Классификация методов количественного анализа
Все методы количественного анализа можно разделить на две большие группы: химические и инструментальные. Это разделение условно, так как многие инструментальные методы основаны на использовании химических законов и свойств веществ. Обычно количественные методы анализа классифицируют по измеряемым физическим или химическим свойствам.
| Измеряемая величина (свойство) | Название метода |
| Масса | Гравиметрический Масс-спектрометрический |
| Объем | Титриметрический Газоволюметрический |
| Плотность | Денсиметрический |
| Поглощение или испускание инфракрасных лучей | Инфракрасная спектроскопия |
| Колебания молекул | Комбинационное рассеяние |
| Поглощение или испускание видимых ультрафиолетовых и рентгеновских лучей. | Спектральный и рентгеноспектральный |
| Колебания атомов. Рассеяние света | Фотометрический (колориметрия, спектрофотомерия и другие) Атомно-адсорбционная спектроскопия Люминесцентный |
| Диффузионный ток на электроде | Полярография и вольтамперометрия |
| Электродный потенциал | Потенциометрический |
| Количество электричества | Кулонометрический |
| Электрическая проводимость | Кондуктометрический |
| Радиоактивность | Радиоактивных индикаторов |
| Скорость реакции | Кинетический Каталитический |
| Тепловой эффект реакции | Термометрия Калориметрия |
| Вязкость | Вискозиметрический |
| Поверхностное натяжение | Тензометрический |
| Понижение температуры замерзания | Криоскопический |
| Повышение температуры кипения | Эбуллиоскопический |
Гравиметрический метод
Сущность метода заключается в получении труднорастворимого соединения, в которое входит определяемый компонент. Для этого навеску вещества растворяют в том или ином растворителе, обычно воде, осаждают с помощью реагента, образующего с анализируемым соединением малорастворимое соединение с низким значением произведения растворимости. Затем после фильтрования осадок высушивают, прокаливают, взвешивают. По массе вещества находят массу определяемого компонента и проводят расчет его массовой доли в анализируемой навеске.
Имеются разновидности гравиметрического метода. В методе отгонки анализируемый компонент выделяют в виде газа, который взаимодействует с реактивом. По изменению массы реактива судят о содержании определяемого компонента в навеске. Например, содержание карбонатов в породе можно определить путем воздействия на анализируемый образец кислотой, в результате которого выделяется СО2:
СО32- + 2Н+ 
Н2СО3 Н2О + СО2
Количество выделившегося СО2 можно определить по изменению массы вещества, например СаО, с которым реагирует СО2.
Одним из основных недостатков гравиметрического метода является его трудоемкость и относительно большая продолжительность. Менее трудоемким является электрогравиметрический метод, при котором определяется металл, например медь, осаждают на катоде (платиновой сетке):
Cu2+ + 2e- = Cu.
По разности массы катода до и после электролиза определяют массу металла в анализируемом растворе. Однако этот метод пригоден лишь для анализа металлов, на которых не выделяется водород (медь, серебро, ртуть).
Титриметрический анализ
Сущность метода заключается в измерении объема раствора того или иного реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым компонентом. Для этих целей используют так называемые титрованные растворы, концентрация которых (титр) известны. Титром называется масса вещества, содержащегося в 1 мл титрованного раствора (г/мл). Определение проводят способом титрования, т.е. постепенного приливания титрованного раствора к раствору анализируемого вещества, объем которого точно измерен. Титрование прекращается при достижении точки эквивалентности, т.е. достижения эквивалентности реагента титруемого раствора и анализируемого компонента.
Рис. 5.1 Титрование раствора щелочи NaOH раствором кислоты HCl
Существует несколько разновидностей титриметрического анализа: кислотно-основное титрование, осадительное титрование, комплексонометрическое титрование и окислительно-восстановительное титрование.
В основе кислотно-основного титрования лежит реакция нейтрализации:
Н+ + ОН- Н2О.
Метод позволяет определить концентрацию кислоты или катионов, гидролизирующихся с образованием ионов водорода, титрованием раствором щелочи или определить концентрацию оснований, в том числе анионов, гидролизирующихся с образованием гидроксид-ионов титрованием растворов кислот. Точка эквивалентности устанавливается при помощи кислотно-основных индикаторов, изменяющих окраску в определенном интервале рН. Например, методом кислотно-основного титрования можно определить карбонатную жесткость воды, т.е. концентрацию НСО3- в воде путем титрования ее раствора HCl в присутствии индикатора метилового оранжевого
НСО3- + Н+ Н2О + СО2.
В точке эквивалентности желтая окраска индикатора переходит в бледно-розовую. Расчет производится по уравнению закона эквивалентов
Сэк(НСО3-)·V1= Сэк(HCl)·V2,
где V1,V2 – объемы анализируемого и титрованного растворов; Сэк(HCl)- нормальная концентрация эквивалентов вещества HCl в титрованном растворе; Сэк(НСО3-)-определяемая молярная концентрация эквивалентов ионов НСО3- в анализируемом растворе. При осадительном титровании анализируемый раствор титруется реагентом, образующим с компонентом титрованного раствора малорастворимое соединение. Точка эквивалентности определяется с помощью индикатора, образующего с реагентом окрашенное соединение, например, красный осадок Ag2CrO4 при взаимодействии индикатора К2CrO4 с избытком ионов Ag+ при титровании раствора хлорида раствором нитрата серебра.