Berechnung der Zusätze zur Probe. Absolute photometrische Methoden zur Stoffbestimmung

Das Interesse an der additiven Methode in der Ionometrie beruht auf der Tatsache, dass sie in anderen Analysemethoden eine wichtigere Rolle spielt als die additive Methode. Die ionometrische Additionsmethode bietet zwei große Vorteile. Erstens: Wenn die Schwankung der Ionenstärke in den analysierten Proben unvorhersehbar ist, führt die Verwendung der Methode der gemeinsamen Kalibrierungskurve zu großen Bestimmungsfehlern. Der Einsatz der additiven Methode verändert die Situation radikal und trägt dazu bei, den Bestimmungsfehler zu minimieren. Zweitens gibt es eine Kategorie von Elektroden, deren Einsatz aufgrund der Potentialdrift problematisch ist. Bei moderater Potentialdrift reduziert die Additionsmethode den Bestimmungsfehler deutlich.

Der breiten Öffentlichkeit sind folgende Modifikationen der additiven Methode bekannt: Standard-Additiv-Methode, Doppelstandard-Additiv-Methode, Gran-Methode. Alle diese Methoden können nach einem expliziten mathematischen Kriterium, das die Genauigkeit der erzielten Ergebnisse bestimmt, in zwei Kategorien eingeteilt werden. Der Grund dafür ist, dass einige additive Verfahren zwangsläufig einen zuvor gemessenen Wert der Steigung der Elektrodenfunktion in die Berechnungen einbeziehen, andere dagegen nicht. Gemäß dieser Unterteilung fallen die Standardadditionsmethode und die Gran-Methode in eine Kategorie und die Doppelstandardadditionsmethode in eine andere.

1. Standardadditionsmethode und Gran-Methode.

Bevor ich präsentiere individuelle Eingenschaften Nachdem wir uns für die eine oder andere Art der additiven Methode entschieden haben, beschreiben wir das Analyseverfahren in wenigen Worten. Das Verfahren besteht aus der Zugabe einer Lösung, die das gleiche analysierte Ion enthält, zur analysierten Probe. Um beispielsweise den Gehalt an Natriumionen zu bestimmen, werden Zugaben einer Standard-Natriumlösung vorgenommen. Nach jeder Zugabe werden die Elektrodenwerte aufgezeichnet. Je nachdem, wie die Messergebnisse weiterverarbeitet werden, wird die Methode als Standardadditionsmethode oder als Gran-Methode bezeichnet.

Die Berechnung für die Standardadditionsmethode lautet wie folgt:

Cx = D C (10DE/S - 1)-1,

wobei Cx die gewünschte Konzentration ist;

DC ist die Menge an Additiv;

DE – mögliche Reaktion auf die Einführung eines DC-Additivs;

S ist die Steigung der Elektrodenfunktion.

Die Berechnung nach Grans Methode sieht etwas komplizierter aus. Es besteht darin, einen Graphen in den Koordinaten (W+V) 10 E/S von V zu zeichnen,

wobei V das Volumen der hinzugefügten Zusatzstoffe ist;

E – Potentialwerte entsprechend den eingeführten Additiven V;

W ist das anfängliche Probenvolumen.

Der Graph ist eine gerade Linie, die die x-Achse schneidet. Der Schnittpunkt entspricht dem Volumen des hinzugefügten Additivs (DV), was der gewünschten Ionenkonzentration entspricht (siehe Abb. 1). Aus dem Äquivalentgesetz folgt Cx = Cst DV / W, wobei Cst die Ionenkonzentration in der Lösung ist, die zum Einbringen von Additiven verwendet wird. Es können mehrere Zusätze vorhanden sein, was die Bestimmungsgenauigkeit im Vergleich zur Standardadditivmethode natürlich verbessert.

Es ist leicht zu erkennen, dass in beiden Fällen die Steigung der Elektrodenfunktion S auftritt. Daraus folgt, dass die erste Stufe der additiven Methode die Kalibrierung der Elektroden für die anschließende Bestimmung des Steigungswerts ist. Der Absolutwert des Potentials geht in die Berechnungen nicht ein, da für zuverlässige Ergebnisse nur die Konstanz der Steigung der Kalibrierfunktion von Probe zu Probe wichtig ist.

Als Zusatz können Sie nicht nur eine Lösung verwenden, die ein potenzialbestimmendes Ion enthält, sondern auch eine Lösung eines Stoffes, der das bestimmte Ion der Probe zu einer nicht dissoziierenden Verbindung bindet. Das Analyseverfahren ändert sich nicht grundsätzlich. Für diesen Fall gibt es jedoch einige Eigenschaften, was berücksichtigt werden sollte. Die Besonderheit besteht darin, dass die experimentelle Ergebnisgrafik aus drei Teilen besteht, wie in Abb. 2 dargestellt. Der erste Teil (A) wird unter Bedingungen erhalten, bei denen die Konzentration der bindenden Substanz geringer ist als die Konzentration der potentiell bestimmenden Substanz. Der nächste Teil der Grafik (B) wird mit ungefähr äquivalenten Verhältnissen der oben genannten Substanzen erhalten. Und schließlich entspricht der dritte Teil des Diagramms (C) Bedingungen, unter denen die Menge der bindenden Substanz größer ist als die potentiell bestimmende. Die lineare Extrapolation von Teil A des Diagramms auf die x-Achse ergibt den Wert DV. Region B wird normalerweise nicht für analytische Bestimmungen verwendet.

Wenn die Titrationskurve zentralsymmetrisch ist, kann der Bereich C verwendet werden, um analytische Ergebnisse zu erhalten. In diesem Fall sollte die Ordinate jedoch wie folgt berechnet werden: (W+V)10 -E/S.

Da die Gran-Methode größere Vorteile als die standardmäßige additive Methode bietet, werden sich die weiteren Diskussionen hauptsächlich auf die Gran-Methode beziehen.

Die Vorteile der Anwendung der Methode lassen sich in den folgenden Punkten ausdrücken.

1. Reduzierung des Bestimmungsfehlers um das 2-3-fache aufgrund einer Erhöhung der Anzahl der Messungen in einer Probe.

2. Die additive Methode erfordert keine sorgfältige Stabilisierung der Ionenstärke in der analysierten Probe, da sich deren Schwankungen im Wert widerspiegeln Absolutwert Potential stärker als die Steigung der Elektrodenfunktion. Dabei wird der Bestimmungsfehler im Vergleich zur Kalibrierkurvenmethode reduziert.

3. Die Verwendung mehrerer Elektroden ist problematisch, da das Vorhandensein eines nicht ausreichend stabilen Potentials häufige Kalibrierungsvorgänge erfordert. Da die Potentialdrift in den meisten Fällen kaum Einfluss auf die Steigung der Kalibrierfunktion hat, erhöht die Erzielung von Ergebnissen mit der Standardadditionsmethode und der Gran-Methode die Genauigkeit erheblich und vereinfacht das Analyseverfahren.

4. Mit der Methode der Standardadditionen können Sie die Richtigkeit jeder analytischen Bestimmung kontrollieren. Die Kontrolle erfolgt während der Verarbeitung experimenteller Daten. Da an der mathematischen Verarbeitung mehrere experimentelle Punkte beteiligt sind, wird dies durch das Ziehen einer geraden Linie durch diese jedes Mal bestätigt mathematische Form und die Steigung der Kalibrierungsfunktion änderte sich nicht. Sonst lineare Ansicht Grafiken sind nicht garantiert. Somit erhöht die Möglichkeit, die Korrektheit der Analyse bei jeder Bestimmung zu kontrollieren, die Zuverlässigkeit der Ergebnisse.

Wie bereits erwähnt, ermöglicht die Standardadditionsmethode zwei- bis dreimal genauere Bestimmungen als die Kalibrierungskurvenmethode. Um jedoch eine solche Genauigkeit der Definition zu erreichen, sollte eine Regel verwendet werden. Zu große oder zu kleine Zusätze beeinträchtigen die Genauigkeit der Bestimmung. Die optimale Additivmenge sollte so bemessen sein, dass sie für ein einfach geladenes Ion eine Potentialreaktion von 10–20 mV hervorruft. Diese Regel optimiert den Zufallsfehler der Analyse. Unter den Bedingungen, unter denen die additive Methode häufig verwendet wird, wird jedoch der systematische Fehler, der mit Änderungen in den Eigenschaften ionenselektiver Elektroden verbunden ist, erheblich. Der systematische Fehler wird in diesem Fall vollständig durch den Fehler aus der Änderung der Steigung der Elektrodenfunktion bestimmt. Wenn sich die Steigung während des Experiments ändert, ist der relative Bestimmungsfehler unter bestimmten Bedingungen ungefähr gleich dem relativen Fehler aus der Steigungsänderung.

Methode zum Vergleich der optischen Dichten von Standard- und Testflecken

Lösungen

Um die Konzentration eines Stoffes zu bestimmen, nehmen Sie einen Teil der Testlösung, bereiten Sie daraus eine farbige Lösung für die Photometrie vor und messen Sie deren optische Dichte. Anschließend werden auf die gleiche Weise zwei oder drei farbige Standardlösungen des Analyten bekannter Konzentration hergestellt und deren optische Dichten bei gleicher Schichtdicke (in gleichen Küvetten) gemessen.

Die optischen Dichten der verglichenen Lösungen betragen:

für die Testlösung

für Standardlösung

Wenn wir einen Ausdruck durch den anderen dividieren, erhalten wir:

Als 1 X = l ST, E l= const also

Die Vergleichsmethode wird für Einzelbestimmungen verwendet.

Methode mit abgestuften Diagrammen

Um den Gehalt einer Substanz mithilfe der Kalibrierungsgraphenmethode zu bestimmen, bereiten Sie eine Reihe von 5-8 Standardlösungen unterschiedlicher Konzentration vor (mindestens 3 parallele Lösungen für jeden Punkt).

Bei der Wahl des Konzentrationsbereichs von Standardlösungen gelten folgende Grundsätze:

Es muss die Fläche abdecken mögliche Änderungen Konzentrationen der Testlösung ist es wünschenswert, dass die optische Dichte der Testlösung etwa der Mitte der Kalibrierungskurve entspricht;

Es ist wünschenswert, dass in diesem Konzentrationsbereich bei der gewählten Küvettendicke ICH und analytische Wellenlänge l Das Grundgesetz der Lichtabsorption wurde eingehalten, also der Zeitplan D= /(C) war linear;

Arbeitsbereich D, entsprechend dem Angebot an Standardlösungen soll eine maximale Reproduzierbarkeit der Messergebnisse gewährleisten.

Unter der Kombination der oben genannten Bedingungen werden die optischen Dichten von Standardlösungen relativ zum Lösungsmittel gemessen und ein Diagramm der Abhängigkeit D = /(C) erstellt.

Die resultierende Kurve wird als Kalibrierungskurve (Kalibrierungsdiagramm) bezeichnet.

Nachdem Sie die optische Dichte der Lösung D x bestimmt haben, finden Sie ihre Werte auf der Ordinatenachse und dann auf der Abszissenachse den entsprechenden Konzentrationswert C x. Diese Methode wird bei der Durchführung serieller photometrischer Analysen verwendet.

Additive Methode

Die additive Methode ist eine Variante der Vergleichsmethode. Die Bestimmung der Konzentration einer Lösung nach dieser Methode basiert auf dem Vergleich der optischen Dichte der Testlösung und derselben Lösung unter Zugabe einer bekannten Menge der zu bestimmenden Substanz. Die additive Methode wird üblicherweise zur Arbeitserleichterung, zur Eliminierung des störenden Einflusses von Fremdverunreinigungen und in manchen Fällen zur Beurteilung der Richtigkeit der photometrischen Bestimmungsmethode eingesetzt. Das additive Verfahren erfordert zwingend die Einhaltung des Grundgesetzes der Lichtabsorption.

Die unbekannte Konzentration wird durch Berechnung oder grafische Methoden ermittelt.

Vorbehaltlich des Grundgesetzes der Lichtabsorption und einer konstanten Schichtdicke ist das Verhältnis der optischen Ebenen der Testlösung und der Testlösung mit dem Zusatzstoff gleich dem Verhältnis ihrer Konzentrationen:

Wo D x- optische Dichte der Testlösung;

D x + a- optische Dichte der Testlösung mit dem Zusatzstoff;

C x- unbekannte Konzentration der Testsubstanz in der Testfarblösung;

S a- Konzentration des Additivs in der Testlösung.

2. PHYSIKALISCHE UND PHYSIKALISCH-CHEMISCHE ANALYSEMETHODEN Die analytische Dienstleistung von Unternehmen umfasst die Kontrolle technologischer Prozesse, die Kontrolle von Rohstoffen und Endprodukte. Kontrolle technologische Prozesse Sie soll in der Regel schnell, effizient und entsprechend der Geschwindigkeit technologischer Prozesse durchgeführt werden, in vielen Fällen reicht es jedoch aus, sie nur für einzelne Komponenten durchzuführen. Hierzu sollten schnelle, oft kontinuierliche Verfahren, vorzugsweise voll- oder teilautomatisiert, eingesetzt werden. Die Kontrolle von Rohstoffen und Fertigprodukten erfolgt oft selektiv und diskret, erfordert jedoch eine hohe Genauigkeit und die gleichzeitige Bestimmung mehrerer Komponenten (oft mehrere Dutzend). Bei einem großen Produktionsvolumen und damit einem großen Probenfluss müssen Unternehmen über einen analytischen Service verfügen, um die erforderlichen Probleme zu lösen modernes Labor Spektral-, Röntgenspektralanalysen, ausreichende Ausrüstung zur Durchführung physikalischer Untersuchungen chemische Methoden Analyse. Infolgedessen hat sich in den letzten Jahrzehnten die Rolle der klassischen chemischen Analysemethoden in der Analyse von Metallurgie- und Maschinenbauunternehmen grundlegend verändert: Gravimetrie und Titrimetrie, die sich von der Hauptquelle für Messinformationen für alle Arten der Steuerung entwickelt haben zu einem Mittel zur Durchführung von Präzisionsbestimmungen großer und mittlerer Stoffmengen sowie zu einem Werkzeug zur Beurteilung der Genauigkeit instrumenteller Bestimmungen und zur Kalibrierung von Referenzmaterialien (RM). 41 2.1. REFERENZPROBEN Standardproben (RM) sind speziell vorbereitete Materialien, deren Zusammensetzung und Eigenschaften durch spezielle staatliche metrologische Institutionen zuverlässig ermittelt und amtlich zertifiziert wurden. Referenzmaterialien (RM) sind Standards für die chemische Zusammensetzung von Materialien. Sie werden in speziellen messtechnischen Einrichtungen hergestellt und zertifiziert. Die RM-Zertifizierung ist die Feststellung des genauen Gehalts einzelner Elemente oder Komponenten von RM durch Analyse mit den zuverlässigsten Methoden in mehreren der größten und renommiertesten Analyselabors des Landes, zertifiziert für Landesebene . Die dort gewonnenen Analyseergebnisse werden in der Zentrale abgeglichen und verarbeitet. Basierend auf den ermittelten gemittelten Daten wird ein RM-Pass erstellt, der den zertifizierten Inhalt einzelner Elemente angibt. Neben staatlichen Standardproben besteht die Möglichkeit, Vergleichsproben in einzelnen Branchen, Institutionen und Laboren herzustellen. Um die Richtigkeit der Analyseergebnisse bei Verwendung einer beliebigen Methode zu beurteilen, wird das RM ausgewählt, dessen Zusammensetzung der analysierten am nächsten kommt. 42 2.2. ANALYTISCHES SIGNAL. METHODEN ZUR BERECHNUNG VON KONZENTRATIONEN Chemische Analyse, also eine Reihe von Maßnahmen, die darauf abzielen, Informationen über zu erhalten Das analysierte Objekt umfasst unabhängig von der Analysemethode (klassische chemische oder instrumentelle Methoden) drei Hauptphasen: – Probenahme; – Probenvorbereitung für die Analyse; – chemische Analyse zum Nachweis eines Bestandteils oder zur Bestimmung seiner Menge. Bei der Durchführung der Analyse wird im Endstadium der Analyse das analytische Signal gemessen, das der Durchschnitt der Messungen einer beliebigen physikalischen Größe S ist, die durch die Beziehung S = f (c.) funktional mit dem Gehalt der ermittelten Komponente zusammenhängt ). Das analytische Signal kann je nach Art der Analyse die Masse des Sediments bei der Gravimetrie, die optische Dichte bei der Absorptionsspektroskopie, die Emissionsintensität der Spektrallinie, der Schwärzungsgrad bzw. die Helligkeit der analytischen Linie bei der Emissionsspektroskopie, die Stärke des diffusen Stroms in der Amperometrie, der Wert der EMK des Systems usw. Beim Nachweis einer Komponente wird das Auftreten eines analytischen Signals aufgezeichnet, beispielsweise das Auftreten einer Farbe, eines Niederschlags in einer Lösung, einer Linie im Spektrum usw. Bei der Bestimmung der Menge einer Komponente wird der Wert des analytischen Signals gemessen, beispielsweise die Masse des Sediments, die Intensität der Spektrallinie, der Wert der Stromstärke usw. Die Form der Funktion S = f (c) wird durch Berechnung oder Experiment ermittelt und kann in Form einer Formel, Tabelle oder Grafik dargestellt werden, während der Gehalt der zu bestimmenden Komponente in Masseneinheiten, in Mol oder in Konzentrationen ausgedrückt werden kann . 43 Da jede analytische Bestimmung ein ganzes System komplexer Prozesse darstellt, wird bei der Messung des analytischen Signals, das vom Gehalt der zu bestimmenden Komponente abhängt, gleichzeitig das analytische Hintergrundsignal gemessen, das funktionell mit dem Gehalt begleitender Störkomponenten zusammenhängt. sowie „Lärm“, der in Messgeräten entsteht. Das nutzbare analytische Signal, das eigentlich vom Gehalt der analysierten Komponente abhängt, ist die Differenz zwischen dem gemessenen analytischen Signal und dem analytischen Hintergrundsignal. Es ist theoretisch unmöglich, den Einfluss jedes einzelnen der zahlreichen gleichzeitig wirkenden Faktoren auf das Analyseergebnis zu berücksichtigen. Um diese Einflüsse experimentell zu berücksichtigen und ein nützliches analytisches Signal zu isolieren, werden bestimmte Techniken verwendet, insbesondere werden Standards verwendet. Als Standards werden Standardproben (CO) oder häufiger Laborstandards ähnlich industriellen Standardproben aus aktuellen Produkten oder in Form künstlicher chemischer Mischungen verwendet. Ihre Zusammensetzung entspricht in allen Bestandteilen exakt der Zusammensetzung der analysierten Probe. Die Messtechnik basiert unabhängig von der verwendeten instrumentellen Analysemethode auf einer von drei Methoden chemische Zusammensetzung: – Vergleichsmethode (Standardmethode); – Diagramm der Kalibrierungsmethode (Kalibrierung); – additive Methode. Ansätze zur Berechnung von Konzentrationen, die auf der Messung der Werte des physikalischen Signals des Standardsatzes und der analysierten Probe San basieren, hängen auch nicht von der spezifischen verwendeten Analysemethode ab. Betrachten wir jede dieser Berechnungsmethoden genauer. Die Vergleichsmethode wird am häufigsten für Einzelbestimmungen verwendet. Messen Sie dazu den Wert des analytischen Signals im Vergleichsprobensatz (in der Referenzprobe) mit einer bekannten Konzentration des ermittelten 44-Komponenten-Satzes und anschließend den Wert des analytischen Signals in der Testprobe Sx. Der gemessene Parameter S ist mit der Konzentration direkt proportional zur Abhängigkeit Set = k · set und Sx = k · сx. Da der Proportionalitätskoeffizient k ein konstanter Wert ist, gilt Set / set = Sx / cx und die Konzentration der bestimmten Komponente in der analysierten Probe cx kann mithilfe der Formel cx = (set · Sx) / Set berechnet werden. Die Kalibrierungskurvenmethode lautet Wird für Serienbestimmungen verwendet. Dabei wird eine Reihe von 5–8 Standards (Lösungen oder Feststoffproben) mit unterschiedlichen Gehalten der zu bestimmenden Komponente hergestellt. Für die gesamte Serie werden unter den gleichen Bedingungen die Werte der Werte des analytischen Signals gemessen, wonach ein Kalibrierungsdiagramm in den Koordinaten S – c mit den Werten der unabhängigen Variablen (c) erstellt wird ) sind auf der Abszissenachse und ihre Funktionen (S) auf der Ordinatenachse aufgetragen. Die unbekannte Konzentration cx wird grafisch aus dem Wert des gemessenen Signals Sx ermittelt. Wenn die resultierende Abhängigkeit S - с nichtlinear ist, wird der Graph in halblogarithmischen oder logarithmischen Koordinaten erstellt: logS – с, S – logс oder logS – logс. Die Darstellung erfolgt in der Regel nach der Methode der kleinsten Quadrate (OLS). Die Steigung der Linie bestimmt die Empfindlichkeit der Methode. Je größer der Neigungswinkel der Kurve zur Abszissenachse ist, desto kleiner ist der Bestimmungsfehler. Der Kalibrierungsgraph kann auch als lineare Gleichung S = a + b c dargestellt werden. Die additive Methode wird zur Bestimmung kleiner Komponentengehalte an der Grenze der instrumentellen Empfindlichkeit der Methode sowie bei schwer reproduzierbarem komplexem Hintergrund für die zu bestimmende Komponente eingesetzt. Bei der additiven Berechnungsmethode wird zunächst das analytische Signal der analysierten Probe Sx mit unbekannter Konzentration der Analytkomponente cx gemessen. Dann wird die gleiche Probe injiziert Standardzusatz mit einem bekannten Satzinhalt und messen Sie erneut den Wert des analytischen Signals Sx+et. Die unbekannte Konzentration cx wird durch Berechnung ermittelt: Sx = k cx, Sx+et = k (cx + set), woraus cx = set · Sx / (Sx+et - Sx) Die Formel ist nur gültig, wenn als Ergebnis Durch die Zugabe des Additivs ändert sich das Gesamtvolumen der Lösung praktisch nicht, d. h. als Additive werden Lösungen mit einer hohen Konzentration der zu bestimmenden Komponente verwendet. Neben der Berechnungsmethode wird auch die grafische Methode der Addition verwendet. Titrationsmethoden basieren auf einer Reihe von Messungen analytischer Signale während der Titration (siehe Abschnitt 1.4.), wenn eine Konzentrationsänderung mit einer Änderung einer physikalischen Eigenschaft (Potential, Strom, Absorption, optische Dichte) einhergeht. Diese Änderung wird grafisch dargestellt: Auf der Abszissenachse sind die Werte des zugesetzten Titriermittelvolumens und auf der Ordinatenachse die Werte aufgetragen, die durch eine funktionale Abhängigkeit mit der Konzentration (bzw. deren Logarithmus) verbunden sind. Die resultierende Abhängigkeit wird Titrationskurve genannt. Auf dieser Kurve wird ein Punkt bestimmt, der der äquivalenten Beziehung entspricht eine bestimmte Substanz und Titriermittel, d. h. der Äquivalenzpunkt oder das äquivalente Volumen des Titriermittels. Die Kurve kann logarithmisch (potentiometrische Titration) oder linear (Photometrie, amperometrische Titration) sein. Die Berechnung der Konzentration erfolgt auf die gleiche Weise wie bei einer normalen Titration (siehe Abschnitt 1.4). 46 2.3. OPTISCHE ANALYSEMETHODEN Methoden der angewandten Spektroskopie (Spektralmethoden) basieren auf der Untersuchung der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung mit Atomen oder Molekülen (Ionen) der untersuchten Substanz. Als Ergebnis der Wechselwirkung entsteht ein analytisches Signal, das Informationen über die Eigenschaften des untersuchten Stoffes enthält. Die Frequenz (Wellenlänge) des Signals hängt von den spezifischen Eigenschaften der zu analysierenden Verbindung ab, d. h. sie ist die Grundlage für die qualitative Analyse, und die Intensität des Signals ist proportional zur Menge der Substanz und ist die Grundlage für die quantitative Bestimmungen. Für analytische Zwecke wird der Spektralbereich von 106 bis 1020 Hz genutzt. Dieser Bereich umfasst Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot (thermische), sichtbare, ultraviolette und Röntgenstrahlung. Der optische Bereich umfasst infrarote (IR), sichtbare (V) und ultraviolette (UV) Strahlung. Analysemethoden, die auf der Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung in diesem Bereich mit Atomen und Molekülen der Materie basieren, werden optische Spektralmethoden genannt. Spektrum (von lateinisch Spektrum – Darstellung) ist eine Menge verschiedener Werte, die eine bestimmte physikalische Größe annehmen kann. Optik Spektralanalyse Dazu gehören Absorptionsmethoden, die die Absorptionsspektren von Molekülen (Ionen) und Atomen im B-, UV- und IR-Bereich verwenden, sowie Emissionsmethoden, die die Emissionsspektren von Atomen und Ionen im UV- und B-Bereich verwenden. Mithilfe von Methoden der Absorptions- und Emissionsanalyse im UV- und B-Bereich werden Probleme bei der Bestimmung der Elementzusammensetzung einer Probe gelöst. Absorptionsmethoden, die auf der Untersuchung der Spektren von Molekülen oder Ionen basieren, werden als molekulare Absorption bezeichnet, und solche, die auf der Untersuchung der Spektren von Atomen basieren, werden als Atomabsorption bezeichnet. 47 2.3.1. Molekulare Absorptionsspektroskopie (Photoelektrokolorimetrie) Die quantitative Absorptionsanalyse wird im sichtbaren, ultravioletten und infraroten Bereich des Spektrums durchgeführt. Die quantitative Absorptionsanalyse in diesen Spektralbereichen basiert auf der Verwendung des Bouguer-Lambert-Beer-Gesetzes. Wenn die Intensität der einfallenden monochromatischen Strahlung, die durch die lichtabsorbierende Lösung geht, mit I0 bezeichnet wird, die Intensität der Ausgangsstrahlung mit I, dann – log (I / I0) = A = ε l s, wobei A die Absorption ist (die alte Bezeichnung ist optische Dichte D); c – molare Konzentration; l ist die Dicke der absorbierenden Schicht, cm; ε ist der molare Absorptionskoeffizient, der gleich der optischen Dichte der Lösung bei der Lösungskonzentration c = 1 mol/l und der Dicke der absorbierenden Schicht l = 1 cm ist. Die Absorption (optische Dichte) wird mit Instrumenten gemessen, die Photoelektrokolorimeter genannt werden. Daher wird die Methode Photoelektrokolorimetrie oder einfach Photometrie genannt. Um praktisch alle Elemente bei der Analyse unterschiedlichster Objekte zu bestimmen, wurden photometrische Methoden entwickelt. Der Messung der Lichtabsorption geht fast immer die Überführung der zu bestimmenden Komponente in eine neue chemische Form voraus, die durch starke Absorption gekennzeichnet ist, also aufweist hochwertig molarer Absorptionskoeffizient. Am häufigsten handelt es sich dabei um farbige Komplexverbindungen mit anorganischen oder organischen Liganden. Da ein linearer Zusammenhang zwischen dem Absorptionswert (optische Dichte) und der Konzentration besteht, ist es durch Messung des optischen Dichtewerts möglich, die Konzentration der analysierten Lösung zu berechnen. Dazu können Sie die Vergleichsmethode, die Kalibrierungsgraphenmethode oder die Additionsmethode verwenden. 48 Die Methodik zur Durchführung der Elementaranalyse in der molekularen Absorptionsspektroskopie umfasst: – Entnahme einer durchschnittlichen Probe; – Entnahme einer Probe einer Probesubstanz oder Messung des Volumens einer Lösung für eine flüssige Probe; – Auflösung der Probe (in Wasser, in Mineralsäuren oder deren Mischungen, in Alkali) oder Zersetzung der Probe durch Fusion mit anschließender Überführung in Lösung; – Abtrennung störender Komponenten bzw. deren Maskierung; – Durchführung einer analytischen Reaktion; – Messung des analytischen Signals; – Berechnung des Gehalts der zu bestimmenden Komponente. Problem Nr. 3 befasst sich mit der Verwendung der Kalibrierungsgraphenmethode, die normalerweise für mehrere Serienbestimmungen verwendet wird. Um eine Reihe von Standardlösungen mit steigenden Konzentrationen zu erhalten, wird die Methode der Verdünnung der anfänglichen Primärstandardlösung verwendet, die aus reinen Metallen, Salzen, Oxiden und Standardproben hergestellt wurde. Anschließend werden die vorbereiteten Lösungen einer Photometrie unterzogen (ihre optische Dichte wird gemessen) und auf der Grundlage der photometrischen Ergebnisse wird eine Kalibrierungskurve in den Koordinaten optische Dichte – Volumen der Standardlösung erstellt, da die Umrechnung des Volumens in die Konzentration zwangsläufig eine Rundung der Daten erfordert bei der Erstellung des Diagramms und verringert daher die Genauigkeit der Bestimmung. Anhand des fertigen Diagramms wird der Gehalt des Elements in der analysierten Lösung nach Messung seiner optischen Dichte bestimmt. Sowohl Standardlösungen zur Erstellung einer Kalibrierkurve als auch die Prüflösung müssen nach der gleichen Methode in Messkolben gleichen Fassungsvermögens hergestellt werden und für alle Komponenten etwa die gleiche Zusammensetzung aufweisen, sie unterscheiden sich lediglich im Gehalt der zu bestimmenden Komponente. 49 Die erstellte Kalibrierkurve kann zur wiederholten Bestimmung des Elementgehalts in Proben gleicher Art verwendet werden. Beispiel. Die photoelektrokolorimetrische Bestimmung des Siliziumgehalts in Stahl erfolgte anhand der Bildung eines blauen Silizium-Molybdän-Komplexes mittels der Eichgraphenmethode. Eine Stahlprobe mit einem Gewicht von 0,2530 g wurde in Säure gelöst und nach entsprechender Behandlung wurden 100 ml der Testlösung erhalten. Ein Aliquot (gleicher Teil) dieser Lösung mit einem Volumen von 10 ml wurde in einen Messkolben mit einem Fassungsvermögen von 100 ml gegeben, alle notwendigen Reagenzien wurden zugegeben und 100 ml einer farbigen Lösung des blauen Silizium-Molybdän-Komplexes wurden erhalten. Die optische Dichte (Absorption) dieser Lösung beträgt Ax = 0,192. Zur Darstellung des Diagramms wurde eine Standardlösung (Referenzlösung) mit einem Siliziumgehalt von 7,2 μg/ml (T(Si) = 7,2 μg/ml) hergestellt. Die Volumina V der zur Darstellung des Diagramms verwendeten Standardlösung sind gleich 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 ml. Die gemessenen Werte der optischen Dichten Aet dieser Lösungen entsprechen folgenden Werten: 0,060; 0,105; 0,150; 0,195; 0,244; 0,290. Bestimmen Sie den Gehalt (Massenanteil) an Silizium in der untersuchten Stahlprobe. Lösung Die Lösung des Problems umfasst die folgenden Schritte: 1. Erstellung einer Kalibrierungskurve. 2. Bestimmung des Siliziumgehalts aus der Kalibrierungskurve, der dem gemessenen Wert der optischen Dichte der untersuchten Lösung entspricht. 3. Berechnung des Inhalts ( Massenanteil) Silizium in der analysierten Stahlprobe unter Berücksichtigung der Verdünnung der analysierten Lösung. 50

Zur Herstellung von 1 Tonne Zement-Sand-Gemisch müssen die Menge an Trockenmasse und die erforderliche Menge an Arbeitslösung des ShchSPK-Additivs bestimmt werden.

Für die Berechnung wurde folgende Gemischzusammensetzung (% Masse) angenommen:

Sand – 90, Zement – ​​10, Wasser – 10 (über 100 %), ShchSPK (% der Zementmasse bezogen auf Trockenmasse). Der Sandfeuchtigkeitsgehalt beträgt 3 %.

Für die gewählte Zusammensetzung werden zur Herstellung von 1 t (1000 kg) der Mischung 1000·0,1 = 100 kg (l) Wasser benötigt. Der Füllstoff (Sand) enthält 1000·0,9·0,03 = 27 Liter Wasser.

Die erforderliche Wassermenge (unter Berücksichtigung des Inhalts im Füllstoff) beträgt: 100 - 27 = 73 l.

Die Menge an wasserfreiem Zusatzstoff ShchSPK zur Herstellung von 1 Tonne der Mischung mit einem Gehalt von 10 % (100 kg) Zement in 1 Tonne der Mischung beträgt: 100·0,020 = 2 kg.

Da der ShchSPK-Zusatzstoff in Form einer Lösung mit einer Konzentration von 20 - 45 % geliefert wird, ist es notwendig, den darin enthaltenen Trockenmassegehalt zu bestimmen. Wir gehen davon aus, dass es 30 % sind. Daher enthält 1 kg einer Lösung mit einer Konzentration von 30 % 0,3 kg wasserfreies Additiv und 0,7 l Wasser.

Wir bestimmen die erforderliche Menge an ShchSPK-Lösung mit einer Konzentration von 30 % zur Herstellung von 1 Tonne der Mischung:

Die in 6,6 kg konzentrierter Additivlösung enthaltene Wassermenge beträgt: 6,6 - 2 = 4,6 Liter.

Um 1 Tonne der Mischung herzustellen, sind somit 6,6 kg Additivlösung mit einer Konzentration von 30 % und 68,4 Liter Wasser zur Verdünnung erforderlich.

Je nach Bedarf und Kapazität des Mischers wird eine Arbeitslösung mit dem erforderlichen Volumen hergestellt, das als Produkt aus dem Verbrauch der Additivlösung und Wasser (pro 1 Tonne Mischung), der Produktivität dieses Mischers und der definiert ist Betriebszeit (in Stunden). Beispielsweise muss bei einer Mischanlagenleistung von 100 t/h für eine Schicht (8 Stunden) die folgende Arbeitslösung hergestellt werden: 0,0066 100 8 = 5,28 (t) einer 30 %igen Lösung von ShchSPK und 0,684 100 8 = 54,72 (t) Wasser zur Verdünnung.

Eine Lösung von ShchSPK mit einer Konzentration von 30 % wird in Wasser gegossen und gut gemischt. Die vorbereitete Arbeitslösung kann über einen Wasserspender in den Mischer gegeben werden.

Anhang 27

FELDMETHODEN ZUR QUALITÄTSKONTROLLE VON BÖDEN UND MIT ZEMENT BEHANDELTEN BÖDEN

Bestimmung des Grades der Bodenzerkleinerung

Mahlgrad Lehmböden bestimmt nach GOST 12536-79 an durchschnittlichen Proben mit einem Gewicht von 2 - 3 kg, ausgewählt und durch ein Sieb mit Löchern von 10 und 5 mm gesiebt. Die Bodenfeuchte sollte bei der Ertragsgrenze W t 0,4 Bodenfeuchte nicht überschreiten. Bei höherer Luftfeuchtigkeit wird die durchschnittliche Bodenprobe zunächst zerkleinert und an der Luft getrocknet.

Der auf den Sieben verbleibende Boden wird gewogen und der Anteil der Probe in der Masse bestimmt (%). Der Anteil an Klumpen der entsprechenden Größe P wird nach der Formel berechnet

wo q 1 - Probenmasse, g;

q ist die Masse des Rückstands im Sieb, g.

Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts von Böden und Bodenmischungen mit Bindemitteln

Der Feuchtigkeitsgehalt von Böden und Bodenmischungen mit Bindemitteln wird durch Trocknung einer durchschnittlichen Probe (bis zur Gewichtskonstanz) bestimmt:

in einem Thermostat bei einer Temperatur von 105 - 110 °C;

Alkoholkonsum;

Radioisotopengeräte VPGR-1, UR-70, RVPP-1 gemäß den Anforderungen von GOST 24181-80;

Karbid-Feuchtigkeitsmesser VP-2;

Feuchtigkeitsmesser des N.P.-Systems Kovalev (die Dichte feuchter Böden und die Dichte des Bodenskeletts werden ebenfalls bestimmt).

Bestimmung der Luftfeuchtigkeit durch Trocknen einer durchschnittlichen Probe mit Alkohol

Eine Probe von 30 - 50 g sandiger feinkörniger Erde oder 100 - 200 g grobkörniger Erde wird in einen Porzellanbecher gegossen (bei letzterem erfolgt die Bestimmung auf Partikel, die kleiner als 10 mm sind); die Probe wird zusammen mit dem Becher gewogen, mit Alkohol angefeuchtet und angezündet; Anschließend wird der Probenbecher abgekühlt und gewogen. Dieser Vorgang wird wiederholt (ungefähr 2 bis 3 Mal), bis die Differenz zwischen den folgenden Wägungen 0,1 g überschreitet. Die zugesetzte Alkoholmenge beträgt beim ersten Mal 50 %, beim zweiten Mal 40 % und beim dritten Mal 30 % des Probengewichts.

Die Bodenfeuchtigkeit W wird durch die Formel bestimmt

wobei q 1, q 2 die Masse der nassen bzw. getrockneten Böden sind, g.

Der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt aller Partikel grober Böden wird durch die Formel bestimmt

W = W 1 (1 - a) + W 2, (2)

wobei W 1 der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens ist, der Partikel kleiner als 10 mm enthält, %;

W 2 – ungefährer Feuchtigkeitsgehalt des Bodens mit Partikeln größer als 10 mm, % (siehe Tabelle in diesem Anhang).

Bestimmung der Luftfeuchtigkeit mit einem Karbid-Feuchtemessgerät VP-2

Eine Bodenprobe oder eine Mischung aus Sand- und Tonböden mit einem Gewicht von 30 g oder grobe Böden mit einem Gewicht von 70 g wird in das Gerät gegeben (der Feuchtigkeitsgehalt von grobem Boden wird anhand von Partikeln kleiner als 10 mm bestimmt); In das Gerät wird gemahlenes Calciumcarbid eingefüllt. Nachdem Sie den Deckel des Geräts fest verschlossen haben, schütteln Sie ihn kräftig, um das Reagenz mit dem Material zu vermischen. Danach müssen Sie die Dichtheit des Geräts überprüfen, indem Sie an allen Anschlüssen ein brennendes Streichholz anbringen und sicherstellen, dass es keine Blitze gibt. Durch 2-minütiges Schütteln des Geräts wird die Mischung mit Calciumcarbid vermischt. Die Druckablesung am Manometer erfolgt 5 Minuten nach Beginn des Mischens, wenn die Anzeige weniger als 0,3 MPa beträgt, und nach 10 Minuten, wenn die Anzeige des Manometers mehr als 0,3 MPa beträgt. Die Messung gilt als abgeschlossen, wenn die Manometerwerte stabil sind. Der Feuchtigkeitsgehalt feinkörniger Böden und der Gesamtfeuchtigkeitsgehalt für alle Fraktionen grobkörniger Böden werden mit den Formeln (1) und (2) bestimmt.

Bestimmung der natürlichen Luftfeuchtigkeit, der Dichte des feuchten Bodens und der Dichte des Bodenskeletts mit dem N.P.-Gerät. Kovaleva

Das Gerät (siehe Abbildung in diesem Anhang) besteht aus zwei Hauptteilen: einem Schwimmer 7 mit einem Rohr 6 und einem Gefäß 9. Auf dem Rohr sind vier Skalen aufgedruckt, die die Dichte des Bodens anzeigen. Eine Skala (Vl) dient zur Bestimmung der Dichte feuchter Böden (von 1,20 bis 2,20 g/cm 3), der Rest ist die Dichte des Skeletts von Chernozem- (Ch), sandigen (P) und tonigen (G) Böden ( von 1,00 bis 2,20 g/cm 3).

Gerät N.P. Kovaleva:

1 - Geräteabdeckung; 2 - Gerätesperren; 3 - Eimerkoffer; 4 - Vorrichtung zur Probenahme mit einem Schneidring; 5 - Messer; 6 - Röhre mit Schuppen; 7 - schweben; 8 - Schiffsschleusen; 9 - Gefäß; 10 - Kalibriergewicht (Platten);

11 - Gummischlauch; 12 - untere Abdeckung; 13 - Schwimmschlösser; 14 - Schneidring (Zylinder) mit Bodenabdeckung

Zum Zusatzzubehör des Gerätes gehören: ein Schneidstahlzylinder (Schneidring) mit einem Volumen von 200 cm 3, eine Düse zum Andrücken des Schneidrings, ein Messer zum Schneiden der vom Ring entnommenen Probe, ein Eimer mit Deckel und Schlösser.

Überprüfung des Geräts. Im unteren Teil des Schwimmers 7 ist ein leerer Schneidring 4 eingebaut. Ein Gefäß 9 ist mit drei Schlössern am Schwimmer befestigt und in Wasser getaucht, das in einen Eimerkasten 3 gegossen wird.

Ein korrekt ausbalanciertes Gerät wird bis zum Anfang der „Vl“-Skala in Wasser getaucht, d. h. Messwerte P (Yo) = 1,20 u/cm3. Wenn der Wasserstand in die eine oder andere Richtung abweicht, muss das Gerät mit einem Kalibriergewicht (Metallplatten) justiert werden, das sich in der unteren Abdeckung 12 des Schwimmers befindet.

Probenvorbereitung. Mit einem Bodenträger – einem Schneidring – wird eine Bodenprobe entnommen. Dazu die Plattform am Prüfort nivellieren und den Schneidring mit einer Düse eintauchen, bis der Ring mit einem Volumen von 200 cm 3 vollständig gefüllt ist. Beim Eintauchen des Schneidzylinders (Rings) wird der Boden mit einem Messer abgetragen. Nachdem der Ring mit einem Überschuss von 3 - 4 mm mit Erde gefüllt wurde, wird er entfernt, die Unter- und Oberseite gereinigt und von anhaftender Erde befreit.

Fortschritt. Die Arbeit erfolgt in drei Schritten: Bestimmung der Dichte des feuchten Bodens auf der Skala „Vl“; Bestimmen Sie die Dichte des Bodenskeletts anhand einer der drei Skalen „H“, „P“, „G“, abhängig von der Bodenart. Berechnen Sie die natürliche Luftfeuchtigkeit.

Bestimmung der Dichte von feuchtem Boden auf der Skala „Vl“.

Der Schneidring mit Erde wird am unteren Deckel des Schwimmers montiert und mit Schlössern am Schwimmer befestigt. Der Schwimmer wird in einen mit Wasser gefüllten Eimer getaucht. Auf der Skala am Wasserstand im Gehäuse wird die Dichte des feuchten Bodens P (Yck) abgelesen. Die Daten werden in eine Tabelle eingetragen.

Bestimmung der Dichte des Bodenskeletts anhand der Skalen „H“, „P“ oder „G“.

Die Bodenprobe aus dem Bodenträger (Schneidring) wird vollständig in das Gefäß überführt und zu 3/4 des Gefäßinhaltes mit Wasser gefüllt. Der Boden wird mit einem Holzmesserstiel in Wasser gründlich zermahlen, bis eine homogene Suspension entsteht. Das Gefäß wird mit einem Schwimmer (ohne Bodenträger) verbunden und in einen Eimer mit Wasser getaucht. Wasser, das durch den Spalt zwischen dem Schwimmer und dem Gefäß fließt, füllt den Rest des Gefäßraums aus und der gesamte Schwimmer mit dem Gefäß wird bis zu einer bestimmten Höhe in Wasser eingetaucht. Als Dichte des Bodenskeletts Pck (Yck) wird der Messwert einer der Skalen (abhängig von der Bodenart) in die Tabelle eingetragen.

Berechnung der natürlichen Luftfeuchtigkeit

Die Berechnung der natürlichen (natürlichen) Luftfeuchtigkeit erfolgt auf Basis der Testergebnisse nach folgenden Formeln:

wobei P (Yo) die Dichte des feuchten Bodens auf der „Vl“-Skala ist, g/cm 3;

Pck (Yck) – Dichte des Bodenskeletts gemäß einer der Skalen („H“, „P“ oder „G“), g/cm 3 .

Bestimmung der Stärke beschleunigter Weg

Für beschleunigte Bestimmung Druckfestigkeit von Proben aus Mischungen, die Partikel kleiner als 5 mm enthalten, werden aus jeweils 250 m 3 der Mischung Proben mit einem Gewicht von etwa 2 kg entnommen. Die Proben werden in ein Gefäß mit dicht schließendem Deckel gegeben, um die Feuchtigkeit aufrechtzuerhalten, und spätestens 1,5 Stunden später an das Labor geliefert.

Aus der Mischung werden mit einem handelsüblichen Verdichtungsgerät oder durch Pressen drei Proben der Größe 5 x 5 cm hergestellt und in hermetisch verschlossene Metallformen eingelegt. Formen mit Proben werden in einen Thermostat gestellt und 5 Stunden bei einer Temperatur von 105 - 110 °C gehalten, danach werden sie aus dem Thermostat entfernt und 1 Stunde bei gehalten Zimmertemperatur. Die gealterten Proben werden aus den Formen entnommen und die Druckfestigkeit (ohne Wassersättigung) nach der Methode von App. 14.

Das Ergebnis der Bestimmung wird mit dem Faktor 0,8 multipliziert und man erhält eine Festigkeit, die der Festigkeit der Proben nach 7 Tagen Einhärten entspricht nasse Bedingungen und im wassergesättigten Zustand getestet.

Die Qualität der Mischung wird durch den Vergleich der Druckfestigkeitswerte von im beschleunigten Verfahren ermittelten Proben und 7 Tage alten Laborproben aus der Referenzmischung ermittelt. In diesem Fall muss die Festigkeit der Referenzproben mindestens 60 % des Standards betragen. Abweichungen in den Festigkeitsindikatoren von Produktions- und Laborproben sollten bei der Herstellung von Mischungen nicht überschritten werden:

in Steinbruchmischanlagen +/- 8 %;

Single-Pass-Bodenmischmaschine +/- 15 %;

Straßenmühle +/- 25 %.

Für Bodenmischungen mit Partikeln größer als 5 mm wird die Druckfestigkeit an wassergesättigten Proben nach 7-tägiger Aushärtung im Nasszustand bestimmt und mit der Druckfestigkeit von Referenzproben verglichen. Die Qualität der Mischung wird analog zu Mischungen aus Böden mit Partikeln kleiner als 5 mm beurteilt.

Anhang 28

CHECKLISTE FÜR SICHERHEITSHINWEISE

1. Standort (Arbeitsplatz)

2. Nachname, Initialen

3. Auf welche Art von Arbeit ist es ausgerichtet?

4. Nachname, Initialen des Meisters (Mechaniker)

Einführungsschulung

Berufsbezogene Einführungsschulung zur Sicherheit

Durchgeführt ___________

Unterschrift der Person, die die Sicherheitsschulung durchführt

____________ " " _________ 19__

Ausbildung am Arbeitsplatz

Sicherheitsunterweisung am Arbeitsplatz ___________________

(Name des Arbeitsplatzes)

Arbeiterkamerad ___________________ empfangen und assimiliert.

Unterschrift des Arbeiters

Unterschrift des Meisters (Mechaniker)

Erlaubnis

Genosse _____________________ darf selbstständig arbeiten

___________________________________________________________________________

(Name des Arbeitsplatzes)

als ________________________________________________________________

" " ___________ 19__

Abteilungsleiter (Vorarbeiter) _________________________________

Die Methode ist in linearen Bereichen der Kalibrierungskurve anwendbar.

2.1. Mehrfachadditionsmethode

Mehrere (mindestens drei) Portionen des Volumens Vst werden in die Testlösung gegeben, die gemäß den Angaben in der privaten Arzneibuchmonographie zubereitet wird. Lösung mit einer bekannten Konzentration des zu bestimmenden Ions, wobei die Bedingung einer konstanten Ionenstärke in der Lösung beobachtet wird. Messen Sie das Potenzial vor und nach jeder Zugabe und berechnen Sie die Differenz ∆E zwischen den gemessenen Werten

wobei: V – Volumen der Testlösung;

C ist die molare Konzentration des zu bestimmenden Ions in der Testlösung;

Erstellen Sie ein Diagramm abhängig vom Volumen des Additivs Vst. und extrapolieren Sie die resultierende gerade Linie, bis sie die X-Achse schneidet. Am Schnittpunkt wird die Konzentration der Testlösung des zu bestimmenden Ions durch die Gleichung ausgedrückt:

wobei: V das Volumen der Test- oder Blindlösung ist;

C ist die Konzentration des zu bestimmenden Ions in der Testlösung;

Vst. – zusätzliches Volumen an Standardlösung;

Cst. – Konzentration des zu bestimmenden Ions in der Standardlösung;

∆E – Potenzialdifferenz gemessen vor und nach der Zugabe;

S ist die Steigung der Elektrodenfunktion, die experimentell bei konstanter Temperatur durch Messung der Potentialdifferenz zweier Standardlösungen bestimmt wird, deren Konzentrationen sich um den Faktor 10 unterscheiden und dem linearen Bereich der Kalibrierungskurve entsprechen.