Контрольная работа по дисциплине "Аналитическая химия"

10. Каким из методов – кондуктометрией, потенциометрией или инверсионной вольтамперометрией можно определить ионы цинка, концентрация которых в растворе равна 1·10–8 моль/дм3?

 

Ответ: Инверсионная вольтамперометрия является одним из вариантов электрохимических методов анализа, основанных на предварительном концентрировании определяемого компонента. Предварительное концентрирование осуществляется за счет перевода определяемого компонента из большого объема раствора с малой концентрацией на поверхность или в малый объем электрода. Перевод определяемого компонента из раствора на поверхность или в объем электрода может быть осуществлен за счет протекания соответствующей электрохимической реакции или за счет процесса адсорбции. После накопления на поверхности или в объеме электрода определяемое вещество подвергается электрохимическому превращению (восстановлению или окислению), причем этот процесс можно проводить в разных режимах:

Наибольшее применение получил вариант инверсионной вольтамперометрии (переменнотоковой или дифференциально-импульсной). На записываемой при этом вольтамперограмме (кривой “ток - потенциал”) будет наблюдаться пик, высота которого определяется концентрацией накопленного на электроде вещества и, следовательно, является аналитическим сигналом. Для повышения чувствительности используются различные варианты переменнотоковой, дифференциально-импульсной, квадратно-волновой и других видов вольтамперометрии.

Существенными преимуществами инверсионных электрохимических методов (ИЭАМ) перед другими методами определения следовых количеств неорганических и органических веществ в растворах являются:

• возможность определения значительного числа химических элементов Периодической системы и многих органических веществ;
• низкие пределы обнаружения, достигающие для некоторых элементов (Cd, Bi, Tl, Pb, Sb, Ni) и органических веществ уровня 10-8 - 10-10 М;
• высокая селективность ИЭАМ и хорошие метрологические характеристики методик на их основе;
• легкость компьютеризации и автоматизации аналитических определений;
• относительная простота и сравнительная дешевизна приборов для ИЭАМ.

В качестве рабочих электродов в инверсионной вольтамперометрии чаще всего используют ртутный капельный электрод (висящая ртутная капля), ртутный пленочный электрод, платиновый, стеклоуглеродный электроды, электрод из графитовой пасты и другие. На ртутном электроде удобно проводить определение концентрации катионов некоторых металлов, которые обратимо восстанавливаются в определенной области потенциалов (от потенциала окисления ртути до потенциалов восстановления фоновых катионов) и образуют со ртутью амальгамы. К таким элементам относятся, в частности, Cu, Cd, Zn и Pb. Накопление определяемых компонентов на электроде проводят при постоянном значении потенциала электрода. Значение потенциала предварительного накопления должно быть таким, чтобы процесс электровосстановления протекал на предельном токе (Id). При этом с помощью перемешивания раствора поддерживают условия стационарной диффузии, т.е. постоянные гидродинамические условия. В результате этого количество восстановившегося за определенное время компонента оказывается прямо пропорционально его исходной концентрации в растворе. По окончанию стадии предварительного катодного накопления перед съемкой анодных вольтамперных кривых перемешивание раствора прекращают, и в течение 10 – 15 сек осуществляют стадию успокоения раствора. Процесс окисления образовавшейся амальгамы проводят в неперемешиваемом электролите в потенциодинамическом режиме. Для увеличения чувствительности метода при съемке вольтамперограмм используют дифференциальную импульсную квадратно-волновую методику, которая позволяет исключить влияние емкостного и фонового токов на получаемые зависимости.

 

11. Укажите типы радиоактивных превращений, используемых в радиометрических методах анализа.

 

Ответ: Радиометрический анализ, метод анализа химического состава веществ, основанный на использовании радиоактивных изотопов и ядерных излучений. В радиометрический анализе для качественного и количественного определения состава веществ используют радиометрические приборы. Различают несколько способов радиометрического анализа. Прямое радиометрическое определение основано на осаждении определяемого иона в виде нерастворимого осадка избытком реагента известной концентрации, содержащего радиоактивный изотоп с известной удельной активностью. После осаждения устанавливают радиоактивность осадка или избытка реагента.

 

  Радиометрическое титрование  основано на том, что определяемый  в растворе ион образует с  реагентом малорастворимое или  легкоэкстрагируемое соединение. Индикатором при титровании служит изменение, по мере введения реагента, радиоактивности раствора (в 1-м случае) и раствора или экстракта (во 2-м случае). Точка эквивалентности определяется по излому кривой титрования, выражающей зависимость между объёмом введённого реагента и радиоактивностью титруемого раствора (или осадка). Радиоактивный изотоп может быть введён в реагент или определяемое вещество, а также в реагент и определяемое вещество.

 

 Радиоактивность (от лат. radio — излучаю, radius — луч и activus — действенный) - самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно — изотоп другого элемента). Сущность явления радиоактивности состоит в самопроизвольном изменении состава атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбуждённом долгоживущем (метастабильном) состоянии. Такие превращения сопровождаются испусканием ядрами элементарных частиц либо других ядер, например ядер 2He (α-частиц). Все известные типы радиоактивных превращений являются следствием фундаментальных взаимодействий микромира: сильных взаимодействий (ядерные силы) или слабых взаимодействий. Первые ответственны за превращения, сопровождающиеся испусканием ядерных частиц, например α-частиц, протонов или осколков деления ядер: вторые проявляются в β-распаде ядер. Электромагнитные взаимодействия ответственны за квантовые переходы между различными состояниями одного и того же ядра, которые сопровождаются испусканием гамма-излучения. Эти переходы не связаны с изменениями состава ядер и поэтому, согласно современной классификации, не принадлежат к числу радиоактивных превращений. Понятие «Радиоактивности» распространяют также на β-распад нейронов.

Радиоактивность следует отличать от превращений составных ядер, образующихся в процессе ядерных реакций в результате поглощения ядром-мишенью падающей на него ядерной частицы. Время жизни такого ядра значительно превышает время пролёта падающей частицей расстояния порядка ядерных размеров (10-21—10-22 сек) и может достигать 10-13—10-14 сек. Поэтому условно нижней границей продолжительности жизни радиоактивных ядер считается время порядка 10-12 сек.

Типы радиоактивных превращений. Все известные виды радиоактивности можно разделить на две группы: элементарные (одноступенчатые) превращения и сложные (двухступенчатые). К первым относятся: 1) Альфа-распад, 2) все варианты Бета-распада (с испусканием электрона, позитрона или с захватом орбитального электрона), 3) спонтанное деление ядер, 4) протонная радиоактивность, 5) двупротонная радиоактивность, 6) двунейтронная радиоактивность. В случае β-распада достаточно большое время жизни ядер обеспечивается природой слабых взаимодействий. Все остальные виды элементарных радиоактивных процессов обусловлены ядерными силами. Замедление таких процессов до промежутков времени ≥ 10-12 сек вызвано наличием потенциальных барьеров (кулоновского и центробежного), которые затрудняют вылет ядер или ядерных частиц.

К двухступенчатым радиоактивным превращениям относят процессы испускания т. н. запаздывающих частиц: протонов, нейтронов, α-частиц, ядер трития и 3He, а также запаздывающее спонтанное деление. Запаздывающие процессы включают в себя β-распад как предварительную стадию, обеспечивающую задержку последующего, мгновенного испускания ядерных частиц. Т. о., в случае двухступенчатых процессов критерий радиоактивности относительно времени жизни удовлетворяется только для первой стадии, благодаря её осуществлению за счёт слабых взаимодействий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы:

 

1. Аверяскина Е.О., Ермаков С. С., Москвин Л. Н. Определение ртути в воздухе методом инверсионной вольтамперометрии c электрогенерированием йода / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004";
2. Алесковский В.Б., Бардин В.В., Булатов М.И. Физико-химические методы анализа. Практическое руководство.- Л.: Химия, 1998.;
3. Баталова В. Н., Э. А. Захарова, Г.Б. Слепченко, В.М. Пичугина, О.В. Рихерт. Аналитические проблемы определения ртути в пищевых продуктах методом инверсионной вольтамперометрии / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004";
4. Березина Е.С., Киселева А.А., Филиппова Ю.В. / Вестник Пермской государственной фармацевтической академии №2 - Пермь, 2007 г., с.123-125;
5. Будников Г.К., Майстренко В.Н., Вяселев М.П. Основы современного электрохимического анализа. М: Мир, 2003;
6. Булгакова О.Н., Халфина П. Д. Определение мышьяка в воде / Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004";
7. Васильева В.П. Аналитическая химия. Книга 2. Физико-химические методы анализа. Под ред. В.П. Васильева, - М.: Дрофа, 2004. - 384с.;
8. Виноградова Е.Н., Галлай З.А., Финогенова З.М. «Методы полярографического  и амперометрического анализа», МГУ, 2003г.;
9. Глушко И.А.. Применение инверсионной вольтамперометрии в анализе кислотных вытяжек из почв для определения Cu, Pb и Cd. // Вестник удмуртского университета / Химия 2005 №8 с. 88 – 101.;
10. Гиндуллина Т.М. Хроматографические методы анализа: учебно-методическое пособие/Т.М.Гиндуллина, Н.М. Дубова – Томск:Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 80с.;
11. Дорохова Е.Н. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. Под ред. Е. Н. Дорохова, Г. В. Прохорова, - М.: Высш. шк.., 2001. - 256с.;
12. Дорохова Е.Н. Прохорова Г.В. Задачи и вопросы по аналитической химии. - М.: Мир, 2001. - 267с. ил.;
13. Захаров И. А., Тимофеев В. Н. Люминесцентные методы анализа. — Л., 2008. — 95 с.;
14. Зотов Ю.А., Дорохова Е.Н. Основы аналитической химии. В 2 кн. Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др.; Под ред. Ю.А. Золотова. - М.: Высш. шк., 2006.;
15. Кальвода Р. Электроаналитические методы в контроле окружающей среды/ Р. Кальвода, Я. Зыка, К- Штулик и др. Пер. с англ. Под ред. Е. Я. Неймана. —М.: Химия, 1990. —240 с.;
16. Каплан Б. Я., Ф. Выдра, К. Штулик, Э. Юлакова. Инверсионная вольтамперометрия / пер. с чешского. В.А. Немова. // Под ред. Б. Я. Каплана. М.: Мир, 2000. с. 257 – 265.;
17. Каплин А. А., Катюхин В. E., Стромберг А. Г. Завод. лаб., 2000, 36с.;
18. Кнорре Д.Г., Крылова Л.Ф., Музыкантов В.С. Физическая химия. - М.: Высш. шк., 2000. с. 190.;
19. Кнунянц И.Л. Краткая химическая энциклопедия. Гл. редактор И. Л. Кнунянц М.: Советская энциклопедия, 1961.;
20. Комиссаренков А.А., Пругло Г.Ф. Кондуктометрия и высокочастотное титрование: учебно-методическое пособие / Комиссаренков А.А., Пругло Г.Ф.; ГОУ ВПО СПбГТУРП СПб., 2009.-42с.;
21. Курс аналитической химии: Учеб. для с.-х. вузов. - 6-е изд., испр. и доп. - М .: Высш. шк. 2004. - 495с.;
22. Лакович Дж. Основы флуоресцентной спектроскопии. — М.: Мир, 2006. - 496 с.;
23. Патяковский В. М. Гигиенические основы питания и экспертизы продовольственных товаров. — Новосибирск: Издательство Новосибирского Университета, 2009. -431с.;
24. Плембэк Д. Электрохимические методы анализа. - М.: Мир, 2005 - 496с.;
25. Полторанина Т.Н., Соколова О.Ю., Халфина П.Д. Инверсионно-вольтамперометрическое определение цинка, кадмия, свинца и меди при совместном присутствии в различных объектах окружающей среды.;
26. Сизых А.Г., Слюсарева Е.А. Тушение люминесценции в жидких растворах: Метод. указания / Красноярск. гос. ун-т .- Красноярск, 2003. - 26с.;
27. Сонгина О.А. «Амперометрическое титрование», Химия, 2006. – 230с.;
28. Столяров К. П., Григорьев Н. Н. Введение в люминесцентный анализ неорганических веществ. - Л., 2007. - 364 с.;
29. Чакчир Б.А., Алексеева Г.М. Фотометрические методы анализа: Методические указания. - СПб.: Изд-во СПХФА, 2002.-44с.;
30. Чеботарев В.К., Пасека А.Е., Терентьев Р.А., Полякова И.Ю., Шапоренко К.В. Прогнозирование выбора индикаторных электродов в потенциометрических титрованиях. – М.: Мир, 2009. – 195с., ил.