[Лекция][№1][2020.09.04]

Основной химической величиной является количество вещества (n), а основной единицей ее измерения - моль. По определению, 1 моль – это количество вещества, содержащее столько частиц, сколько атомов содержится в 12 г изотопно чистого простого вещества ¹²C. Оно составляет приблизительно 6.02214 · 10²³ частиц. Таким образом, по смыслу количество вещества есть число частиц, составляющих вещество.

Наряду с количеством вещества в химии широко используют и производные от него величины. Важнейшая из них - концентрация (c), представляющая собой количество вещества в единице объема V:

\(c=\frac{n}{V}\)

Наиболее употребительная единица измерения концентрации - моль/л (М). В дальнейшем все химические величины, как само количество вещества, так и производные от него, мы будем обозначать собирательным термином "содержание".

Из определения понятия "количество вещества" следует, что прямые, непосредственные измерения химических величин невозможны. Действительно, непосредственно измерить количество какого-либо вещества в образце означало бы пересчитать в нем поштучно все частицы определенного сорта, что технически неосуществимо. Однако существует множество физических величин, вполне доступных прямым измерениям и функционально связанных с содержанием вещества. Например, масса (m) любого чистого вещества пропорциональна его количеству:

\(m=nM\)

(коэффициент пропорциональности - молярная масса M ). При титровании количество определяемого вещества связано с объемом стандартного раствора титранта V_Т концентрации c_Т:

\(V_T=\frac{n}{c_T}\)

В окрашенных растворах существует связь между концентрацией светопоглощающего вещества и оптической плотностью A:

\(A=\varepsilon lc\)

(основной закон светопоглощения). И так далее. Таким образом, едва ли не любая механическая, оптическая или электрическая величина может при тех или иных условиях быть связанной с содержанием вещества и, следовательно, быть использованной для его определения. В общем случае такая физическая величина называется аналитическим сигналом (y). Функциональную связь между аналитическим сигналом и содержанием (например, концентрацией) можно представить как

\(y=f(c)\)

Функция f, связывающая содержание и аналитический сигнал, называется градуировочной функцией.

Общая схема измерения содержания вещества состоит в следующем.

1. Установление градуировочной функции f.

2. Измерение аналитического сигнала анализируемого образца y.

3. Нахождение по величине y с помощью функции f содержания определяемого компонента c.

Таким образом, все измерения химических величин являются косвенными, основанными на использовании градуировочной функции. Ввиду ключевой роли градуировочной функции в процессе химических измерений рассмотрим это понятие подробнее.

 

Если градуировочная функция линейна (y=bC+a), то коэффициент чувствительности - это тангенс угла наклона градуировочной прямой b. Чем выше коэффициент чувствительности, тем меньшие содержания вещества соответствуют одной и той же величине аналитического сигнала и тем выше, при прочих равных условиях, чувствительность методики в целом.