Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Физико-химическими методами анализа исследуют содержание веществ в растворах или твердых материалах, основываясь на функциональной зависимости между концентрацией исследуемого компонента и количеством (количественной

характеристикой) величины, измеренной. Такими величинами могут быть интенсивность излучения, выделяет вещество, сила тока, плотность, вязкость и т.п.. Используются линейная, логарифмическая и другие виды зависимости.

 

Спектр применения физико-химических методов для изучения окружающей среды достаточно широк. При исследовании свойств отдельных систем организма человека и животных эти методы дают возможность получить полезную информацию. В последние годы в связи с опасностью чрезмерного загрязнения окружающей среды наблюдается интенсивное использование физико-ко-химических методов для изучения воды, атмосферы, почвы, донных отложений и даже биологических объектов.

 

К аналитической практики одновременно с традиционными лабораторными исследованиями все шире внедряются комбинированные методы, автоматизированные системы, что позволяет сократить время проведения анализа, увеличить его точность и селективность, а также снизить трудозатраты и сэкономить материалы.

 

Основные требования к методам физико-химического анализа во многом зависят от их назначения, но есть несколько общих: высокая чувствительность, точность определения, скорость и простота операций. Некоторые методы предполагают проведение анализа компонентов в исходном состоянии материала, исследуется, но таких методов очень мало. Как правило, нужно преобразовать материал в жидкое или газообразное состояние. Большинство химических и спектральных методов применяется только для жидкостей. Поэтому твердые вещества при подготовке к анализу предварительно растворяют или раскладывают в газовом потоке.

 

Среди физико-химических методов анализа в биологии и медицине чаще применяют такие: электрохимические (потенциометрия, полярография, кондуктометрия, электрофорез и др.)., Спектральные (фотометрический, спектрофотометрический, эмиссионный спектральный анализ, люминесцентный и др.)., Хроматографический, масс-спектрометрический т.д. .

 

Электрохимические методы анализа основаны на электрохимических свойствах исследуемых компонентов. Особое значение имеет применение этих методов при изучении малых образцов. Правильность измерений здесь обычно зависит не от абсолютного количества компонента, изучается, а от его концентрации.

 

Потенциометрический метод основан на определении зависимости между равновесными электродными потенциалами и термодинамической активностью компонентов. Для любой окислительно-восстановительной системы можно подобрать электрод, потенциал которого является функцией концентрации того или иного компонента (индикаторный электрод). В паре с электродом сравнения он создает электродвижущую силу (ЭДС) гальванического элемента, которая может быть измерена с достаточной точностью. Поскольку потенциал электрода зависит от окислительно-восстановительных потенциалов системы, все компоненты которых в растворе, то как электроды используют инертные металлы (платина, золото). Они являются переносчиками электронов от одного компонента системы к другому, но участия в реакции не участвуют. Потенциал таких электродов зависит от соотношения концентраций окисленной и восстановленной форм в соответствии с уравнением Нернста. Во многих случаях одним из компонентов системы, который определяет потенциал, является материал электрода.

 

В лабораторной практике используют и стеклянные мембранные электроды. Они сделаны из стеклянных мембран, могут обменивать ионы, которые входят в их состав, на ионы раствора. При обмене ионов на границе мембрана-раствор образуется потенциал, который зависит от концентрации ионов в растворе.

 

Для потенциометрических измерений пользуются гальваническим элементом, состоящим из двух электродов и схемы для измерения ЭДС. Один электрод является индикатором (его потенциал зависит от концентрации компонента определяется), второй - электродом сравнения (потенциал при измерении должен оставаться неизменным). ЭДС определяется разностью потенциалов индикаторного электрода и электрода сравнения. По величине ЭДС находят активность одного из компонентов раствора изучаемого или отношение активностей компонентов согласно (4.1).

 

Сегодня потенциометрический метод используется для определения пестицидов, фторид-ионов, поверхностно-активных веществ.

 

Наибольшее распространение, особенно при изучении биологических материалов, приобрело потенциометрическое определения рН. Его проводят, измеряя ЭДС гальванического элемента, состоящего из водородного, хингидронный или стеклянного электрода, погруженного в раствор электролита, содержащий ионы водорода, и с каломельного или хлорсеребряного электрода сравнения.

 

Среди электродов, чувствительных к ионам водорода, стеклянный мембранный электрод, или просто стеклянный электрод, является уникальным. Механизм его отклика на наличие иона водорода основывается на ионообменных процессах и не зависит от окислительно-восстановительных реакций.

 

Потенциал стеклянного электрода обусловлено обменом ионов щелочных металлов, которые являются в стекле, с ионами водорода из раствора. Энергетическое состояние ионов в стекле и в растворе разный. Это приводит к тому, что ионы так распределяются между стеклом и раствором, что поверхности этих фаз приобретают противоположные зарядов. Электрод не подвержена воздействию окислителей и восстановителей в растворе пробы.

 

В зависимости от цели пользуются стеклянными электродами различных размеров и форм (рис. 4.1). Их применяют для определения рН крови и других биологических жидкостей. Чаще применяют стеклянный мембранный электрод в виде тонкостенной сферы, изготовленной из специального стекла, высокочувствительного к активности ионов водорода в растворе, припаяна к концу обычной трубки. Внутри стеклянной сферы содержится разведенный 0,1 М водный раствор хлорвод-Нево кислоты. В этот раствор погружена часть серебряной проволоки, покрытой хлоридом серебра, остальные провода находится в трубке, которая наполнена смолой, и создает электрический контакт с внешним кругом. Стеклянный электрод, таким образом, содержит внутренний хлорсеребряный электрод сравнения, погруженный в разбавленный раствор хлорводневои кислоты, который находится внутри чувствительной к рН сферы.

 

Потенциал электрода сравнения задан и не зависит от состава раствора, изучается. Иногда применяют другой электрод сравнения (каломельный).



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии