Кинетические методы анализа

Для учета влияния примесей на скорость реакции применяют метод добавок. Сначала определяют скорость химической реакции в анализируемом растворе, содержащем определяемый компонент неизвестной концентрации Сх , а затем в анализируемые раствор добавляют точно известное количество определяемого компонента и вновь измеряют скорость реакции.  Метод добавок дает правильные результаты, если в растворе отсутствуют посторонние примеси, обладающие каталитическим действием на индикаторную реакцию.

Скорость реакции можно определять по времени внезапного появления окраски раствора в реакциях Ландольта. Реакции Ландольта — это медленные химические реакции, в которых образование окрашенного продукта реакции задерживается подходящим реагентом, специально добавленным для этой цели. Например, при окислении бромида персульфатом, катализируемом ионами меди(II), образующийся бром окисляет аскорбиновую кислоту и не взаимодействует с индикатором N,N-диметил-п-фенилендиамином. Когда практически вся аскорбиновая кислота окислится, появляется окраска индикатора. Метод, основанный на эффекте Ландольта, в ряде случаев обеспечивает более высокую воспроизводимость результатов анализа, чем обычный метод фиксированной концентрации, разновидностью которого он является.

Концентрацию катализатора можно определять по длительности индукционного периода tинд, по истечении которого скорость реакции становится заметной. Этот способ является разновидностью метода фиксированной концентрации. Индукционный период наблюдается не только в реакциях Ландольта, но и в автокаталитических реакциях, а также в реакциях, когда в начальный период изменяется соотношение форм катализатора. Длительность индукционного периода связана с концентрацией катализатора зависимостью

  или .

За изменением концентрации индикаторного вещества во времени можно наблюдать любым методом, и при построении кинетических кривых вместо концентрации образующегося продукта использовать любую, пропорциональную ей величину — оптическую плотность, силу тока, потенциал системы и т. д. Чаще всего для наблюдения за скоростью индикаторной реакции используют спектрофотометрические и люминесцентные, реже — электрохимические, термометрические и титриметрические методы.

Метод каталиметрического титрования применяют для определения с повышенной точностью микросодержания ионов металлов или органических соединений, образующих с ионом металла устойчивые, каталитически неактивные комплексы, и следов органических веществ в неорганических солях особой чистоты. При титровании органического соединения избыток титранта (иона металла-катализатора) уже в концентрации 10–8–10–6 М вызовет протекание каталитической реакции и тем самым определит конечную точку титрования.

Основное применение каталитических методов в анализе реактивов и веществ особой чистоты — определение микроконцентраций переходных металлов. Именно каталитические методы позволяют определить ионы элементов, содержание которых часто лимитируется в технических условиях на вещества особой чистоты (табл. 1).

Чаще всего лимитируется содержание железа и меди (допустимый уровень — 10–4–10–6%). Другие примеси определяют реже, но для некоторых веществ необходим контроль их содержания на уровне 10–7%, который не обеспечивается традиционными методами эмиссионной спектроскопии и спектрофотометрии. Особенно успешно каталитические методы применяются для определения Co, Mn, V, Mo, W, Nb, Ta. Кроме того, при анализе веществ особой чистоты каталитические методы позволяют определять отдельные анионы, органические соединения в неорганических солях, отклонения от стехиометрии в составе соединений.

Для устранения мешающего влияния посторонних компонентов применяют традиционные для аналитической химии приемы отделения или маскирования мешающих примесей.[6][7]

Пояснение метода на примере церий-арсенитной реакции, которая катализируется осмием, рутением и иодидом: 
 
2Ce(SO4)2 + HAsO2 + 2H2O = Ce2(SO4)3 + H3AsO4 + H2SO4 
 
Так как иодид является катализатором реакции церия с арсенитом, скорость этой реакции будет возрастать с увеличением концентрации иодида. Ионы Аg+ обладают ингибиторным эффектом, блокируя катализатор. При введении в раствор ионов Аg+ происходит образование AgI , и концентрация I- падает, вызывая соответствующее уменьшение скорости церий-арсенитной реакции. При каталиметрическом титровании к анализируемому раствору, содержащему иодид -ион I- в церий-арсенитной смеси, несколькими порциями добавляют титрованный раствор AgNO3 и определяют скорость реакции. Точку эквивалентности находят из графика в координатах: объем раствора AgNО3 – скорость реакции, характеризуемая угловым коэффициентом dx/dt.

 Этим методом можно  оттитровывать иодид в очень разбавленных растворах (10-6 моль/л и меньше).[2]  

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Кинетические методы (в том числе и ферментативные) при условии строгого соблюдения условий проведения анализа не уступают другим методам по точности, достаточно экспрессны, легко поддаются автоматизации. В практике аналитической химии эти методы применяют:

• при анализе смесей близких по свойствам органических соединений (некаталитический вариант);
• при определении микроколичеств ионов 3d-элементов, группы платиновых металлов, ряда анионов (I- , Cl- , Br- ) и органических веществ в природных и промышленных объектах;

при определении присутствия токсичных и лекарственных препаратов, физиологически активных соединений в биологических объектах и объектах окружающей среды (ферментативные методы). 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. http://www.alnam.ru/book_a_chem1.php?id=58
2. http://www.coolreferat.com/кинетические методы анализа
3. http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/544.html
4. Яцимирский К.Б. «Кинетические методы анализа», стр. 52-60, 67.
5. Бендито Д., Сильва М. «Кинетические методы анализа в аналитической химии», стр. 8, 11, 35, 137.
6. http://www.bestreferat.ru/referat-121180.html
7. http://www.km.ru/referats/C052518DEBE84D16BA3BDBA94FA39A93