Metody miareczkowe

Obszernym działem analizy ilościowej jest analiza objętościowa, nazywana także miareczkową. Jej istotą jest wyznaczenie zawartości analitu w badanym materiale poprzez dodawanie do jego roztworu równoważnej ilości roztworu odczynnika miareczkującego, detekcji wizualnej lub instrumentalnej oraz dokładnym pomiarze objętości zużytego titrantu. Nie wszystkie metody miareczkowe są uznawane za bezwzględne z uwagi na sposób prowadzenia miareczkowania. W miareczkowaniach bezpośrednich stosowany jest jeden mianowany rozwór odczynnika miareczkującego, tzw. titrant. Technikami bezpośrednimi nie są miareczkowania podstawieniowe (np. jodometria), które polegają na odmiareczkowaniu produktu reakcji składnika oznaczanego z odczynnikiem oraz miareczkowania odwrotne, gdzie odmiareczkowuje się nadmiar titrantu odpowiednio dobranym roztworem mianowanym. Wśród bezpośrednich metod miareczkowych wyróżnia się przede wszystkim: alkacymetrię, manganometrię, argentometrię oraz kompleksometrię. Co ważne, w bezpośrednich technikach miareczkowych mogą znaleźć zastosowanie tylko te reakcje, które spełniają określone warunki – takie, które zachodzą szybko, nawet po dodaniu niewielkiej ilości odczynnika, przebiegają stechiometrycznie (ściśle według jednego równania reakcji) oraz istnieje możliwość zaobserwowania punktu końcowego miareczkowania. Wydawać by się mogło, że metody miareczkowe obecnie nie mają dużego znaczenia. W istocie w większości przypadków tak jest, ponieważ dostępnych jest wiele rozwiązań analitycznych, które są szybsze, wydajniejsze i skuteczniejsze. Należy jednak pamiętać, że metody miareczkowe nie odeszły w zapomnienie i nadal są z powodzeniem wykorzystywane chociażby w kontroli jakości do oznaczania chlorków, zasadowości ogólnej czy twardości.

Grawimetria

Grawimetria, czyli inaczej analiza wagowa, jest najstarszym działem analizy ilościowej. Jej istota opiera się na wytrąceniu analitu z roztworu w postaci trudno rozpuszczalnego osadu, a następnie pomiarze jego masy po uprzednim wysuszeniu lub wyprażeniu. Analiza wagowa zaliczana jest do metod bezpośredniego oznaczania składników w próbce. Nie wymaga stosowania wzorców czy kalibracji układu. Aby otrzymany osad mógł zostać wykorzystany w analizie ilościowej, muszą być spełnione określone warunki. Jednym z podstawowych jest dodanie do roztworu oznaczanego składnika nadmiaru czynnika strącającego tak, aby mieć pewność, że nastąpiło ilościowe strącenie analitu. Odczynnik strącający musi reagować z wybranym jonem ściśle według jednej reakcji, a powstałe kryształy nie powinny reagować z nadmiarem odczynnika strącającego. Analiza wagowa jest dokładną techniką analityczną (współczesne wagi analityczne są w stanie coraz precyzyjniej wskazać masę próbki), jednak niewątpliwie długotrwałą. Obecnie często zastępowana jest innymi metodami fizykochemicznymi lub fizycznymi, które pozwalają na znacznie szybsze uzyskanie wyniku. Grawimetria stanowi jedną z pierwszych technik stosowanych w ilościowej analizie chemicznej i nadal jest ważnym narzędziem we współczesnych laboratoriach analitycznych. Jest stosowana w kontroli jakości składników surowców i produktów przemysłowych lub do badania próbek geologicznych. Ponadto tą metodą oznacza się nadal takie pierwiastki jak nikiel, bar czy wapń.

Kulometria

Kulometria należy do szerokiej grupy metod analizy elektrochemicznej. Polega ona na wyznaczeniu masy badanej substancji na podstawie zmierzonego ładunku elektrycznego,, potrzebnego do zmiany jej stopnia utlenienia. W kulometrii praktyczne zastosowanie mają prawa Faraday'a mówiące, że masa produktu elektrolizy jest proporcjonalna do ilości przepłyniętego ładunku oraz że ładunek potrzebny do wydzielenia 1 mola elektronów jest równy stałej Faraday'a. W kulometrii mierzony jest bezpośrednio ładunek, który został wykorzystany przez analit do zmiany stopnia utlenienia lub wartość ta jest wyznaczana w trakcie miareczkowania kulometrycznego. Kulometria jest obecnie coraz rzadziej stosowana, mimo że jest to dobra i dokładna metoda bezpośredniego oznaczania ilościowego wybranych substancji. Za jej pomocą można analizować próbki gazowe, ciekłe i stałe. Jest szczególnie użyteczna, gdy zachodzi konieczność zastosowania w analizie titrantów, które są trudne w przygotowaniu i przechowywaniu w postaci mianowanych roztworów. Stosując automatyczne analizatory kulometryczne, pojedyncza analiza zajmuje tylko kilka minut. Kulometria jest wykorzystywana m.in. do oznaczania siarczków, chlorków, węgla, krzemu czy fosforu. Miareczkowanie kulometryczne może zostać wykorzystane np. do wyznaczania stałych równowagi reakcji kwasowo-zasadowych, a także równowag w reakcjach kompleksowania.