Шпаргалка по "Химии"

1. Особенности анализа  органических продуктов

    При исследовании органических веществ  химик-аналитик чаще всего сталкивается с тремя аналитическими задачами:

    а)установление химического состава и структуры нового органического соединения (синтезированного или выделенного из природных материалов);

    б) идентификация неизвестного соединения;

    в) определение содержания основы или примесей в веществе известного состава.

    АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (устар.-органический анализ), качеств. и количественное определение состава органическое веществ и установление их строения.

    При определении качеств. состава органическое веществ используют разнообразные методы, основанные на химический реакциях, сопровождающихся образованием продуктов с характерными свойствами (цвет, запах, температура плавления и др.), и на измерении физических и физико-химических (хроматографич., спектральных и др.) характеристик идентифицируемых соединений.

    При количественном анализе органических веществ устанавливают количество реагента, вступившего в реакцию с определяемыми органическое соединение, или измеряют различные физические и физико-химические характеристики, связанные с количеством определяемого соединения.

    АНАЛИЗ  ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ включает элементный, изотопный, структурно-групповой (включая функц. и стереоспецифический), молекулярный, фазовый и структурный. Целью имеют определение содержания: элементов, отдельных изотопов и их сочетаний, отдельных функциональных групп, строение органических соединений, кристаллич. формы органических соединений,

2. Виды анализа органических  веществ

    АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ  ВЕЩЕСТВ (устар.-органический анализ), качеств. и количественное определение состава органическое веществ и установление их строения.

    АНАЛИЗ  ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ включает элементный, изотопный, структурно-групповой (включая функц. и стереоспецифический), молекулярный, фазовый и структурный. Целью имеют определение содержания: элементов, отдельных изотопов и их сочетаний, отдельных функциональных групп, строение органических соединений, кристаллич. формы органических соединений,

    В АНАЛИЗе ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ часто  применяют также косвенные методы. Так, например, карбоновые кислоты можно выделить из анализируемой смеси в виде труднорастворимых серебряных или др. солей и затем методом атомно-абсорбц. спектроскопии или рентгено-флуоресцентного анализа определить количество соответствующего металла; по результатам такого анализа можно рассчитать содержание карбоновой кислоты. В жидкостной хроматографии эффективно использование косвенного детектирования разделяемых веществ, при котором к подвижной фазе прибавляют активный компонент, образующий с продуктами разделения или с хроматографируемыми веществами легко детектируемые соединения.

    Разделение  и анализ смесей органических веществ  химическими методами обычно не проводят ввиду трудоемкости. Для этой цели подходят физические и физико-химические методы: хроматографические, инфракрасная спектроскопия, масс-спектрометрия и др.

    Во  всех случаях необходимо выбирать оптим. варианты методов анализа  и их сочетания в соответствии с требованиями к экспрессности, воспроизводимости, точности и т.п.

3. Элементный анализ  органических веществ

    АНАЛИЗ  ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ включает элементный, изотопный, структурно-групповой (включая функц. и стереоспецифический), молекулярный, фазовый и структурный. Целью имеют определение содержания: элементов, отдельных изотопов и их сочетаний, отдельных функциональных групп, строение органических соединений, кристаллич. формы органических соединений,

    Исторически первыми были разработаны способы элементного анализа органических веществ (А. Лавуазье, кон. 18 в.), основанные на их окислении и гравиметрич., титриметрич. или газометрич. определении образовавшихся простых соединений отдельных элементов. Первые методы элементного микрохимического анализа (микроанализа) разработал Ф. Прегль в нач. 20 в. Со 2-й пол. 20 в. для элементного анализа веществ широко применяют автоматич. анализаторы, основанные на сожжении анализируемой пробы органическое вещества и газохромато-графич. разделении и определении продуктов сожжения. Анализатор снабжают компьютером и автоматич. системой ввода проб.

4. Структурно-групповой  анализ органических  веществ

5. Молекулярный и  фазовый анализ

    МОЛЕКУЛЯРНЫЙ  АНАЛИЗ , установление качеств. и количеств. состава хим. соед. и их смесей.

      При качеств. анализе смеси  хим. соед. обычно предварительно  разделяют разл. методами (хроматографией, ректификацией, кристаллизацией,  экстракцией, осаждением, термич. диффузией  и др.); затем для разделенных  в-в определяют т. наз. интегральные мол. признаки, к к-рым относятся мол. масса, суммарный элементный состав, плотность, р-римость, т-ры фазовых переходов, показатели преломления, потенциалы ионизации, а также спектры поглощения электромагн. излучения, масс-спектры и т. п. Эти характеристики хим. соед. сопоставляют с соответствующими константами и спектрами образцов сравнения, устанавливают отсутствие депрессии (понижение и увеличение интервала) т-ры плавления смеси идентифицируемого соед. и эталонного в-ва (т.е. известного в-ва, отождествляемого с исследуемым). Часто определяют хроматографич. характеристики в-в (индексы удерживания, объемы удерживания и др.); при этом одновременно идентифицируемое в-во отделяется от др. компонентов смеси. Идентификацию можно считать достоверной только в том случае, если совпадают неск. характеристик и констант идентифицируемого и эталонного в-в.

    Наиб. эффективны комбинир. методы: хромато-масс-спект-рометрия, сочетание высокоэффективной жидкостной хро-матографии и масс-спектрометрии, сочетание газо-жидкост-ной или жидкостной хроматографии и ИК спектроскопии с использованием преобразования Фурье и др. Соответствующие приборы снабжают микропроцессорами и соединяют с ЭВМ, содержащими банки спектральных и др. аналит. данных.

      При качеств. М. а. смеси в-в без предварит. разделения хим. соединения обнаруживают по характерным хим. р-циям, спектрам поглощения, масс-спектрами и т.п. (см. Качественный анализ ).

      Количеств. М. а. основан на измерении величин, зависящих от кол-ва или концентрации определяемого хим. соед.,-плотности, мол. массы, теплопроводности, интенсивности поглощения или испускания электромагн. излучения и т.д. Наиб. распространены разл. хроматографич. методы с использованием разнообразных детекторов. Для количеств. анализа смесей орг. в-в (в частности, углеводородов) успешно применяют масс-спектрометрию и хромато-масс-спект-рометрию.

    ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ, определение хим. состава и кол-ва отдельных фаз в гетерогенных системах или индивидуальных форм соед. элементов в рудах, сплавах, полупроводниках и др. Объектом фазового анализа всегда является твердое тело.

    Название "фазовый анализ" стало доминирующим, хотя нек-рые авторы продолжают использовать др. термины: вещественный, рациональный, композиционный, локально-распределит. анализ. Множество  названий - следствие историч. процесса становления фазового анализа. Он возник из практич. потребностей металлургии и металловедения, с одной стороны, и горно-обогатит. про-из-ва - с другой. Позднее фазовый анализ стал необходим в технологии полупроводников, при экологич. исследованиях и в произ-ве пищ. продуктов.

6. Аналитические показатели  для выбора метода  анализа органических  веществ

    К таким показателям относят температуру плавления методом капиллярным методом или определением под микроскопом, затвердевания методом экспересс-методом Гернера-Рудницкой, температуру кипения методом перегонки или микрометодом, определение влаги – методом высушивания,  инфракрасного облучения или химическими методами взаимодействия с гидридами щ. и щ-з металлов, карбидом кальция, нитритом магния, уксусным ангидридом, реактивом Фишера, определение кислотного, йодного, бромного, эфирного чисел и числа омыления химическими методами, анализ моно- и полимеров – методами галогенирования, меркуриметрическим, показатель преломления, температура застывания, полярографически, содержание основного вещества в продукте – количественный анализ на содержание углерода, водорода, азота, хлора, фосфора и серы микрометодами, которое определяют прямым методом (обычно титриметрически с применением потенциометрии) или косвенно, вычитая из массы всего продукта массу примесей, определяемых хроматографич. (чаще всего), электрохимический или спектрофотометрич. методами. Методы анализа, применяемые в контроле производства, должны быть экспрессными и непрерывными (например, редокс-метрия, рН-метрия, спектрофотометрия).

    В основе методик контроля процессов производства органического вещества часто лежит определение исчезающей функциональных группы, т.е. группы, подвергающейся превращению на данной стадии производства, что позволяет точно фиксировать конец соответствующей стадии. При этом широко используют тонкослойную, газо-жидкостную, высокоэффективную жидкостную хроматографию, спектрофотометрию, электрохимический методы, проточно-инжекционный анализ.

    Для анализа промежуточных продуктов производства чаще всего применяют титриметрию, а для анализа реакционное смесей-комплекс хроматографич. и спектральных методов, в т.ч. хромато-масс-спектрометрию, сочетание газовой хроматографии с ИК фурье-спектроскопией.

    Большое значение приобрел анализ объектов окружающей среды. При разработке соответствующих методик анализа основные требования к ним заключаются в высокой чувствительности и правильности идентификации определяемых веществ. Этим требованиям удовлетворяют хромато-масс-спектрометрия с использованием двух и более неподвижных фаз.

    В клиническом анализе (анализ крови, мочи, тканей и др. объектов на содержание лек. веществ, метаболитов, стероидов, аминокислот и т.п.) важным является не только чувствительность, точность и экспрессность анализа, но и воспроизводимость его результатов. Когда последнее требование имеет решающее значение, применяют хромато-масс-спектрометрию в стандартных условиях, а также высокопроизводительный проточно-инжекц. анализ и разнообразные ферментные методы, обладающие высокой селективностью.

7. Отбор проб твердых  органических веществ  и подготовка их  к анализу

    Отбор проб проводится в зависимости от агрегатного состояния органического вещества и исполнением условий надежности, безопасности, точности, полноты.

    Отбор пробы твердых  материалов. Твердые материалы подразделяют на порошкообразные, кусковые и крупноразмерные. Чем крупнее материал и чем сильнее выражена его неоднородность, тем сложнее взять среднюю пробу. Неоднородность твердых тел обусловлена различными причинами. В природе вещества, как правило, не встречаются в чистом виде. Обычно основному веществу сопутствуют один или несколько других веществ. Материал может стать неоднородным при хранении вследствие химических изменений под воздействием внутренних или внешних факторов.

    Небрежное хранение материала приводит к его  увлажнению, загрязнению ит. п. В металлических отливках неоднородность возникает в результате ликвации — расслаивания при затвердении вследствие разных плотностей отдельных компонентов. К неоднородности приводит также сегрегация материала. Сегрегация — расслаивание материала по степени его дисперсности, которое происходит при перевозке, тряске и пересыпке материала. При этом мелкие куски располагаются ближе к нижней части тары, а более крупные — к поверхности.

    Способ  отбора пробы зависит не только от состояния материала (сыпучий, кусковой), но и от того, поступает материал без упаковки или в таре (мешки, бочки, цистерны). При этом надо учитывать степень однородности материала, условия хранения, явления сегрегации и ликвации.

    Отбор первичной пробы сыпучих материалов. Если сыпучие материалы поступают в таре, то пробу отбирают от 5—10% мест. Пробу берут специальным приспособлением — щупом. Щуп представляет собой железный или медый узкий желоб, заостренный с одного конца и имеющий рукоятку для удобства пользования.

    Для взятия пробы щуп погружают в  исследуемый продукт в вертикальном или горизонтальном положении.

    Отбор первичной пробы металлов. Пробы  от чушек, толстых листов и т. п. берут в виде стружек, получаемых сверлением электрической дрелью или на сверлильном станке.

    Для отбора проволоки малого диаметра ее нарезают ножницами. При большом  диаметре проволоку предварительно расплющивают.

    При взятии пробы металлической отливки  необходимо учитывать ликвацию (сегрегацию). Обычно наружный слой отливки, соприкасающийся со стенками изложницы, отвердевающей в первую очередь, бывает более чистым, примеси же скопляются в центральной части отливки.

    Отбор первичной пробы кусковых материалов. Отбор средних проб кусковых материалов — руд, известняков, апатитов и т. п. — представляет наибольшие трудности, так как состав одного куска может резко отличаться от состава другого. При отборе пробы необходимо сохранять в ней соотношение между крупными кусками и мелочью такое же, как в исходном материале. Наиболее точной получается проба тогда, когда весь материал будет измельчен в более или менее тонкий порошок. Первичная средняя проба сыпучих или кусковых материалов может весить несколько килограммов или даже несколько сотен килограммов. Для химического же анализа, как правило, навеска не должна превышать 0,5—2 г. Отсюда вытекает необходимость сокращения пробы. Состав сокращенной пробы должен быть тождественен составу исходной пробы. Это достигается разделкой первичной пробы.

    Разделка  проб состоит из следующих операций: измельчения, перемешивания и сокращения. Дробление и сокращение проводят в несколько приемов так, что эти операции чередуются друг с другом. Проба сокращается до тех пор, пока не достигнет минимально необходимой при данном измельчении массы. Необходимая масса приданном измельчении для определенной группы материалов определяется по специальным таблицам или рассчитывается по приближенным формулам.