Kimia Analisis. Pengiraan dalam Analisis Kimia dan Instrumental: Tutorial

Kaedah piawai (penyelesaian piawai)

Menggunakan kaedah satu piawai, mula-mula ukur nilai isyarat analisis (y CT) untuk larutan dengan kepekatan bahan yang diketahui (C st). Kemudian nilai isyarat analisis (y x) diukur untuk larutan dengan kepekatan bahan yang tidak diketahui (C x). Pengiraan dijalankan mengikut formula

C x \u003d C st ×y x / y ST (2.6)

Kaedah pengiraan ini boleh digunakan jika pergantungan kepekatan isyarat analisis diterangkan oleh persamaan yang tidak mengandungi istilah bebas, i.e. persamaan (2.2). Di samping itu, kepekatan bahan dalam larutan piawai hendaklah sedemikian rupa sehingga nilai isyarat analitik yang diperoleh menggunakan larutan piawai dan larutan dengan kepekatan bahan yang tidak diketahui adalah sedekat mungkin antara satu sama lain.

Biarkan ketumpatan optik dan kepekatan bahan tertentu dikaitkan dengan persamaan A = 0.200C + 0.100. Dalam larutan piawai yang dipilih, kepekatan bahan ialah 5.00 µg/ml, dan ketumpatan optik larutan ini ialah 1.100. Larutan dengan kepekatan yang tidak diketahui mempunyai ketumpatan optik 0.300. Apabila dikira menggunakan kaedah lengkung penentukuran, kepekatan bahan yang tidak diketahui akan bersamaan dengan 1.00 µg/ml, dan apabila dikira menggunakan satu larutan piawai - 1.36 µg/ml. Ini menunjukkan bahawa kepekatan bahan dalam larutan piawai telah dipilih secara salah. Untuk menentukan kepekatan, seseorang harus mengambil penyelesaian standard sedemikian, ketumpatan optik yang hampir kepada 0.3.

Jika pergantungan isyarat analitik pada kepekatan bahan diterangkan oleh persamaan (2.1), maka adalah lebih baik untuk menggunakan bukan kaedah satu piawai, tetapi kaedah dua piawai (kaedah mengehadkan penyelesaian). Dengan kaedah ini, nilai isyarat analisis diukur untuk larutan piawai dengan dua kepekatan bahan yang berbeza, salah satunya (C 1) kurang daripada kepekatan tidak diketahui yang dijangkakan (C x), dan yang kedua (C 2) lebih besar. Kepekatan yang tidak diketahui dikira menggunakan formula

Cx \u003d C 2 (y x - y 1) + C 1 (y 2 - y x) / y 2 - y 1

Kaedah penambahan biasanya digunakan dalam analisis matriks kompleks, apabila komponen matriks mempengaruhi magnitud isyarat analisis dan adalah mustahil untuk menyalin komposisi matriks sampel dengan tepat.

Terdapat beberapa variasi kaedah ini. Apabila menggunakan kaedah pengiraan penambahan, nilai isyarat analisis terlebih dahulu diukur untuk sampel dengan kepekatan bahan yang tidak diketahui (y x). Kemudian, jumlah tepat analit (standard) ditambahkan pada sampel ini dan nilai isyarat analitik (y ext) diukur semula. Kepekatan analit dalam sampel yang dianalisis dikira dengan formula

C x \u003d C do6 y x / y samb - y x (2.8)

Apabila menggunakan kaedah grafik penambahan, beberapa bahagian yang sama (aliquot) sampel yang dianalisis diambil, dan bahan tambahan tidak ditambah kepada salah satu daripada mereka, dan pelbagai jumlah tepat komponen yang akan ditentukan ditambah kepada yang lain. Bagi setiap aliquot mengukur nilai isyarat analisis. Kemudian graf dibina yang mencirikan pergantungan linear magnitud isyarat yang diterima pada kepekatan aditif, dan ia diekstrapolasi ke persimpangan dengan paksi absis. Segmen yang dipotong oleh garis lurus ini pada paksi absis adalah sama dengan kepekatan analit yang tidak diketahui.

Perlu diingatkan bahawa formula (2.8) yang digunakan dalam kaedah tambahan, serta versi kaedah grafik yang dipertimbangkan, tidak mengambil kira isyarat latar belakang, i.e. diandaikan bahawa pergantungan diterangkan oleh persamaan (2.2). Kaedah penyelesaian piawai dan kaedah penambahan hanya boleh digunakan jika fungsi penentukuran adalah linear.

Kaedah penambahan piawai adalah berdasarkan fakta bahawa penimbangan tepat analit yang terdapat dalam campuran kawalan ditambah kepada sampel campuran kawalan, dan kromatogram bagi campuran kawalan awal dan campuran kawalan dengan bahan tambah piawai yang dimasukkan ke dalamnya adalah. diambil.

Kaedah analisis. Kira-kira 2 cm 3 campuran kawalan (800 mg) dipipet ke dalam kelalang pra-timbang dengan penyumbat tanah dan ditimbang, dan kemudian satu daripada bahan (100 mg) yang terdapat dalam campuran kawalan ditambah (seperti yang diarahkan oleh guru. ) dan ditimbang semula.

Seterusnya, kromatogram diambil daripada campuran kawalan awal dan campuran kawalan dengan bahan tambah piawai analit yang ditambah kepadanya. Kawasan di bawah puncak komponen yang dianalisis diukur pada kromatogram dan hasil analisis dikira dengan formula

, (1.6)

di mana S X ialah kawasan di bawah puncak komponen yang dianalisis dalam sampel;

S x+st ialah kawasan di bawah puncak komponen yang dianalisis dalam sampel selepas pengenalan bahan tambahan standardnya ke dalam sampel DARI st ;

DARI(X) ialah kepekatan komponen yang dianalisis dalam sampel;

DARI st ialah kepekatan bahan tambah piawai bagi komponen yang dianalisis, %:

di mana m samb ialah jisim bahan tambahan, g;

m sampel ialah jisim sampel yang dikromatografi, g.

Kaedah pengijazahan mutlak (penyawaian luaran)

Kaedah penentukuran mutlak terdiri daripada membina graf penentukuran pergantungan kawasan puncak kromatografi ( S) pada kandungan bahan dalam sampel kromatografi ( m). Prasyarat ialah ketepatan dan kebolehulangan dos sampel, dan pematuhan ketat kepada mod pengendalian kromatografi. Kaedah ini digunakan apabila perlu untuk menentukan kandungan hanya komponen individu bagi campuran yang dianalisis dan, oleh itu, adalah perlu untuk memastikan pemisahan lengkap hanya puncak analit daripada puncak jiran dalam kromatogram.

Beberapa penyelesaian piawai bagi komponen yang akan ditentukan disediakan, jumlah yang sama mereka dimasukkan ke dalam kromatografi, dan kawasan puncak ditentukan ( S 1 , S 2 , S 3). Hasilnya dibentangkan secara grafik (Rajah 1.3).

Rajah 1.3 - Graf penentukuran

penumpuan i-komponen ke dalam sampel (%) dikira dengan formula

di mana m sampel ialah jisim sampel yang dikromatografi, g;

m i- kandungan i-komponen ke-, didapati daripada graf penentukuran (lihat Rajah 1.3), d.

1.2.3 Gambar rajah blok kromatografi gas

Gambar rajah blok kromatografi gas ditunjukkan dalam Rajah 1.4.

Rajah 1.4 - Gambar rajah blok kromatografi gas:

1 - silinder dengan gas pembawa; 2 – pengeringan, sistem pembersihan dan unit untuk mengawal selia dan mengukur kadar bekalan gas pembawa; 3 – peranti suntikan sampel (dispenser); 4 - penyejat; 5 - lajur kromatografi; 6 - pengesan; 7 - zon terkawal suhu ( T dan- suhu penyejat, T kepada ialah suhu lajur, T d ialah suhu pengesan); 8 - kromatogram

Lajur kromatografi, biasanya diperbuat daripada keluli, diisi dengan pembawa pepejal (gel silika, karbon diaktifkan, bata merah, dll.) Disalut dengan fasa pegun (polietilena glikol 4000 atau pengubahsuaian lain, vaseline, minyak silikon).

Suhu termostat penyejat ialah 150°C, lajur ialah 120°C, dan termostat pengesan ialah 120°C.

Gas pembawa ialah gas lengai (nitrogen, helium, dll.).

AT kaedah penyelesaian piawai tunggal ukur nilai isyarat analisis (y st) untuk larutan dengan kepekatan bahan yang diketahui (C st). Kemudian ukur nilai isyarat analisis (y x) untuk larutan dengan kepekatan bahan yang tidak diketahui (C x).

Kaedah pengiraan ini boleh digunakan jika pergantungan isyarat analitik pada kepekatan diterangkan oleh persamaan linear tanpa istilah bebas. Kepekatan bahan dalam larutan piawai hendaklah sedemikian rupa sehingga nilai isyarat analitik yang diperoleh menggunakan larutan piawai dan larutan dengan kepekatan bahan yang tidak diketahui akan sedekat mungkin antara satu sama lain.

AT kaedah dua penyelesaian piawai ukur nilai isyarat analitik untuk penyelesaian piawai dengan dua kepekatan bahan yang berbeza, satu daripadanya (C 1) kurang daripada kepekatan tidak diketahui yang dijangkakan (C x), dan yang kedua (C 2) lebih besar.

atau

Kaedah dua penyelesaian piawai digunakan jika pergantungan kepekatan isyarat analisis diterangkan oleh persamaan linear yang tidak melalui asalan.

Contoh 10.2.Untuk menentukan kepekatan bahan yang tidak diketahui, dua penyelesaian standard digunakan: kepekatan bahan pada yang pertama ialah 0.50 mg/l, dan pada yang kedua - 1.50 mg/l. Ketumpatan optik penyelesaian ini masing-masing adalah 0.200 dan 0.400. Apakah kepekatan bahan dalam larutan yang ketumpatan optiknya ialah 0.280?

Kaedah tambahan

Kaedah penambahan biasanya digunakan dalam analisis matriks kompleks, apabila komponen matriks mempengaruhi magnitud isyarat analisis dan adalah mustahil untuk menyalin komposisi matriks sampel dengan tepat. Kaedah ini hanya boleh digunakan jika lengkung penentukuran adalah linear dan melalui asalan.

menggunakan kaedah pengiraan bahan tambahan mula-mula ukur nilai isyarat analitik untuk sampel dengan kepekatan bahan yang tidak diketahui (y x). Kemudian, jumlah tepat analit tertentu ditambahkan pada sampel ini dan nilai isyarat analitik (y ext) diukur semula.

Sekiranya perlu untuk mengambil kira pencairan larutan

Contoh 10.3. Larutan awal dengan kepekatan bahan yang tidak diketahui mempunyai ketumpatan optik 0.200. Selepas 5.0 ml larutan dengan kepekatan bahan yang sama 2.0 mg/l ditambah kepada 10.0 ml larutan ini, ketumpatan optik larutan menjadi sama dengan 0.400. Tentukan kepekatan bahan dalam larutan awal.

= 0.50 mg/l

nasi. 10.2. Kaedah tambahan grafik

Kaedah ini boleh digunakan dalam kawasan linear lengkung penentukuran.

2.1. Kaedah penambahan berganda

Beberapa (sekurang-kurangnya tiga) bahagian Vst. larutan dengan kepekatan ion yang diketahui sedang ditentukan, memerhatikan keadaan kekuatan ion malar dalam larutan. Ukur potensi sebelum dan selepas setiap penambahan dan hitung perbezaan ∆E antara yang diukur

di mana: V ialah isipadu larutan ujian;

C ialah kepekatan molar ion yang akan ditentukan dalam larutan ujian;

Bina graf bergantung pada jumlah bahan tambahan Vst. dan ekstrapolasi garis lurus yang terhasil ke persilangan dengan paksi-x. Pada titik persilangan, kepekatan larutan ujian ion yang akan ditentukan dinyatakan oleh persamaan:

di mana: V ialah isipadu ujian atau larutan kosong;

C ialah kepekatan ion yang akan ditentukan dalam larutan ujian;

Vst. ialah isipadu tambahan bagi larutan piawai;

Cst. ialah kepekatan ion yang akan ditentukan dalam larutan piawai;

∆Е ialah beza keupayaan yang diukur sebelum dan selepas penambahan;

S ialah kecuraman fungsi elektrod, ditentukan secara eksperimen pada suhu malar dengan mengukur beza keupayaan antara dua larutan piawai, kepekatannya berbeza dengan faktor 10 dan sepadan dengan kawasan linear lengkung penentukuran.

Kaedah untuk membandingkan ketumpatan optik standard dan diwarnakan ujian

penyelesaian

Untuk menentukan kepekatan bahan, sebahagian daripada larutan ujian diambil, larutan berwarna disediakan daripadanya untuk fotometri, dan ketumpatan optiknya diukur. Kemudian, dua atau tiga larutan berwarna piawai bagi analit kepekatan yang diketahui disediakan sama dan ketumpatan optiknya diukur pada ketebalan lapisan yang sama (dalam kuvet yang sama).

Nilai ketumpatan optik penyelesaian yang dibandingkan akan sama dengan:

untuk penyelesaian ujian

untuk penyelesaian piawai

Membahagikan satu ungkapan dengan yang lain, kita dapat:

Kerana 1 X \u003d l ST, E l= const, kemudian

Kaedah perbandingan digunakan untuk penentuan tunggal.

Kaedah Plot Bergred

Untuk menentukan kandungan bahan menggunakan lengkung penentukuran, satu siri 5-8 larutan piawai kepekatan berbeza disediakan (sekurang-kurangnya 3 penyelesaian selari untuk setiap titik).

Apabila memilih julat kepekatan penyelesaian standard, peruntukan berikut digunakan:

Ia harus meliputi kawasan perubahan yang mungkin berlaku dalam kepekatan larutan ujian, adalah wajar bahawa ketumpatan optik penyelesaian ujian sepadan kira-kira dengan tengah lengkung penentukuran;

Adalah wajar bahawa dalam julat kepekatan ini pada ketebalan kuvet yang dipilih saya dan panjang gelombang analisis l undang-undang asas penyerapan cahaya diperhatikan, iaitu, jadual D= /(C) adalah linear;

Julat operasi D, sepadan dengan julat penyelesaian standard, harus memastikan kebolehulangan maksimum hasil pengukuran.

Dengan gabungan keadaan di atas, ketumpatan optik larutan piawai diukur secara relatif kepada pelarut dan graf pergantungan D = /(C) diplotkan.

Lengkung yang terhasil dipanggil lengkung penentukuran (calibration curve).

Setelah menentukan ketumpatan optik larutan D x, cari nilainya pada paksi ordinat, dan kemudian pada paksi absis - nilai kepekatan yang sepadan C x. Kaedah ini digunakan semasa melakukan analisis fotometrik bersiri.

Kaedah tambahan

Kaedah tambahan ialah variasi kaedah perbandingan. Menentukan kepekatan larutan melalui kaedah ini adalah berdasarkan perbandingan ketumpatan optik larutan ujian dan larutan yang sama dengan penambahan jumlah analit yang diketahui. Kaedah penambahan biasanya digunakan untuk memudahkan kerja, untuk menghapuskan pengaruh campur tangan kekotoran asing, dan dalam beberapa kes untuk menilai ketepatan prosedur penentuan fotometri. Kaedah tambahan memerlukan pematuhan wajib undang-undang asas penyerapan cahaya.

Kepekatan yang tidak diketahui ditemui dengan kaedah pengiraan atau grafik.

Tertakluk kepada undang-undang asas penyerapan cahaya dan ketebalan lapisan malar, nisbah satah optik larutan ujian dan larutan ujian dengan bahan tambahan akan sama dengan nisbah kepekatannya:

di mana Dx- ketumpatan optik penyelesaian ujian;

D x + a- ketumpatan optik penyelesaian yang disiasat dengan bahan tambahan;

C x- kepekatan bahan ujian yang tidak diketahui dalam larutan berwarna ujian;

Dengan- kepekatan bahan tambahan dalam larutan ujian.