Номер 1, страница 139 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Какие методы определения состава веществ вам известны?

Для определения состава веществ используется множество методов анализа. Их принято разделять на качественные (устанавливают, какие компоненты присутствуют в образце) и количественные (определяют содержание или концентрацию этих компонентов). По принципу действия методы делятся на химические и инструментальные.

Эта группа методов основана на проведении химических реакций и является основой аналитической химии. Они отличаются высокой точностью при определении больших и средних количеств вещества, но часто трудоемки и длительны.

• Гравиметрический анализ: основан на точном измерении массы. Определяемый компонент переводят в нерастворимое соединение (осадок) с известным и постоянным составом, который отделяют, высушивают и взвешивают. По массе осадка рассчитывают содержание компонента.
• Титриметрический (объемный) анализ: основан на точном измерении объема раствора реагента известной концентрации (титранта), затраченного на полную реакцию с определяемым веществом. Момент окончания реакции (точку эквивалентности) фиксируют с помощью индикаторов или приборов.
• Газоволюмометрический анализ: основан на измерении объема газа, который выделяется или поглощается в результате химической реакции.

Эта обширная группа методов основана на измерении физических свойств вещества (оптических, электрических, магнитных, термических), которые функционально связаны с его составом. Эти методы, как правило, экспрессны, обладают высокой чувствительностью и позволяют анализировать малые количества вещества.

• Спектроскопические методы: основаны на изучении спектров взаимодействия вещества с электромагнитным излучением.
  • Атомная спектроскопия (ААС и АЭС): атомно-абсорбционная и атомно-эмиссионная спектроскопия. Используются для элементного анализа. В ААС измеряют поглощение света свободными атомами, а в АЭС — излучение возбужденных атомов в пламени или плазме.
  • Молекулярная спектроскопия: анализирует спектры молекул. Инфракрасная (ИК) спектроскопия помогает идентифицировать функциональные группы. Спектрофотометрия в ультрафиолетовой (УФ) и видимой областях используется для количественного определения веществ.
  • Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР): один из самых информативных методов для установления строения органических молекул путем анализа поведения ядер атомов в сильном магнитном поле.
  • Масс-спектрометрия (МС): позволяет определять массу молекул и их фрагментов с высочайшей точностью. Вещество ионизируется, и ионы разделяются по их отношению массы к заряду ($m/z$), что дает информацию о молекулярной массе, элементном составе и структуре.
• Электрохимические методы: основаны на измерении электрических параметров системы (потенциала, тока, сопротивления).
  • Потенциометрия: измеряет разность потенциалов между электродами, один из которых чувствителен к концентрации определенного иона (например, pH-метрия).
  • Вольтамперометрия: регистрирует зависимость тока от потенциала, прикладываемого к электрохимической ячейке. Позволяет проводить качественный и количественный анализ.
  • Кондуктометрия: измеряет электропроводность раствора, которая зависит от общей концентрации ионов.
• Хроматографические методы: являются методами разделения сложных смесей веществ.
  • Газовая хроматография (ГХ): для разделения летучих и термически стабильных веществ. Подвижная фаза — газ-носитель.
  • Жидкостная хроматография (ЖХ): для разделения широкого круга соединений. Подвижная фаза — жидкость. Наиболее распространенным вариантом является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).
  • Тонкослойная хроматография (ТСХ): простой и быстрый метод, используемый в основном для качественного анализа и для контроля за ходом реакций.

Ответ: Для определения состава веществ известны две основные группы методов: химические (классические), включающие гравиметрию и титриметрию, и инструментальные (физические и физико-химические). К инструментальным относятся спектроскопические (атомная и молекулярная спектроскопия, ЯМР, масс-спектрометрия), электрохимические (потенциометрия, вольтамперометрия, кондуктометрия) и хроматографические (газовая, жидкостная, тонкослойная хроматография) методы.