Ѕаза знаний студента. –еферат, курсова€, контрольна€, диплом на заказ

курсовые,контрольные,дипломы,рефераты

»онометри€. ћетод добавок — Ѕиологи€ и хими€

»нтерес к методу добавок в ионометрии вызываетс€ тем, что он играет более значительную роль, чем метод добавок в других методах анализа. »онометрический метод добавок дает два больших преимущества. ¬о-первых, если колебание ионной силы в анализируемых пробах непредсказуемо, то применение распространенного метода градуировочного графика дает большие ошибки определени€. ѕрименение метода добавок радикально мен€ет ситуацию и помогает свести к минимуму ошибку определени€. ¬о-вторых, есть категори€ электродов, использование которых проблематично из-за дрейфа потенциала. ѕри умеренном дрейфе потенциала метод добавок существенно снижает ошибку определени€.

Ўирокой публике известны следующие модификации метода добавок: метод стандартной добавки, метод двойной стандартной добавки, метод √рана. ¬се эти методы могут быть сортированы на две категории по €вному математическому признаку, определ€ющему точность получаемых результатов. ќн заключаетс€ в том, что одни методы добавок об€зательно используют в расчетах предварительно измеренное значение наклона электродной функции, а другие - нет. ¬ соответствии с этим делением метод стандартной добавки и метод √рана попадает в одну категорию, а метод двойной стандартной добавки - в другую.

1. ћетод стандартной добавки и метод √рана.

ѕеред тем, как излагать индивидуальные особенности той или иной разновидности метода добавок, опишем в нескольких словах процедуру анализа. ѕроцедура состоит в том, что в анализируемую пробу делаетс€ добавка раствора, содержащего тот же анализируемый ион. Ќапример, дл€ определени€ содержани€ ионов натри€ делаютс€ добавки стандартного раствора натри€. ѕосле каждой добавки записываютс€ показани€ электродов. ¬ зависимости от того, как далее будут обрабатыватьс€ результаты измерений, метод будет называтьс€ методом стандартной добавки или методом √рана.

–асчет дл€ метода стандартной добавки выгл€дит следующим образом:

Cx = D C ( 10DE/S - 1)-1 ,

где Cx - искома€ концентраци€;

DC - величина добавки;

DE - отклик потенциала на введение добавки DC;

S - наклон электродной функции.

–асчет методом √рана выгл€дит несколько сложнее. ќн состоит в построении графика в координатах (W+V) 10 E/S от V,

где V - объем вводимых добавок;

E - значени€ потенциала, соответствующее вводимым добавкам V;

W - начальный объем пробы.

√рафик представл€ет собой пр€мую, пересекающуюс€ с осью абсцисс. “очка пересечени€ соответствует объему вводимой добавки (DV), котора€ эквивалентна искомой концентрации иона (см. рис. 1). »з закона эквивалентов следует, что Cx = Cст DV / W, где Cст - концентраци€ ионов в растворе, который используетс€ дл€ введени€ добавок. ƒобавок может быть несколько, что естественно улучшает точность определени€ по сравнению с методом стандартной добавки.

–ис. 1

Ќе составл€ет труда заметить, что в обоих случа€х фигурирует наклон электродной функции S. »з этого следует, что первым этапом метода добавок €вл€етс€ калибровка электродов дл€ последующего определени€ величины наклона. јбсолютное значение потенциала в расчетах не участвует, так как дл€ получени€ достоверных результатов важно только посто€нство наклона калибровочной функции от пробы к пробе.

¬ качестве добавл€емого можно примен€ть не только раствор, содержащий потенциалопредел€ющий ион, но и раствор вещества, св€зывающего определ€емый ион пробы в недиссоциирующее соединение. ѕроцедура анализа при этом принципиально не мен€етс€. “ем не менее, дл€ этого случа€ существуют некоторые характерные особенности, которые следует учитывать. ќсобенности заключаютс€ в том, что график экспериментальных результатов состоит из трех частей, как показано на рис.2. ѕерва€ часть (A) получаетс€ в услови€х, когда концентраци€ св€зывающего вещества меньше концентрации потенциалопредел€ющего. —ледующа€ часть графика (B) получаетс€ при примерно эквивалентном соотношении вышеупом€нутых веществ. », наконец, треть€ часть графика (C) отвечает таким услови€м, при которых количество св€зывающего вещества больше, чем потенциалопредел€ющего. Ћинейна€ экстрапол€ци€ части A графика на ось абсцисс дает величину DV. ќбласть B обычно дл€ аналитических определений не используетс€.

–ис. 2

≈сли крива€ титровани€ центральносимметрична, то дл€ получени€ результатов анализа можно использовать и область C. ќднако, в этом случае† ордината должна вычисл€тьс€ следующим образом: (W+V)10 -E/S .

“ак как метод √рана обладает большими преимуществами, чем метод стандартных добавок, то дальнейшие рассуждени€ будут касатьс€ преимущественно метода √рана.

ѕреимущества применени€ метода можно выразить в следующих пунктах.

1. ”меньшение погрешности определени€ в 2-3 раза за счет увеличени€ числа измерений в одной пробе.

2. ћетод добавок не требует тщательной стабилизации ионной силы в анализируемой пробе, так как ее колебани€ отражаютс€ на величине абсолютного значени€ потенциала в большей степени, чем на величине наклона электродной функции. ¬ св€зи с этим погрешность определени€ по сравнению с методом градуировочного графика уменьшаетс€.

3. ѕрименение целого р€да электродов проблематично, так как наличие недостаточно стабильного потенциала требует частого проведени€ процедуры градуировки. ѕоскольку в большинстве случаев дрейф потенциала мало сказываетс€ на наклоне калибровочной функции, то получение результатов методом стандартных добавок и методом √рана существенно повышает точность и упрощает процедуру анализа.

4. ћетод стандартных добавок позвол€ет контролировать правильность проведени€ каждого аналитического определени€.  онтроль производитс€ во врем€ обработки экспериментальных данных. “ак как в математической обработке принимает участие несколько экспериментальных точек, то проведение через них пр€мой каждый раз подтверждает то, что математический вид и величина наклона калибровочной функции не изменились. ¬ противном случае линейный вид графика не гарантирован. “аким образом, возможность контрол€ правильности анализа в каждом определении повышает надежность получени€ результатов.

 ак уже отмечалось, метод стандартных добавок позвол€ет проводить определени€ в 2-3 раза точнее, чем метод градуировочного графика. Ќо дл€ получени€ такой точности определени€ следует пользоватьс€ одним правилом. „резмерно большие или малые добавки снижают точность определени€. ќптимальна€ величина добавки должна быть такой, чтобы она вызывала отклик потенциала в 10-20 м¬ дл€ однозар€дного иона. Ёто правило оптимизируют случайную погрешность анализа, однако в тех услови€х, в которых часто примен€етс€ метод добавок, становитс€ значимой систематическа€ погрешность, св€занна€ с изменением характеристик ионоселективных электродов. —истематическую погрешность в этом случае полностью определ€ет погрешность от изменени€ наклона электродной функции. ≈сли в течение эксперимента изменилс€ наклон, то при определенных услови€х относительна€ погрешность определени€ будет приблизительно равна относительной погрешности от изменени€ наклона.

2. ћетод двойной стандартной добавки.

ћетод заключаетс€ в том, что к анализируемому раствору добавл€ютс€ 2 порции стандартного раствора. ¬еличина этих порций одинакова. ѕо результатам измерений вычисл€етс€ параметр

R = D E2 / D E1 , где

D E1 - разность между потенциалом электродов в анализируемом растворе, и в растворе после первой добавки; D E2 - разность между потенциалом электродов в анализируемом растворе, и в растворе после второй добавки.

ѕользу€сь вычисленным параметром, по специальной таблице находитс€ искомое значение концентрации. »спользование таблицы оправдано тем, что дл€ поиска значени€ концентрации приходитс€ решать трансцендентное уравнение

R = lg(1/(1+2 DV/W) + 2DC/Cx) / lg(1/(1+DV/W) + DC/Cx) .

—ледует уточнить, что D— - концентраци€ в анализируемом растворе после добавки, если бы в этом растворе не было бы больше никаких ионов, т.е. D— = —исх DV / (W+ DV). —исх - концентраци€ в стандартном растворе.

–ешать трансцендентное уравнение, каждый раз, когда это нужно, затруднительно, поэтому лучше пользоватьс€ следующей таблицей.

DV/W 0,001 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,15 0,2

DC/Cx

параметр R
0,1 1,9137 1,9224 1,9366 1,9861 2,0902 2,3527 3,6233 1,0112 1,2989
0,2 1,8461 1,8523 1,8608 1,8839 1,9168 1,9624 2,0255 2,3248 3,3002
0,3 1,7919 1,7968 1,8031 1,8190 1,8393 1,8648 1,8961 2,0063 2,1835
0,4 1,7473 1,7513 1,7563 1,7684 1,7833 1,8009 1,8216 1,8879 1,9786
0,5 1,7099 1,7132 1,7174 1,7271 1,7387 1,7521 1,7674 1,8142 1,8736
0,6 1,6779 1,6807 1,6842 1,6923 1,7017 1,7125 1,7246 1,7603 1,8037
0,7 1,6501 1,6526 1,6556 1,6625 1,6704 1,6793 1,6892 1,7178 1,7516
0,8 1,6258 1,6280 1,6306 1,6366 1,6433 1,6509 1,6592 1,6828 1,7103
0,9 1,6043 1,6063 1,6086 1,6138 1,6197 1,6262 1,6333 1,6533 1,6762
1 1,5851 1,5869 1,5889 1,5935 1,5987 1,6044 1,6106 1,6279 1,6474
1,1 1,5679 1,5694 1,5713 1,5754 1,5800 1,5851 1,5905 1,6056 1,6225
1,2 1,5523 1,5537 1,5553 1,5591 1,5632 1,5677 1,5725 1,5859 1,6007
1,3 1,5380 1,5393 1,5408 1,5442 1,5479 1,5520 1,5563 1,5683 1,5815
1,4 1,5250 1,5262 1,5276 1,5307 1,5341 1,5377 1,5417 1,5524 1,5642
1,5 1,5131 1,5141 1,5154 1,5182 1,5213 1,5247 1,5283 1,5380 1,5487
1,6 1,5020 1,5030 1,5042 1,5068 1,5096 1,5127 1,5160 1,5249 1,5346
1,7 1,4918 1,4927 1,4938 1,4962 1,4988 1,5017 1,5047 1,5128 1,5217
1,8 1,4822 1,4831 1,4841 1,4864 1,4888 1,4914 1,4942 1,5017 1,5099
1,9 1,4734 1,4742 1,4751 1,4772 1,4795 1,4819 1,4845 1,4915 1,4990
2 1,4651 1,4658 1,4667 1,4686 1,4708 1,4730 1,4754 1,4819 1,4889
2,1 1,4573 1,4580 1,4588 1,4606 1,4626 1,4647 1,4670 1,4730 1,4795
2,2 1,4499 1,4506 1,4514 1,4531 1,4549 1,4569 1,4591 1,4647 1,4708
2,3 1,4430 1,4436 1,4444 1,4460 1,4477 1,4496 1,4516 1,4569 1,4626
2,4 1,4365 1,4371 1,4378 1,4393 1,4410 1,4427 1,4446 1,4496 1,4549
2,5 1,4303 1,4309 1,4315 1,4330 1,4345 1,4362 1,4380 1,4427 1,4477
2,6 1,4244 1,4250 1,4256 1,4270 1,4285 1,4300 1,4317 1,4362 1,4409
2,7 1,4189 1,4194 1,4200 1,4213 1,4227 1,4242 1,4258 1,4300 1,4345
2,8 1,4136 1,4141 1,4146 1,4159 1,4172 1,4186 1,4201 1,4241 1,4284
2,9 1,4085 1,4090 1,4095 1,4107 1,4120 1,4133 1,4148 1,4186 1,4226
3 1,4037 1,4042 1,4047 1,4058 1,4070 1,4083 1,4097 1,4133 1,4171

¬ изложенных выше формулах отсутствует упоминание о наклоне электродной функции, так как это было целью разработки метода двойной стандартной добавки. Ќа первый взгл€д это факт выгодно отличает этот метод, поскольку процедура анализа упрощаетс€, но это не так. ¬ыиграв в одном, мы, безусловно, тер€ем в другом. ¬о-первых, дл€ того, чтобы ошибка анализа была удовлетворительной, нужно быть уверенным в линейности электродной функции ионоселективного электрода! ќтклонени€ от линейности будут приводить к очень большой ошибке анализа. “аким образом калибровать электроды все равно придетс€. ¬о-вторых, случайна€ погрешность анализа существенно больше, чем в методе √рана и методе стандартной добавки. Ќапример, ошибка измерени€ потенциала в 1м¬ может приводить к погрешности анализа в 10-20%.

ќбобща€ вышесказанное, напрашиваетс€ вывод о том, что метод двойной стандартной добавки лучше примен€ть только дл€ очень надежных в эксплуатации электродов, таких как, например, фторидселективный.

3. ћетод добавок в услови€х нелинейной калибровки.

»зложенные выше различные варианты метода добавок имеют одно общее свойство, заключающеес€ в том, что в основе их лежит закон Ќернста. «акон предполагает линейность электродной функции в неограниченном диапазоне концентраций анализируемого иона. ≈сли электродна€ функци€ нелинейна, то применение известных методов добавок становитс€ неоправданно рискованным. „то делать в этом случае?

ѕри наличии под рукой компьютера и хорошего математика, можно прекрасно организовать анализ методом добавок по новому алгоритму. ќтсутствие компьютера, а тем более математика, ставит личные аналитические планы под вопрос.

≈сть способ решени€ этой задачи, насколько экстравагантный, настолько и практичный. ќн состоит в следующем. ѕроводитс€ обычна€ сери€ экспериментов, включающа€ в себ€ калибровку ионоселективного датчика и определени€ искомых концентраций в анализируемых пробах введением добавок стандартного раствора в пробу. –езультаты измерений нанос€тс€ на миллиметровую бумагу в виде кривых.  оординаты графиков - E (потенциал) от V (введенного объема добавок). ќбщий вид кривых показан на рис.3. “очки, принадлежащие одной кривой, объедин€ютс€ графически сплошной линией с помощью лекала. Ќе стоит пытатьс€ найти одну лекальную кривую. Ћучше провести несколько кривых. «атем калибровка переноситс€ на кальку, причем на кальке обозначаютс€ оси координат.  рива€ на кальке совмещаетс€ последовательно с кривыми на миллиметровой бумаге. ѕри совмещении следует пользоватьс€ следующим правилом: оси абсцисс на кальке и миллиметровой бумаге должны быть параллельны. ≈динственность такого совмещени€ обеспечивает кривизна графиков.

–ис. 3

ѕосле того, как кривые будут совмещены, рассто€ние между ос€ми ординат будет равно эквивалентному объему, пропорциональному искомой концентрации анализируемого иона.

 ак видно из описани€, метод несложен, но он позвол€ет с малыми затратами энергии работать и получать результаты в услови€х нелинейной калибровки.

ѕо сложившейс€ традиции рассмотрим приемы, которые оптимизируют процедуру анализа и снижают погрешность определени€.

ѕеред тем, как работать в области нелинейности калибровки, надо быть уверенным в том, что такой вид калибровки вызван только реакцией потенциалопредел€ющего иона. ѕомимо потенциалопредел€ющего иона, нелинейность калибровки может вызыватьс€ режимом перемешивани€ пробы, растворимостью мембраны электрода и т.п. ѕеречисленные факторы плохо поддаютс€ контролю, и будут вызывать, скорее всего, недостоверные результаты.

¬еличина первой добавки должна быть примерно равной тому количеству анализируемого иона, что уже есть в пробе. —лишком большие или слишком малые добавки неизбежно вызовут увеличение случайной ошибки определени€.

ѕри совмещении кривых следует отдавать предпочтение начальным точкам кривой, т.е. тем точкам, где динамика изменени€ потенциала от введенной добавки наибольша€.

„ем меньше объем вводимой добавки, тем лучше будут совпадать кривые. ƒл€ того чтобы оценить меру вли€ни€ объема пробы на точность анализа, были проведены модельные расчеты. ќказалось, что если отношение вводимого объема к общему объему пробы не превышает величины V/W=0,1, то погрешность анализа не будет превышать 1,5%. Ёти расчеты верны только дл€ линейной калибровки. ≈сли есть отклонени€ от линейности, то отношение V/W должно быть меньше. ќценить точнее погрешность нельз€, так как расчеты будут зависеть от конкретного вида нелинейности калибровки.

¬ заключение следует привести значение погрешности, которое можно получить, использу€ новый метод. –асчеты показали, что по точности новый метод почти не уступает методу √рана, так как была достигнута погрешность расчетов в 1%.

—писок литературы

ƒл€ подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.novedu.ru/

»нтерес к методу добавок в ионометрии вызываетс€ тем, что он играет более значительную роль, чем метод добавок в других методах анализа. »онометрический метод добавок дает два больших преимущества. ¬о-первых, если колебание ионной силы в анализир

 

 

 

¬нимание! ѕредставленный –еферат находитс€ в открытом доступе в сети »нтернет, и уже неоднократно сдавалс€, возможно, даже в твоем учебном заведении.
—оветуем не рисковать. ”знай, сколько стоит абсолютно уникальный –еферат по твоей теме:

Ќовости образовани€ и науки

«аказать уникальную работу

ѕохожие работы:

ƒиеновые углеводороды (алкадиены, или диолефины)
”гарный газ
—ерна€ кислота
Ќепредельные, или ненасыщенные, углеводороды р€да этилена (алкены, или олефины)
»онометри€. ѕоиск неисправностей
ѕредельные, или насыщенные, углеводороды р€да метана (алканы, или парафины)
јммиак
ƒвухатомные спирты (алкандиолы, или гликоли)
¬озможности использовани€ анализатора жидкости ‘люорат 02-3м дл€ анализа питьевой и природной воды
јналитическа€ хими€

—вои сданные студенческие работы

присылайте нам на e-mail

Client@Stud-Baza.ru