Nagy Gabriella, [614769]

Dr. Donáth
–
Nagy Gabriella,
egyetemi előadótanár

A MENNYISÉGI ANALÍZIS TÁRGYKÖRE
Gyógyszerek
vizsgálata:
a) identitásvizsgálat
b) tisztasági vizsgálat
c) mennyiségi vizsgálat
Mennyiségi
analízis
Kémiai
Fizikai
–
kémiai
Célja
: meghatározni egy anyag komponenseinek mennyiségét a
mintában, ennek százalékos összetételét (teljes analízis).
–
egy komponens mennyisége

részleges analízis
Lépései
:
a) Mintavétel
b) A minta oldása
c) A tulajdonképpeni meghatározás
d) Eredményszámolás,
–
kiértékelés

A MENNYISÉGI ANALÍZIS MÓDSZEREI
a) a vizsgálandó anyag
természete
szerint
b) a
módszer
szerint
c) a minta
mennyisége
szerint
módszer
(régi név)
a minta mennyisége
g
–
ban
cm
3
–
ben
módszer
(régi név)
a minta mennyisége
g
–
ban
cm
3
–
ben
szervetlen
szerves
kémiai
fizikai kémiai
(régi név)
g
–
ban
cm
3
–
ben
grammos
(makroanal.)
x ≥ 10
–
1
x ≥ 10
–
3
centigrammos
(félmikroanal.)
10
–
1
>x≥10
–
2
10>x≥10
–
1
miligrammos
(mikroanal.)
10
–
2
>x≥10
–
3
10
–
1
>x≥10
–
3
mikrogrammos
(ultramikoranal)
10
–
3
>x≥10
–
6
10
–
3
>x≥10
–
6
(régi név)
g
–
ban
cm
3
–
ben
pikogrammos
(szubmikroanal.)
10
–
6
>x≥10
–
9
10
–
6
>x≥10
–
9
nanogrammos
(ultramikoroanal)
10
–
9
>x≥10
–
12
fentogrammos
(szubmikroanal.)
10
–
12
>x≥10
–
15
attogrammos
(szubmikroanal.)
10
–
15
>x≥10
–
18

Makroanalízis
–
kémcsőben; mikroanalízis
–
speciális eszköz
A meghatározandó komponens mennyisége szerint:
arány
%
jelölés
megjegyzés
1 : 100 (10
–
2
)
1
%
1 : 1000 (10
–
3
)
0,1
‰, ppt
pars per thousand
1 : 1000 (10
–
3
)
0,1
‰, ppt
pars per thousand
1 : 1.000.000 (10
–
6
)
10
–
4
ppm
pars per million
1 : 1.000.000.000 (10
–
9
)
10
–
7
ppb
pars per billion

Fő
komponensek: 1%
–
nál nagyobb mennyiség
Mellék
–
(másodlagos) komponensek: 1
–
0,01%
Nyomelemek
: < 0,01% (
mikroelemek
)
Kémiai
módszerek: jól meghatározott reakciókon alapulnak:
X + R

P
makroelemek
X + R
P
Mérhetjük:
–
P termék
tömegét
(gravimetria)
–
R fogyott reagens
térfogatát
(volumetria)
Fizikai
–
kémiai
módszerek: jellemző tulajdonságokat és ezek
változását mérjük

RÖVID TÖRTÉNETI ÁTTEKINTÉS
–
Kezdete: XVIII. sz.: Lomonosov és Lavoisier

tömeghatás tv.
–
első meghatározás: F. Home (1756): K
2
CO
3
–
ot HNO
3
–
val
–
súlyszerinti analízis: Bergmann (XVIII. sz. második fele)
Ag
+

AgCl; Ca
2+

Caox; Pb
2+

PbS, PbSO
4
stb.
–
Berzelius: kémiai szimbólumok, első periódusos rendszer,
–
Berzelius: kémiai szimbólumok, első periódusos rendszer,
1807: Lehrbuch der Chemie
–
Klaproth: továbbfejlesztette a gravimetriát (kalcinálás)
–
ércek mennyiségi vizsgála
ta
–
H. Descriozilles: első térfogatos analízis: ClO
–
+ indigokarmin,
első mérőlombik, első sav
–
bázis indikátor, első viszonyító
old
at
(K
2
CO
3
)

–
XIX. sz. megjelennek az első mennyiségi analízis könyvek:
–
1800: Nyulas Ferenc
–
ásványvizek analízise
–
Gay
–
Lussac: büretta és pipetta használata
–
Du Pasquier: jodometria, Bunsen, Schwartz és Mohr továbbfejl
.
–
F. Margueritte: permanganometria
–
Fizikai
–
kémiai módszerek (elektrogravimetrián kívül): XX. sz.
–
Schwartzenbach (XX. sz. második fele): kelatometria
–
Schwartzenbach (XX. sz. második fele): kelatometria
–
Cvet: kromatográfia
–
Martin és Synge: megoszlásos kromatográfia, papírkromatográfia
–
Stahl: vékonyréteg
–
kromatográfia
–
Vorlander: nemvizes közegű titrálások
–
1951 James és Martin: gázkromatográfia

A MENNYISÉGI MÓDSZEREK
CSOPORTOSÍTÁSA
–
Kémiai, fizikai
–
kémiai és fizikai
–
A kémiai módszereket tovább oszthatjuk:
–
A kémiai módszereket tovább oszthatjuk:
–
gravimetria (súlyszerinti analízis): mérik P tömegét
–
titrimetria (volumetria, térfogatos analízis): R térfogatát

mM + nN = M
m
N
n
–
a meghatározandó komponenst csapadékká alakítjuk,
elválasztjuk, mérhető formává alakítjuk, végül
lemérjük a pontos tömegét
Követelmények
:
–
jól deffiniált, állandó reakciótermék
–
a reakció teljes legyen (át nem alakult anyagmennyiség
< 10
–
4
mol/l)
–
nagy sebesség (vagy növelés katalizátorral)
–
egyszerű reakció, mellékreakciók nélkül

Gravimetriásan meghatározható pl.:
ion
kicsapási alak
mérési alak
Al
3+
Al(OH)
3
Al
2
O
3
Mg
2+
MgNH
4
PO
4
.6H
2
O
Mg
2
P
2
O
7
Fe
3+
Fe(OH)
3
Fe
2
O
3
AsO
4
3
–
MgNH
4
AsO
4
Mg
2
As
2
O
7
A
csapadékkal szemben állított követelmények
:
–
kis oldhatóság (oldódó mennyiség < 10
–
4
mol/l)
–
tiszta csapadék, együttleválás, adszorpció nélkül
–
könnyen szűrhető, mosható legyen
–
könnyen átalakítható legyen a mérési alakká

A
mérési alakkal szemben állított követelmények
:
–
jól meghatározott összetétele legyen
–
minél alacsonyabb hőmérsékleten lehessen előállítani
–
ne legyen higroszkópos vagy illékony
–
molekulatömege sokkal > legyen, mint a meghatározandó ioné
Pl.
: Al
3+
meghatározása:
Pl.
: Al
3+
meghatározása:
–
Al
2
O
3
alakban: f = 2A
Al
/M
Al2O3
= 0,5292 (gravimetriás faktor)
–
Al
–
oxalát alakban: f = A
Al
/M
Al2ox3
= 0,0587

A SÚLYSZERINTI ANALÍZIS MŰVELETEI
1. Mintavétel
2. A minta mérése
3. A minta oldása
4. A csapadék képzése
5. A csapadék elválasztása (szűrés)
6. A csapadék tisztítása (mosás)
7. A csapadék szárítása, izzítása (tömegállandóvá tétel)
8. A csapadék mérése
9. Eredményszámolás, kiértékelés

1. Mintavétel
–
a minta összetétele tükrözze az egész anyagmennyiség
összetételét
–
gázok és folyadékok esetében a minta homogén
–
szilárd
anyagok esetében: először porítjuk

elsődleges
minta
–
ebből vesszük a
másodlagos
mintát:
a) Négyzetek módszere
a) Négyzetek módszere
–
kb. 25 g minta
–
ebből szondával veszünk ki egy kis mennyiséget
b) Szitálásos módszer
–
mindenik négyzetből kiveszünk
–
10
–
15 g minta

szitálják


mozsarazzák

szitálják stb.

–
folyadékok
esetében: ha több, különböző sűrűségű komponens

a próbát több szintről gyűjtjük be
–
gázok
esetében: gázpipettát alkalmazunk
2.
A minta mérése
: a minta bemért mennyisége a kiválasztott
módszertől, a vizsgált anyag összetételétől és a
meghatározandó komponens százalékos arányától függ
3.
A minta oldása
: "Similia similibus solvantur"
3.
A minta oldása
: "Similia similibus solvantur"
–
vízoldhatók általában: nitrátok, perklorátok, klorátok, kloridok
(kivéve I. osztály), szulfátok (kivéve Ba, Sr, Pb, Ca), acetátok,
bromidok, jodidok, alkáli karbonátok stb.
Ha nem vízoldható: savakban, bázisokban oldjuk:
feltárás

A)
Nedves úton történő feltárás
–
gyenge sav anionját tartalmazó só

oldódik erős savban
–
fémek és ötvözetei oldódnak erős savakban
–
amfoter jellegű sók: úgy bázisban, mint savban oldódnak
–
20
–
25%
–
os HCl: Mg
–
, Zn
–
, Al
–
, Cr
–
, Fe
–
karbonátok
–
30
–
68% HNO
3
: Cu, Hg, Bi, Ag, As
–
70
–
72% HClO
4
: szilikátok, Cr
–
ércek, inox acélok:
4HClO
4
= 2Cl
2
+ 7O
2
+ 2H
2
O
4
2
2
2
–
H
2
SO
4
: fluoridok: CaF
2
+ H
2
SO
4
= CaSO
4
+ 2HF
–
H
2
SO
4
+ HF: sziliátok
–
királyvíz (HNO
3
+ HCl 1 : 3) Au és Pt ötvözetek
–
sav + oxidálószer, pl.:
HNO
3
+ KNO
3
–
pirithez
HCl + KClO
3
–
Pb ötvözetek
HNO
3
+ HF
–
W, Mo, Zr ötvözetek
–
lúgok: NaOH, KOH, Na
2
CO
3

Al, Zn ötvözetei

B)
Száraz úton történő feltárás
: magas hőmérséklet, olvadék
a)
Lúgos feltárás
: Na
2
CO
3
, K
2
CO
3
, NaOH, KOH, Na
2
B
2
O
7
CO
3
2
–
= CO
2
+ O
2
–

ez végzi a feltárást:
Pl.:
Al
2
O
3
+ O
2
–
= 2AlO
2
2
–
vagy:
(SiO
2
)
n
+ nO
2
–
= nSiO
3
2
–
KOH, NaOH: szilikátok, Sn
–
ércek, bauxit, TiO
2
feltárása
Pl.:
OH
–
= O
2
–
+ H
+
Pl.:
OH
–
= O
2
–
+ H
+
TiO
2
+ O
2
–
= TiO
3
2
–
b)
Savas feltárás
: kálium
–
piroszulfáttal: bázikus jellegű oxidok
–
KHSO
4
–
t használnak: KHSO
4
= K
2
S
2
O
7
+ H
2
O
K
2
S
2
O
7
= K
2
SO
4
+ SO
3

ez végzi a feltárást:
Pl.:
Al
2
O
3
+ 3SO
3
= Al
2
(SO
4
)
3
Al
2
O
3
+ 3SO
3
= 2Al
3+
+ 3SO
4
2
–

c)
Lúgos oxidáció
: Na
2
CO
3
+ NaNO
3
, KNO
3
, KClO
3
, Na
2
O
2
Reakciók, pl.: Na
+
+ NO
3
–
+ 2e
–
= Na
+
+ NO
2
–
+ O
2
–
vagy:
K
+
+ ClO
3
–
+ 6e
–
= K
+
+ Cl
–
+ 3O
2
–
Feltárható pl. a Cr
2
O
3
:
Cr
2
O
3
+ Na
2
CO
3
+ 2NaNO
3
= 2Na
2
CrO
4
+ 2NO + CO
2
d)
Lúgos redukció
: Na
2
CO
3
+ KCN, C, S
Pl.: SnO
2
feltárása: SnO
2
+ 2(K
+
+ CN
–
) = Sn + 2(K
+
+ OCN
–
)
e)
Poliszulfidos lúgos feltárás
: Na
2
CO
3
+ S

poliszulfid
e)
Poliszulfidos lúgos feltárás
: Na
2
CO
3
+ S

poliszulfid
4Na
2
CO
3
+ 8S = 2Na
2
SO
4
+ 4CO
2
+ 3Na
2
S
3

ez végzi a feltárást
Pl:
2SnO
2
+ 2Na
2
CO
3
+ 3Na
2
S
3
= 2Na
2
SnS
3
+ 2Na
2
SO
3
+ 2CO
2
+ Na
2
S
A feltárás technikája
–
lúgos közeg: Pt vagy Ag tégely
–
oxidáló közeg: Ni, Fe tégely