Количественный анализ. Химические методы анализа

Определение содержания (концентрации, массы) компонентов в анализируемом веществе называется количественным анализом.

С помощью количественного анализа выявляют массовые соотношения компонентов в анализируемом образце, концентрацию вещества в растворе или в газе. При количественном анализе измеряют те или иные химические, физико-химические и физические параметры анализируемого образца, которые зависят от его состава или содержания того или иного компонента.

Количественный анализ проводят в определенной последовательности, в которую входит отбор и подготовка проб, проведение анализа, обработка и расчет результатов анализа.

Как и в качественном анализе различают макрометоды, полумикрометоды, микро- и ультрамикрометоды. Количественный анализ широко используется для изучения состава руд, металлов, неорганических и органических соединений. В последние годы особое внимание обращается на определение содержания токсичных веществ в воздухе, водоемах, почвах, в продуктах питания, различных товарах.

Все методы количественного анализа можно разделить на две большие группы: химические и инструментальные. Это разделение условно, так как многие инструментальные методы основаны на использовании химических законов и свойств веществ. Обычно количественные методы анализа классифицируют по измеряемым физическим или химическим свойствам.

Гравиметрический метод. Сущность метода заключается в получении труднорастворимого соединения, в которое входит определяемый компонент.

Для этого навеску вещества растворяют в растворителе обычно в воде, осаждают с помощью реагента, образующего с анализируемым соединением малорастворимое соединение с низким значением ПР. Затем после фильтрования осадок высушивают, прокаливают и взвешивают. По массе вещества находят массу определяемого компонента и проводят расчет его массовой доли в анализируемой навеске.

Титриметрический анализ.Сущность метода заключается в измерении объема раствора того или иного реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым компонентом. Для этих целей используют титрованные растворы, концентрации которых (обычно титр раствора) известны.

Титром называется масса вещества, содержащаяся в 1 мл титрованного раствора.

Определение проводят титрованием, то есть постепенным приливанием титрованного раствора к раствору анализируемого вещества, объем которого точно измерен.

Титрование прекращается при достижении точки эквивалентности, то есть достижения эквивалентности реагента титруемого раствора и анализируемого компонента.

Различают:

1. Кислотно-основное титрование – в его основе лежит реакция нейтрализации

.

Метод позволяет определить концентрацию кислоты или катионов, гидролизующихся с образованием ионов водорода, титрованием раствором щелочи или определить концентрацию оснований, в том числе анионов, гидролизующихся с образованием гидроксид-ионов титрованием растворами кислот. Точка эквивалентности устанавливается при помощи кислотно-основных индикаторов, изменяющих окраску в определенном интервале рН.

2. Осадительное титрование – анализируемый раствор титруется реагентом, образующим с компонентом титрованного раствора малорастворимое соединение. Точка эквивалентности определяется с помощью индикатора, образующего с реагентом окрашенное соединение, например, красный осадок Ag₂CrO₄ при взаимодействии индикатора K₂CrO₄ с избытком ионов Ag⁺ при титровании раствора хлорида раствором нитрата серебра.

3. Комплексонометрическое титрование. При комплексонометрическом титровании определяемый компонент в растворе титруется раствором комплексона, чаще всего этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЕДТА, комплексона II) или его двунатриевой соли (комплексона III или трилона Б).

4. Окислительно-восстановительное титрование. Данный способ заключается в титровании раствора восстановителя титрованным раствором окислителя или в титровании раствора окислителя титрованным раствором восстановителя. В качестве титрованных растворов окислителей нашли применение растворы перманганата калия KMnO₄ (перманганатометрия), дихромата калия K₂Cr₂O₇ (дихроматометрия), иода I₂ (иодометрия). Из титрованных растворов восстановителей следует отметить растворы гидразина N₂H₄ (гидразинометрия).

При перманганатометрическом титровании в кислой среде (малиновая окраска) переходит в (бесцветный раствор).

Например, перманганатометрическим методом можно определить содержание нитритов в растворе:

.