Розробка
іонометріческой методики
Процес
розробки іонометріческой методики цікавий не тільки дослідникам,
розробляє методики, але більш широкої аудиторії хіміків, яка
займається тільки експлуатації цих методик. На перший погляд це твердження
дещо спірне, але не будемо поспішати з висновками. Досвід показує, що досвідчений
хімік-аналітик, який експлуатує методику, завжди ясно уявляє собі
необхідність того чи іншого етапу методики, доцільність присутності того
чи іншого реактиву в аналізованої суміші. Вершиною аналітичного майстерності
є формування критичного погляду на впроваджувану в експлуатацію
методику ще на стадії прочитання тексту методики. Повною мірою володіти цим
майстерністю можна тільки в тому випадку, якщо володіти найбільш повною інформацією
про процес розробки методики.
Розглянемо
типові стадії процесу розробки іонометріческой методики.
Розробка
будь-який іонометріческой методики, як і будь-який інший аналітичної, починається з
визначення потенційного складу аналізованої проби. Перш за все, слід
володіти інформацією про можливе діапазоні концентрацій визначається речовини,
наявності супутніх домішок, кислотного реакції середовища проби.
Другий етап
розробки методики полягає у виборі електрода, який би дозволив би
проводити іонометріческіе вимірювання у вибраному діапазоні концентрацій у
присутності заважають аналізу домішок.
По-перше,
робочий інтервал концентрацій іоноселектівого електрода (Ісе), який
вказується в паспорті електрода, повинен бути більше передбачуваного діапазону
концентрацій визначається речовини проби.
По-друге,
домішки, що входять до складу проби, не повинні надавати сильного впливу на
результат аналізу. Дія домішок може проявлятися двояко. Перш за все,
домішки можуть утворювати з аналізованим іоном міцні з'єднання, занижуючи,
таким чином, результати аналізу. Таке положення справ характерно не тільки для
іонометріческіх визначень, і тому вирішувати це завдання слід способами,
які підказує багатий досвід спільної аналітичної хімії. Домішки також
можуть впливати на результати аналізу, спотворюючи аналітичний сигнал
іоноселектівного електрода. У цьому разі нескладно зробити розрахунок похибки
визначення від впливу заважають аналізу домішок. Відносна похибка
аналізу від дії кожної домішки можна розрахувати за такою формулою:
C --
концентрація визначається іона;
Z - заряд
визначуваного іона;
Cm --
концентрація заважає іона;
Zm --
заряд заважає іона;
K - коефіцієнт
селективності.
вказуються в паспортах, які додаються до Ісе.)
Якщо
обчислена відносна похибка занадто висока, то слід подбати про
процедурі маскування тієї чи іншої заважає домішки.
На шляху
попередніх розрахунків є свої ускладнення. Головна складність полягає в тому,
що список заважають іонів, що зазначається в паспорті на електрод, недостатньо
великий. Як діяти в цьому випадку?
По-перше,
слід пошукати подібні електроди, тому що є велика ймовірність того, що
електродноактівний матеріал електрода давно відомий і добре вивчений. За
різноманіттям торгових назв іоноселектівних електродів відомих
вітчизняних фірм ховається досить обмежений список дійсно нових
електродів. У зв'язку з цим є сенс поцікавитися у виробників
складом матеріалу електрода. Відповідь не завжди можна отримати, але поцікавитися
варто. Якщо пошуки властивостей електрода ні до чого не привели, то нічого не
залишається робити, як проводити власні дослідження.
Підсумком всіх
розрахунків другого етапу повинен бути висновок про придатність обраного електроду для
рішення вашої аналітичної задачі.
Третій етап
розробки іонометріческой методики полягає у виборі методу аналізу. При виборі
методу аналізу треба мати на увазі, що пряма
потенціометрія
приваблива, головним чином, нескладної процедурою
аналізу, метод добавок
--
надійністю результатів, а тітріметрія
- Їх точністю.
Четвертий етап
цілком присвячується розрахунку складу розчину, що регулює іонну силу і
кислотність середовища, маскує вплив заважають компонентів.
Регулювання
іонної сили розчину проводиться солями електролітів. Електроліт додається
для того, щоб іонну силу в розчині визначав він, а не компоненти аналізованого
розчину. У зв'язку з цим знижується помилка від неконтрольованого зміни
активності аналізованого іона. Немає потреби говорити про те, що компоненти
електроліту не повинні впливати на відгук іоноселектівного електрода. Розрахунок
концентрації електроліту можна проводити за допомогою програми IonCalc
.
Для
регулювання кислотності середовища проби використовуються традиційні в аналітичній
хімії буферні суміші. Також як і електроліт, речовина буфера не повинно впливати
на аналітичний сигнал Ісе.
Вдалим
вважається той приготовлений розчин, який містить як можна менше
компонентів. Прикладом може служити розчин для аналізу фторидів
фторідселектівним електродом. Розчин містить лимонну кислоту, нейтралізувати
їдким натрію до pH = 5-6. Ця суміш виконує одночасно роль електроліту для
створення іонної сили, реагенту для підтримки необхідної кислотності середовища і
маскує реагенту. Функція суміші, як маскує реагенту, полягає в
руйнуванні комплексів фториду з катіонами заліза та алюмінію, які можуть
бути присутнім в пробі.
Застосуємо
отримані знання на прикладі розробки методики для визначення хлоридів у
річковій воді. Відомо, що у річковій воді містяться такі іони:
Ca2 +
10-3 - 10-2 M
HCO3-
2 10-3 - 2 10-2 M
Cl-
5 10-5 - 5 10-4 M
Na +
10-5 - 10-4 M
pH
7 -9
Зміст
хлориду у річковій воді вказує на те, що виходячи з межі виявлення, можна
використовувати електрод типу ЕМ-СІ-01. Робочий діапазон цього електрода
становить 310-5 - 1М при pH = 2-11. Паспортні дані про які заважають
іони говорить про те, що домішки нашого аналізованого об'єкта практично не
мають жодного впливу на визначення (див. Іоноселектівние електроди
). Єдиним
чинником, що знижує точність визначення, є високий вміст іонів
кальцію і гідрокарбонату. Коливання концентрації цих іонів буде істотно
змінювати активність іонів хлору. Є 2 виходи з цього становища: добавка
електроліту великої концентрації або використання для аналізу методу добавок,
а не прямий потенціометрії. (У методі добавок коливання іонної сили розчину
менше позначається на результатах аналізу.) Якщо зупинятися на прямій
потенціометрії, то в якості електроліту, що підтримує іонну силу
розчину, можна використовувати нітрат калію кваліфікації "х.ч" або
"ч.д.а.". Кваліфікація реактиву важлива остільки, оскільки в реактиви
міститься хлорид. Нормована величина хлориду в реактивів "х.ч." становить
5 10-4%.
Розрахунки за допомогою
програми IonCalc
показують, що
якщо використовувати 0,1 М розчин нітрату калію, то систематична помилка
визначення від різниці між іонною силою калібрувальних розчинів і іонної
силою аналізованого розчину може скласти 2,8%. Домішки хлориду в нітрат
калію незначущі, оскільки складають 5 10-7М в розчині.
У висновку
слід сказати про те, що застосовувати буфери кислотності середовища для цієї методики
не раціонально, так як коливання pH в пробах невелика.
Список
літератури
Для підготовки
даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.novedu.ru/
