Ang quantitative analysis ay Depinisyon, konsepto, kemikal na pamamaraan ng pagsusuri, pamamaraan at formula ng pagkalkula

2024 May -akda: Angel Austin | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 17:57

Ang Quantitative analysis ay isang malaking seksyon ng analytical chemistry na nagbibigay-daan sa iyong matukoy ang quantitative (molecular o elemental) na komposisyon ng isang bagay. Ang quantitative analysis ay naging laganap. Ginagamit ito upang matukoy ang komposisyon ng mga ores (upang masuri ang antas ng kanilang paglilinis), ang komposisyon ng mga lupa, mga bagay ng halaman. Sa ekolohiya, tinutukoy ng mga pamamaraan ng quantitative analysis ang nilalaman ng mga lason sa tubig, hangin, at lupa. Sa medisina, ginagamit ito para makakita ng mga pekeng gamot.

Mga problema at paraan ng quantitative analysis

Ang pangunahing gawain ng quantitative analysis ay itatag ang quantitative (porsyento o molekular) na komposisyon ng mga substance.

Depende sa kung paano nalulutas ang problemang ito, may ilang paraan ng quantitative analysis. May tatlong grupo sa kanila:

Pisikal.
Physico-chemical.
Kemikal.

Ang una ay batay sa pagsukat ng mga pisikal na katangian ng mga sangkap - radioactivity, lagkit, density, atbp. Ang pinakakaraniwang pisikal na paraan ng quantitative analysis ay refractometry, X-ray spectral at radioactive analysis.

Ang pangalawa ay batay sa pagsukat ng physicochemical properties ng analyte. Kabilang dito ang:

Optical - spectrophotometry, spectral analysis, colorimetry.
Chromatographic - gas-liquid chromatography, ion exchange, distribution.
Electrochemical - conductometric titration, potentiometric, coulometric, electroweight analysis, polarography.

Ang pangatlong pamamaraan sa listahan ng mga pamamaraan ay batay sa mga kemikal na katangian ng sangkap ng pagsubok, mga reaksiyong kemikal. Ang mga pamamaraang kemikal ay nahahati sa:

Pagsusuri ng timbang (gravimetry) - batay sa tumpak na pagtimbang.
Volume analysis (titration) - batay sa tumpak na pagsukat ng volume.

Mga paraan ng quantitative chemical analysis

Ang pinakamahalaga ay gravimetric at titrimetric. Tinatawag silang mga klasikal na pamamaraan ng chemical quantitative analysis.

Unti-unting nagbibigay-daan ang mga klasikal na pamamaraan sa mga instrumental. Gayunpaman, nananatili silang pinaka-tumpak. Ang relatibong error ng mga pamamaraang ito ay 0.1-0.2% lamang, habang para sa mga instrumental na pamamaraan ito ay 2-5%.

Gravimetry

Ang esensya ng gravimetric quantitative analysis ay ang paghihiwalay ng substance ng interes sa dalisay nitong anyo at sa pagtimbang nito. Mas madalas ang paglabaslahat ay isinasagawa sa pamamagitan ng pag-ulan. Minsan ang sangkap na tutukuyin ay dapat makuha sa anyo ng isang pabagu-bago ng isip na sangkap (paraan ng distillation). Sa ganitong paraan posible upang matukoy, halimbawa, ang nilalaman ng tubig ng pagkikristal sa mga crystalline hydrates. Tinutukoy ng paraan ng pag-ulan ang silicic acid sa pagproseso ng mga bato, bakal at aluminyo sa pagsusuri ng mga bato, potassium at sodium, mga organic compound.

Analytical signal sa gravimetry - mass.

Ang paraan ng quantitative analysis sa pamamagitan ng gravimetry ay kinabibilangan ng mga sumusunod na hakbang:

Precipitation ng compound na naglalaman ng substance of interest.
Pag-filter ng nagresultang timpla upang kunin ang namuo mula sa supernatant.
Paghuhugas ng precipitate upang maalis ang supernatant at alisin ang mga dumi sa ibabaw nito.
Pagpapatuyo sa mababang temperatura upang alisin ang tubig o sa mataas na temperatura upang i-convert ang sediment sa isang form na angkop para sa pagtimbang.
Pagtitimbang sa nagreresultang sediment.

Ang mga disadvantage ng gravimetric quantification ay ang tagal ng pagtukoy at hindi pagkapili (bihirang partikular ang mga precipitating reagents). Samakatuwid, kailangan ang isang paunang paghihiwalay.

Pagkalkula gamit ang pamamaraang gravimetric

Ang mga resulta ng quantitative analysis na isinagawa ng gravimetry ay ipinahayag sa mass fractions (%). Upang kalkulahin, kailangan mong malaman ang bigat ng substansya ng pagsubok - G, ang masa ng nagresultang sediment - m at ang formula nito para sa pagtukoy ng conversion factor F. Ang mga formula para sa pagkalkula ng mass fraction at ang conversion factor ay ipinakita sa ibaba.

Maaari mong kalkulahin ang masa ng isang substance sa sediment, para dito, ginagamit ang conversion factor F.

Ang gravimetric factor ay isang pare-parehong value para sa isang partikular na bahagi ng pagsubok at gravimetric na hugis.

Titrimetric (volumetric) analysis

Ang Titrimetric quantitative analysis ay isang tumpak na pagsukat ng volume ng isang reagent solution na ginagamit para sa isang katumbas na pakikipag-ugnayan sa isang substance ng interes. Sa kasong ito, ang konsentrasyon ng reagent na ginamit ay pre-set. Dahil sa dami at konsentrasyon ng reagent solution, kinakalkula ang nilalaman ng bahagi ng interes.

Ang pangalang "titrimetric" ay nagmula sa salitang "titer", na tumutukoy sa isang paraan ng pagpapahayag ng konsentrasyon ng isang solusyon. Ipinapakita ng titer kung ilang gramo ng substance ang natutunaw sa 1 ml ng solusyon.

Ang Titration ay ang proseso ng unti-unting pagdaragdag ng solusyon na may kilalang konsentrasyon sa isang partikular na dami ng isa pang solusyon. Ito ay nagpatuloy hanggang sa sandaling ganap na tumutugon ang mga sangkap sa isa't isa. Ang sandaling ito ay tinatawag na equivalence point at tinutukoy ng pagbabago sa kulay ng indicator.

Mga pamamaraan ng pagsusuri sa titrimetric:

Acid-base.
Redox.
Precipitation.
Complexometric.

Mga pangunahing konsepto ng pagsusuri ng titrimetric

Ang mga sumusunod na termino at konsepto ay ginagamit sa pagsusuri ng titrimetric:

Titrant - solusyon,na ibinuhos. Alam ang konsentrasyon nito.
Ang Titrated solution ay isang likido kung saan idinaragdag ang isang titrant. Dapat matukoy ang konsentrasyon nito. Ang titrated solution ay karaniwang inilalagay sa flask, at ang titrant ay inilalagay sa burette.
Ang equivalence point ay ang sandali ng titration kapag ang bilang ng mga katumbas ng titrant ay naging katumbas ng bilang ng mga katumbas ng substance ng interes.
Mga Tagapagpahiwatig - mga sangkap na ginagamit upang itatag ang equivalence point.

Mga karaniwang solusyon at gumaganang solusyon

Titrants ay karaniwan at gumagana.

Ang mga karaniwan ay nakukuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng eksaktong sample ng isang substance sa isang tiyak (karaniwang 100 ml o 1 l) na dami ng tubig o ibang solvent. Para makapaghanda ka ng mga solusyon:

Sodium Chloride NaCl.

Potassium dichromate K₂Cr₂O_7.

Sodium tetraborate Na₂B₄O₇∙10H_{2 O.}

Oxalic acid H₂C₂O₄∙2H_{2 O.}

Sodium oxalate Na₂C₂O_4.

Succinic acid H₂C₄H₄O_4.

Sa laboratory practice, ang mga karaniwang solusyon ay inihahanda gamit ang mga fixanal. Ito ay isang tiyak na halaga ng isang sangkap (o ang solusyon nito) sa isang selyadong ampoule. Ang halagang ito ay kinakalkula para sa paghahanda ng 1 litro ng solusyon. Maaaring maimbak ang Fixanal nang mahabang panahon, dahil ito ay walang air access, maliban sa alkalis na tumutugon sa baso ng ampoule.

Ilang solusyonimposibleng magluto na may tumpak na konsentrasyon. Halimbawa, ang konsentrasyon ng potassium permanganate at sodium thiosulfate ay nagbabago na sa panahon ng paglusaw dahil sa kanilang pakikipag-ugnayan sa singaw ng tubig. Bilang isang patakaran, ang mga solusyon na ito ay kinakailangan upang matukoy ang dami ng nais na sangkap. Dahil hindi alam ang kanilang konsentrasyon, dapat itong matukoy bago ang titration. Ang prosesong ito ay tinatawag na standardisasyon. Ito ang pagpapasiya ng konsentrasyon ng mga gumaganang solusyon sa pamamagitan ng kanilang paunang titration na may mga karaniwang solusyon.

Kinakailangan ang standardization para sa mga solusyon:

Mga Acid - sulfuric, hydrochloric, nitric.
Alkalis.
Potassium permanganate.
Silver nitrate.

Pagpili ng indicator

Upang tumpak na matukoy ang equivalence point, iyon ay, ang pagtatapos ng titration, kailangan mo ng tamang pagpipilian ng indicator. Ito ay mga sangkap na nagbabago ng kanilang kulay depende sa halaga ng pH. Binabago ng bawat indicator ang kulay ng solusyon nito sa ibang pH value, na tinatawag na transition interval. Para sa tamang napiling indicator, ang transition interval ay kasabay ng pagbabago sa pH sa rehiyon ng equivalence point, na tinatawag na titration jump. Upang matukoy ito, kinakailangan upang bumuo ng mga curve ng titration, kung saan isinasagawa ang mga teoretikal na kalkulasyon. Depende sa lakas ng acid at base, may apat na uri ng titration curves.

Mga saklaw ng paglipat ng kulay ng tagapagpahiwatig

Mga kalkulasyon sa titrimetric analysis

Kung ang equivalence point ay wastong tinukoy, ang titrant at ang titrated substance ay magre-react sa isang katumbas na halaga, iyon ay, ang halaga ng titrant substance(n_e1) ay magiging katumbas ng dami ng titrated substance (n_e2): n_e1=n e2_{. Dahil ang halaga ng katumbas na sangkap ay katumbas ng produkto ng molar na konsentrasyon ng katumbas at ang dami ng solusyon, kung gayon ang pagkakapantay-pantay}

C_e1∙V₁=C_e2∙V_{2, where:}

-C_{e1 – normal na konsentrasyon ng titrant, alam na halaga;}

-V_{1 – dami ng titrant solution, alam na halaga;}

-C_{e2 – normal na konsentrasyon ng titratable substance, na tutukuyin;}

-V_{2 – ang dami ng solusyon ng titrated substance, na tinutukoy sa panahon ng titration.}

Pagkatapos ng titration, maaari mong kalkulahin ang konsentrasyon ng substance ng interes gamit ang formula:

C_e2=C_e1∙V₁/ V₂