Физико-химические основы процессов обработки воды

Свет – электромагнитное излучение с различными длинами волн (или поток фотонов с различной энергией).

Силы Ван-дер-Вальса – силы, которые при сближении атомов или молекул вызывают их отталкивание или протяжение при отсутствии химической связи Они обусловливают межмолекулярное взаимодействие и подразделяются на ориентационные, индукционные и дисперсные. Ориентационное взаимодействие связано с силами, которые действуют между полярными молекулами, т.е.обладающими постоянными электрическими моментами диполей. Индукционное взаимодействие осуществляется за счет сил, действующих между полярной и неполярной молекулами, а также между двумя полярными молекулами, в которых в результате поляризации появляется наведенный электрический момент диполя. Дисперсионное взаимодействие возможно между неполярными молекулами – это взаимодействие мгновенных электрических моментов диполей.

Синергизм – совместное действие двух реагентов, создающих больший эффект, чем сумма эффектов каждого из них. В хелатных экстракционных системах часто наблюдается синергическое увеличение коэффициента распределения, если два реагента взаимодействуют с ионами металла с образованием более легко экстрагируемых смешаннолигандных соединений по сравнению с обычными хелатами.

Систематические погрешности – это погрешности, вызываемые известными причинами или причинами, которые можно установить при детальном рассмотрении процедуры химического анализа. Поскольку систематические погрешности не единичны, результат анализа может включать как положительную, так и отрицательную суммарные систематические погрешности.

Систематический анализ – метод качественного анализа, включающий определенную последовательность обнаружения индивидуальных ионов после того, как все другие ионы, мешающие обнаружению, будут предварительно обнаружены и удалены из раствора. Отдельные группы ионов выделяют, используя сходство и различия свойств ионов в отношении групповых реагентов. Группы ионов подразделяют на подгруппы, а в пределах данной подгруппы – на индивидуальные ионы, которые и обнаруживают при помощи характерных (частных) реакций. Для проведения систематического анализа берут одну большую пробу анализирующего раствора, используя, наряду с реакциями обнаружения, также и реакции отделения одних ионов от других.

Ситовая хроматография – вариант распределительной хроматографии, в котором элементарным актом является экстракция компонентов смеси в органическую фазу, закрепленную тонким слоем на инертном носителе. В этом случае при пропускании через колонку с определенной скоростью водного раствора, содержащего экстрагируемые элементы, осуществляется обычная экстракция в органическую фазу с одновременным хроматографированием. Материал колонки – различные модифицированные (гиброфобизированные) силикагели или фторопласты. Элементарные акты экстракции-реэкстракции осуществляются огромное число раз так, как это происходит с элементарными процессами сорбции-десорбции в других вариантах хроматографии. Разделение происходит из-за различия в экстракционных свойствах. Например, выделение золота из природных вод, содержащих ионы других металлов, можно провести с помощью нефтяных сульфидов, нанесенных на таблетки из пористого фторопласта; в кислой среде (0,5 М соляная кислота) в колонке задерживаются лишь золото и палладий.

Скачок на кривых титрования – крутая часть кривой титрования, заключенная между двумя пологими частями. Скачок соответствует резкому изменению измеряемого параметра (свойства) системы вблизи эквивалентности. Скачок на кривой титрования начинается, когда система недотитрована на 0 % (титровальная доля ¦ = 0,999), и кончается, когда система перетитрована на 0,1 % (титровальная доля ¦ = 1,001). Величина скачка на кривых титрования зависит от следующих факторов: температуры, концентрации определяемого соединения и природы титруемых соединений.

Случайные погрешности – не имеют видимой причины. Оценку случайных погрешностей проводят на основе теории математической статистики.

Совместные измерения – одновременные измерения двух или нескольких неоднородных величин для установления зависимости между ними.

Солевой эффект – явление повышения растворимости осадка в присутствии растворов сильных электролитов.

Соосаждение – процесс захвата образующимся осадком тех посторонних компонентов, которые находятся в растворе и в данных условиях применяемыи осадителем не осаждаются. Соосаждение – один из источников погрешностей гравиметрических определений. В зависимости от того, где находится соосажденная жидкость (на поверхности или внутри частиц осадка) различают адсорбцию и окклюзию. Уменьшить соосаждение можно выбором рационального хода анализа (осаждать в первую очередь микрокомпонент, например), соответствующим выбором осадителя (при осаждении органическими осадителями наблюдается меньшее осаждение), подбором условий осаждения (порядок сливания реагентов, концентраций, температуры и скорости прибавления осадителя), заменой одних ионов на другие, связыванием соосаждаемых ионов в прочный и менее соосаждающийся комплекс, тщательным промыванием осадка, путем переосаждения.

Сорбция (буквально – поглощение) – процесс взаимодействия вещества (с о р б а т а) с поверхностью или объемом другого вещества (с о р б е н т а). Процесс, обратный сорбции, называется д е с о р б ц и е й. Сорбцию могут вызывать силы Ван-дер-Ваальса, водородные и химические связи.

Спектр поглощения – можно получить, если на пути электромагнитного излучения поместить вещество, поглощающее лучи определенных длин волн.

Спектрофотометрическая реакция – реакция, в результате которой образуются окрашенные соединения, т.е. специфически поглощающие в УФ-, ИК- и в видимой областях спектра.

Спектрофотометрия – оптический метод анализа, основанный на избирательном поглощении электромагнитного излучения однородными нерассеивающими системами в ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) областях спектра.

Средне-взвешенное значение (Х_взв) – среднее значение n случайной величины, учитывающее статистический вес (w_i) каждого из значений и вычисляемое по формуле:

Х_взв. = ()

Среднее значение – представляет оценку положения центра рассеяния вариант, составляющих выборку.

Стандартизация – процесс определения точной концентрации вторичного стандартного раствора титрованием первичным стандартом. Стандартизацию проводят двумя способами: способом пипетирования, если используют для титрования определенный объем первичного стандарта, и способом отдельных навесок, когда для каждого титрования берется определенная навеска исходного вещества. Метод пипетирования быстрый, но по сравнению со способом отдельных навесок, менее точный из-за дополнительных погрешностей, связанных с применением пипетки и мерной колбы. Титр и титр по исходному веществу – способы выражения концентрации растворов и титриметрии.

Стандартное или среднее квадратичное отклонение (S или d) – положительное значение корня квадратного из значения дисперсии.

Стандартный образец – это образец с установленными в процессе метрологической аттестации значениями одной или более физических величин, характеризующими свойства или состав данного вещества или материала. Стандартные образцы играют роль меры свойства или состава конкретного вещества и вносятся в государственный реестр стандартных образцов.

Стандартный раствор (титрант) – раствор с точно известной концентрацией, применяемый для титрования. Точность, с которой известна его концентрация, ограничивает точность титриметрического определения в целом.

Старение осадка – самопроизвольный рост крупных кристаллов за счет растворения мелких. При этом происходит частичное очищение от адсорбированных примесей, совершенствование кристаллической структуры. Для аморфных осадков эти процессы не наблюдаются, т. К. первичные частицы имеют практически одинаковый размер.

Стеклянный электрод – представляет собой трубку с небольшим стеклянным шариком из рН-чувствительного стекла на конце, заполненную раствором хлористоводородной кислоты с определенной концентрацией, в который погружен внутренний электрод сравнения, обычно хлорсеребряный или каломельный.

Степень извлечения R – безразмерная величина, показывающая, какая доля абсолютного количества вещества сосредоточена в концентрате (экстракте).

Степень оттитрованности (¦) (титровальная доля) – отношение количества эквивалентов титранта, ушедшего на титрование в любой момент титрования, к исходному количеству эквивалентов определяемого вещества

¦ = ,

где С_Т и С₀ – концентрации растворов титранта и титруемого вещества соответственно; V₀ – исходный объем титруемого вещества; V_Т – добавленный объем титранта.

В начале титрования ¦ = 0, до точки эквивалентности ¦ < 1 (т.е. раствор недотитрован), за точкой эквивалентности ¦ > 1 (т.е. раствор перетитрован) ¦ = 1 соответствует точке эквивалентности.

Стилоскопы – приборы для визуального спектрального анализа, диспергирующим элементом в них являются стеклянные призмы.

Сухая минерализация (сухое озоление) – метод разложения органических веществ, осуществляемый с помощью окислителей, в качестве которых чаще используют воздух, реже чистый кислород или хлор. Сухое озоление проводят при умеренных температурах (400–500 °С). Метод не требует реактивов что, несомненно, является его достоинством. Недостатком этой процедуры является возможность потери летучих форм анализируемых компонентов.

Сходимость – характеристика качества измерений (определений), отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполняемых повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом, в одинаковых условиях.

титрант с точно известной концентрацией

Теоретических тарелок метод – теория хроматографического процесса Мартина и Синджа. По этой теории хроматографическая колонка делится на ряд элементарных участков – «тарелок» и предполагается, что на каждой тарелке очень быстро устанавливается равновесие между сорбентом и подвижной фазой. Каждая новая порция газа-носителя вызывает смещение этого равновесия, вследствие чего часть вещества переносится на следующую тарелку, на которой, в свою очередь, устанавливается новое равновесное распределение и происходит перенос вещества на последующую тарелку. В результате этих процессов хроматографируемое вещество распределяется на нескольких тарелках, причем на средних тарелках его концентрация оказывается максимальной по сравнению с соседними тарелками. Теория тарелок позволяет рассчитать важные количественные характеристики хроматографического процесса.

Термогравиметрия – метод термического анализа, основанный на регистрации зависимости массы вещества от температуры. Применяется в тех случаях, когда образец при нагревании выделяет или поглощает газообразные вещества. Установка для термогравиметрии состоит из весов непрерывного взвешивания, печи, приборов, регистрирующих температуру, и программного регулятора температуры. Возможны два способа проведения термогравиметрии: изотермический – при постоянной температуре, и динамический – при изменении температуры во времени.

Технические измерения – измерения, осуществляемые при помощи рабочих средств измерения с целью контроля и управления научными экспериментами, контроля параметров изделий технологических процессов, контроля загрязненности окружающей среды.

Титр (Т) стандартного раствора (А) – это масса вещества (в граммах), содержащаяся в одном миллилитре данного раствора – Т_А, г/мл.

Титр по определяемому веществу – это масса определяемого вещества, с которой реагирует один миллилитр данного раствора – Т_А/В, г/мл. Например, = 0,0018 г означает, что 1 мл раствора НСl реагирует с 0,0018 г карбоната натрия. Выражение концентрации через титр по определяемому веществу используют при массовых определениях одного и того же вещества.

Титрование – процесс постепенного прибавления любого раствора с точно известной концентрацией (титранта) к раствору вещества неизвестной концентрации (или наоборот).

Титрование по заместителю – один из способов титрования, когда после реакции определяемого вещества с избытком вспомогательного реагента оттитровывают продукт реакции, количество эквивалентов которого в точности равно количеству эквивалентов определяемого вещества.

Точка эквивалентности – обнаружение момента окончания реакции между определяемым веществом и титрантом. Для ее определения наблюдают за изменением физического свойства, связанного с эквивалентностью. Это изменение становится заметным лишь в конечной точке титрования. Разность объемов в точке эквивалентности и конечной точке мала, но она существует из-за неадекватности изменения физического свойства и нашей способности наблюдать его. Чаще всего для определения точки эквивалентности применяют индикаторы.

Точность измерения – характеристика качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности его результата (чем меньше погрешность измерения, тем больше его точность).

Трехфазная экстракционная система – система, в которой после установлении равновесия получают две органические и одну водную фазы: основная органическая фаза (средний слой); вторая органическая фаза небольшого объема (нижний слой), содержащая 95–98 % извлекаемых компонентов; водная фаза (верхний слой).

Турбидиметрия – метод, основанный на измерении степени ослабления светового потока суспензией малорастворимого соединения.

Ультрамикроанализ – основан на использовании очень малых количеств вещества (<10^–4 г) и малых объемов растворов (10^–3–10^–6 мл.). Почти все операции проводят под микроскопом.

Условие образования осадка – вещество АВ выделяется из жидкой фазы в твердую из насыщенных или пересыщенных растворов, т.е. когда

а_А×а_В ³ К_S,АВ,

где а_А и а_В – активности катиона и аниона, К_S,АВ – константа растворимости вещества АВ. В процессе осаждения выделяют две стадии: образование центров кристаллизации (1) и рост частиц (2).

Фазовый анализ – методы определения количества простых и сложных веществ в анализируемом материале.

Фактор разделения (S) двух компонентов А и В – это отношение

D_А / D_в, причем D_А > D_в.

Ферментные электроды – электроды, содержащие тот или иной электрохимический датчик, слой иммобилизованного, т.е. переведенного в нерастворимое в воде состояние, фермента и полупроницаемую мембрану, отдаляющую ферментный слой от анализируемого раствора и препятствующую переходу фермента в пробу. Ферментные электроды обладают высокой селективностью, вследствие высокой избирательной деятельности иммобилизованного фермента, могут быть использованы для определения как продуктов реакции, так и любого участвующего в этой реакции вещества.

Фиксанал – заполненная ампула, в которой находится определенное количество соответствующего вещества. Фиксаналы используются для приготовления растворов первичных стандартов. Ампулу разбивают над воронкой, помещенной в мерную колбу, вещество смывают дистиллированной водой и раствор доводят до метки.

Фильтрация – процесс движения жидкости или газа через пористую среду, сопровождающийся отделением взвешенных частиц, содержащихся в атмосферном воздухе и воздушной среде рабочей зоны. С помощью фильтрации можно также выделить частицы из аэрозолей, растворов и даже из коллоидных растворов (ультрафильтрация, осуществляемая через полупроницаемые мембраны с величиной пор 10^–2 – 10^–1 мкм).

Флотация – процесс, при котором суспендированные и растворенные вещества селективно концентрируются на поверхности раствора при пропускании через него восходящего потока пузырьков газа. Гидрофобные вещества с пузырьками газа всплывают на поверхность раствора. При флотации гидрофильных веществ им придают гидрофобные свойства, например, добавлением к раствору поверхностно-активных веществ. При ионной флотации концентрируемые вещества растворяются в несмешивающихся с водой органических растворителях, помещенных на поверхности раствора. Неорганические или органические осадки, находящиеся в водном растворе, флотируют с помощью поверхностно-активных противоположного заряда или без них (флотация после осаждения). Микрокомпоненты чаще всего соосаждают с небольшим количеством осадка-носителя, который и флотируют. Степень абсолютного концентрирования микрокомпонентов флотационным способом очень велика.

Флюидная хроматография (или хроматография сверхкритической жидкости) – разновидность метода, в котором процесс протекает при сверхкритических условиях, вследствие чего газ-носитель ведет себя подобно жидкости.

Фотоколориметрия – метод определения концентрации по светопоглощению, измеренному фотоэлектроколориметром.

Функциональный анализ – совокупность физических и химических методов анализа, применяя которые можно качественно и количественно определять в органических соединениях реакционноспособные группы атомов – функциональные группы.

Флуориметрия – оптический метод анализа, основанный на использовании флуоресценции определяемого вещества, возбуждаемой энергией излучения в УФ и в видимой области спектра.

Фосфоресценция – свечение, продолжающееся некоторое время после прекращения действия источника возбуждения. Длительность послесвечения составляет 10^-2-10^-3 с.

запаянная ампула, в которую помещено точно 0,1 моля вещества. При растворении содержимого фиксанала в 1 л воды получают 0,1 н. раствор.

Хелаты – координационные соединения с одним или несколькими циклами. Типичными хелатами являются соединения ионов металлов с комплексонами, имеющие большое значение в современной аналитической химии.

Химические методы обнаружения – основаны на использовании аналитических реакций, причем аналитический сигнал наблюдают главным образом визуально.

Химический анализ – совокупность готовых приемов анализа, в результате которых устанавливается химический состав анализируемого объекта. Химический анализ может быть осуществлен различными по своей природе методами – химическими, физико-химическими, физическими, биологическими.

Химическое модифицирование поверхности сорбента – осуществляется с помощью химических реакций, например, в случае силикагеля с силанольными и силоксановыми группами. Гидрофобизацию поверхности проводят с различными алкил-, алкенил- и арилхлорсиланами (прививка органических модификаторов с концевыми гидрофильными группами к поверхности силикагеля). Принцип химического модифицирования поверхности применяют и в других областях аналитической химии, например, для создания химически модифицированных электродов. Химическими связями «прививают» жидкую фазу к носителю таким образом, чтобы унос ее стал физически невозможным, т.е. превращают носитель и фазу в одно целое – в так называемый привито-фазный сорбент. Различают нормально-фазную распределительную хроматографию с привитыми фазами и обращено-фазную. Неподвижную фазу и растворитель обычно подбирают таким образом, чтобы они были практически взаимно нерастворимы.

Хроматография – термин, относящийся как к самому процессу разделения и определения, так и к научной дисциплине, изучающей этот процесс, использующей и разрабатывающей соответствующую аппаратуру и приемы. Как процесс, хроматография основана на перемещении дискретной зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке п о д в и ж н о й  ф а з ы и связана с многократным повторением актов сорбции и десорбции. Другими словами, хроматографический процесс осуществляется при сорбционном распределении вещества между двумя фазами, одна из которых перемещается относительно другой, имеющей большую поверхность контакта.

Цианометрия – титриметрический метод, основанный на использовании реакций образования растворимых, устойчивых, слабо диссоциирующих комплексов металлов, содержащих в качестве лигандов цианогруппы СN^-, например серебра, цинка, ртути, кобальта, никеля.