Математичні методи в аналітичній хімії

Матеріали по педагогіці » Міжпредметні зв’язки на уроках хімії при розв’язуванні хімічних задач » Математичні методи в аналітичній хімії

Страница 3

Зручний спосіб компенсації впливу матриці, а також рішення проблем, пов'язаних з втратами речовини в ході складного аналізу, – використовування внутрішнього стандарту. Метод полягає в наступному. Перш ніж визначати речовину А, до що містить його зразка додають відому кількість речовини B. Кількості А і B визначають по одній і тій же методиці. Встановивши співвідношення між знайденою і відомою кількостями B, коректують отримане при аналізі кількість А. Внутрішній стандарт повинен бути відсутній в початковому зразку і бути хімічним аналогом визначуваної речовини. Наприклад, для визначення натрію в плазмі крові методом полум'яної емісійної спектроскопії як внутрішній стандарт часто використовують літій, оскільки він хімічно аналогічний натрію і в крові звичайно відсутній.

В методі доданих стандартів для приготування стандартів порівняння використовують сам досліджуваний зразок. Припустимо, що ми хочемо визначити вміст натрію в плазмі крові. Початковий зразок ділять на декілька частин, наприклад на три. До однієї з них нічого не додають, до двох іншим додають відомі кількості визначуваної речовини (в даному випадку Na), так що його концентрація стає на 100 і 200 ммоль/л більше, ніж в початковому зразку. Далі по одній і тій же методиці визначають Na у всіх частинах зразка і будують графік залежності величини, що виміряється, від приросту концентрації. З графіка визначають концентрацію натрію в початковому зразку.

Рівноважні і кінетичні вимірювання.

На мал. 2 графічно представлений хід хімічної реакції:

Визначувана речовина + Реагенти Продукти

Спочатку концентрація лінійно міняється в часі, потім зміна стає все більш повільною, і, нарешті, концентрація виходить на горизонталь – система досягає рівноваги.

Мал. 2. Хід хімічної реакції, представлений у вигляді графіка залежності концентрації реагенту від часу.

Хоча вважається, що багато хімічних реакцій йдуть «до кінця» (до повного вичерпання початкових речовин), насправді жодна з них не протікає тільки в одному напрямі. Хімічна реакція йде до тих пір, поки концентрація всіх що беруть участь в ній речовин не перестає мінятися, тобто поки система не досягне рівноваги. В цьому стані концентрація деяких речовин може бути дуже малий, але все таки вона не рівна нулю. Реакція не припиняється, просто швидкість прямої реакції (Реагенти ? Продукти) стає рівній швидкості зворотної (Продукти ? Реагенти), при цьому відбувається швидке взаємне перетворення реагентів і продуктів реакції, так що ніякої сумарної зміни концентрацій немає.

Аналітичні визначення можна проводити в хімічних системах, що знаходяться як в рівноважному, так і в нерівноважному станах. В першому випадку концентрації речовин не міняються, тому тривалість аналізу неістотна і не впливає на вибір методики. Рівноважні концентрації речовин пов'язані один з одним через константу рівноваги. Для хімічної реакції aA + bB cC + dD ця константа рівна

де в квадратних дужках вказані мольні концентрації відповідних речовин, а показники ступеня рівні стехіометричним коефіцієнтам рівняння хімічної реакції. Константи рівноваги реакцій, що використовуються в аналітичній хімії, змінюються від 1 до 10100 і більш. Багато методів аналізу засновано на визначенні стану рівноваги. Можна навести як приклад дані нижче класичні методи – гравіметрію і титрування.

При аналізі нерівноважних систем визначають зміну концентрації реагуючих речовин в часі, тобто швидкість реакції. Вона задається виразом:

де до – константа швидкості, [A], [B], [C] – мольні концентрації речовин А, B, З, сума x, у, z – порядок реакції. Які саме хімічні речовини фігурують в рівнянні швидкості такої реакції і з якими ступенями входять їх концентрації, залежить від механізму хімічної реакції. При нерівноважних визначеннях потрібно встигнути провести вимірювання за достатньо малий (в порівнянні з тривалістю самої реакції) час, так щоб концентрації реагентів не змінилися. Визначення, засновані на вимірюванні швидкості реакції, можуть бути виконаний в дуже короткий час від початку реакції (іноді декілька секунд), оскільки не потрібно чекати, коли система досягне рівноваги. Якщо визначувана речовина – каталізатор, то вимірювання слід проводити до досягнення рівноваги, оскільки каталізатор змінює тільки швидкість реакції, але не положення рівноваги.

Страницы: 1 2 3 4

Більше про педагогіку:

Процес формування природничих знань молодших школярів
Сучасний рівень вимог суспільства до загальноосвітньої школи обумовлює необхідність якісного покрашення навчально-виховного процесу в початковій школі. Одним із напрямків у розв’язанні цього завдання є формування дієвих природничих знань молодших школярів. Тому сьогодні перед початковою школою стої ...

Система термінологічної роботи при вивченні біології
Міцне засвоєння понять може здійснюватись тільки у випадку, коли учні своєчасно та систематично оволодівають необхідним словарним запасом, пізнають мову науки через засвоєння спеціальних термінів. Точне розуміння термінів дає можливість глибше проникнути в певну область науки, свідомо засвоювати її ...

Особливості розвитку школярів старшого віку
У старших класах загальноосвітньої школи (10-11 класів) базовими видами продовжують залишатися - легка атлетика, спортивні ігри, гімнастика, спортивні єдиноборства, плавання, зимові види спорту. При цьому продовжується робота по вдосконаленню техніки. У сенсі фізіологічної доцільності побудова урок ...

Університетська освіта

Університетська освіта

Навчальна дисципліна “Університетська освіта” є однією з нормативних дисциплін циклу гуманітарної підготовки студентів.
Види та значення ігор

Види та значення ігор

Давно відомо, що при розвитку мислення і формуванні особистості важливу роль відіграє не тільки освітній фактор, але і характер ігрової діяльності.

Розділи

Copyright © 2022 - All Rights Reserved - www.educateua.com