chimie cant sinteza

7/17/2019 Chimie Cant Sinteza

http://slidepdf.com/reader/full/chimie-cant-sinteza 1/47

10/19/15 1

Chimie Analitica



10/19/15 2

Obiective

I. Instrumente de analiză

II. Strategie analitică

III. Analiza gravimetrica

IV. Analiza volumetrica



10/19/15 3

I. Instrumente de analiză 1. Clasificarea analizelor chimice2. Metode şi etape analitice

tapele analizelor fizico chimice

!. Informa"ii de #ază$. %nită"i &n sistemul interna"ional'. (primarea concentra"iei). Considera"ii importante &n tehnica analizelor

Măsurarea masei vaporarea lichidelor Măsurarea volumelor



10/19/15 4

1. Clasificarea analizelor chimice

Analiza calitativă Analiza cantitativă

Metode şi etape analitice

Metodechimice gravimetria

volumetria

Metode fizico-chimice *instrumentale+



10/19/15 5

Avantajele metodelor fizico-chimice

-sensibilitate - până la 10-9-10-12 g/kg;

-rapiditate - timp relativ scurt, corelaţiei între compoziţiachimică i !izică a pro"ei;

-selectivitate - până la 20 #e elemente în analiza spectrală i10 elemente în analiza polarogra!ică;

-precizia rezultatelor; repro#ucti"ilitatea;

-integrarea aparaturii fizico-chimice în sistem$ #e autom$a proc$ %ehn$, transmiterea rezultatelor #eterminărilor unor

utila&e sau intrumente, reglarea parametrilor procesului; -corelarea directă a rezultatelor analizei prin ta"elele,

gra!icele i #iagrame;

-efectuarea unor determinări în serie$



10/19/15 6

factori #e care tre"uie să se tina cont'

-natura proprie a probei de analizat (omogene,neomogene, starea de agregare etc.!

-num"rul de determin"ri e#perimentale cetrebuiesc e$ectuate!

-e#igen%ele impuse rezultatelor ob%inute!

-aparatura a&ut" la dispozi%ie!-greut"%ile 'nt'mpinate i erorile posibile etc.



10/19/15 )

factori #e care tre"uie să se ţină cont

metode subiective* aprecierea semnalului cuoc+iul liber!

metode obiective: cu autorul instrumentelor($otodiode, $ototranzistori!

e#. $unc%ie de domeniul spectral* spectrospie de

absorb%ie 'n %V, VI-, I, spectrospecopie deraze , de absorb%ie, de emisie.



10/19/15

Etape principale in analizele fizico-chimice

etapa preparativă

etapa prelucrării semnalului de ieşire

etapa analizei propriu-zise

-prelevarea pro#elor, conservarea, c/ntărirea ,mineralizarea, e(trac"ia cu solven"i, filtrarea, diluareaetc



10/19/15 9

chema elementelor comune

0raductorde intrare

0raductorde ieşire

Semnalintermediar



10/19/15 10

0a#el 1. %nită"i de #ază *SI+

Masă ilogram g

ungime metrul m

0imp secundă s0emeratura elvin 3

Cantitatea de masă molul mol

Curent electric amper A

Intensitate luminioasă candela cd



10/19/15 11

!abelul ". #refi$e pentru unită%i

4refi( A#reviere Multiplicare

giga5 6 178

mega5 M 17)

ilo5 17!

deci5

d 1751

centi5 c 1752

mili5 m 175!

micro5 9 175)

nano5 n 1758

pico5 p 17512

femto5 f 1751'

ato5

a 1751:



10/19/15 12

(nitati uzuale

Masa: Kg

grame (g) miligrame (mg)

micrograme (μg). olumele lichidelor;

litri (!)

mililitri (m!)

microlitri (μ!).

itrul este definit ca fiind e(act 175!m!,mililitrul este definit ca 175)m! sau 1 cm!.

1dm! < 1 şi respectiv 1cm! < 1m



10/19/15 13

&ăsurarea masei

"alan#e de la$orator 5$alan#ă analitică este uninstrument de m"surare cu un ma#im de capacitate 'ndomeniul de la 1 g pn" la cte&a ilograme, cu oprecizie de cel putin 1 parte 'n 105 la capacitate ma#im".

"alan#e analitice0ip de #alan"ă =omeniul g =eviatie mg

macro#alan"ă 1)75277 > 7,1

semimicro#alan"ă 175!7 > 7,71

micro#alan"ă 15! > 7,771



10/19/15 14

olu%iile sisteme lichi#e, omogene

!ormate #in ' dizolvant )#isolut* solut )#izolvat, solvit*$

soluţii diluate - con%in o cantitate mic" de

substan%" dizol&at"! soluţii concentrate - con%in o cantitate mare

de substan%" dizol&at"!

soluţii saturate - con%in cantitatea ma#im" desubstan%" dizol&at"!



10/19/15 15

'#repararea solu%iilor

robe

solubile insolubile

Solutii

apoase neapoase



10/19/15 16

E$primarea concentra%iei

concentra#ie procentuală (c%)5gramesu#stan"ă dizolvată la 177 g solu"ie?

concentra#ie molară (m)- numărul de moli

de su#stan"ă dizolvată &ntr5un litru desolu"ie? concentra#ie normală (n)- numărul de

echivalen"i gram de su#stan"ă dizolvată

&ntr5un litru de solu"ie? titru (t& ')- grame de su#stan"ă dizolvată la

un mililitru solu"ie.



10/19/15 1)

'e$primarea concentra%iei

oncentra#ii n păr#i per milion (ppm:

ppm (masa de solut/ masa de solu%ie106

1 ppm < 1,77 mg@, pentru solu%ii diluate 'n

care densitatea este 1,0 g/m

oncentra#ii n păr#i per $ilion(ppb):

pp$ (masa de solut/ masa de solu%ie109

1 pp# < 1 g@*ensitatea este masa substan%ei per unit"%i de

&olum. kg/L sau g/mL (g/cm3.



10/19/15 1

Separarea şi identificarea cationilor şi anionilor

se $ace utiliznd reacti&i speci$ici.

-metoda fracţionată-se utilizeaz" reacti&i

speci$ici pentru identi$icarea unui ion 'nprezen%a altor ioni!

-metoda sistematică -se bazeaz" pe

separarea amestecului de cationi 'n $rac%iunidistincte cu autorul reacti&ilor de grup".



10/19/1519

II. trategie analitică

2.1.tape principale ale analizei calitative2.2. tape principale &ntr5o analiză cantitativă2.!. rori &n analiza chimică

2.!.1. Clasificarea erorilor 2.!.2. 4arametrii statistici

Aplica"ii ale calcului statistic

2.$. o"iunea de pB



10/19/15 20

Etape principale ale analizei calitative

prelevarea şi pregătirea pro$elor pentruanaliză

analiza preliminară solu$ilizarea pro$ei

separarea şi identificarea cationilor şi

anionilor



10/19/15 21

Separarea şi identificarea cationilor şi anionilor

se $ace utiliznd reacti&i speci$ici.

-metoda fracţionată-se utilizeaz" reacti&i

speci$ici pentru identi$icarea unui ion 'nprezen%a altor ioni!

-metoda sistematică -se bazeaz" pe

separarea amestecului de cationi 'n $rac%iunidistincte cu autorul reacti&ilor de grup".



10/19/15 22

#relevarea probelor din lichide

pure sau omogene 4relevarea este directă şi &n mod uzual, se poate folosi orice dispozitiv

care nu distruge puritatea sau omogenitatea. lichide eterogene ridic" unele probleme, se selec%ioneaz" *

amestecul este o suspensie, o emulsie+ o mi,tură de faze lichide

nemisci$ile sau un lic+id con%innd reziduuri solide. amestecul lic+id este instabil, dac" con%ine componen%i &olatili, sau dac"

con%ine gaze dizol&ate, inter&in di$icult"%i suplimentare. păr"ile alicote sunt prelevate la &nt/mplare de la diferite ad/ncimi şi din

toate locurile din pro#a de lichid. Acestea pot fi analizate &n mod separatsau pot fi com#inate pentru a da o pro#ă cu compozi"ie, &n mod static,reprezentativă pentru pro#a originală.

amestecurile de lic+ide nemisci$ile (uleiap", benzineap". 7e&ers"rile deproduse petroliere accidentale sunt e&enimente nepl"cute pentru ecosisteme.

separarea fazelor+ măsurarea raportului de amestecare şi apoi analizacantitativă a frac#iilor separate sunt metode uzuale &n analizainstrumentală a lichidelor.



10/19/15 23

material omogen - un material cu aceeaicompozi%ie 'n toat" mas", un lic+id (ulei.

material eterogen este constituit din p"r%i

care se pot distinge &izual sau cumicroscopul. !" produse &egetale ($ructe,cereale, metale, solul, produsele animale etc.



10/19/15 24

Etape principale într-o analiză chimică

Selectarea metodei de analiză

4relevarea pro#ei

4rocesarea pro#ei

Măsurarea proprietă"ii

liminarea interferen"elor

Calcularea rezultatelor

ezultate estimative via#ile



10/19/15 25

1. Alegerea metodei de analiză

8 o etapă esen"ială şi uneori dificilă?8 solicită e(perien"ă şi de asemenea intui"ie?8 comple(itatea pro#ei şi numărul de componen"i.

selectarea acelei metode care oferă acurate"eadorită.

o mare acurate"e solicită o mare investi"ie de timp. M/M01

acurate"ea dorită şi timpul şi #anii care se cheltuiepentru aceste analize.



10/19/15 26

…..Alegerea metodei de analiză

factorii economici, numărul de pro#e caretre#uiesc analizate.

=acă sunt mai multe pro#e, se cheltuie un timp &nopera"iile preliminare cum ar fi asam#larea şi

cali#rarea instrumentelor şi echipamentului şiprepararea pro#elor standard.=acă este o singură pro#ă sau doar c/teva pro#e

este mai indicat să se folosească o procedurăcare să minimalize etapele preliminare.



10/19/15 2)

". Colectarea ( prelevarea) probei c/t de mult din pro#a dată este materialul indicat. mogen terogen; metale, ingrăşăminte, cereale, făină

Izolarea unui gram de material şi acurate"ea să fiereprezentativă este dificilă şi se cere făcută cugriDă, prin manipulare atentă.

0re#uie să ne asigurăm ca pro#a să fiereprezentativă. Să reprezinte de e(. cele 2' tonede produs.

Simplificarea este adesea cea mai dificilă etapă &ntr5o analiză şi este sursa unor erori grave.

ezultatele finale ale analizei nu vor fi niciodatămai via#ile dec/t via#iliatea etapei de selectare.



10/19/15 2

*. #rocesarea probei

Se respectă etapele, condi"iile impuse de normeleimpuse de standarde *IS+.

reducerea pro$ei la o mărime de particule uniformă reducerea masei pro$ei

m"rime de particule uni$orm" se ob%ine trecnd proba princoncasoare, pulverizatoare, mori sau moDare. oate $i utilizat" de

asemenea i sitarea pentru granule, sau pilirea pentru metale. ricare ar $i procedeul ales, este necesar s" se asigure ca prin acesteopera%iuni să nu se contamineze pro#a.

:e &a prele&a o prob" de la un metal prin metode speci$ice (aşchiere,mărun"ire, pilire i se &a trece 'n fază lichidă prin reac%ie cu un acid.urmat" de analiza cantitativă a cantit"%ii de metal din solu%ie.



10/19/15 29

+. Etapa de măsurare

Analiza solidelor -direct 'n $az" solid" prin metode de emisie sauabsorbţie de radiaţie #n arc sau #n flacără prin trecerea materialului solidsub $orm" de solu%ie prin dizol&are cu sau $"r" sc+imbarea st"rii deo#idare a elementelor constituente, urmnd ca determinareacompozi%iei s" se $ac" apoi 'n $az" lic+id" prin metode speci$ice.

rima etap" 'n procesarea probei este adesea prepararea pro$ei dela$orator. prob" solid" de laborator este caracterizat" prin m"rimeaparticulelor, dac" amestecul este etorogen, culoare, miros etc. ;ste oidei bun" să se usuce probele 'nainte de 'nceperea analizei. <on%inutulde amestec al probei, poate $i determinat printr-o procedur" analitic".

4ro#ele lichide prezint" o &olatilitate di$erit". 7ac" probele sunt tottimpul 'n &ase desc+ise, sol&entul se poate e&apora i apar sc+imb"ri 'n

concentra%ia componetului. 7ac" componetul este un gaz dizol&at 'ntr-un lic+id, &asul probei trebuie p"strat 'ntr-o parte secundar" alaboratorului, este posibil" o contaminare a atmos$erei gazoase.

="sur"tori e#traordinare se impun pentru manipularea probelor im"sur"torile 'n atmos$er" inert".

&alabilitatea lor.



10/19/15 30

'. etapa de măsurare

multe din analize se fac din pro$e martor cu acelaşivolum sau masă"

o pro#ă prelucrată identic din punct de vedere alreactivilor dar fără componentul de analizat.

&m#unătă"eşte calitatea rezultatelor prevede o măsură a via#ilită"i

măsurătorile cantitative pe martor sunt uşor de realizat? testele statistice sunt performante pe rezultate, să se sta#ilească vala#ilitatea lor.



10/19/15 31

#repararea solu%iilor

chimbări fizice ,i chimice

=ulte analize sunt per$ormante 'n solu%ii cnd proba este dizol&at" 'ntr-un sol&ent adec&at.

>n solvent ideal dizol&" proba 'ntrodus", incluzi& componentul, rapidi complet.

<ondi%ile de dizol&are trebuie s" $ie su$icient de temperate $"r" o

piedere a componentului sau minimalizare a lui. =ulte materiale caretrebuie analizate sunt din p"cate insolubile 'n sol&en%ii comuni. 7ee#emplu, mineralele, polimerii, specimentele de animale etc.

robele sunt 'ncercate dac" se dizol&" 'n solu#ii apose la &ncălzire,acizi tari+ $aze tari+ agen#i de o,idare+ agen#i de reducere saucom$ina#ii din al#i agen#i. <nd componentul este solu#il, se

urm"res%e dac" este propor%ional cu concentra%ia de component idac" poate $i m"surat. 7ac" nu, este necesar" o alt" etap". entru a se ob%ine o solu%ie apoas" a componentul pentru analiz" este

necesar s" $ie uscat" proba 'n aer, s" treac" matricea organic" labio#id de carbon i ap".



10/19/15 32

. Eliminarea inteferen%elor

?eac%ia $olosete i propriet"%ile m"surate saucaracteristicile unui grup de elemente sau compui.

@lte specii dect cea analizat", a$ecteaz" m"surarea$inal" i apar inter$eren%e. sc+em" trebuie sa pre&ad"

izolarea componentul de intere$en%e 'nainte dem"surarea $inal". interferen#ă este o specie care cauzează o eroare &n

analiză prin mărirea sau diminuarea cantită"ii ce estemăsurată.

entru componentul de analizat tehnicile saureac#iile tre$uie să fie specifice. Matricea, sau matricea pro$ei sunt to"i componen"i &n

pro#ele con"in/nd componentul.



10/19/15 33

. Calibrare ,i măsurare

0oate rezultatele analitice depind de măsurareafinală 2 a proprie"ă"ii fizice sau chimice a

componentului. 4roprietatea tre#uie să fie dependentă şireproducti#ilă cu concentra"iacomponentului.

Ideal este ca măsurarea proprietă"ii să fiedirect propor"ională cu concentra"ia.



10/19/15 34

/. Calcularea rezultatelor

Concentra"ia de component din datele e(perimentale seo#"ine relativ uşor folosind &n particular

calculatoarele moderne şi computerele.

Computerizarea datelor se #azează pe datelee(perimentale colectate, pe caracteristicileinstrumentelor de măsură şi stoiochiometria reac"iei



10/19/15 35

0. Evaluara rezultatelor cu estimarea

vialabilită%i?ezulatele analitice sunt incomplete $"r" o

estimarea a &iabilit"%ii lor.

;#perimentul poate pre&edea unele m"sur"ri cu

unele incertitudini i datele pot a&ea unele erori.=etodele pentru austarea acestor date 'n

aceast" etap" $oarte important" sunt redate laprelucrarea statistic".



10/19/15 36

". ". Erori în analiza chimică

Clasificarea erorilor

erori sistematice

erori nt3mplătoare

cauze cunoscute?

pot fi identificate e(perimentalsau calculate? pot fi diminuate sau eliminate.

nu pot fi cunoscute, prevăzute,datorate unor varia#ile aleatorii?put/nd fi eliminate doar prin interpretarea

statistică a datelor o#"inute



10/19/15 3)

1. Erorile sistematice

a. 4rorile instrumentale *de echipament+incertitudinii asupra citirii scalei instrumentului, marc"rii incorecte agreut"%ilor balan%ei analitice,utiliz"rii unor &ase de sticl" calibrateincorect, impreciziei 'n etalonarea aparatului de m"sur" sau alegeriigreite a instrumentului $olosit pentru analiz"...

verificarea continuă sau periodică a instrumentului de măsură.$. 4rorile de metodă

solubiliz"rii precipitatului datorit" unor reac%ii incomplete, impuri$ic"riiprecipitatului, descompunerii precipitatului prin tratament termicneadec&at, instabilit"%ii compuilor $orma%i, erorile indicatorului $olositA

utilizarea unei pro$e martor compararea pro#ei cu altă pro#ă a cărui con"inut este

cunoscut, prin evaluarea rezultatelor pentru a sta#ili propor"ionalitatea

erorilor &nsumarea componen"ilor din materialul de analizat etc.



10/19/15 3

…erorile sistematice

c. rorile operative modul de lucru al analistului* nerespectarea etapelor de lucrusau introducerii reacti&ilor! erori de manipulare prin introducereaunor materiale str"ine 'n lucru! nerespectarea temperaturilor delucru 'n analiz"! utilizarea unor cantit"%i mari de agent de

precipitareA. elimina sau diminua prin do#/ndirea unei e(perien"ede lucru şi prin documentare.

d. rorile personale pot s" apar" datorit" persoanelor care prezint" de$icien%e ale&ederii sau au tendin%a de a constrnge rezultatele pentru a $i 'nacord cu rezultatele precedente.

0oate aceste aspecte "in de etica analistului, de modul deformare a unui cercetător sensi#il.



10/19/15 39

#e retinut+$

$ezultatele sunt cu at%t mai e!acte cu c%terorile sistematice sunt mai mici , iar precizia creşte cu c%t diferenţa dintre valorile

determinate, cu referire la un grup demăsurători, este mai mică



10/19/15 40

#relucrarea statistică

rezultatele e#perimentale #n număr mai mic ,i 567 pentru analize ce necesit" un timp de e#ecu%ie prelungitse aplic" distri#u"ia frecven"ei valorilor (i, &n Durulvalorii mediei

Metoda tip 6osset sau Estudent8 , reprezentarea gra$ic"a unei $unc%ii matematice.

rezultatele e#perimentale supuse calculului statisticsunt #n număr foarte mare (,i

→

)+ e!" analizele $izice i

biologice, se aplic" distri#u"ia frecven"ei valorilor &n Durul valorii medii. Metoda tip 6auss, reprezentarea gra$ic" a unei $unc%ii

matematice.



10/19/15 41

#arametrii statistici

media aritmetică: suma &alorilor ob%inute, notate #1, #2, #3,....#i.....#nraportat" la num"rul lor. ;ste un parametru principal, denumit i

parametru al tendinţei centrale.

dispersia (s9 ), reprezint" distribu%ia determin"rilor 'n urul &alorii mediii este egal" cu media aritmetic" a p"tratelor abaterilor &alorilor$a%" de media lor aritmetic". ;ste un parametru principal alvariabilitaţii , iar di$eren%a n-& reprezint" num"rul gradelor delibertate sau num"rul m"sur"torilor independente.

a#aterea medie pătratică; r"d"cina p"tratic" din &aloarea dispersiei.

s x x

n

i=

−

−

Σ) *

) *

2

1

1

*) 22

−

−Σ=

n

x x s i

x xi

n= Σ



10/19/15 42

+$ #arametrii statistici

<unoscnd abaterea medie p"tratic" s, se poate de$ini inter&alul 'ncare orice nou" m"sur"toare se situeaz" cu o oarecareprobabilitate, 'n limitele acestui inter&al caracteriznd &aloareareal" @.

a#atere standard (eroarea medie patratic" a mediei de selec%ie,calculat cu rela%ia*

entru un num"r mic de determin"ri se realizeaz" o selec%ieredus" i din aceast" cauz" trebuie s" se cunoasc" distribu%iam"rimii.

*1)

*) 2

−

−Σ=−

nn

x x

n

s s

i

x



10/19/15 43

Aplica%ii ale calcului statistic

Aprecierea unei metode de analiză după rezultateleo#"inute pe pro#e cu con"inut cunoscut.

'este de compara#ie. Se compară rezultatele o#"inute

de doi analişti, care au condi"ii e(perimentalesimilare. Se folosesc două tipuri de teste; testul ' şitestul .

4liminarea rezultatelor incerte.

Cu c/t numărul determinărilor este mai mare cu at/trezultatele sunt mai precise, dar totuşi uneorirezultatele suportă a#ateri.

Fn acest caz tre#uie să se hotărască dacă acel rezultatse elimină sau se ia &n considera"ie.



10/19/15 44

'aplica%ii ale calcului statistic

Cu testul G se face diferen"a dintre rezultatul suspect şicel apropiat ca valoare * r + şi se calculează ordinulrezultatelor *diferen"a dintre valoarea cea mai mare şivaloarea cea mai mică / +.Se calculează ;c cu relatia;

Se compara parametrul calculat ;c cu ; o#"inut din ta#ele şipot fi două situa"ii;

5daca ;c5; , rezultatul suspect se păstrează? 5dacă ;c<; , se &nlătură rezultatul suspect.

=upă eliminarea unui rezultat, se mai verifică odatărezultatele, conform criteriilor.

Qc r R

= ∆



10/19/15 45

o%iunea de p2

pB5ul este logaritmul zecimal cu semn schim#at alconcentra"iei ionilor de hidrogen.

pB < 5 log HB!IJ4,. BCD 1

⋅10-6, pC 6! BCD 2

⋅10-4, pC - log 2

⋅10-4 4 (-log 2

3,699

$actori de in$luen%" *temperatura, t"ria ionic", constanta dielectric",sarcina ionului, dimensiunea razelor i densitatea mediului.

e!ponentul de 'idro!il *

pB < 5 logHB5J pB pB < 1$



10/19/15 46

p2-ul solu%iilor

6radul de neutralitate pentru o solu"ie pură la 27oC esteredat de un pB de valoare K.

pB < pB < K

HBJL1 175K? HB!IJLHB5J 5 solu"ie acidă, pB K?HB5J1

175K? HB!IJ HB5J5solu"ie #azică, pBL K?

HBIJ < HB5J < 175K5 solu"ia este neutră, pB<K.



10/19/15 4)

cara de p2

0 K 14

solu%ie acid" solu%ie bazic"

soluţie neutră

chimie cant sinteza

Documents