Физико-химические основы процессов обработки воды

Абсолютные измерения – измерения, которые приводят к значению измеряемой величины, выраженному в ее единицах.

Абсорбционная спектроскопия – совокупность оптических методов количественного анализа, основанных на законе Бугера-Ламберта-Бера.

Абсорбция – избирательное поглощение вещества (абсорбента), объемом какого либо твердого или жидкого вещества (абсорбента). Силы взаимодействия молекул определяемого компонента с молекулами сорбента определяют успех разделения; они зависят от структуры и свойств как неподвижной фазы, так и самого компонента.

Адсорбционная окклюзия – окклюзия, возникающая при достаточно быстром росте кристаллов, когда загрязняющие примеси захватываются и окружаются быстро растущим кристаллом. Адсорбционная окклюзия подчиняется тем же правилам, что и поверхностная адсорбция, с той лишь разницей, что происходит не после осаждения, а в процессе выделения твердой фазы.

Адсорбция – процесс концентрирования вещества (адсорбента) на поверхности твердого или жидкого вещества, называемого адсорбентом.

Адсорбция в осаждении – изменение концентрации веществ или ионов на поверхности соприкосновения двух фаз (осадка и раствора). Один из видов осаждения. Адсорбция веществ на поверхности осадка происходит из-за неравноценности электростатического поля ионов внутри кристаллической решетки и на поверхности, где создается свободное силовое поле, способное притягивать к себе ионы и молекулы растворенных веществ. Количество адсорбированной примеси зависит от величины поверхности осадка (осадки с развитой поверхностью – аморфные и мелкокристаллические более загрязнены), концентрации адсорбирующейся примеси и температуры.

Аликвота – это точно известная часть анализируемого раствора, взятая для анализа.

Амперометрические ферментные электроды – электроды, основанные на изменении тока.

Аналитическая навеска – определенная часть пробы, используемая для выполнения единичного определения.

Аналитическая химия – наука, развивающая теоретические основы химического анализа и разрабатывающая методы определения химического состава веществ.

Аналитические группы ионов – классификация неорганических ионов по аналитическим группам, применяемая для удобства обнаружения, основанная на отношении катионов и анионов к действию групповых реагентов и на сходстве, а также различии растворимости образуемых ими соединений. Разработаны следующие схемы классификации катионов по аналитическим группам: сероводородная, кислотно-основная, фосфатно-аммиачная. В основе сероводородной классификации лежит различная растворимость сульфидов и карбонатов. Кислотно-основная классификация основана на различной растворимости хлоридов, сульфатов и гидроксидов в сильных и слабых кислотах и основаниях, а фосфатно-аммиачная классификация – на различной растворимости фосфатов в кислотах, щелочах, аммиаке.

Аналитический сигнал – физическая величина, функционально связанная с содержанием компонента. При обнаружении какого-либо вещества надежно фиксируют появление аналитического сигнала, при определении количества вещества измеряют величину сигнала. Функциональная зависимость аналитический сигнал – содержание устанавливается расчетным или опытным путем и может быть представлена в виде формулы, таблицы или графика. Важно при этом фиксировать полезный аналитический сигнал, равный разности измеренного аналитического сигнала и аналитического сигнала фона.

Аналитический сигнал в качественном анализе – видимый внешний эффект, сопровождающий аналитическую реакцию. К аналитическому сигналу в качественном анализе относят: выпадение осадка, выделение газа, изменение цвета раствора, окрашивание бесцветного пламени горелки, растворимость соединений в воде, кислотах, щелочах, органических растворителях, отношение к действию окислителей и восстановителей, образование кристаллов определенной формы и т.д.

Аналитический сигнал фона – это аналитический сигнал, обусловленный примесями определяемого компонента (в реактивах, растворителе), а также компонентов, мешающих определению (в том числе в матрице анализируемого образца). Задача аналитика состоит в том, чтобы максимально снизить величину аналитического сигнала фона и сделать стабильными и максимальными его колебания.

Аниониты – см. Иониты.

Арбитражный анализ – контрольный анализ при возникновении разногласий между поставщиком и потребителем, проводимый для установления соответствия сырья, готовой продукции нормам, государственным стандартам (ГОСТ).

Аргентометрия – титриметрический метод анализа, применяемый для определения концентрации галогенидов. Основными рабочими растворами аргентометрии являются растворы нитрата серебра, хлорида натрия и тиоционата калия или аммония.

Атомизатор вещества – источник возбуждения спектра. В пламенной фотометрии, например, пламя – наиболее простой и стабильный источник света.

Атомно-абсорбционная спектрометрия – метод, основанный на измерении поглощения резонансного излучения свободными атомами определяемого элемента в газовой фазе. В этом методе пламя является одним из способов атомизации. В качестве источников излучения чаще применяют специальные газообразные лампы с полным катодом. Изменяя материал катода, получают спектры испускания различных атомов.

Атомно-эмиссионная спектрометрия – метод атомного анализа, для получения аналитического сигнала использующий возбуждение электронных состояний в пламени или плазмах.

вещества, пристствующие в малом количестве, концентрируются в меньшем объеме или массе.

 аналитический сигнал, обусловленный примесями определяемого компонента и компонентов, мешающих определению

Бренстеда –Лоури теория – более общая теория кислот и оснований, предложенная в 1923 г. По этой теории, названной протолитической,  кислотами называют вещества способные отдавать протон (Н⁺) другому веществу, а основаниями – вещества способные принимать протон. Соединения, которые могут быть как кислотами, так и основаниями, называются амфипротными или амфолитами.

Броматометрия – титриметрический метод определения восстановителей с применением в качестве титранта раствора бромата калия. Броматометрическое титрование используют для определения олова(II), мышьяка(III), сурьмы(III), железа(II), пероксида водорода, нитритов, гидразина, щавелевой кислоты.

Бромометрия – титриметрический метод определения восстановителей с применением в качестве титранта раствора брома взаимодействующего с определяемым веществом. Метод применяется для определения различных органических веществ: анилина, фенола, резорцина, салицилатов и др.

Бумажная хроматография – способ распределительной хроматографии, основанный на применении в качестве носителя специальной хроматографической бумаги. Количественные определения выполняются по хроматографическим характеристикам – площади пятна на хроматограмме и интенсивности его окраски. Методом бумажной распределительной хроматографии успешно анализируют смеси катионов в неорганическом качественном анализе, смеси аминокислот и других органических кислот, смеси красителей и т.д.

Буферная емкость (p) – измеряется количеством сильного основания или кислоты, которое необходимо добавить к 1 л данного раствора, чтобы изменить рН на единицу. Буферная емкость зависит от концентрации сопряженной кислотно-основной пары, а также от отношения концентрации кислоты и сопряженного основания и достигает максимального значения, когда это отношение равно единице. В области максимального буферного действия буферная емкость раствора, содержащего слабую кислоту (НА) и ее соль (МА).

Буферный раствор – раствор, рН которого не изменяется при разбавлении или добавлении небольших количеств кислоты или основания. Лучшим является буферный раствор, содержащий высокие и приблизительно равные концентрации кислоты и сопряженного с ней основания. Буферный раствор с любым нужным рН можно приготовить смешением рассчитанных количеств подходящих сопряженных кислотно-основных пар. Буферную смесь можно приготовить: 1) из слабой кислоты и ее соли; 2) из слабого основания и его соли; 3) из средней (М₂А) и кислой (МНА) двухосновной кислоты; 4) из кислых солей (М₂НА и МН₂А) трехосновной кислоты. Буферующие растворы обычно получаются при кислотно-основном титровании слабых кислот или слабых оснований растворами щелочей или сильных кислот на одном из этапов титрования (до точки эквивалентности).

методы основанные на отклики живых организмов на состояние окружающей среды (на биологических явлениях и процессах)

Варианта – отдельное значение случайной величины, т.е. отдельное значение измерения аналитического сигнала или определяемого содержания, входящее в состав выборочной совокупности.

Вероятность доверительная (Р) – вероятность того, что измеренное, найденное путем анализа значение случайной величины отличается от ее среднего или истинного значения не более, чем на заданную величину.

Водородная (гидроксониевая) ошибка (Н₃О⁺-ошибка) – возникает при титровании сильной кислоты сильным основанием и при титровании слабого основания сильной кислотой. При рТ < рН в точке эквивалентности часть кислоты в первом случае останется неоттитрованной, количество ее и составит отрицательную Н₃О⁺-ошибку. При титровании слабого основания сильной кислотой и рТ < рН в точке эквивалентности, гидроксониевая ошибка будет положительна.

Водородный показатель рН – характеристика кислотности раствора, определяемая как отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода:

Вольтамперометрия – электрохимический метод анализа, основанный на поляризации микроэлектрода и регистрации кривых «ток-напряжение». В вольтамперометрии используют два электрода: рабочий (индикаторный) поляризуемый электрод с малой поверхностью и неполяризуемый электрод сравнения. Метод используется для определения малых количеств неорганических и органических веществ. Кадмий, кобальт, медь, свинец, марганец, олово, никель, цинк, железо, висмут, уран, ванадий и многие другие металлы могут быть определены в рудах, концентратах, сплавах и иных природных и технических объектах.

Воспроизводимость – характеристика качества измерений (определений), отражающая близость друг к другу результатов измерений (определений) одной и той же величины, полученных в разных местах, разными средствами и методами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям.

Вторичные стандарты – растворы, широко используемые в титриметрическом анализе веществ, которые сами по себе не отвечают требованиям, предъявляемым к исходным веществам. Они либо содержат примеси (например, NaOH содержит примесь Na₂CO₃), либо неустойчивы (тиосульфат натрия частично разлагается под действием СО₂ и т.д.) Из таких веществ готовят растворы примерно известной концентрации, а затем устанавливают их точную концентрацию (стандартизуют), оттитровывая раствором первичного стандарта.

Выборочная совокупность (выборка) – понятие математической статистики, используемое в качественном анализе, совокупность результатов измерения аналитических сигналов или определяемых содержаний, рассматриваемых как случайная выборка из генеральной совокупности, полученной в указанных условиях. Чем больше число измерений в выборке (ее объем), тем ближе она соответствует той генеральной совокупности, частью которой является.

Выделение – один из вариантов методов разделения или концентрирования, когда нужные компоненты выделяют в самостоятельную фазу или часть фазы.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) – вариант хроматографии где используются сорбенты  размером зерен 3–10 мкм, что обеспечивает быстрый массоперенос при очень высокой эффективности разделения. Разделение происходит за счет различной растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе, как правило, химически привитой к поверхности неподвижного носителя, и подвижной фазе – растворителе. Если привитая фаза – неполярный алкильный остаток от С₈ до С₁₈, а подвижная фаза более полярна, например, смесь метанола и ацетонитрила с водой, то метод носит название Ващено-фазной высокоэффективной жидкостной хроматографии (от обратного, по сравнению с таковым в классическом адсорбционном варианте, соотношение полярности сорбента и растворителя: полярный сорбент и неполярная подвижная фаза). ВЭЖХ широко применяется для идентификации, разделения, и определения самых различных веществ: оптически активных соединений, белков, нуклеиновых и аминокислот, полисахаридов, красителей, взрывчатых веществ, биологических сред, лекарственных препаратов.

Газовая хроматография – хроматографический метод анализа, в котором в качестве подвижной фазы применяется газ или пар. Газовая хроматография может быть подразделена на газо-адсорбционную (газотвердую) и газожидкостную. В первом случае неподвижной фазой служит твердое вещество – адсорбент, во втором – жидкость, распределенная тонким слоем по поверхности какого-либо твердого носителя (либо мелких зерен, либо стенок самой колонки). Методом газовой хроматографии анализируют нефтяные и рудные газы, воздух, продукцию химической промышленности, нефть и продукты ее переработки, многочисленные, металлоорганические соединения и т.д.

Генеральная совокупность – понятие математической статистики, используемое в количественном анализе, совокупность всех значений, полученных в результате многократных измерений одной и той же величины.

Гетерогенные мембранные электроды – это ионоселективные электроды с твердой мембраной из инертного носителя (парафина, коллодия, поливинилхлорида) с внедренным в него электроактивным соединением (малорастворимым неорганическим соединением, хелатом металла).

Гидроксильная ошибка (ОН-ошибка) – возникает, когда в конечной точке титрования в системе присутствует сильное основание – щелочь. Наблюдается при титровании сильной и слабой кислоты щелочью.

Гомогенные мембранные электроды – это ионоселективные электроды с твердой мембраной, обладающей малой растворимостью и ионным характером проводимости, в качестве которой используют тонкие (3 мм) пластинки кристаллических соединений.

Гравиметрическая форма – устойчивое соединение определенного состава, массу которого измеряют. Масса гравиметрической формы определяется погрешностью весов и оптимальной массой осаждаемой формы. 

где m – масса гравиметрической формы (г). Содержание определяемого компонента в гравиметрической форме должно быть как можно меньшим, т.к. в этом случае погрешность определения менее скажется на окончательном результате анализа.

Гравиметрический фактор (множитель) (F) – отношение относительных молярных (атомных) масс определяемого и взвешиваемого веществ.

Гравиметрия – совокупность методов количественного определения, основанных на измерении массы вещества. Определяемый компонент выделяют из раствора чаще всего в виде малорастворимого соединения (метод осаждения – осаждаемая форма) или летучего соединения (метод отгонки). Затем осаждаемую форму переводят в гравиметрическую форму, массу которой измеряют. Например, при определении ионов Са²⁺, осаждаемая форма СаС₂О₄, гравиметрическая – СаО. Методы гравиметрии, обладающие высокой точностью определения (относительная погрешность измерения массы 0,1–0,01 %), относятся к арбитражным методам анализа. Гравиметрически можно определить содержание одного или нескольких компонентов в анализируемом образце, провести полный элементный анализ химического соединения. Данные гравиметрического анализа могут служить для установления формулы соединения.

Графитовая печь – специальная кювета, используемая в атомно-абсорбционном анализе, в которую вводят небольшое количество пробы (капля раствора); при нагревании печи вещество испаряется и атомизируется.

Грубые промахи – ошибки определения, обусловленные несоблюдением методики анализа и некомпетентностью химика – аналитика.

Групповое концентрирование – процесс, при котором за один прием выделяется несколько компонентов. Используется в многоэлементных методах определения (атомно-эмиссионная и рентгенофлуоресцентная спектрометрия, искровая масс-спектрометрия и т.д.). Концентрирование достигается в результате использования следующих свойств макро- и микрокомпонентов: растворимости, сорбции, электрохимических характеристик, температуры кипения, сублимации, агрегатного состояния и т. д.

Декантация – прием промывания мелкокристаллических, аморфных осадков используемый в гравиметрии. Перед перенесением на фильтр взмучивают осадок с промывной жидкостью, после отстаивания сливают прозрачную жидкость над осадком через фильтр.

Детектирование – термин, используемый часто в том же смысле, что и обнаружение. Под детектированием понимают обнаружение или определение вещества, осуществляемое непрерывно, в потоке газа или жидкости, например, в методах хроматографии.

Детектор – устройство (компонент хроматографа), регистрирующее во времени содержание хроматографируемого компонента в подвижной фазе на выходе из колонки.

Диапазон определяемых содержаний – предусмотренная данной методикой область значений определяемых содержаний. Диапазон определяемых содержаний может задаваться граничными значениями аналитического сигнала.

Диметилглиоксим (реактив Чугаева) – органический реагент, имеющий большую аналитическую ценность, как лучший осадитель никеля при анализе различных технических и природных объектов.

Дисперсия (d² – для генеральной и S² – для выборочной совокупностей) – математическое ожидание квадрата отклонения значений случайной величины от ее истинного значения.

Дистанционный анализ – анализ на расстоянии. Важное практическое значение имеет дистанционный анализ, когда анализируются препараты высокой радиоактивности, токсичности, а также при анализе морских вод на больших глубинах и т.д.

Дифференциальная спектрофотомерия – оптический физико-химический метод анализа в котором при измерении оптической плотности в качестве раствора сравнения используют один из растворов с достаточным поглощением, а не растворитель или раствор, содержащий все компоненты, кроме определяемого. При таком относительном измерении наименьшая ошибка наблюдается, если концентрации испытуемого раствора и раствора сравнения близки.

Дихроматометрия – титриметрический метод определения веществ, основанный на реакции их окисления дихромат-ионами. Прямым дихроматометрическим титрованием можно определять ряд восстановителей: железо(II), сульфиты, иодиды, арсениты, аскорбиновую кислоту, метанол, суммы окисляющихся веществ в воде (окисляемость) и т.д.

Длина волны – измеряется в нанометрах (нм, он равен 10^–9 м) или (что то же) в миллимикронах (ммк, они численно равны). Другая единица – ангстрем , равный 10^–8 см; 1 ммк = 1 нм = 10 .Свет с l < 200 нм соответствует «вакуумной» УФ-области; с l в интервале 200-400 нм – УФ-области; с l в интервале 400-800 нм – видимой области; ИК-область соответствует l > 800 нм.

Доверительные границы – каждому значению доверительной вероятности соответствуют свои доверительные границы возможных отклонений результатов от среднего. Для вероятности 0,95, например, такие отклонения не превышают ±2d.

Дробный анализ – метод качественного анализа, основанный на применении реакций (специфических и избирательных), при помощи которых можно в любой последовательности обнаружить искомые ионы в отдельных порциях исследуемого раствора, не прибегая к определенной схеме (систематическому анализу) обнаружения ионов. Дробный анализ дает возможность быстро определять ограниченное число (от одного до пяти) ионов, содержащихся в смеси, состав которой приблизительно известен.

Емкостный ток – обусловлен образовавшимся у электрода двойным слоем, который можно рассматривать как конденсатор. Приложенное напряжение поляризует только рабочий микроэлектрод (Е_с = –Е). Для того чтобы зарядить его до этого потенциала, следует подвести определенный заряд, необходимый для образования двойного электрического слоя на границе поверхностности микроэлектрода с раствором. Этот ток не связан с электродной реакцией, подчиняющейся законам Фарадея, поэтому его называют нефарадеевским, емкостным (конденсаторным) или током заряжения. Емкостный ток зависит от химической природы ионов и других веществ. При низких концентрациях деполяризатора (<10^–5 моль/л) ток, обусловленный электродной реакцией, настолько мал, что становится соизмеримым с емкостным током.

Жесткость воды – свойство природной воды, обусловленное присутствием в ней растворенных солей кальция и магния. Различают карбонатную, некарбонатную и общую жесткость. Карбонатная жесткость обусловлена содержанием в воде растворенных гидрокарбонатов кальция и магния. Некарбонатная жесткость обусловлена содержанием хлоридов и сульфатов магния и кальция. Общая жесткость – суммарное содержание всех солей кальция и магния.