Как найти открываемый минимум - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Чувствительность аналитических реакций

Важнейшим условием
протекания аналитических реакций
является достаточно большая концентрация
обнаруживаемого иона.

Наименьшее
количество иона, которое можно открыть
с помощью данного реагента, называется
чувствительностью
аналитической реакции.

Количественно
эту величину можно охарактеризовать
взаимно связанными показателями.

Открываемый
минимум –
это наименьшее количество вещества или
иона, которое может быть обнаружено
посредством данной реакции. Открываемый
минимум обозначают m
и выражают
в микрограммах (1 мкг = 10^-6
г). Открываемый минимум не полностью
характеризует чувствительность реакции,
т.к. это абсолютная величина, а важна
еще и концентрация иона в растворе.

Предельной (или
минимальной) концентрацией
называется наименьшая концентрация
иона, при которой обнаружение его данной
аналитической реакцией возможно.
Предельная концентрация – это отношение
единицы массы определяемого иона к
массе наибольшего количества растворителя,
выраженной в тех же единицах. Обычно
растворителем является вода, а массу
воды в граммах можно заменить числом
миллилитров. Итак, предельная концентрация
– отношение 1 г определяемого иона к
максимальному объему воды в мл.

Обратная величина
называется предельным
разбавлением V_пред,
и она показывает в каком количестве
водного раствора в мл содержится 1 г
определяемого вещества.

С_пред
= 1/ V_пред= m_иона
/ m_р-ля

Чем больше предельное
разбавление, тем чувствительнее реакция.
Если ион открывается несколькими
реакциями, то более чувствительной
будет та реакция, которая удается с
раствором, имеющим наибольшее предельное
разбавление.

Для экспериментального
определения чувствительности какой-либо
реакции ее многократно повторяют с
растворами, которые имеют известную,
но все время уменьшающуюся концентрацию.
Реакцию проводят до тех пор, пока она
не перестанет удаваться. Пока концентрация
обнаруживаемого иона в растворе
значительно превышает предельное
разбавление, результат реакции (например,
выпадение осадка) проявляется очень
быстро. С уменьшением концентрации иона
скорость реакции уменьшается, и реакция
может давать и положительный, и
отрицательный результат – это область
т.н. «ненадежной» реакции. При еще большем
уменьшении концентрации – отрицательный
результат будет чаще, чем положительный.

Исследуемый
раствор, с которым реакция открытия
иона удается на 50 % (т.е. в половине
случаев), и является предельно разбавленным,
а его концентрация – предельной или
минимальной. При дальнейшем разбавлении
такого раствора число отрицательных
результатов больше числа положительных.

Минимальным
объемом предельно разбавленного раствора
(V_min)
называется
объем раствора, содержащий открываемый
минимум определяемого иона.

Поскольку все эти
три показателя характеризуют
чувствительность аналитической реакции,
они взаимно связаны:

m =
С_пред∙
V_min∙10⁶
= V_min∙10⁶/
V_пред

Пример.
Для определения чувствительности
реакции на ион Ag⁺

2 Ag⁺
+ CrO₄^2-
= Ag₂CrO₄
↓

приготовлен раствор нитрата серебра,
содержащий 1,57 г AgNO₃
(или 1 г Ag⁺) в 1 л. Было
найдено, что при разбавлении этого
раствора в 25 раз реакция удается в 50
случаях из 100. Найти открываемый минимум
и предельное разбавление этой реакции,
если она получается с каплей раствора
объемом 0,02 мл.

Вычисляем предельную концентрацию:

С_пред = m
(Ag⁺) / m(воды)
=1/ (1000∙25) = 1/25000 (г/мл)

V_пред= 25000
мл/г

m = V_min∙10⁶/
V_пред= 0,02∙10⁶/
25000 = 0,8 (мкг)

Чувствительность
может изменяться в достаточно широких
пределах в зависимости от различных
факторов: концентрации реагентов,
толщины слоя раствора, применяемого
для выполнения реакции, температуры и
рН среды.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Чувствительность аналитических реакций

Аналитическими реакциями, пригодными для качественного анализа, являются реакции, сопровождающиеся каким-нибудь внешним эффектом: выпадением и растворением осадка, выделением газообразных веществ, изменением окраски. Выбирая реакции для химического анализа, руководствуются законом действующих масс и представлениями о химическом равновесии в растворах. Для успешного проведения аналитической реакции необходимо соблюдать ряд тех или иных условий, обеспечивающих получение достоверных результатов. Такими условиями являются pH раствора, температура, маскирование или удаление мешающих ионов. Однако даже при соблюдении всех этих условий аналитическая реакция может не дать положительного эффекта, если недостаточна концентрация обнаруживаемого иона в растворе. С концентрацией обнаруживаемого иона в растворе связано понятие «чувствительность» аналитической реакции.

Чувствительность аналитических реакций характеризуется пределом обнаружения и открываемым минимумом m; предельным разбавлением минимальным объемом предельно разбавленного раствора показателем чувствительности

Предел обнаружения (г/мл) — минимальная или предельная концентрация; это наименьшая концентрация иона или вещества (далее — компонента) в растворе, при которой он может быть обнаружен с помощью данной аналитической реакции с заданной доверительной вероятностью.

Предел обнаружения m (мкг) — открываемый минимум; это наименьшая масса определяемого компонента, с заданной доверительной вероятностью обнаруживаемая данной аналитической реакцией в минимальном объеме предельно разбавленного раствора.

Предельное разбавление, (мл/г) — максимальный объем раствора, в котором обнаруживается 1 г компонента с помощью данной реакции.

Минимальный объем предельно разбавленного раствора, (мл) — наименьший объем анализируемого раствора, необходимый для обнаружения компонента в данной аналитической реакции.

Эти характеристики чувствительности связаны между собой соотношением:

В качественном анализе обычно используют реакции с от до г/мл. Открываемый минимум ионов изменяется от — 10 мкг в реакциях осаждения до — 0,2 мкг в реакциях образования окрашенных комплексных соединений. Иногда для m пользуются обозначением (1 гамма), равным 1 мкг.

Показатель чувствительности, , аналитической реакции равен:

В количественном химическом анализе показателем чувствительности является нижняя граница определяемых содержаний , являющаяся метрологической характеристикой конкретной методики.

Пример 1.6.

Предельное разбавление ионов при обнаружении микрокристаллоскопической реакцией равно 150000 мл/г, исследуемого раствора составляет 0,06 мл. Вычислить открываемый минимум.

Решение:

По формуле (1.1) находим:

Пример 1.7.

Для обнаружения ионов меди действием раствора аммиака равен 0,05 мл, открываемый минимум этой реакции 0,2 мкг. Определить предельную концентрацию ионов меди в растворе.

Решение:

С учетом формулы (1.1) рассчитываем :

Пример 1.8.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) иона аммония в питьевой воде 2,0 мг/л. Предел обнаружения его по реакции с реактивом Несслера составляет 0,002 мкг. Проверьте расчетами возможность обнаружения иона аммония в 1,0 мл воды при содержании, равном ПДК.

Решение:

Рассчитаем минимальную концентрацию иона аммония в растворе, при которой реакция с реактивом Несслера дает положительный эффект:

Сравнивая полученное значение с величиной ПДК, составляющей 2,0 мг/л или г/мл, можно видеть, что ион аммония легко может быть обнаружен, поскольку чувствительность данной реакции высокая: значительно ниже ПДК.

Пример 1.9.

Катионы серебра можно обнаружить реакцией с хромат — ионами по образованию кирпично-красного осадка при минимальном объеме 0,02 мл в водном растворе нитрата серебра с молярной концентрацией равной 0,0004 моль/л. Определите для иона открываемый минимум, предельное разбавление и показатель чувствительности в данной аналитической реакции.

Решение:

Найдем иона , зная :

Вычислим показатель чувствительности:

Используя формулу (1.1), найдем и :

Эти примеры взяты со страницы примеров решения задач по аналитической химии:

Решение задач по аналитической химии

Возможны вам будут полезны эти страницы:

Источник

Открываемый минимум

Cтраница 1

Открываемый минимум — это наименьшее количество вещества, которое еще может быть обнаружено данным реактивом при определенных условиях наблюдения продуктов реакции.
[1]

Открываемый минимум не может полностью характеризовать чувствительность реакции, так как имеет значение не только абсолютное количество, но и концентрация соответствующего вещества или иона в растворе. Поэтому наряду е открываемым минимумом обычно указывают также предельное разбавление, характеризующее наименьшую концентрацию вещества ( иона), при которой открытие его посредством данной реакции еще возможно. Предельное разбавление указывается в виде отношения 1: G, где G — весовое количество растворителя, приходящегося на 1 вес.
[2]

Открываемый минимум не полностью характеризует чувствительность реакции, так как имеет значение не только абсолютное количество, но и концентрация соответствующего вещества или иона в растворе. Поэтому обычно указывают также и предельное разбавление, характеризующее наименьшую концентрацию вещества ( иона), при которой открытие его посредством данной реакции еще возможно. Предельное разбавление выражают отношением 1: G, где G — весовое количество растворителя, приходящееся на 1 весовую часть открываемого вещества или иона.
[3]

Открываемый минимум равен соответственно 64 — 32 мкг и 16 — 6 5 мкг / мл Мо. Эти реагенты несколько менее чувствительны, чем 8-оксихин олин.
[4]

Открываемый минимум не полностью характеризует чувствительность реакции, так как имеет значение не только абсолютное количество, но и концентрация соответствующего вещества или иона в растворе. Поэтому обычно указывают также и предельное разбавление, характеризующее наименьшую концентрацию вещества ( иона), при которой обнаружение его посредством данной реакции еще возможно. Ее иногда называют минимальной концентрацией.
[6]

Открываемый минимум 10 мг для тетраметоксисилана и 20 мг для тетраэтоксисилана.
[8]

Открываемый минимум 0 8 — 0 08 мг; предельная концентрация 1: 1250 — 1: 12500 в зависимости от среды.
[9]

Открываемый минимум Мп2 составляет 0 5 мкг, для реакции требуется 0 05 мл исследуемого раствора.
[10]

Открываемый минимум устанавливается предварительно путем нанесения различных количеств исследуемой примеси. В том случае, когда примесь по каким-то причинам недоступна, открываемый минимум примеси приравнивают открываемому минимуму основного вещества.
[11]

Открываемый минимум, достижимый с помощью этой реакции, приведен в табл. 13 ( стр.
[12]

Открываемый минимум во многих случаях равен десятым, сотым и даже тысячным долям гаммы.
[13]

Открываемые минимумы некоторых карбоновых кислот приведены в табл. 30 ( стр.
[14]

Открываемые минимумы, достигаемые этим методом, приведены в табл. 45 ( стр.
[15]

Страницы:

Источник