах волн (λ) различно, молярный коэффициент поглощения вещества ε зависит от длины волны падающего света. При данной длине волны ε зависит от природы вещества, от температуры и не зависит от концентрации и толщины слоя раствора, т.е. при определенной длине волны и температуре молярный коэффициент поглощения представляет постоянную для данного соединения величину и является индивидуальной характеристикой вещества.

Для многих окрашенных соединений ε = 10 4 . Минимальная оптическая плотность (Амин.), которая может быть измерена оптическим прибором, составляет 0,01. При толщине слоя раствора в 1 см минимальная определяемая концентрация вещества в растворе (смин.) определяется из уравнения (27) и составляет 10 -6 моль/л.

Зависимость светопоглощения (А , ε или их логарифмов) от длины волны падающего светового потока носит название спектра поглощения вещества. Это важная индивидуальная характеристика вещества. Излучение одних длин волн поглощается в большей степени, чем других, в зависимости от оптических свойств молекул и ионов данного вещества. Спектр поглощения имеет определенное число полос поглощения. Каждая полоса характеризуется максимумом поглощения (Амакс. или εмакс.) и шириной полосы (а), как показано на рис. 45.

Рис. 45. Параметры полосы поглощения

Спектры поглощения одного и того же вещества в координатах А – λ имеют одинаковую форму независимо от толщины слоя и концентрации раствора и характеризуются максимумом при одной той же длине волны λ (см. рис. 46).

Рис. 46. Зависимость оптической плотности от длины волны при различных концентрациях вещества в растворе (с1234)

Для измерения светопоглощения исследуемого раствора выбирают длину волны светового потока, соответствующую максимуму полосы поглощения (это обеспечивает наибольшую чуствительность и точность определения). Для этого измеряют оптическую плотность раствора при разных длинах волн и строят график в координатах А – λ. В спектрофотометрах зависимость оптической плотности А от длины волны λ записывается автоматически. В фотоэлектроколориметрах для получения монохроматического света применяют светофильтры – специальные стекла, пропускающие излучение определенного интервала длин волн (20 – 60 нм).

В соответствии с уравнением (27) увеличение толщины поглощающего слоя позволяет понизить предел обнаружения вещества в растворе. Но при толщине больше 5 см увеличиваются потери на рассеивание света. Поэтому для фотометрирования используют кюветы с толщиной слоя 1-5 см.

Если исследуемый компонент переводят в окрашенное соединение, измеряют светопоглощение последнего, причем условия проведения фотометрической реакции должны обеспечивать полноту образования и устойчивость полученного окрашенного продукта. Для выбора оптимальных условий изучают влияние рН на интенсивность окраски раствора при постоянных концентрациях исследуемого вещества и реагента. Небольшие изменения выбранного значения рН при фотометрировании (на рис. 47 пунктир) не должны влиять на светопоглощение. Постоянное значение рН поддерживают, как правило, при помощи буферных растворов.

Рис. 47. Зависимость оптической Рис. 48. Градуировочный график

Основным условием для количественного фотометрического определения является подчинение полученного при реакции окрашенного соединения закону Бугера – Ламберта – Бера. Для проверки выше сказанного в данном диапазоне концентраций строят градуировочный график зависимости оптической плотности А от концентрации с при выбранной ранее длине волны λ. Если закон светопоглощения соблюдается, то график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат (рис. 48). Для построения градуировочного графика готовят серию стандартных растворов определяемого вещества разной концентрации. При этом используют химически чистые вещества и дистиллированную воду. При выбранной длине волны и толщине слоя раствора измеряют оптические плотности стандартных растворов, которые наносят на градуировочный график. Измерив оптическую плотность анализируемого раствора Ах, по этому графику находят его концентрацию сх.

Спектрофотометрический метод дает возможность определить сразу несколько светопоглощающих веществ в одном растворе без предварительного разделения. Измеряя оптическую плотность этого раствора (Асмеси) при двух длинах волн λ1 и λ2 и используя правило аддитивности светопоглощения (каждое вещество делает свой вклад в экспериментальную величину оптической плотности раствора, т.е. Асмеси = А1 + А2 + …), путем решения системы уравнений:

можно рассчитать молярные концентрации веществ в анализируемом растворе.

В основе фотометрического метода анализа лежит измерение ослабления светового потока после прохождения его через раствор поглощающего вещества. Для этого сравнивают два потока: один, проходящий через исследуемый раствор, а другой – через раствор сравнения (содержащий все реактивы кроме определяемого вещества) или растворитель. Поглощение раствора сравнения принимают за нуль, а поглощение анализируемого раствора измеряют относительно раствора сравнения. Интенсивности световых потоков измеряют после преобразования в электрический сигнал с помощью фотоэлемента.

Количественный анализ по светопоглощению используется для определения содержания меди в аммиакате, ионов железа Fe 2+ в растворе, марганца и хрома в их смесях.

Измерение светопоглощения в мутных средах (суспензиях и эмульсиях) лежит в основе метода турбидиметрии, использующего для определения химическую реакцию осаждения, например, сульфата бария:

Точность метода ниже, чем метода фотометрии, так как получение дисперсной системы с одинаковыми по размеру частицами представляет определенную трудность (может произойти коагуляция частиц). Ослабление интенсивности света, прошедшего через такие системы, также подчиняется основному закону светопоглощения.

На определении малых концентраций (не более 100 мг/л) вещества путем измерения интенсивности света, рассеянного частицами суспензии или эмульсии, основана нефелометрия. Этот метод применяют для анализа веществ (сульфата бария, хлорида серебра и др.), нерастворимых в воде, но образующих стойкие суспензии, для стабилизации которых необходимо добавлять защитный коллоид – раствор крахмала или желатина.

Интенсивность рассеянного света измеряется в направлении перпендикулярном падающему световому потоку с помощью прибора – нефелометра. Принцип его действия основан на уравнивании двух световых потоков, первого – от рассеивающего свет раствора, а второго – от стеклянного рассеивателя прибора.

В этом методе также используются стандартные растворы для приготовления суспензий, интенсивность светорассеяния которых сравнивается с интенсивностью светорассеивания исследуемых систем, быстро возрастающей с уменьшением длины волны падающего света. Интенсивность рассеянного света также зависит от размера частиц дисперсной системы, поэтому приготовление суспензии должно проводится в строго определенных условиях: с учетом концентрации, температуры, порядка и скорости смешения растворов и введения защитных коллоидов. Концентрацию анализируемого вещества находят по градуировочному графику, построенному для серии стандартных суспензий после их нефелометрирования.

Рефрактометрия применяется для определения содержания вещества или его состава путем измерения показателя преломления света.

Рефракцией или преломлением называется изменение направления прямолинейного распространения луча света при переходе из одной среды в другую (см. рис. 49).

Рис. 49. Преломление светового

луча на границе раздела двух сред

Согласно закону преломления отношение синусов углов падения и преломления – величина постоянная для данного вещества, называемая показателем преломления (n): n = sin α / sin β.

Показатель преломления вещества зависит также от температуры (при повышении температуры уменьшается) и длины волны падающего света, с увеличением которой он уменьшается. Чаще всего его измеряют по отношению к воздуху (при падении света на преломляющую среду из воздуха). Рефрактометрические измерения проводят при 20 о С и применяют монохроматический свет (с определенной длиной волны). Приборы, служащие для измерения n, называются рефрактометрами. Принципиальная схема преломления лучей в призмах прибора представлена на рис. 50.

Читайте также:  Какие анализы сдать при кровотечение

Рис. 50. Устройство рефрактометра:

4 — поле зрения в зрительной трубе

В электрохимических методах анализа аналитический сигнал связан с изменением электрических и магнитных свойств анализируемых систем в зависимости от концентрации веществ. К таким свойствам относятся: количество электричества; электродный потенциал; электропроводность и другие. Измерение изменения таких свойств осуществляется с помощью внешнего источника постоянного тока. В зависимости от изучаемого свойства различают следующие видыэлектрохимических методов анализа: потенциометрию, кондуктометрию, кулонометрию, полярографию.

Потенциометрический метод анализа основан на измерении потенциалов электродов.

При погружении металла в раствор, содержащий его ионы, возможен процесс перехода ионов с поверхности металла в раствор и обратный процесс перехода ионов из раствора на поверхность металла. В результате поверхность металла приобретает заряд, знак которого зависит от того, какой из указанных процессов преобладает. На границе раздела фаз «металл – раствор» возникает разность потенциалов. Когда скорости процессов сравниваются, наступает равновесие. Электродный потенциал, соответствующий состоянию равновесия, называется равновесным потенциалом металлического электрода, обозначается буквой φ и измеряется в вольтах (В). Величина электродного потенциала зависит от природы металла, температуры и концентрации ионов металла (Me z+ ) в растворе (cMez+). Согласно теории Нернста значение φ при температуре 298 К рассчитывается по формуле:

При погружении инертного (платинового) электрода в раствор, содержащий ионы одного химического элемента в разных степенях окисления, металлический электрод выполняет роль только передатчика электронов, на котором происходит обмен электронами окисленной и восстановленной форм системы. Указанные процессы происходят одновременно. В зависимости от природы и концентрации компонентов сначала преобладает скорость процесса перехода электронов на поверхность металла от восстановителя, либо от поверхности электрода к окислителю. Возникающий избыточный заряд за счет электростатического притяжения вызывает образование у поверхности металла двойного электрического слоя, состоящего из ионов раствора противоположного знака. Когда скорости процессов сравняются, электрод приобретает равновесный скачок потенциала, называемый окислительно–восстановительным потенциалом, значение которого рассчитывается по уравнению:

φ ок/вос = φ о ок/вос + 0,059/z ∙ lg с ок / С вос.

Прямая потенциометрия основана на измерении потенциала индикаторного электрода, погруженного в исследуемый раствор, и расчете концентрации определяемых ионов по уравнению Нернста. Так, для измерения рН используют стеклянный индикаторный электрод (см. рис. 51), имеющий форму пробирки с шариком на конце, сделанным из специального стекла. Электродная реакция стеклянный электрода связана с обменом ионами водорода между стеклом и раствором: Н + (р-р) ↔ Н + (стекло).

Рис. 51. Стеклянный электрод. 1 — мембрана; 2 – раствор; 3 – парафин; 4,7 — резиновые прокладки; 5 – нить; 6 – корпус; 8 – эпоксидный компаунд; 9 – колпачок.

Уравнение Нернста для стеклянного электрода при температуре 298 К имеет вид:

из которого следует, что потенциал стеклянного электрода линейно зависит от рН раствора (рис. 52). Обычно стеклянный электрод функционирует в интервале рН, равном 0,5 – 12. Для измерения рН в исследуемый раствор помещают дополнительно электрод сравнения (например, хлорсеребряный), потенциал которого известен и имеет постоянное значение. Таким образом, в растворе находится система из двух электродов, ЭДС которой измеряется в милливольтах и переводится в единицы рН:

Ag, Cl│ раствор HCl │стекло│исследуемый раствор│раствор KCl │AgCl, Ag ___________________________ ______________________

стеклянный электрод электрод сравнения

Для определения концентраций других ионов применяются ионселективные электроды с относительно высокой специфичностью к отдельному иону (рNa – электрод, нитратный электрод и другие).

Потенциометрическое титрование является вариантом титриметрии, в котором конечную точку титрования устанавливают по измерению потенциала индикаторного электрода. Вблизи точки эквивалентности потенциал индикаторного электрода резко меняется. Для нахождения точки конца титрования (к.т.т.) строят кривую титрования (зависимость между потенциалом индикаторного электрода и объемом (V) титранта), как показано на рис. 53. Ординате точки перегиба кривой титрования соответствует абсцисса – объем израсходованного на титрование рабочего раствора с известной концентрацией.

Рис. 53. Кривая потенциометрического

По типу протекающих в растворе реакций различают кислотно-основное, окислительно-восстановительное, осадительное титрование. Индикаторный электрод выбирают в зависимости от используемой для анализа реакции.

Основными достоинствами метода являются точность, возможность проводить измерения в мутных и окрашенных растворах, где нельзя применять обычные индикаторы для титрования, а также определять несколько компонентов в растворе без предварительного их разделения и, наконец, автоматизация самого процесса титрования.

Метод полярографии предложен чешским ученым Я. Гейеровским. Метод используется для определения содержания металлов в сплавах, рудах, шлаках металлургического производства, ионы которых восстанавливаются на ртутном катоде при электролизе их растворов.

Определение основано на явлении поляризации — изменения значения потенциала электрода при пропускании через него электрического тока. При погружении в исследуемый раствор двух ртутных электродов (катод представляет собой вытекающую из капилляра по каплям ртуть, а анод – слой ртути на дне электролитической ячейки) можно наблюдать за изменением силы тока, протекающего через раствор, в зависимости от приложенного внешнего напряжения. Кривые, построенные в координатах «напряжение – ток», называются полярограммами. Они имеют неравномерный характер и напоминают волну с перегибами (рис. 54). По расположению и высоте волн можно судить о качественном составе и количественном содержании (концентрации) раствора.

Применение стандартных растворов с известной концентрацией определяемых ионов позволяет пользоваться сравнительным методом определения. По градуировочному графику зависимости силы предельного тока (высоты волны) от концентрации восстанавливающегося вещества можно легко определить неизвестную концентрацию раствора.

Рис. 54. Полярограмма смеси растворов солей кадмия, цинка и марганца

Можно использовать метод добавок, в котором сначала полярографируют исследуемый раствор, а потом приливают к нему некоторое количество стандартного раствора и снова снимают полярограмму с учетом новой концентрации раствора. По измеренной новой высоте волны из пропорции находят искомую концентрацию раствора.

Кондуктометрия – электрохимический метод анализа, основанный на измерении электропроводности растворов – способности их проводить электрический ток. Единицей измерения электропроводности является величина, обратная электрическому сопротивлению, называемая «сименсом (См)». Перенос зарядов в растворе осуществляется ионами, поэтому электропроводность зависит от их числа, т. е. концентрации раствора.

Теория метода основана на законе Кольрауша, согласно которому электропроводность раствора (χ) равна сумме электропроводностей его ионов. Так для раствора гидроксида натрия:

Прямая кондуктометрия основана на измерении зависимости электропроводности растворов от их концентрации. Так как значения подвижностей различных ионов близки, селективность метода мала и при его использовании можно получить информацию только об общей концентрации ионов в растворе.

Кондуктометрическое титрование широко используется для определения точки эквивалентности в титриметрическом анализе. Оно выполняется с помощью установки, состоящей из ячейки с двумя платиновыми электродами, бюретки для раствора титранта, магнитной мешалки и прибора – кондуктометра − для измерения электропроводности (рис. 55). Измеряя электропроводность раствора после добавления небольших порций титранта, строят график зависимости в координатах «электрическая проводимость – объем титранта», по которому можно определить его эквивалентный объем. В методе используются такие химические реакции, в которых электропроводность резко меняется после достижения точки эквивалентности. К таким реакциям относятся реакции ионного обмена, в частности нейтрализация, так как подвижность ионов Н + и ОН — выше, чем ионов металлов и анионов кислотных остатков.

Рис. 55. Установка для кондуктометрического титрования: 1 -14 – шкалы и управляющие кнопки кондуктометра; 15 – магнитная мешалка; 16 – ячейка с электродами; 17 – бюретка с раствором титранта.

Так, при титровании сильным основанием NaOH смеси кислот (соляной и уксусной) в первую очередь со щелочью взаимодействует сильная кислота HCl, что приводит к резкому понижению электропроводности раствора (ионы Н + связываются в молекулы воды). При титровании слабой уксусной кислоты проводимость растет, так как вместо слабой кислоты образуется соль – сильный электролит. После достижения точки эквивалентности электропроводность резко возрастает благодаря появлению в растворе избытка ионов ОН — (см. рис. 56). Объем щелочи (V1) соответствует оттитровыванию HCl, а объем (V2) – суммы кислот (HCl + СН3СООН).

Рис. 56. Кривая кондуктометрического титрования смеси соляной и уксусной кислот раствором щелочи

Хроматографический анализ считается классическим методом разделения веществ. Он позволяет разделять многокомпонентные смеси газов, жидкостей и растворенных веществ методом сорбции в динамических условиях: при распределении компонентов смесей между двумя несмешивающимися фазами – подвижной (движущейся) и неподвижной. В качестве неподвижной используют твердое вещество или жидкость, нанесенную на твердую инертную подложку (носитель). Подвижной фазой служит газ или жидкость, поэтому различают газовую (ГХ) или жидкостную (ЖХ) хроматографию.

Методыхроматографического анализа классифицируют по механизму процесса и природе частиц (молекулярная, ионообменная, осадительная, распределительная хроматография) и по способам выполнения (колоночная, капиллярная, тонкослойная, бумажная хроматография).

Молекулярная хроматография основана на различной адсорбируемости молекул на адсорбентах, ионообменная – на различной способности к обмену ионов раствора. В осадительной хроматографии используется различная растворимость осадков, образуемых при взаимодействии компонентов смеси с реактивами, нанесенными на носитель. Распределительная хроматография базируется на различном распределении веществ между двумя несмешивающимися жидкостями.

Молекулярная, ионообменная или осадительная хроматография проводятся в колонках, заполненных соответственно адсорбентом, ионообменником или инертным носителем с реагентом – осадителем.

Распределительная хроматография выполняется на специальной фильтровальной бумаге (бумажная хроматография) или в тонком слое абсорбента (тонкослойная хроматография).

Хроматографическое разделение основано на том, что, перемещаясь по колонке или листу фильтровальной бумаги с различной скоростью, отдельные компоненты смеси за одинаковое время проходят различные отрезки пути.

Схема хроматографического разделения в колонке приведена на рис. 57. Исследуемую смесь компонентов А и В, растворенную в растворителе, вводят в колонку, в верхней части которой они адсорбируются. При промывании соответствующим растворителем или смесью растворителей компоненты начинают перемещаться по колонке вниз с разной скоростью, в зависимости от их адсорбционной способности. Чистые вещества собирают на выходе, где каждый компонент регистрируется с помощью различных описанных выше методов (фотоколориметрии, потенциометрии, рефрактометрии и других). Детектор с автоматической регистрацией на выходе из колонки записывает график общего вида, называемый хроматограммой (рис. 58). Каждый записанный пик соответствует отдельному компоненту смеси, а площадь пика характеризует содержание его в смеси.

Газовая хроматография используется для разделения компонентов летучих смесей. Подвижной фазой является газ (гелий, азот, водород). В зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы различают газотвердофазную и газожидкостную хроматографию. Разделение проводят в специальных приборах – хроматографах, куда вводят смесь с помощью микрошприца, испаряют ее при определенной температуре и вместе с газом – носителем пропускают через колонку, которая заполнена твердым адсорбентом или твердым носителем с нанесенным на нем слоем нелетучей органической жидкости. В газовых хроматографах применяют детекторы теплопроводности, измеряющие разность теплопроводности чистого газа – носителя и газа, содержащего разделяемые компоненты.

Рис. 57. Схема хроматографического Рис. 58. Хроматограмма

К достоинствам хроматографического метода анализа относятся быстрота и надежность, возможность одновременного определения нескольких компонентов смеси или раствора.

1. Использование законов электрохимии, сорбции, поглощения и отражения излучения позволило создать большое число инструментальных (физико-химических) методов анализа веществ.

2. Физико-химические методы анализа обладают следующими достоинствами: селективностью (избирательностью), которая позволяет произвести одновременно не только качественный, но и количественный анализ нескольких компонентов вещества; высокой чувствительностью; экспрессивностью (высокой скоростью проведения анализа); возможностью применения в производственных условиях для контроля технологических процессов.

1. Какие методы химического анализа веществ называют инструментальными?

2. В чем состоят особенности физико-химических методов анализа?

3. Назовите основные виды взаимодействия излучения с веществами. Какие из них положены в основу оптических методов анализа?

4. В чем заключается разница между спектрофотомерией и фотоколориметрией?

5. Какие методы анализа относятся к электрохимическим?

6. Что собой представляет хроматографическая колонка? Как с ее помощью разделить смесь веществ?

1. Коровин, Н.В. Общая химия: учеб. для технич. направл. и спец. вузов / Н.В. Коровин. – М.: Высшая школа, 2006. – §§ 16.1 – 16.3, с. 511−516.

2. Васильев, В.П. Аналитическая химия: пособие для вузов / В.П. Васильев, Р.П.Морозова, Л.А.Кочергина. – М.: Дрофа, 2004. – 416 с.

Дата добавления: 2014-11-16 ; Просмотров: 2660 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

источник

Лекция 9. Основы количественного анализа.

1. Классификация методов химического анализа.

2. Типы гравиметрических определений.

3. Общая характеристика гравиметрического метода анализа.

4. Объёмный титриметрический метод анализа.

5. Расчёты в титриметрическом анализе.

6. Методы титриметрического анализа.

Читайте также:  Как делать анализ на английском

Д.З. по уч. Пустоваловой стр. 181-218.

Классификация методов химического анализа.

Количественный анализ – Кол.а. —совокупность химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов, входящих в состав анализируемого вещества.

Методы количественного анализа:

1) химический (гравиметрия, титриметрия, газовый анализ);

2) физико–химический метод (фотометрия, электрохимический, хроматографический анализ);

3) физически-спектральные: люминесцентный и др.

Наряду с качественным анализом Кол. а. является одним из основных разделов аналитической химии. По количеству вещества, взятого для анализа, различают макро-, полумикро-, микро- и ульт-рамикрометоды К. а. В макрометодах масса пробы составляет обычно >100 мг, объём раствора > 10 мл; в ультрамикрометодах — соответственно 1—10 -1 мг и 10 -3 —10 -6 мл (см. также Микрохимический анализ, Ультрамикрохимический анализ). В зависимости от объекта исследования различают неорганический и органический К. а., разделяемый, в свою очередь, на элементный, функциональный н молекулярный анализ. Элементный анализ позволяет установить содержание элементов (ионов), функциональный анализ — содержание функциональных (реакционноспособных) атомов и групп в анализируемом объекте. Молекулярный К. а. предусматривает анализ индивидуальных химических соединений, характеризующихся определенной молекулярной массой. Важное значение имеет так называемый фазовый анализ — совокупность методов разделения и анализа отдельных структурных (фазовых) составляющих гетерогенных систем. Помимо специфичности и чувствительности (см. Качественный анализ), важная характеристика методов К. а. — точность, то есть значение относительной ошибки определения; точность и чувствительность в К. а. выражают в процентах.

К классическим химическим методам К. а. относятся: гравиметрический анализ, основанный на точном измерении массы определяемого вещества, и объёмный анализ. Последний включает титриметрический объёмный анализ — методы измерения объёма раствора реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым веществом, и газовый объёмный анализ — методы измерения объёма анализируемых газообразных продуктов (см. Титриметрический анализ, Газовый анализ).

Наряду с классическими химическими методами широко распространены физические и физико-химические (инструментальные) методы К. а., основанные на измерении оптических, электрических, адсорбционных, каталитических и других характеристик анализируемых веществ, зависящих от их количества (концентрации). Обычно эти методы делят на следующие группы: электрохимические (кондуктометрия, полярография, потенциометрия и др.); спектральные или оптические (эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ, фотометрия, колориметрия, нефелометрия, люминесцентный анализ и др.); рентгеновские (абсорбционный и эмиссионный рентгеноспектральный анализ, рентгенофазовый анализ и др.); хроматографический (жидкостная, газовая, газо-жидкостная хроматография и др.); радиометрические (активационный анализ и др.); масс-спектрометрические. Перечисленные методы, уступая химическим в точности, существенно превосходят их по чувствительности, избирательности, скорости выполнения. Точность химических методов К. а. находится обычно в пределах 0,005—0,1%; ошибки определения инструментальными методами составляют 5—10%, а иногда и значительно больше. Чувствительность некоторых методов К. а. приведена ниже (%):

Эмиссионный спектральный. 10 -4

Абсорбционный рентгеноспектральный. 10 -4

Масс-спектрометрический. 10 -4

Фотометрический колориметрический. 10 -7 —10 -4

Полярографический. 10 -8 —10 -6

При использовании физических и физико-химических методов К. а. требуются, как правило, микроколичества веществ. Анализ может быть в ряде случаев выполнен без разрушения пробы; иногда возможна также непрерывная и автоматическая регистрация результатов. Эти методы используются для анализа веществ высокой чистоты, оценки выходов продукции, изучения свойств и строения веществ и т.д. См. также Электрохимические методы анализа, Спектральный анализ, Хроматография, Кинетические методы анализа, Нефелометрия, Колориметрия, Активационный анализ.

1) химические методы анализа:

Гравиметрический – основан на определение массы вещества, выделяемого в чистом виде или в виде соединения известного состава.

положительная сторона «+» — дает результат высокой прочности,

отрицательная сторона «-» — очень трудоемкая работа.

Титриметрический — (объёмный) — основан на точном измерении реактива, затраченного на реакцию с определенным компонентом. Реактив берется в виде раствора определенной концентрации (титрованный раствор).

+ высокая скорость выполнения анализа;

— менее точный результат по сравнению с гравиметрией.

В зависимости от типа реакций, протекающих в процессе титрования, выделяют следующие методы:

— методы кислотно-основного титрования,

— метод восстановительного титрования,

2) Физико-химический метод — основанный на измерении поглощения, пропускания, рассеивания света определяемым раствором.

Для большинства фотометрических методов используют оценку интенсивности окраски раствора визуально или с помощью соответствующих приборов.

+ применяется для определенного компонента, входящего в состав анализируемого вещества в очень малых количествах;

— точность метода ниже, чем в гравиметрии и титриметрии.

Электрохимические методы — электрогравиметрический анализ, кондуктометрия, потенциометрия и полярография.

Хроматографический метод — основан на использовании явления избирательной адсорбции раствора вещества и ионов различными веществами или адсорбентами: Al2O3, силикагель, крахмал, тальк,

пермутид, синтетические смолы и другие вещества.

Применение: как в количественном анализе, так и в качественном анализе, особенно широко применяемы для определения вещества и ионов.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2019 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

источник

4.1.2 Научные методы исследования химических веществ и превращений. Методы разделения смесей и очистки веществ

Лекция: Научные методы исследования химических веществ и превращений. Методы разделения смесей и очистки веществ

Научные методы исследования химических веществ

В процессе изучения и познания химии достаточно широко используются такой метод познания, как наблюдение.

Наблюдение — целенаправленное восприятие химических объектов с целью их последующего изучения.

Для того чтобы наблюдение в последующем дало верные результаты необходимо:

четко выявить объект наблюдения. То есть определить то, на что будет прицелено внимание наблюдателя. Будет ли он обращать внимание, на какое-либо вещество, его свойства или превращение;

точно понимать, для чего проводится наблюдение. То есть, следует четко представить его цель и составить определенный план наблюдения. Для успешного составления плана, необходимо выдвинуть гипотезу о том, каким образом будет проходить наблюдаемое явление.

Научное наблюдение несколько отличается от наблюдения в типичном смысле данного слова. Научное наблюдение должно обязательно проводиться в строго контролируемых условиях. Но, данные условия можно менять по желанию наблюдателя.

Исследования, проводимые в строго контролируемых и управляемых условиях, именуют экспериментом.

С помощью эксперимента становится возможным подтверждение или, наоборот, опровержение гипотезы. Таким образом, формулируется и вывод.

Бывает, что некоторые наблюдения не представляется возможным проводить в природе, поэтому в изучении химии, достаточно большую роль играет моделирование. В лабораторных условиях применяют специальные приборы, а также установки и предметы — модели. В данных приборах копируются самые необходимые признаки и свойства объектов изучения.

Моделирование — это способ изучения какого — либо объекта, осуществляемый с помощью строения и изучения моделей.

Условно, данные химические модели можно поделить на группы:

предметные (модели атомов, молекул, кристаллов, химических установок и т.д.);

знаковые или символьные (символы химических элементов, формулы веществ, уравнения реакций).

Методы разделения смесей и очистки веществ

В жизни, чаще всего, встречаются не чистые вещества, а со смесями веществ. Данные смеси способны быть неоднородными и однородными.

Среди однородных смесей можно выделить:

Воздух является важнейшей газообразной семью, а также представляет собой смесь азота, кислорода, углекислого газа, аргона. А к твердым смесям следует отнести стекло и различные сплавы. Состав таких смесей может быть достаточно разнообразным. Составы в отличие от чистых веществ, имеют несколько иные свойства. Например, чистая вода замерзает при 0° по Цельсию. А в случае растворения в воде поваренной соли, можно получить значительное понижение температуры замерзания.

Химический анализ. Состав всех необходимых для изучения смесей устанавливают с использованием определенного химического анализа. Химический анализ используется достаточно широко при решении хозяйственных и научно-технических задач. Например, химический анализ горных пород и руд применяется при разведке полезных ископаемых. При использовании специализированных методов химического анализа, получают чистые вещества. В данных веществах содержание примесей, влияющих на их специфические свойства, не превышает одной стотысячной процента. Эти химические вещества обладают важными свойствами в атомной энергетике, полупроводниковой промышленности. Некоторые свойства чистых веществ, широко применяются при создании новых приборов или технологических процессов. Методы разделения смесей и очистки веществ.

Отстаивание. Для начала, необходимо определить, в чем заключается различие между «методами разделения смесей» и «методами очистки веществ». В случае метода разделения смесей, важным становится получение в чистом виде всех составляющих смесь компонентов. В случае произведения очистки вещества получение в чистом виде примесей, чаще всего, не используют. Так же, метод отстаивания применяют при разделении смесей нерастворимых в воде твердых веществ с разной плотностью. В качестве примера можно взять разделение смесей железных и древесных опилок. В данном случае, древесные опилки в воде обязательно начнут всплывать, а железные, напротив, осядут. Смесь растительного масла и воды так же возможно разделить с помощью метода отстаивания. Так как масло не растворяется в воде и имеет меньшую плотность. Следовательно, можно получить, что отстаиванием, возможно разделять смеси нерастворимых друг в друге жидкостей с различной плотностью.

Фильтрование. В процессе разделения смеси поваренной соли и речного песка можно использовать метод отстаивания, но лучше будет отделить песок от раствора соли иным методом. Например, с помощью метода фильтрования. Фильтрование такой смеси, возможно провести с использованием бумажного фильтра и воронки. Крупинки песка останутся на фильтровальной бумаге. При этом, раствор поваренной соли пройдет через фильтр. В таком случае, речной песок будет осадком, а раствор соли будет являться фильтратом. Фильтрование так же возможно проводить с применением иных пористых или сыпучих материалов. Некоторые смеси, возможно поделить с помощью метода «горячее фильтрование».

Выпаривание. Выделить соль из фильтрата так же возможно с использованием выпаривания. То есть, при нагревании смеси вода начнет испаряться. Соль, при этом, останется на фарфоровой чашке. Иногда применяют метод упаривания, то есть частичного испарения воды. В результате данного метода, появляется более концентрированный раствор. В случае охлаждения данного раствора, растворенное ранее вещество выделится в виде кристаллов.

Использование магнита. Данный метод применим, когда в смеси содержится вещество, способное к намагничиванию. Это значит, что это вещество достаточно легко выделится в чистом виде с помощью магнита. Например, таким образом, удастся разделить смесь порошков серы и железа.

Флотация. Выше указанную смесь возможно разделить с помощью еще одного метода. Здесь необходимо применить знание о смачиваемости компонентов смеси водой. Железо, как известно, способно смачиваться водой. Это значит, что вода растекается по поверхности железа. Сера же, наоборот, водой не смачивается. В случае помещения куска серы в воду — он утонет. Это произойдет из — за того, что плотность серы несколько больше плотности воды. А, например, порошок серы всплывет. Это произойдет из — за того, что к несмачивающимся водой крупинкам серы будут прилипать пузырьки воздуха. Также, эти пузырьки воздуха будут выталкивают их на поверхность. Для разделения данной смеси ее необходимо погрузить в воду. Как и было сказано выше, порошок серы всплывет, а железо, напротив, потонет.

Перегонка. Данный метод является одним из самых древних. С помощью него становится возможным разделение компонентов, растворимых друг в друге, имеющих различные температуры кипения. Этот способ также используется для получения дистиллированной воды. Такая воды получается при перегонке паров воды в другой сосуд где она остается без примесей.

Хроматография. Компоненты смесей, свойства которых близки, можно разделить способом хроматографии. Хроматография основана на различном поглощении разделяемых веществ поверхностью другого вещества. Например, синие чернила можно разделить на два компонента — воду и красящее вещество. Для осуществления этого метода разделения веществ используется специльный прибор — хроматограф. Основными частями хроматографа являются хроматографическая колонка и детектор.

Адсорбция. Для очистки смесей газов или жидкостей в химии широко используется адсорбция. В процессе адсорбции адсорбируемое вещество накапливается на поверхности другого. К адсорбентам относятся, например, активированный уголь, силикагель и различные поглотители. Процесс адсорбции можно наблюдать при помещении активированного угля в сосуд с подкрашенной водой. При таком эксперименте, вода, являющаяся фильтратом, после удаления активированного угля станет бесцветной. В данном случае адсорбция происходит за счет притягивания атомов красителя атомами активированного угля. В настоящее время адсорбция широко применяется для очистки воды и воздуха от вредных веществ. Например, в фильтрах для очистки воды и противогазовых коробках в качестве адсорбента используется активированный уголь.

источник