Презентація на тему:
Фізичні методи аналізу: класифікація і метрологічні характеристики

Лекція 1 Фізичні методи аналізу: класифікація і метрологічні характеристики доц. Л.В. Вронська

ПЛАН Класифікація методів аналізу, переваги і недоліки ФМА Метрологічні характеристики ФМА і ФХМА Рефрактометрія Поляриметрія

Методи аналізу поділяють на: хімічні методи - гравіметрія - титриметрія фізико-хімічні методи - електрохімічні - фотометричні кінетичні хроматографічні фізичні методи - спектральні - ядерно-фізичні - мас-спектроскопічні - термічні біологічні методи

Фізичні і фізико-хімічні методи аналізу базуються на застосуванні залежності між вимірюваними фізичними властивостями речовин та якісним і кількісним складом.

Фізичні методи аналізу базуються на вимірюванні ефекту, викликаного взаємодією речовини з випромінюванням – потоком квантів чи частинок фізичні методи аналізу - це такі методи, в яких визначення елемента базується на властивостях його атомів і ядер

Фізичні властивості речовин вимірюються за допомогою різноманітних приладів (інструментів), тому фізичні і фізико-хімічні методи ще називають інструментальними

Переваги ФМА Висока чутливість - низька межа виявлення (10-9 мкг) і визначення Висока селективність Експресність Можливість автоматизації і комп’ютеризації Можливість аналізу на відстані Можливість аналізу без руйнування зразка Можливість локального аналізу

Недоліки ФМА Похибка визначення близько 5% (в окремих випадках до 20%), тоді як – 0,01-0,005 % для гравіметрії і 0,1-0,05 % для титриметрії Відтворюваність результатів в окремих методах нижча, ніж в класичних методах аналізу

Недоліки ФМА Складність використовуваної апаратури, її висока вартість, висока вартість стандартних речовин Необхідність застосування еталонів, стандартів і стандартних розчинів, градуювання обладнання і побудови градуювальних графіків

Метрологічні характеристики ФМА і ФХМА Чутливість методу визначається факторами: інтенсивністю вимірюваної фізичної властивості чутливістю детекторів Мало-інтенсивні властивості: заломлення світла, обертання площини поляризації світла – рефрактометрія і поляриметрія мають низьку чутливість Високо-інтенсивні властивості: поглинання світла (від природи), флуоресценція, радіоактивність, емісія – чутливість таких методів від 10-6 до 10-15 г

Чутливість деяких інструментальних методів аналізу

Селективність методу – вибірковість визначення даної речовини в присутності інших без попереднього відокремлення Висока селективність притаманна методам, які базуються на характерних властивостях молекул, функціональних груп, атомів, які в свою чергу володіють емісійними й абсорбційними властивостями, радіоактивністю, здатністю до електрохімічного окиснення або відновлення Низька селективність характерна, наприклад, рефрактометрії – використовується для аналізу індивідуальних речовин або сумішей 2-3 речовин

Правильність методу – наближеність отриманого результату до істинного значення вмісту визначуваної речовини у досліджуваному об’єкті Залежить від того, наскільки вимірювана фізична властивість адекватно відображає склад і зв’язана з ним строго визначеними закономірностями На правильність методу буде впливати точність калібровки аналітичного обладнання Стандартний зразок – речовина, яка має постійний склад і властивості.

Відтворюваність методу – характеризується розкидом результатів при паралельних вимірюваннях На відтворюваність впливає: точність вимірювання точність зважування точність використовуваного посуду стабільність роботи аналітичного приладу (застосовують спеціальні способи вимірювань)

Рефрактометрія Рефрактометрія - сукупність методів дослідження фізико-хімічних властивостей речовин на основі вимірювання їхніх показників заломлення світла. Рефрактометрія – метод якісного і кількісного аналізу, який базується на вимірюванні показника заломлення рідини або кристалів.

Показник заломлення n=sin 1/sin 2

абсолютний показник заломлення (N) – це відношення швидкості поширення світла у вакуумі до його швидкості у даному середовищі: відносний показник заломлення (n) – це відношення швидкості поширення світла у повітрі до швидкості його поширення в даному середовищі:

Зв’язок між абсолютним і відносним показниками заломлення описується формулою:

Показник заломлення є складною функцією, яка залежить від впливу багатьох факторів: природа заломлюючого середовища світла, яке заломлюється ( D =589,3 нм) температури (20 0,3 С) концентрації розчину від напряму падаючого на кристал світла (якщо показник заломлення анізотропних кристалів)

В зазначених умовах вимірювання показник заломлення має значення в межах 1,3-1,7. Точність вимірювання на рефрактометрах Аббе досягає 0,0001 – 0,0003. На практиці рефрактометрія використовується для визначення концентрації розчинів не нижче 3%.

1 – шкала 2 – призма Амічі (компенсатор дисперсії) 3 – призменний блок 4 – освітлювальна призма 5 – шар випробовуваної рідини 6 – вимірювальна призма 7 – перехрестя для регулювання світла і тіні в окулярі

Якісний аналіз Кожна чиста, оптично прозора речовина (рідина, кристал) характеризується певним числовим значенням показника заломлення, що і застосовується в якісному аналізі (метанол – 1,3286; етанол – 1,3613; ацетон – 1,3591; хлороформ – 1,4456; вода – 1,3330)

Кількісний аналіз Базується на використанні залежності між показником заломлення випробовуваного розчину і вмістом X визначуваної речовини.

Основні прийоми кількісного аналізу: метод градуювального графіка розрахунковий за спеціальними рефрактометричними таблицями

Переваги методу: простота апаратурного оформлення, швидкість виконання Недоліки методу: невисока точність і низька чутливість (область визначуваних вмістів ) Абсолютна похибка не повинна перевищувати 0,0002 - 0,005 (для лікарських засобів 0,0002) Застосування: для контролю якості субстанцій, розчинників, розчинів.

Поляриметрія метод аналізу, який базується на вимірюванні кута обертання площини поляризації монохроматичного світла при проходженні його через оптично активну речовину – індивідуальну речовину чи розчин

Поляриметрія має «+» для правообертаючих речовин має «-» для лівообертаючих речовин

Кут обертання площини поляризації залежить від: світла товщини шару природи розчинника густини оптично активного середовища концентрації оптично активної речовини температури

Питоме обертання - кут обертання площини поляризації монохроматичного випромінювання при товщині шару 1 дм і вмісті оптично активної речовини 1г/мл. для індивідуальних речовин питоме обертання: для розчинів оптично активних речовин:

Якісний аналіз базується на вимірюванні кута обертання площини поляризації випробовуваною речовиною або її розчином і розрахунку питомого обертання.

Кількісний аналіз розрахунковий прийом

Переваги методу: простота апаратурного оформлення Недоліки методу: невисока точність і низька чутливість Застосування: для контролю чистоти субстанцій оптично активних речовин (вуглеводи, амінокислоти) для підтвердження тотожності, справжності за величиною питомого обертання (аскорбінова кислота, камфора, левоміцетин, атропіну сульфат, морфін, ефедрин, рибофлавін і т.д.) для кількісного визначення цукрів (сахаридів)

Дякую за увагу!