Степень чистоты вещества

В аналитической химии принципиальное значение имеет степень чистоты реактивов, используемых в анализе.

Чистота вещества — качество вещества, характеризуемое его химической однородностью (состав примесей).

Компоненты системы вещество (В) — примесь (П) подразделяются по величине массовой доли компонента В условно на три группы: основной компонент (В), примесь (П) и микропримесь (МП).

Основной компонент — вещество, содержание которого в равновесной системе вещество (В) — примесь (П) является наибольшим, условно оо (В) = 0,50 -5- 1,00.

Примесь (П) — вещество другого химического или изотопного состава или другой структуры по сравнению с основным компонентом. Содержание примеси намного меньше содержания основного компонента, условно со (В) ~ КНг- 1СН³.

Микропримесь (МП) — примесь, содержание которой составляет lO³ -г- 10-⁶. Эти предельные значения содержания микропримесей имеют ориентировочный характер и зависят от свойств компонентов системы вещество — примесь.

Степень чистоты вещества (символ s, единица — массовая доля) — отношение суммарного содержания нормируемых примесей к их общему числу:

где со (П) — содержание каждой примеси в массовых долях; N (U) — общее число нормируемых примесей.

Степень чистоты вещества — среднеарифметическое содержание нормируемых примесей. Например, в нитрате свинца найдено 10 примесей: Fe³⁺ — 0,001%; Cu²+ — 0,0005%; Са²⁺ — 0,01%; Na+— 0,001%; Cl- — 0,002%; Ag+ — 0,001%; CO§- — 0,1%; NH} — 0,005%; Mn²+— 0,003%; SO^" — 0,02%. Сумма со (П) = 1,43 • 10^-1 %, степень чистоты — 1,43 • 10^-2 %. При этом степень чистоты нитрата свинца определяют в основном примеси Ca²⁺, CO§-, SO^^_.

По степени чистоты вещества делятся на три группы: технические продукты, химические реактивы и особо чистые вещества.

К техническим продуктам относятся вещества, в которых содержание примесей от 1 до 10% и выше.

Группу химических реактивов составляют вещества с содержанием примесей от 10-⁵ до 1%. Химические реактивы подразделяют по степени чистоты на три вида: чистые вещества (марка «ч.», содержание основного компонента не ниже 98%, отдельных примесей — от 10-⁵ до 1%), чистые для анализа (марка «ч.д.а.», содержание основного компонента не ниже 99,9%, отдельных примесей — от 10^_5до 0,1%), химически чистые вещества (марка «х.ч.», содержание основного компонента не ниже 99,99%, отдельных примесей — от 10~⁵ до 0,01%).

Для оценки малых количеств веществ величины долей с, w и ф умножают на 10⁶ (миллионная доля, ppm), 10⁹ (миллиардная доля, ppb) или 10¹² (триллионная доля, ppt) (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Обозначения и единицы концентраций примеси.

При концентрации микропримесей меньше 10^-16— lO¹⁵ % вещества называются сверхчистыми. Возможность получения таких веществ проблематична, так как появление сверхчистого вещества сразу же вызывает возникновение самопроизвольного и необратимо протекающего интенсивного процесса растворения в этом веществе компонентов окружающей среды. В технике вещество считается чистым, если повторная очистка не изменяет его физических свойств. В аналитической химии чистым называется вещество, в котором современными методами не удается обнаружить примеси. Например, спектрально чистыми называются металлы, в которых примеси не обнаруживаются методом спектрального анализа. Анализ особо чистых веществ (ОСЧ) на содержание примесей практикуется в атомной, полупроводниковой и металлургической промышленности. Система их классификации по содержанию примесей состоит из буквенных обозначений и цифровых индексов. Например, если диоксид кремния имеет марку качества ОСЧ 10−5, то это означает, что он отнесен к категории особо чистых веществ, в нем нормируется присутствие десяти примесей, их суммарная массовая доля составляет 1 • 10^-5 % (второй индекс — цифра 5 — является отрицательным логарифмом суммарной массовой доли нормируемых десяти примесей). Если в особо чистом веществе присутствуют как органические, так и неорганические примеси, то марка качества, характеризующая особо чистое состояние вещества, усложняется. Например, некоторое вещество имеет марку качества ОСЧ 15−6, ОП 3−4. Аббревиатура ОП означает «органические примеси», цифровые индексы 3—4 имеют тот же смысл, что и индексы, следующие за аббревиатурой ОСЧ (три примеси, их суммарная массовая доля составляет 1 • lO-⁴ %).