Методы анализа в жидких средах, основанные на применении электрохимических преобразователей. Использование тепловых свойств веществ для измерения их концентраций. Методы измерения ионного тока. Способы ионизации молекул анализируемых соединений.
Аннотация к работе
Приборы, задачей которых является определение состава и концентрации веществ, широко применяются для контроля технологических процессов, в химических, биологических, геологических, космических исследованиях, в сельском хозяйстве, медицине, криминалистике и в ряде других областей. О масштабности аналитических измерений говорит тот факт, что только в химической промышленности необходимо производить анализ более 75 тысяч различных веществ и материалов. Регулирование ряда сложных технологических процессов по косвенным параметрам (расход, температура, давление) уже недостаточно эффективно - требуются быстродействующие и точные средства измерений, которые в составе автоматизированных систем управления технологическими процессами обеспечивали бы измерения параметров, непосредственно определяющих состав и свойства вырабатываемых материалов.Эти методы широко применяются для анализа веществ в жидких средах, для измерения концентраций ряда газов и влажности. При измерениях электрохимическими методами используются относительно простые средства измерений, выходным сигналом которых является электрический ток или напряжение. Метод широко применяется для измерения концентрации солей, оснований и кислот в жидких растворах и расплавах, для измерения солености воды для измерения концентрации газов по изменению электропроводимости раствора при поглощении им пробы анализируемого газа, а также для измерения влажности в твердых, газообразных и жидких средах. Приборы, основанные на этом методе, называются кондуктометрическими концентратомерами, соленомерами, кондуктометрическими газоанализаторами и кондуктометрическими влагомерами. Метод основан на измерении электропроводимости раствора, с которым реагирует определяемый компонент анализируемого газа.Для измерений концентраций веществ наиболее широкое применение получили методы и приборы, основанные на использовании тепловых, магнитных, диэлектрических свойств веществ. Тепловой метод анализа основан на зависимости тепловых свойств вещества, главным образом его теплопроводности, от его состава и концентрации отдельных компонентов, а также на определении температурных коэффициентов при различных физико-химических фазовых превращениях вещества. Термокондуктометрические газоанализаторы, или катарометры, особенно пригодны для анализа газов Н2, Не, С02, SO2, Cl2, которые значительно отличаются по теплопроводности от других газов, а также для измерения вакуума, т. е. абсолютной концентрации газов безотносительно к их составу. Чувствительные элементы R1 и R3 (рабочие терморезисторы) омываются анализируемой смесью; сравнит. терморезисторы R2 и R4 помещены в герметичные ячейки, заполненные сравнит. газом точно известного состава. Измерение влажности газа по точке росы заключается в определении температуры поверхности воды, при которой устанавливается динамическое равновесие между количеством влаги, испаряющейся с поверхности, и осаждаемой обратно из газа.Они широко применяются в вакуумметрах, ионизационных газоанализаторах, в масс-спектрометрах, а также для измерения аэрозолей, влажности газов и др. Наибольшее применение для целей анализа получили: а). ионизация газов электронами, возникающими вследствие автоэлектронной эмиссии (преобразователи с холодным катодом) и термоэлектронной эмиссии (преобразователи с горячим катодом); Наряду с указанными методами ионизации для анализа находят также применение и ряд других способов, таких, как окислительно-ионизационный, способ поверхностной ионизации, эмиссия положительных ионов, захват электронов, фотоионизационный и др. Ионизация атомов и молекул электронами, возникающими вследствие авто-и термоэлектронной эмиссии, широко применяется в вакуумметрах и масс-спектрометрических анализаторах. На 1-2 порядка больше чувствительность и верхний предел измерений у вакуумметров с магнитоэлектроразрядным датчиком, в котором под действием магнитного поля увеличивается длина пробега электронов и соответственно ионный ток.Метод основан на различии в затухании или скорости распространения ультразвуковых колебаний в различных жидкостях и газах, применяется для анализа бинарных газовых и жидких смесей, а также для измерения влажности. Приборы, в которых используется этот метод, обычно состоят из акустического или ультразвукового излучателя и приемника-преобразователя звуковых колебаний в электрические сигналы. К ним относятся методы ядерного магнитного резонанса (ЯМР), электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), СВЧ и микроволновая спектроскопия. В последнее время эти методы получили широкое распространение для исследования свойств ядер, молекул, кристаллов и для других физико-химических исследований. Метод ЭПР весьма сходен с методом ЯМР, но поскольку магнитный момент электрона примерно в 1000 раз больше магнитных моментов ядер, а спин электрона равен 1/2, то электронный резонанс обычно наблюдается в диапазоне сантиметровых и миллиметровых длин волн.Из многочисленных комбинированных методов для анализа многокомпонентных веществ наиболее широкое применение получил