Фізичні методи дослідження води

Фізичні методи аналізу — сукупність методів дослідження структури, складу та властивостей речовин, а також фізико-хімічних процесів, що в них відбуваються, з метою їх ідентифікації та створення нових речовин із заданими властивостями.
У фізичних методах аналізу кількість речовини визначають вимірюванням параметра певної фізичної властивості речовини, причому хімічні реакції або зовсім не проводяться, або мають другорядне значення. До фізичних властивостей належать, наприклад, густина речовини, теплопровідність, колір, електропровідність, твердість, радіоактивність та ін.
Підготовчий етап фізичних методів аналізу полягає в тому, що спочатку експериментально встановлюють залежність певної фізичної властивості речовини від кількості або концентрації цієї речовини в розчині і складають відповідні таблиці; іноді користуються також графіком, на осі ординат якого відкладають чисельний параметр фізичної властивості речовини, на осі абсцис - концентрацію. За такими таблицями або графіком легко визначити невідому концентрацію речовини, якщо виміряти параметр якоїсь фізичної властивості системи.

 

Кондуктометричний метод дослідження

Цей метод базується на вимірюванні електропровідності розчинів. С трум у розчинах електролітів переноситься йонами, що рухаються. Про можливість розчинів проводити електричний струм свідчить велечина електропровідності (питомої або молярної).

Питома електропровідність (х) – електропровідність в 1см кубічному розчину, який знаходиться між електродами, з поверхнею в 1см квадратному.
Молярна електропровідність – електропровідність стовпчика розчину, що містить один моль еквівалентів розчиненої речовини та знаходиться між паралельними електродами, розміщеними на відстані 1см при градієнті потенціалу В/м.
Як питома так і молярна електропровідність залежить від природи електроліту, концентрації йонів і швидкості їх руху, а також від температури.
Переваги кондуктометрія: висока чутливість (ниж. межа визначуваних концентрацій ~ 10-4-10-5 М), досить висока точність (відносить, похибка визначення 0,1-2%), простота методик, доступність апаратури, можливість дослідження забарвлених і каламутних розчинів, а також автоматизації аналізу.

Кондуктометричні методи аналізу засновані на вимірюванні електропровідності досліджуваних розчинів. Існує кілька методів кондуктомеричного аналізу:
· Пряма кондуктометрія - метод, що дозволяє безпосередньо визначати концентрацію електроліту шляхом вимірювання електропровідності розчину з відомим якісним складом;
· Кондуктометричного титрування - метод аналізу, заснований на визначенні змісту речовини по зламу кривої титрування. Криву будують за вимірюваннями питомої електропровідності аналізованого розчину, змінюється в результаті хімічних реакцій в процесі титрування;
· Хронокондуктометріческое титрування - засноване на визначенні змісту речовини по витраченому на титрування часу, автоматично фіксується на діаграмній стрічці реєстратора кривої титрування.

 

Ми взяли для досліду три зразка води. Перший зразок – вода з фільтру, другий – вода марки *bonaqua*, третій – вода марки *знаменівська*.
Вимірювання показали, що питома електропровідність першого зразка - 29.6 mS/cm, другого – 30.5 mS/cm, третього – 29.9 mS/cm.
Виконавши цей дослід ми переконалися, що питома електропровідність у всіх зразках майже однакова.
А тому і можливість проводити електричний струм майже однакова. [12]

 

Фотоколориметричний метод.

Грунтується на вимірюванні інтенсивності забарвлення розчинів або газових сумішей. За цим методом можна визначати вміст органічних барвників у розчинах, забарвлених окислів азоту в газах тощо.
При фотоколориметричних методах аналіз здійснюється по поглинанню поліхроматичного світла за допомогою фотоелементів. Прилади для фотоколориметрії – фотоколориметри або фотоелектроколориметри. В фотоколориметрах з’явилась можливість часткової монохроматизації спектру світлофільтрами. За допомогою світлофільтра обирають ділянку спектру в тій області довжин хвиль, де поглинання світла для даного розчину мінімальна. Світлофільтри для фотометрування обирають так, щоб максимум поглинання розчину відповідав максимуму пропускання світлофільтра. Таблиця. Колір розчину і відповідні їм світлофільтри.

Спектральний метод.

Дослідження лінійчатих спектрів речовини дозволяють визначити, з яких хімічних елементів вона складається, і в якій кількості міститься кожного елементу у даній речовині.

У кожного хімічного елемента лінійчатий спектр свій, він не співпадає зі спектром іншого елементу, тому що кожний атом має свій набір енергетичних рівнів. Це дає можливість визначення хімічного складу речовини.

Спектральний аналіз – це фізичний метод кількісного і якісного визначення складу речовини, оснований на отриманні і дослідженні його спектрів електромагнітного випромінювання.

При якісному спектральному аналізі порівнюють спектри досліджуваного зразка зі спектрами індивідуальних сполук; при кількісному аналізі – інтенсивність спектральних ліній визначеного компоненту в досліджуваному і стандартному зразку.

Перевагами спектрального аналізу є висока чутливість і швидкість отримання результатів. Визначення марки сталі методом спектрального аналізу може бути виконано за декілька десятків секунд.

Радіоактиваційний метод.

Цей метод виник в останні роки у зв’язку з відкриттям атомної енергії і конструюванням діючих атомних реакторів. Суть методу полягає в тому, що досліджуваний матеріал піддають дії нейтронного випромінювання в атомному реакторі. При взаємодії нейтронів з ядрами елементів відбуваються ядерні переводять у розчин і відділяють хімічними методами один елемент від іншого. Завершальним етапом визначення є вимірювання інтенсивності радіоактивного випромінювання кожного елементу проби. Паралельно з цим аналізують еталонну пробу з точно відомим вмістом окремих елементів: еталон теж піддають дії нейтронного випромінювання в реакторі і обробляють хімічними методами так само, як і досліджуваний матеріал. Порівнюючи інтенсивність радіоактивного випромінювання окремих фракцій еталонної проби і досліджуваного матеріалу, роблять висновок про кількісний вміст окремих елементів.

5.Рефрактометричний метод

Рефрактометрію використовується для ідентифікації речовини; для кількісного визначення одно-, дво- та багатокомпонентних сумішей; для визначення якості розчинів речовин та термінів їх зберігання. Прилади, що використовують для визначення показника заломлення, називають рефрактометрами.
Це оптичний метод дослідження речовин, що ґрунтується на явищі заломлення світла границею розподілу двох сере­довищ і вимірюванні показника заломлення речовини, який є його специфічною характеристикою. Метод використовується для визначення складу і контролю якості речовини, для визначення невідомої концен­трації речовини у розчині, встановлення а­утентичності та чистоти лікарських речовин. [9]