Page 1

A bevezetésben az alapfogalmak rövid bemutatását gyakorlati (klasszikus és műszeres) mennyiségi elemzési példák követik, majd az analitika minőségbiztosításának alapjai zárják. A következő fejezetek a klasszikus analitika módszereit tárgyalják: a titrimetriát (térfogatos analízis: sav-bázis, komplexometriás, csapadékos és redoxi titrálások), illetve a gravimetriát (tömeg szerinti elemzés). Az analízis folyamatainak, a módszerek működésének és alkalmazási lehetőségeinek megértését nagyszámú ábra, animáció és videó segíti. Az egyes fejezetek végén kidolgozott számpéldák, valamint ellenőrző kérdések és számítási feladatok kaptak helyet.

1600 Ft

9 789632 793054

POKOL–DUDÁS ANALITIKAI KÉMIA: ALAPFOGALMAK, A KLASSZIKUS ANALÍZIS MÓDSZEREI

Az analitikai kémia minden mérnöki területen megjelenik, nem kell vegyésznek, vegyészmérnöknek lenni ahhoz, hogy találkozzunk olyan, számunkra fontos elemzések eredményeivel, melyeket analitikusok készítenek. Lehet szó egy gyártási folyamat minőségellenőrzéséről, bűnügyi nyomozásról, vérvizsgálatról, talajvizsgálatról a mezőgazdaság, illetve a környezetvédelem számára, vagy éppen az ivóvíz tisztaságáról, keménységéről – a különböző anyagok minőségi és mennyiségi elemzése, vagyis az analitika nélkülözhetetlen.

POKOL GYÖRGY–DUDÁS KATALIN MÁRIA

ANALITIKAI KÉMIA: ALAPFOGALMAK, A KLASSZIKUS ANALÍZIS MÓDSZEREI


Pokol György–Dudás Katalin

Analitikai kémia: alapfogalmak, a klasszikus analízis módszerei

Az analitikai kémia minden mérnöki területen megjelenik, nem kell vegyésznek, vegyészmérnöknek lenni ahhoz, hogy találkozzunk olyan, számunkra fontos elemzések eredményeivel, melyeket analitikusok készítenek. Lehet szó egy gyártási folyamat minőségellenőrzéséről, bűnügyi nyomozásról, vérvizsgálatról, talajvizsgálatról a mezőgazdaság, illetve a környezetvédelem számára, vagy éppen az ivóvíz tisztaságáról, keménységéről – a különböző anyagok minőségi és mennyiségi elemzése, vagyis az analitika nélkülözhetetlen. A bevezetésben az alapfogalmak rövid bemutatását gyakorlati (klasszikus és műszeres) mennyiségi elemzési példák követik, majd az analitika minőségbiztosításának alapjai zárják. A következő fejezetek a klasszikus analitika módszereit tárgyalják: a titrimetriát (térfogatos analízis: sav-bázis, komplexometriás, csapadékos és redoxi titrálások), illetve a gravimetriát (tömeg szerinti elemzés). Az analízis folyamatainak, a módszerek működésének és alkalmazási lehetőségeinek megértését nagyszámú ábra, animáció és videó segíti. Az egyes fejezetek végén kidolgozott számpéldák, valamint ellenőrző kérdések és számítási feladatok kaptak helyet.


© Dr. Pokol György, Dudás Katalin Mária, Typotex, 2013 Engedély nélkül semmilyen formában nem másolható!

ISBN 978 963 279 305 4 Témakör: vegyészet

Kedves Olvasó! Köszönjük, hogy kínálatunkból választott olvasnivalót! Újabb kiadványainkról, akcióinkról a www.typotex.hu, a facebook.com/typotexkiado és a www.interkonyv.hu oldalakon értesülhet.

Kiadja a Typotex Elektronikus Kiadó Kft. Felelős vezető: Votisky Zsuzsa A könyv elektronikus változatát Dudás Katalin Mária készítette.


Tartalom

Analitikai kémia

3

TARTALOM I. Bevezető ................................................................................................ 1 1.

Bevezetés az analitikai kémiába ........................................................ 2

1.1.

Alapfogalmak ............................................................................ 2

1.2.

Bevezető példák az analitika különböző területeiről ........................ 3

1.3.

A mennyiségi meghatározás általános módszerei ......................... 18

1.4.

Az elemzések minőségbiztosításának alapjai ............................... 19

II. Klasszikus Analitika ................................................................................ 1 A. Titrimetria ............................................................................................. 1 1.

Bevezető ........................................................................................ 2

1.1.

A Mérőoldatok koncentrációja...................................................... 2

1.2.

Titráltsági fok ............................................................................ 4

2.

Sav-bázis titrálások ......................................................................... 5

2.1.

Erős sav vagy erős bázis titrálása ................................................ 5

2.2.

Egyértékű gyenge sav vagy gyenge bázis titrálása ....................... 14

2.3.

Többértékű sav-bázis titrálások ................................................. 23

2.4.

Kérdések és Számolási Feladatok .............................................. 27

3.

Komplexometria ............................................................................ 34

3.1.

Bevezető ................................................................................ 34

3.2.

Kelatometriás titrálás ............................................................... 35

3.3.

Kérdések és Számolási Feladatok .............................................. 43

4.

Csapadékos Titrálás ....................................................................... 44

4.1.

Argentometria ......................................................................... 44

4.2.

Kérdések és Számolási Feladatok .............................................. 51

5.

Redoxi titrálás .............................................................................. 53

5.1.

Bevezető ................................................................................ 53

5.2.

Permanganometria .................................................................. 60

5.3.

Jodometria.............................................................................. 63

5.4.

Bromatometria ........................................................................ 66

5.5.

Cerimetria .............................................................................. 67

5.6.

Kromatometria ........................................................................ 68

5.7.

Kérdések és számítási feladatok ................................................ 68

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


4

Analitikai kémia

Tartalom

II. Klasszikus Analitika ................................................................................ 1 B. Gravimetria ........................................................................................... 1 1.

Bevezető ........................................................................................ 2

1.1.

Gravimetriás mérésre példa ........................................................ 3

1.2.

Csapadékképző mérési módszerek összehasonlítása ...................... 4

1.3.

Kérdések és számítási feladatok .................................................. 4

www.interkonyv.hu

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013


Tartalom

I. Bevezető

Analitikai Kémia

I. - 1.

I. BEVEZETŐ

TARTALOM I. Bevezető ................................................................................................ 1 1.

Bevezetés az analitikai kémiába ........................................................ 2

1.1.

Alapfogalmak ............................................................................ 2

1.2.

Bevezető példák az analitika különböző területeiről ........................ 3

1.3.

A mennyiségi meghatározás általános módszerei ......................... 18

1.4.

Az elemzések minőségbiztosításának alapjai ............................... 19

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


I. - 2.

Analitikai Kémia

I. Bevezető

1. Bevezetés az analitikai kémiába

1. BEVEZETÉS AZ ANALITIKAI KÉMIÁBA

1.1.

ALAPFOGALMAK

Az analitikai kémia az anyagok minőségi és mennyiségi elemzésének módszereit, az elemzés általános lépéseit és szempontjait, a módszerek alkalmazási lehetőségeit, valamint az elemzési eredmények értékelésének és megbízhatóságának kérdéseit tárgyalja. Annak ismeretére, hogy milyen anyaggal van dolgunk, a gyakorlat és a kutatás minden területén (és nemcsak a kémiában és kémiai technológiákban) mindig szükség van. Elemzéseket végeznek a természet és a környezet leírásához, a technológiai folyamatok követéséhez, ipari termékek – köztük élelmiszerek, gyógyszerek – minőségének ellenőrzésére, illetve egészségügyi céllal. ·

· ·

Az elemzések közvetlen eredményei a vizsgálati anyag összetételéről, szerkezetéről, tulajdonságairól adnak felvilágosítást. Az analitikus feladata azonban ezen túl mutat: értelmezni is kell az eredményt, következtetéseket kell levonnia a felhasználó számára (pl., hogy megfelelő-e az ivóvíz minősége, alkalmas-e a nyersanyag a feldolgozásra, biztonságos-e az élelmiszer). Ehhez jól kell ismernie a felhasználó problémáját, olyan módon kell megfogalmaznia a mérési eredményeit, hogy a felhasználó azt egyértelműen megértse, bizonyítania kell, hogy az általa szolgáltatott eredmény megbízható.

1.1.1.

Egy vizsgálati anyag (pl.: felszíni víz) elemzése (Analízis)

Minta: A vizsgálati anyag egy részlete (a folyóból kivett víz). Részminta: több vizsgálathoz a mintát több részletre osztjuk. Analát (analyte): a vizsgálandó, mérendő komponens (pl. Pb) a mintában. Mátrix: az analát melletti egyéb, kísérő komponensek együttese (szennyvíz) a mintában. 1.1.2.

Az analitikai feladat lehet:

Minőségi elemzés: mely komponensek vannak jelen a mintában, ezen belül · azonosítás (identification), egy vagy több komponens minőségére vonatkozó feltételezés igazolása, pl.: a tabletta fő tömege acetilszalicilsav (aszpirin), · kimutatás (detection): a mintában a keresett komponens jelen van / „nincs jelen”.

www.interkonyv.hu

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013


1. Bevezetés az analitikai kémiába

I. Bevezető

Analitikai Kémia

I. - 3.

Mennyiségi elemzés: · mérés, meghatározás (measurement, determination): a kérdéses komponens koncentrációjának, mennyiségének meghatározása. Szerkezet, tulajdonságok jellemzése. A minőségi és a mennyiségi elemzés nem különülhet el élesen. Kimutatás esetében tudnunk kell, hogy mi az a határ, mely felett az adott módszerrel már észleljük a komponens jelenlétét; mennyiségi elemzés esetén biztosnak kell lennie, hogy a kívánt összetevőt, és csak azt mérjük, valamint általában meg kell adni, hogy az alkotó jelentős vagy kis mennyiségben van jelen. 1.1.3.

Az analitikai mérések típusai

Beszélünk klasszikus analitikáról illetve műszeres analitikáról. A következő fejezetekben ezeket a módszereket fejtjük ki részletesebben. · ·

Klasszikus analitika: csak pontos térfogat-és tömegmérő eszközök használatával, műszeres analitika: egyéb mérőeszközökre is szükség van.

1.2. BEVEZETŐ PÉLDÁK AZ ANALITIKA KÜLÖNBÖZŐ TERÜLETEIRŐL 1.2.1.

Szabad zsírsavak mérése olajokban, szerves zsírokban – Titrimetria

A szabad zsírsavtartalom · befolyásolja a felhasználhatóságot: a sok szabad zsírsav ehetetlenné teszi a zsírokat, olajokat, · gátolja a keményíthetőséget. Az analitikai feladat: az összes szabad zsírsav meghatározása (mennyiségi elemzés). Az analát A természetes olajok és zsírok fő tömegét a trigliceridek (a glicerin zsírsavas észterei) alkotják.

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


I. - 4.

Analitikai KĂŠmia

I. Bevezető

1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

mind hĂĄrom đ?‘‚đ??ť − -t ĂŠszteresĂ­tjĂźk glicerin

triglicerid

1.2.1.1. ĂĄbra A trigliceridek szerkezeti kĂŠplete

A zsĂ­rsavak ĂĄltalĂĄban egyenes lĂĄncĂşak, lehetnek telĂ­tettek vagy telĂ­tetlenek. Pl.:

sztearisav n-C17H35COOH

olajsav n-C17H33COOH

1.2.1.2. ĂĄbra Az olajsav ĂŠs a sztearinsav szerkezeti kĂŠplete

A meghatĂĄrozĂĄs alapvetĹ‘ kĂślcsĂśnhatĂĄson alapszik A kĂślcsĂśnhatĂĄs kivĂĄlasztĂĄsa: ReakciĂł (kĂŠmiai/fizikai) kivĂĄlasztĂĄsa → Sav-bĂĄzis reakciĂł a legmegfelelĹ‘bb: đ?‘… − đ??śđ?‘‚đ?‘‚đ??ť + đ??ž + đ?‘‚đ??ťâˆ’ = đ?‘… − đ??śđ?‘‚đ?‘‚− đ??ž + + đ??ť2 đ?‘‚

A meghatĂĄrozĂĄs lĂŠpĂŠsei: zsĂ­rsavak teljes semlegesĂ­tĂŠse →mennyi reagens kell ehhez? → az eredmĂŠnybĹ‘l zsĂ­rsav tartalom szĂĄmĂ­tĂĄsa MĂłdszer (tĂŠrfogatos analĂ­zis = titrimetria) 1. A KOH mĂŠrĹ‘oldatot fokozatosan adjuk hozzĂĄ (KOH ismert koncentrĂĄciĂłjĂş). 2. KeressĂźk az egyenĂŠrtĂŠkpontot, ekvivalenciapontot: ¡ a mĂŠrendĹ‘ komponens ĂŠs a reagens mennyisĂŠge kĂŠmiailag egyenĂŠrtĂŠkĹą. Itt az egyenĂŠrtĂŠkĹąsĂŠg 1:1mĂłlarĂĄnyt jelent, mĂĄs esetekben ettĹ‘l eltĂŠrĹ‘ is lehet. pl.: (COOH)2+ 2 K+OH- = (COO-K+)2+ 2 H2O ¡ a KOH felhasznĂĄlt tĂŠrfogatĂĄbĂłl ĂŠs ismert koncentrĂĄciĂłjĂĄbĂłl szĂĄmolhatjuk ki a zsĂ­rsav mennyisĂŠgĂŠt (đ?’?đ?‘˛đ?‘śđ?‘Ż = đ?’?đ?‘šâˆ’đ?‘Şđ?‘śđ?‘śđ?‘Ż).

www.interkonyv.hu

Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013


1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

I. Bevezető

Analitikai KĂŠmia

I. - 5.

KivitelezĂŠs 1. MintavĂŠtel (legyen reprezentatĂ­v a minta: ĂśsszetĂŠtele legyen azonos a vizsgĂĄlati anyag ĂĄtlagos ĂśsszetĂŠtelĂŠvel) 2. MintaelĹ‘kĂŠszĂ­tĂŠs: szilĂĄrd szennyezĹ‘k ĂŠs vĂ­z eltĂĄvolĂ­tĂĄsa → szĹąrĹ‘papĂ­ron szĹąrĂŠs, majd dietil-ĂŠter (Et2O) oldĂłszerrel oldatkĂŠszĂ­tĂŠs 3. TitrĂĄlĂĄs ¡ MĂŠrĹ‘oldat kĂŠszĂ­tĂŠse: alkoholos KOH (mert szerves anyagot akarunk titrĂĄlni), ennek kĂŠszĂ­tĂŠse: o a KOH vizes oldatĂĄhoz etil-alkoholt (CH3CH2OH) adunk (ilyenkor a KOH-ban lĂŠvĹ‘ K2CO3-ĂĄt lecsapĂłdik ĂŠs kiszĹąrhetĹ‘) ¡ MĂŠrĹ‘oldat koncentrĂĄciĂłjĂĄnak meghatĂĄrozĂĄsa: faktorozĂĄs (hatóÊrtĂŠk meghatĂĄrozĂĄsa) o a pontos koncentrĂĄciĂł kiszĂĄmĂ­tĂĄsa bemĂŠrĂŠs alapjĂĄn a KOH-nĂĄl nem lehetsĂŠges, ezĂŠrt a pontos koncentrĂĄciĂłt meg kell hatĂĄrozni, ezt nevezzĂźk faktorozĂĄsnak Pl.: 0,1 M (mol/l) KOH mĂŠrĹ‘oldat kĂŠszĂ­tĂŠsĂŠnĂŠl a nĂŠvleges koncentrĂĄciĂł cN, a pontos koncentrĂĄciĂł c → c= cN*f ahol f: faktor KOH faktorozĂĄsa đ??ť + đ??śđ?‘™ − + đ??ž + đ?‘‚đ??ť − = đ??ž + đ??śđ?‘™ − + đ??ť2 đ?‘‚ eĂŠp.:đ?‘›đ??žđ?‘‚đ??ť = đ?‘›đ??ťđ??śđ?‘™

đ?’‘đ?’?đ?’?đ?’•đ?’?đ?’”

đ?‘‰đ??žđ?‘‚đ??ť(đ?‘?đ?‘–đ?‘?đ?‘’đ?‘Ąđ?‘Ąđ?‘Ž) ∗ đ?’„đ?‘˛đ?‘śđ?‘Ż

đ?‘?đ?‘œđ?‘›đ?‘Ąđ?‘œđ?‘

đ?‘?đ??žđ?‘‚đ??ť

Sósav mÊrőoldat faktorozåsa

= đ?‘‰đ??ťđ??śđ?‘™(đ?‘?Ăźđ?‘&#x;đ?‘’đ?‘Ąđ?‘Ąđ?‘Ž) ∗ đ?‘?đ??ťđ??śđ?‘™(đ?‘–đ?‘ đ?‘šđ?‘’đ?‘&#x;đ?‘Ą) đ?‘›ĂŠđ?‘Łđ?‘™đ?‘’đ?‘”đ?‘’đ?‘ 

= đ?‘?đ??žđ?‘‚đ??ť

∗đ?’‡

đ??žđ??ťđ??śđ?‘‚3 + đ??ťđ??śđ?‘™ = đ??ž + đ??śđ?‘™ − + đ??ť2 đ?‘‚ + đ??śđ?‘‚2

A đ??žđ??ťđ??śđ?‘‚3 pontosan bemĂŠrhetĹ‘, sztĂśchiometrikus, stabil, (nem nedvszĂ­vĂł, nem bomlik), szilĂĄrd. đ?‘›đ??žđ??ťđ??śđ?‘‚3 = KĂŠmiai vĂŠgpontjelzĂŠs

đ?‘šđ??žđ??ťđ??śđ?‘‚3 ′ = đ?‘‰đ??ťđ??śđ?‘™ ∗ đ?’„đ?‘Żđ?‘Şđ?’? đ?‘€đ??žđ??ťđ??śđ?‘‚3

Indikåtor színvåltozåsåt figyeljßk, az åtcsapåsa jelzi az egyenÊrtÊkpont. Az indikåtort aszerint kell kivålasztani, hogy a színvåltozåssal jelzettvÊgpont (gyakorlati fogalom), ahol befejezettnek tekintjßk a titrålåst, kÜzel legyen az egyenÊrtÊkponthoz (elmÊleti). Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


I. - 6.

Analitikai Kémia

I. Bevezető

1. Bevezetés az analitikai kémiába

Az egyenértékpont a titrálási görbe inflexióspontjánál van, tehát olyan indikátor keresünk, amelynek az átcsapása 8-9-es pH körül van. Ilyen a fenolftalein. pH eép

VKOH 1.2.1.3. ábra Sav-bázis meghatározás titrálási görbéje A pH a kálium-hidrixid mérőoldat fogyás függvényében

savas forma színtelen

lúgos forma vörös

1.2.1.4. ábra A Fenolftalein szerkezeti képlete

A színváltozást a kinoidális szerkezet kialakulása okozza, amely bizonyos hullámhossz-tartományban elnyeli a látható fényt. A titrálás végpontja az átmeneti színnél van (rózsaszín). Eredmény Savszám: 1 g olaj/zsír szabad zsírsavtartalmának közömbösítéséhez szükséges KOH mennyisége mg-ban. Mértékegysége: mg KOH/g olaj. Mennyiségi (kvantitatív) reakció ≡ a mérendő komponens teljesen elreagál (általában ± 0,1% nagyságrendű lehet a hiba a klasszikus analitikában) Például: ha a savszám 0,1, akkor ez mit jelent % m/m-ban, ha feltételezzük, hogy csak olajsav van jelen?

www.interkonyv.hu

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013


1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

I. Bevezető

Analitikai KĂŠmia

I. - 7.

đ?‘šđ?‘”

đ?‘šđ?‘” đ??žđ?‘‚đ??ť đ?‘€đ?‘œđ?‘™đ?‘Žđ?‘—đ?‘ đ?‘Žđ?‘Ł ďż˝đ?‘šđ?‘šđ?‘œđ?‘™ďż˝ 282 đ?‘šđ?‘” đ?‘§đ?‘ Ă­đ?‘&#x;đ?‘ đ?‘Žđ?‘Ł đ?‘š 0,1 ∗ = 0,1 ≅ 0,5 = 5 ∗ 10−2 % , đ?‘šđ?‘” đ?‘” đ?‘œđ?‘™đ?‘Žđ?‘— 56,1 đ?‘” đ?‘œđ?‘™đ?‘Žđ?‘— đ?‘š đ?‘€ ďż˝ ďż˝ đ??žđ?‘‚đ??ť đ?‘šđ?‘šđ?‘œđ?‘™

ha a savszĂĄm 1, akkor 0,5 % m/m.

Nyers nĂśvĂŠnyi olajok savszĂĄma < 10 FogyasztĂĄshoz <1 KemĂŠnyĂ­tĂŠshez <0,1 đ??Źđ??&#x161;đ??Żđ??Źđ??łĂĄđ??Ś =

đ?&#x2018;&#x2030;đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť [đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122;] â&#x2C6;&#x2122; đ?&#x2018;?đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť ďż˝

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122; ďż˝â&#x2C6;&#x2122; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122;

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2014; [đ?&#x2018;&#x201D;]

đ?&#x2018;&#x2030;đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť [đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122;]:đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť mĂŠrĹ&#x2018;oldat fogyĂĄs a vĂŠgpontig đ?&#x2018;?đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť ďż˝

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122; ďż˝:đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122;

mĂŠrĹ&#x2018;oldat koncentrĂĄciĂłja

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2014; [đ?&#x2018;&#x201D;]:olaj tĂśmege

56,1 ďż˝

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x201D; ďż˝ đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;

đ?&#x2018;&#x203A;đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť = đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;§đ?&#x2018; Ă­đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ł

megbĂ­zhatĂłsĂĄg: 0,1-1 savszĂĄm esetĂŠn 0,5% đ?&#x2018;¨đ?&#x2019;&#x192;đ?&#x2019;&#x201D;đ?&#x2019;&#x203A;đ?&#x2019;?đ?&#x2019;?Ăşđ?&#x2019;&#x2022; đ?&#x2019;&#x2030;đ?&#x2019;&#x160;đ?&#x2019;&#x192;đ?&#x2019;&#x201A; = đ?&#x2018;&#x161;ĂŠđ?&#x2018;&#x;ĂŠđ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x2013; đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x161;ĂŠđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ś â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;Ăłđ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013; ĂŠđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;ĄĂŠđ?&#x2018;&#x2DC; [a mĂŠrt mennyisĂŠg mĂŠrtĂŠkegysĂŠgĂŠben van megadva]

đ?&#x2018;šđ?&#x2019;&#x2020;đ?&#x2019;?đ?&#x2019;&#x201A;đ?&#x2019;&#x2022;Ă­đ?&#x2019;&#x2014; đ?&#x2019;&#x2030;đ?&#x2019;&#x160;đ?&#x2019;&#x192;đ?&#x2019;&#x201A; =

đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018; đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x2122;Ăşđ?&#x2018;Ą â&#x201E;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x17D; â&#x2C6;&#x2014; 100% đ?&#x2018;&#x161;ĂŠđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;Ą ĂŠđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;ĄĂŠđ?&#x2018;&#x2DC;(đ?&#x2018;Ł. đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2122;Ăłđ?&#x2018;&#x2018;đ?&#x2018;&#x2013; ĂŠđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;ĄĂŠđ?&#x2018;&#x2DC;)

ZavarĂł hatĂĄsok szabad zsĂ­rsav-savszĂĄm meghatĂĄrozĂĄs esetĂŠben: MĂŠrendĹ&#x2018; komponens: zsĂ­rsav KĂ­sĂŠrĹ&#x2018; komponens: tĂśbbiâ&#x2020;&#x2019;nem zavar-e?â&#x2020;&#x2019;igen, az aldehidek zavarnak! ¡ lehet a mintĂĄban szennyezĂŠs (mĂĄs sav vagy bĂĄzis) ¡ az eljĂĄrĂĄs sorĂĄn keletkezĹ&#x2018; zavarĂł komponensek: ha zsĂ­rban van aldehid (mert abbĂłl rĂŠszben sav keletkezik, amely fogyaszt KOH mĂŠrĹ&#x2018;oldatot) Cannizzaro reakciĂł: 2 đ?&#x2018;&#x2026; â&#x2C6;&#x2019; đ??śđ??ťđ?&#x2018;&#x201A; â&#x2020;&#x2019; đ?&#x2018;šđ?&#x2018;Şđ?&#x2018;śđ?&#x2018;śđ?&#x2018;Ż + đ?&#x2018;&#x2026; â&#x2C6;&#x2019; đ??śđ??ť2 â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x201A;đ??ť

Az Ă­gy keletkezĹ&#x2018; savat is megtitrĂĄljukâ&#x2020;&#x2019; ezek a zavarĂł komponensek Ăşgy reagĂĄlnak, mint a mĂŠrendĹ&#x2018; anyag â&#x2020;&#x2019; ezt a zavarĂĄst interferenciĂĄnak nevezzĂźk.

Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


I. - 8.

Analitikai KĂŠmia

I. BevezetĹ&#x2018;

1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

1.2.2.

Teljes zsĂ­rsavtartalom meghatĂĄrozĂĄs

Teljes zsĂ­rsavtartalom: a szabad zsĂ­rsav ĂŠs az ĂŠszterben kĂśtĂśtt zsĂ­rsavak egyĂźtt Mivel az ĂŠszter hidrolĂ­zis lassĂş, ezĂŠrt nem tudjuk kĂśzvetlenĂźl titrĂĄlni, Ă­gy 1. Ă&#x2030;szterek bontĂĄsa: fĂślĂśs K+OH--ot vagy EtOH-t ismert mennyisĂŠgben (fĂślĂśslegben, tĂśbbet adunk hozzĂĄ, mint amennyi a reakciĂłkhoz elmĂŠletileg szĂźksĂŠges), 2. melegĂ­tjĂźk (hosszabb idĹ&#x2018;) Ă­gy az oldat elszappanosodik. (BontĂĄs utĂĄn az Ăśszszes zsĂ­rsav sĂł formĂĄban van.) TehĂĄt K-szappanok keletkeztek( zsĂ­rsavak sĂł formĂĄban) + maradt mĂŠg KOH (a fĂślĂśsleg) 3. VisszatitrĂĄlĂĄs (reagens fĂślĂśslegĂŠnek meghatĂĄrozĂĄsa titrĂĄlĂĄssal, HCl-val) 4. EredmĂŠny: đ??&#x17E;đ??Ľđ??Źđ??łđ??&#x161;đ??Šđ??Šđ??&#x161;đ??§đ??¨đ??ŹĂ­đ??­ĂĄđ??Źđ??˘ đ??Źđ??łĂĄđ??Ś, đ??Źđ??łđ??&#x161;đ??Šđ??Šđ??&#x161;đ??§đ??Źđ??łĂĄđ??Ś ďż˝mg

(đ?&#x2018;&#x203A;đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť â&#x2C6;&#x2019; đ?&#x2018;&#x203A;đ??ťđ??śđ?&#x2018;&#x2122; ) â&#x2C6;&#x2014; đ?&#x2018;&#x20AC;đ??žđ?&#x2018;&#x201A;đ??ť KOH olaj, zsĂ­rďż˝ = g đ?&#x2018;&#x161;

Ă&#x2030;szterben kĂśtĂśtt zsĂ­rsavak: ĂŠszterszĂĄm = szappanszĂĄm â&#x20AC;&#x201C; savszĂĄm 1.2.3.

Fe meghatĂĄrozĂĄsa sĂśrbenâ&#x20AC;&#x201C; AAS

A koncentrĂĄciĂł nagysĂĄgrendje: tized mg/l. MĹąszeres mĂłdszert vĂĄlasztunk; ilyen koncentrĂĄciĂł tartomĂĄnyban a klasszikus analitikai mĂłdszerek kĂśzvetlenĂźl ĂĄltalĂĄban nem alkalmazhatĂłk. A meghatĂĄrozĂĄs alapja: szabad vas atomok specifikus fĂŠnyelnyelĂŠse. MĂłdszer: atomabszorpciĂłs spektrometria (atomic absorption spectrometry, AAS) Az AAS elve: 1. a mĂŠrendĹ&#x2018; elemet termikusan szabad atomokkĂĄ alakĂ­tjuk, 2. ezeket az elemre specifikus hullĂĄmhosszĂşsĂĄgĂş fĂŠnnyel vilĂĄgĂ­tjuk meg, 3. ĂŠs a fĂŠnyelnyelĂŠst mĂŠrjĂźk. Az atomszĂ­nkĂŠpek keletkezĂŠse: 1. AlapĂĄllapot. 2. AbszorpciĂł: gerjesztĂŠs foton elnyelĂŠssel. 3. Gerjesztett ĂĄllapotok. 4. EmissziĂł: ĂĄtmenet kisebb energiĂĄjĂş ĂĄllapotba foton kibocsĂĄtĂĄssal.

www.interkonyv.hu

Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013


1. Bevezetés az analitikai kémiába

I. Bevezető

e 1db foton energiája

Analitikai Kémia

I. - 9.

De1=hn foton elnyelése,abszor

De2=hn fénykibocsájtás, emisszió alapállapot

gerjesztett állapot

1.2.3.1. ábra Az atomszínképek keletkezése

1.2.3.2. ábra Színkép: intenzitás a hullámhossz (vagy a frekvencia vagy az energia) függvényében. A színkép szabad atomok esetében vonalas (a molekulaszínképek általában sávos szerkezetűek).

Szabad atomok: (nincs kölcsönhatásban más részecskével) A mintában, mely vizes oldat, a Fe +2 és +3 oxidációs fokkal, komplexekben kötött ionok formájában van. Szabad atomok: nagy hőmérsékletű gázban lehetnek. A jelen példában a szabad atomokat lángban állítjuk elő, vagyis a láng az atomforrás. (Más atomforrások is léteznek.) Milyen fő folyamatokon kell keresztülmennie a mintának? 1. A mintaoldat cseppekre bontása (aeroszol képzés) porlasztással 2. Atomforrásban (nagy hőmérsékletű tér, pl.: láng): a. Az oldószer (víz) elpárolgása b. Az oldott anyagok elpárolgása és hőbomlása c. Atomizáció: a Fe vegyületeinek bomlása szabad Fe atomok keletkezésével

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


I. - 10.

Analitikai KĂŠmia

I. BevezetĹ&#x2018;

1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

FĂŠnyelnyelĂŠs (megvilĂĄgĂ­tĂĄs kĂźlsĹ&#x2018; fĂŠnyforrĂĄssal)

1.2.3.3. ĂĄbra Az atomforrĂĄsban vĂŠgbemenĹ&#x2018; folyamatok

A mennyisÊgi meghatårozås alapja: ¡

Transzmittancia:

¡

AbszorpciĂł:

đ??ź0 â&#x2C6;&#x2019;đ??źđ?&#x2018;&#x2021; đ??ź0

đ??źđ?&#x2018;&#x2021; đ??ź0

=đ?&#x2018;&#x2021;

= đ??´đ?&#x2018;&#x2021;

I0 - a beesĹ&#x2018; fĂŠny intenzitĂĄsa az adott hullĂĄmhosszon IT - az atomforrĂĄson ĂĄtment (transzmittĂĄlt) fĂŠny intenzitĂĄsa az adott hullĂĄmhoszszon A - abszorbancia: arĂĄnyos az atomok koncentrĂĄciĂłjĂĄval đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x201D;

đ??ź0 = â&#x2C6;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122;đ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x2018;&#x2021; = đ??´ đ??źđ?&#x2018;&#x2021;

đ??´ = đ?&#x2018;&#x2DC; ¡ đ?&#x2018;?đ??šđ?&#x2018;&#x2019;,đ?&#x2018;&#x2122;ĂĄđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x201D;

A meghatĂĄrozĂĄsra szolgĂĄlĂł kĂślcsĂśnhatĂĄsban (a fĂŠnyabszorpciĂłban) a mĂŠrendĹ&#x2018; komponensnek nem a teljes mennyisĂŠge vesz rĂŠszt! Az egĂŠsz folyamatot Ăşgy kell megvalĂłsĂ­tani, hogy a mĂŠrt abszorbancia ne csak a lĂĄngban lĂŠvĹ&#x2018; Featomok, hanem a mintaoldatban lĂŠvĹ&#x2018; vas koncentrĂĄciĂłjĂĄval is arĂĄnyos legyen! đ??´ = đ?&#x2018;&#x2DC;â&#x20AC;˛ ¡ đ?&#x2018;?đ??šđ?&#x2018;&#x2019;,đ?&#x2018;&#x2122;ĂĄđ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;&#x201D;

Ehhez az szĂźksĂŠges, hogy (egy mĂŠrĂŠssorozaton belĂźl) a teljes Fe mennyisĂŠgnek ugyanakkora hĂĄnyada vegyen rĂŠszt a folyamatban.

www.interkonyv.hu

Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013


1. Bevezetés az analitikai kémiába

I. Bevezető

Analitikai Kémia

I. - 11.

A spektrométer fő részei: ·

·

· · ·

Fényforrás (vájtkatódú lámpa), melyben a meghatározandó elem atomjai emittálják a vonalas spektrumot. Ebből az elemzéshez egyetlen vonalat (egy bizonyos hullámhosszúságú fényt) használunk. Mérés Fe esetében 248,3 nm hullámhosszú (UV tartományban) fényforrással. (Megjegyzés: Más, fényelnyelésen alapuló spektroszkópiai eljárásokban folytonos színképű fényforrásokat használnak, és a kívánt hullámhosszat monokromátorral választják ki!) Porlasztó: A mintaoldatot általában az égést tápláló gázzal porlasztjuk. Ezt a nagy cseppek leválasztása és az aeroszolnak az éghető gázzal való keverése követi. Atomforrás: esetünkben acetilén - levegő láng (kb. 2500 K) Monokromátor: az atomforráson átbocsátott fényből az elemspecifikus hullámhossz környezetét engedi át. Detektor: a fényintezitással arányos jelet ad A mérési elrendezés: fényforrás: vájtkatódú lámpa

l1

(Ar-gázzal töltött)

I0 C2H

levegő

Fe

l1

D

l1

D

I

IT

aeroszol porlasztó mintaoldat

1.2.3.4. ábra Atomabszobciós mérés vázlata

A kísérő komponensek zavaró hatása: ·

·

A sörök különböző szén-dioxid tartalma: a porlasztás hatásosságát befolyásolja (segíti). Erős kikeveréssel a szén-dioxid fölöslege eltávolítható. A különböző sörök viszkozitása eltér a különböző oldott anyag (extrakt) tartalom miatt: Ez szintén a porlasztás hatásosságát - és ezen keresztül a mérés érzékenységét - befolyásolja.

Mátrixhatás: ha a zavaró komponens nem ad a mérendőhöz hasonló jelet, de megváltoztatja az érzékenységet.

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


I. - 12.

Analitikai KĂŠmia

I. BevezetĹ&#x2018;

1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

A Îą

egyenes arĂĄnyossĂĄg

c

c1

1.2.3.5. ĂĄbra Ă&#x2030;rzĂŠkenysĂŠg grafikus meghatĂĄrozĂĄsa

s:ĂŠrzĂŠkenysĂŠg (sensitivity)

đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x201D;đ?&#x203A;ź = đ?&#x2018; =

đ?&#x2018;&#x2018;(đ?&#x2018;&#x2014;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2122;) đ?&#x2018;&#x2018;(đ?&#x2018;&#x2DC;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?)

Most a jel az abszorbancia (A), a koncentrĂĄciĂł = cFe, oldat. Ă&#x2030;rzĂŠkenysĂŠg meghatĂĄrozĂĄsa az adott mintĂĄban: (standard) addĂ­ciĂłs mĂłdszerrel Az ĂŠrzĂŠkenysĂŠget magĂĄban a mintaoldatban hatĂĄrozzuk meg, addĂ­ciĂłs mĂłdszerrel. (đ?&#x2018;?1 -et keressĂźk, đ??´1 ĂŠs đ??´2 pedig mĂŠrĂŠsi eredmĂŠnyek). 1. mĂŠrĂŠs: 25,0 ml mintaoldat, tiszta vĂ­zzel 50,0 ml-re kiegĂŠszĂ­tve

đ??´1 = đ?&#x2018; â&#x2C6;&#x2122; đ?&#x2019;&#x201E;đ?&#x;?

2. mĂŠrĂŠs: 25,0 ml mintaoldat + 0,5 ml 10 mg/ml koncentrĂĄciĂłjĂş standard oldat, tiszta vĂ­zzel 50,0 ml-re kiegĂŠszĂ­tve đ??´2 = đ?&#x2018;

đ?&#x2019;&#x201E;đ?&#x;? â&#x2C6;&#x2122; 25 đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122; + 10

50 đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122;

mđ?&#x2018;&#x201D; đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122;

â&#x2C6;&#x2122; 0,5 đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x2122;

A meghatĂĄrozĂĄs megbĂ­zhatĂłsĂĄga: 1 - 2 relatĂ­v %.

www.interkonyv.hu

Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013


1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

I. BevezetĹ&#x2018;

Analitikai KĂŠmia

I. - 13.

A hasznos jel elkĂźlĂśnĂ­tĂŠse: modulĂĄciĂł (a megvilĂĄgĂ­tĂĄs ki- ĂŠs bekapcsolĂĄsa) det.jel (ĂĄram) elemspecifikus fĂŠny (vĂĄjt katĂłdĂş lĂĄmpa) nagyobbcFe

hĂĄttĂŠr

lĂĄng sugĂĄrzĂĄs sĂśtĂŠtĂĄram (ha nincs jel akkor is van ĂĄram) t (idĹ&#x2018;) 1.2.3.6. ĂĄbra ModulĂĄciĂł okozta periĂłdikus jelvĂĄltozĂĄs

A hasznos jel a våltóåramú komponens. 1.2.4.

Cement alumĂ­niumtartalmĂĄnak meghatĂĄrozĂĄsa

Az alumĂ­niumtartalom nagysĂĄgrendje: nĂŠhĂĄny % m/m (tĂśmegszĂĄzalĂŠk). A portlandcement fĹ&#x2018;leg szilikĂĄtokbĂłl ĂĄll, de ĂśsszetĂŠtelĂŠt oxidokban kifejezve szoktĂĄk megadni. Tipikus ĂśsszetĂŠtel: CaO: 65 %; SiO2: 25 %; Fe2O3: 3 %; Al2O3: 3 %; MgO: 1 %; Na2O, K2O,â&#x20AC;Ś MeghatĂĄrozĂĄs: AAS mĂŠrĂŠs 309,3 nm-en ProblĂŠmĂĄk ĂŠs megoldĂĄsuk: 1. VĂ­zben oldhatatlan a vizsgĂĄlati anyag. Minta-elĹ&#x2018;kĂŠszĂ­tĂŠs: ¡ feltĂĄrĂĄs: lĂşgos ĂśmlesztĂŠs: 0,5g cement + 2g NaOH ¡ az ĂśmledĂŠk (oldhatĂł szilikĂĄtok, aluminĂĄtokâ&#x20AC;Śstb.) lehĹątĂŠse ¡ utĂĄna vizes oldĂĄs, ¡ savanyĂ­tĂĄs, hĂ­gĂ­tĂĄs. 2. HĹ&#x2018;ĂĄllĂł szilikĂĄt-komplexek ĂŠs alumĂ­nium-oxid kĂŠpzĹ&#x2018;dĂŠse: AcetilĂŠn - dinitrogĂŠn-oxid: redukĂĄlĂł lĂĄng (kb. 3000 K) đ?&#x2018;Şđ?&#x;? đ?&#x2018;Ż đ?&#x;? + ĂŠghetĹ&#x2018;

đ?&#x;? đ?&#x2018;ľđ?&#x;? đ?&#x2018;ś = đ?&#x;? đ?&#x2018;Şđ?&#x2018;ś + đ?&#x2018;Żđ?&#x;? + đ?&#x;? đ?&#x2018;ľđ?&#x;? ĂŠgĂŠst tĂĄplĂĄlĂł

Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu


I. - 14.

Analitikai Kémia

I. Bevezető

1. Bevezetés az analitikai kémiába

3. Ionizáció A lángban az Al-atomok eltérő arányban ionizálódnak, ha a könnyen ionizálódó elemek (alkáli és földalkáli fémek) koncentrációja és emiatt az elektronkoncentráció mintáról mintára különbözik. Ez mátrixhatás: a zavaró komponensek nem adnak jelet, de megváltoztatják a mérés érzékenységét. Al ↔ Al+ + e- (termikus egyensúly) A lángban sok a még könnyebben ionizálódó Na → tehát sok e-, az Al felé tolódik az egyensúly mátrixhatás belekalkulálható, ha cNa állandó 4. A kalibrációs oldatsorozatot: A kalibrációs oldatsorozatot a cement összetételének és a feltáráshoz használt anyagnak megfelelő mennyiségű Ca, Mg, Fe, Si és Na tartalommal készítik el.(Al3+ koncentrációját változtatjuk.) Megjegyzés: Tágabb értelemben a zavaró komponensek összes hatását - tehát az itt említett mátrixhatást és az interferenciát (ld. aldehidek jelenléte szabad zsírsav meghatározásánál) - közösen is szokták mátrixhatásnak nevezni. 1.2.5.

Véralkohol gázkromatográfiás mérése

Az analitikai kémia elválasztási módszereit elsősorban összetett, egymáshoz hasonló tulajdonságú komponenseket tartalmazó minták elemzéséhez; a legelterjedtebbek: kromatográfiás módszerek A kromatográfiás elválasztás alapja: · A komponensek megoszlanak az állófázis és a mozgófázis között; · míg a mozgófázis áthalad a rendszeren, a komponensek sokszor átlépnek a két fázis között. · Az erősebben kötődő komponens több időt tölt az állófázisban, ezért lassabban halad át.

www.interkonyv.hu

© Pokol György, Dudás Katalin, Typotex Kiadó 2013


1. BevezetĂŠs az analitikai kĂŠmiĂĄba

đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x201D;Ăłđ?&#x2018;&#x201C;ĂĄđ?&#x2018;§đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;

đ?&#x2018;?đ??´

I. BevezetĹ&#x2018;

Analitikai KĂŠmia

I. - 15.

ĂĄramlĂĄs

Dt deszorpciĂł szorpciĂł

x

đ?&#x2018;?đ??´đ?&#x2018; đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;ĂĄđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;˘đ?&#x2018;  1.2.5.1. ĂĄbra Dinamikus koncentrĂĄciĂł egyensĂşly (x: tĂĄvolsĂĄg a kolonnĂĄn az injektĂĄlĂĄsi ponttĂłl Dt: kis idĹ&#x2018; elteltĂŠvel)

1.2.5.2. ĂĄbra GĂĄzkromatogrĂĄfiĂĄs elvĂĄlasztĂĄs

A kromatogrĂĄfiĂĄs eljĂĄrĂĄsok felosztĂĄsa ¡ az ĂĄllĂłfĂĄzis elrendezĂŠse szerint: o oszlop (kolonna) =csĹ&#x2018; § tĂśltetes (por) § kapillĂĄris (nyitott csĹ&#x2018;) kolonna - falĂĄn van az ĂĄllĂłfĂĄzis o planĂĄris (sĂ­k) § VRK = TLC (vĂŠkonyrĂŠteg-kromatogrĂĄfia, thin layer chromatography) ¡ a mozgĂłfĂĄzis halmazĂĄllapota szerint: o gĂĄzkromatogrĂĄfia (GC) ĂŠs o folyadĂŠkkromatogrĂĄfia (LC) o (szuperkritikus fluidum, SFC)

Š Pokol GyÜrgy, Dudås Katalin, Typotex Kiadó 2013

www.interkonyv.hu

Pokol György-Dudás Katalin Mária: Analitikai kémia: Alapfogalmak, a klasszikus analízis módszerei  

A tananyag az analitikai kémiai tanulmányok – és a későbbi gyakorlati elemző munka - megalapozását szolgálja. Épít az általános kémiai, vala...

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you