Что значит элементный состав
Элементный анализ
Элементный анализ — качественное обнаружение и количественное определение содержания элементов и элементного состава веществ, материалов и различных объектов. Это могут быть жидкости, твердые материалы, газы и воздух. Элементный анализ позволяет ответить на вопрос — из каких атомов (элементов) состоит анализируемое вещество.
Элементный анализ является одной из важнейших задач в любой научно-исследовательской лаборатории, институте, университете. Элементный состав вещества необходимо знать на любом производстве с целью контроля используемого сырья, контроле производства, а также готовой продукции. Черная и цветная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка, агропромышленность, геология, горно-добывыющая промышленность и многое другое практически невозможно без аналитической лаборатории. Элементный анализ имеет важнейшее значение в аналитической химии. Во время научных исследований очень важно иметь точную картину состава вещества с целью контроля цепи превращений химических реакций.
В самом начале становления метода элементный анализ был только качественным. Исследователи оценивали растворимость проб в инертных или химически активных растворителях, либо по объему выделения газов, либо устойчивость при нагревании, изменении цвета, окраса пламени, изменения фазового состояния и т. п. То есть использовались в основном физически ощутимые параметры, которые человек мог проанализировать самостоятельно без дополнительных приборов.
В настоящее время с развитием научного прогресса на первый план вышли инструментальные количественные методы на основе современных физико-химических методов анализа.
Количественный элементный анализ основан на измерении физических свойств изучаемых материалов в зависимости от содержания определяемого элемента: интенсивности характерных спектральных линий, значения ядерно-физических или электрохимических характеристик и т. п. Первыми методами количественного элементного анализа были гравиметрия и титриметрия, которые и сейчас по точностным характеристикам часто превосходят инструментальные методы. По точности с ними успешно конкурируют только кулонометрия и электрогравиметрия.
Элементный анализ важен в эколого-аналититическом и санитарно-эпидемиологичском контроле, анализе продуктов питания и кормов, металлов и сплавов, неорганических материалов, особо чистых веществ, полимерных материалов, полупроводников, нефтепродуктов и др., в научных исследованиях.
Методы элементного анализа
Среди инструментальных методов анализа широко распространены рентгенофлуоресцентная, атомно-эмиссионная (в том числе с индуктивно-связанной плазмой), атомно-абсорбционная спектрометрия, спектрофотометрия и люминесцентный анализ. Электрохимические методы (полярография, потенциометрия,вольтамперометрия и др.), масс-спектрометрия (искровая, лазерная, с индуктивно-связанной плазмой и др.), различные варианты активационного анализа. Методы локального анализа и методы анализа поверхности (электроннозондовый и ионнозондовый микроанализ, оже-электронная спектроскопия и т. п.) и др.
При выборе метода и методики анализа учитывают структуру анализируемых материалов, требования к точности определения, пределу обнаружения элементов, чувствительности определения, селективности и специфичности, а также стоимость анализа, квалификацию персонала, скорость проведения анализа, уровень необходимой пробоподготовки и наличие необходимого оборудования.
Например, при анализе металлов и сплавов с точностью порядка 0,01 % оптимальным выбором является искровой опто-эмиссионный спектрометр, как анализатор, определяющий основные элементы, используемые в сталях (углерод, кремний, марганец, молибден, ванадий, железо, хром, никель и др). Для менее точного анализа марок сталей и сплавов удобно использовать портативный рентгенофлуоресцентный спектрометр. Для анализа цемента, бетона, руды одним из надежных решений является волнодисперсионный рентгенофлуоресцентный анализатор. Для исследования стекла и керамики хорошо подходит лазерный оптико-эмиссионный спектрометр. Атомно-абсорбционный спектрометр позволяет анализировать практически любые вещества с хорошей точностью. Минусом метода являются высокие требования к пробоподготовке и большое время анализа. Спектрофотометр широко применяется при анализе жидкостей.
При определении следов элементов нередко прибегают к их предварительному концентрированию. Помехи, связанные с матричным составом и взаимным влиянием аналитических сигналов элементов друг на друга, уменьшают, прибегая к их разделению. В некоторых случаях помехи могут быть значительно уменьшены благодаря рациональному выбору условий инструментального анализа и создания необходимого программно-математического обеспечения. Например, рентгенофлуоресцентный спектрометр позволяет определять содержание вредных тяжелых металлов в воде после концентрирования и осаждения на специальных фильтрах, что позволит проводить анализ на уровне предельно допустимых концентраций
10 −8 %. Но самым точным методом для определения следов элементов является спектрометр индуктивно-связанной плазмы, определяющий 10 −8 % — 10 −9 % практически по любому элементу.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ (ЭЛЕМЕНТНЫЙ) СОСТАВ
Смотреть что такое «ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ (ЭЛЕМЕНТНЫЙ) СОСТАВ» в других словарях:
элементный состав органической массы угля — Ндп. элементарный состав Количественная характеристика органической массы угля по содержанию основных элементов: углерода, водорода, азота, кислорода и органической серы. [ГОСТ 17070 87] Недопустимые, нерекомендуемые элементарный состав Тематики… … Справочник технического переводчика
элементный состав торфа — Ндп. элементарный состав торфа Количество углерода, кислорода, азота, водорода и серы, составляющих органическую часть торфа. [ГОСТ 21123 85] Недопустимые, нерекомендуемые элементарный состав торфа Тематики торф Обобщающие термины свойства торфа… … Справочник технического переводчика
СОСТАВ ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ (ЭЛЕМЕНТНЫЙ) — процентное соотношение весовых количеств элементов, слагающих данное вещество. В битуминологии и углехимии С. э. орг. вещества включает, как правило, углерод, водород, азот, серу и кислород. Последний обычно учитывается по разности между 100% и… … Геологическая энциклопедия
Элементный состав органической массы угля — 58. Элементный состав органической массы угля Ндп. Элементарный состав Е. Ultimate analysis Количественная характеристика органической массы угля по содержанию основных элементов: углерода, водорода, азота, кислорода и органической серы Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Элементный анализ — органических соединений, элементарный анализ, совокупность методов количественного определения и качественного обнаружения элементов, входящих в состав органических соединений. Э. а. состоит из двух стадий: разложения органического… … Большая советская энциклопедия
ГОСТ 17070-87: Угли. Термины и определения — Терминология ГОСТ 17070 87: Угли. Термины и определения оригинал документа: 44. Аналитическая проба угля D. Analysenprobe Е. Analysis sample F. Echantillon pour analyse Проба угля, полученная в результате обработки объединенной или лабораторной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Воскресенский, Александр Абрамович — или русский «дедушка химии» родился 25 ноября 1809 года в городе Торжок Тверской губернии, а скончался 21 января 1880 года в Петербурге, живя уже на покое после долгой и плодотворной деятельности. Отец Александра Абрамовича (в 1809 г.… … Большая биографическая энциклопедия
Почва — У этого термина существуют и другие значения, см. Почва (значения). Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область … Википедия
Земля (геология) — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… … Википедия
Почвообразование — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… … Википедия
Урок 12. Элементный анализ
В уроке 12 «Элементный анализ» из курса «Химия для чайников» рассмотрим анализ химического состава вещества; научимся определять эмпирическую формулу соединения; кроме того разберем кучу примеров на нахождение весовых процентов и формулы вещества. Данный урок потребует от вас знания, что из себя представляет молекулярная формула соединения, а так же общих сведений, изложенных в первой главе «Атомы, молекулы и ионы». Обязательно прочитайте о законе сохранения массы и энергии, потому что все уроки из данного раздела посвящены именно ему.
Анализ химического состава вещества
Пример 1: При сжигании неизвестного углеводорода массой 25 г образуется 68,58 г CO2 и 56,15 г H2O. Сколько граммов углерода и водорода содержится в исходном образце?
Атомная масса C равна 12,011 г/моль, а молекулярная масса CO2 равна 12,011 + 2×15,999 = 44,010 г/моль. Сначала найдем относительное содержание C в CO2:
Если 27,29% CO2 представляют собой углерод, то количество углерода, содержащееся в 68,58 г CO2, равно
Аналогичный расчет содержания H в воде дает
Проверка: 18,72 г + 6,283 г = 25,00 г
Пример 2: Сколько граммов C содержится в 100 г образца углеводорода, рассмотренного в примере 1?
Пример 3: Каков состав (в весовых процентах) углеводорода, рассматриваемого в примере 1?
Если нам известен состав вещества в весовых процентах, можно воспользоваться атомными массами входящих в него элементов и вычислить относительное число атомов каждого элемента в соединении.
Пример 4: Вычислите относительное число атомов C и H в соединении, рассматриваемом в примере 3.
Такие вычисления легче проводить, исходя из 100,0 г вещества: тогда весовые проценты, в которых выражен элементный состав соединения, можно просто заменить на такое же число граммов соответствующих элементов (ср. примеры 3 и 2). Теперь разделим массу C и массу H на их атомные массы:
Таковы относительные количества молей C и H в неизвестном углеводороде, и вот тут-то мы убедимся, насколько удобно пользоваться представлением о моле. Полученные выше численные значения должны также выражать относительные количества атомов углерода и водорода в соединении, то есть на каждые 6,234 атома углерода в неизвестном углеводороде приходится 24,92 атома водорода. Если мы попытаемся найти общее кратное этих двух чисел, то окажется, что они находятся в соотношении 1:4. Разделив оба числа на меньшее из них (16,234), мы найдем, на каждый атом углерода приходится 24,92/6,234=3,997, т.е 4 атома водорода.
Пример 5: Жидкость содержит 11,19 вес.% водорода и 88,81 вес.% кислорода. Каковы относительные количества атомов водорода и кислорода в этой жидкости?
Рассмотрим снова 100 г вещества и вычислим количество молей каждого элемента, входящего в его состав:
Разделим оба числа на меньшее из них, чтобы найти общее кратное и тогда мы получим, что на каждый атом кислорода приходится по два атома водорода.
Пример 6 решаем самостоятельно: Обычный лабораторный растворитель, углеводород, содержит 92,26 вес.% углерода и 7,74 вес.% водорода. Каковы относительные количества атомов углерода и водорода в этом соединении?
Ответ: на 1 атом углерода приходится по 1 атому водорода
Эмпирическая формула вещества
Химическая формула, указывающая относительные количества атомов каждого из элементов в соединении при помощи целых чисел, не имеющих общего кратного, называется эмпирической формулой соединения. Элементный анализ вещества приводит именно к эмпирической формуле соединения, а не к молекулярной формуле, которая может совпадать с эмпирической формулой, но может представлять собой ее целое кратное. Для метана и воды эмпирические формулы совпадают с молекулярными формулами CH4 и H2O. Например вещество из примера 6 имеет эмпирическую формулу CH, но молекулярная формула может представлять собой бензол С6H6, ацетилен C2H2 или любой из пяти других, менее распространенных углеводородов, молекулы которых изображены на рисунке 2-2.
Определение формулы вещества
Закрепим полученные знания заключительным примером:
Глюкоза содержит 40,00 вес.% углерода, 6,71 вес.% водорода и 53,29 вес.% кислорода. Каковы ее эмпирическая и молекулярная формулы, если из других экспериментов известно, что глюкоза имеет молекулярную массу, приблизительно равную 175 г/моль?
Найдем сначала число молей каждого элемента, приходящихся на 100 г глюкозы:
Очевидно, что эмпирическая формула вещества должна иметь вид CH2O. Найденной эмпирической формуле глюкозы соответствует молекулярная масса
Приближенная молекулярная масса из экспериментов почти в 6 раз превышает это значение, поэтому можно сделать вывод, что молекулярная формула глюкозы имеет вид C6H12O6.
Урока 12 «Элементный анализ» очень важный, поэтому если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.
СОСТАВ ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ (ЭЛЕМЕНТНЫЙ)
Смотреть что такое «СОСТАВ ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ (ЭЛЕМЕНТНЫЙ)» в других словарях:
ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ (ЭЛЕМЕНТНЫЙ) СОСТАВ — см. Состав элементарный. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 … Геологическая энциклопедия
элементный состав органической массы угля — Ндп. элементарный состав Количественная характеристика органической массы угля по содержанию основных элементов: углерода, водорода, азота, кислорода и органической серы. [ГОСТ 17070 87] Недопустимые, нерекомендуемые элементарный состав Тематики… … Справочник технического переводчика
элементный состав торфа — Ндп. элементарный состав торфа Количество углерода, кислорода, азота, водорода и серы, составляющих органическую часть торфа. [ГОСТ 21123 85] Недопустимые, нерекомендуемые элементарный состав торфа Тематики торф Обобщающие термины свойства торфа… … Справочник технического переводчика
Элементный состав органической массы угля — 58. Элементный состав органической массы угля Ндп. Элементарный состав Е. Ultimate analysis Количественная характеристика органической массы угля по содержанию основных элементов: углерода, водорода, азота, кислорода и органической серы Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Элементный анализ — органических соединений, элементарный анализ, совокупность методов количественного определения и качественного обнаружения элементов, входящих в состав органических соединений. Э. а. состоит из двух стадий: разложения органического… … Большая советская энциклопедия
ГОСТ 17070-87: Угли. Термины и определения — Терминология ГОСТ 17070 87: Угли. Термины и определения оригинал документа: 44. Аналитическая проба угля D. Analysenprobe Е. Analysis sample F. Echantillon pour analyse Проба угля, полученная в результате обработки объединенной или лабораторной… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Аналитическая химия — Содержание … Википедия
Воскресенский, Александр Абрамович — или русский «дедушка химии» родился 25 ноября 1809 года в городе Торжок Тверской губернии, а скончался 21 января 1880 года в Петербурге, живя уже на покое после долгой и плодотворной деятельности. Отец Александра Абрамовича (в 1809 г.… … Большая биографическая энциклопедия
Почва — У этого термина существуют и другие значения, см. Почва (значения). Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область … Википедия
Земля (геология) — Профиль пахотной каштановой почвы, Волгоградская область, Россия Почва поверхностный слой литосферы Земли, обладающий плодородием и представляющий собой полифункциональную, гетерогенную, открытую, четырёхфазную (твёрдая, жидкая, газообразная… … Википедия
Элементарный состав. Молекулярный состав
Тема 3.2 Химическая организация клетки
Элементный состав.Химический состав живых организмов можно выразить в двух видах: атомный и молекулярный. Атомный (элементный) состав характеризует соотношение атомов элементов, входящих в живые организмы. Молекулярный (вещественный) состав отражает соотношение молекул веществ.
По относительному содержанию элементы, входящие в состав живых организмов, принято делить на три группы:
Химические элементы, которые входят в состав живых организмов и при этом выполняют биологические функции, называются биогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и необходимы для жизни.
2. Вода как реагент. Вода участвует во многих химических реакциях: реакциях полимеризации, гидролиза, в процессе фотосинтеза.
3. Транспортная функция. Передвижение по организму вместе с водой растворенных в ней веществ к различным его частям и выведение ненужных продуктов из организма.
5. Структурная функция. Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95% воды и именно она придает клеткам их нормальную форму. У растений вода поддерживает тургор (упругость эндоплазматической мембраны), у некоторых животных служит гидростатическим скелетом (медузы).
Функции минеральных веществ:
4. Создание осмотического давления в клетке. Более высокая концентрация ионов солей внутри клетки обеспечивает поступление в нее воды и создание тургорного давления.
5. Строительная (структурная). Соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества служат источником строительного материала для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.) и входят в состав ряда опорных структур клетки и организма. Соли кальция и фосфора входят в состав костной ткани животных.
Олигосахариды в природе в большей степени представлены дисахаридами, состоящими из двух моносахаридов, связанных друг с другом с помощью гликозиднои связи. Наиболее часто встречаются мальтоза, или солодовый сахар, состоящий из двух молекул глюкозы; лактоза, входящая в состав молока и состоящая из галактозы и глюкозы; сахароза, или свекловичный сахар, включающий глюкозу и фруктозу.
Полисахариды. В полисахаридах простые сахара (глюкоза, маноза, галактоза и др.) соединены между собой гликозидными связями. Если присутствуют только 1-4 гликозидные связи, то образуется линейный, неразветвленный полимер (целлюлоза), если присутствуют и 1-4, и 1-6 связи, полимер будет разветвленным (гликоген).
Крахмал и гликоген разветвленные полимеры из остатков a-глюкозы, являются основными формами запасания глюкозы у растений и животных соответственно.
Хитин образует у ракообразных и насекомых наружный скелет (панцирь), у грибов придает прочность клеточной стенке.
1. Энергетическая. При окислении простых сахаров (в первую очередь глюкозы) организм получает основную часть необходимой ему энергии. При полном расщеплении 1 г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии.
2. Запасающая. Крахмал и гликоген играют роль источника глюкозы, высвобождая ее по мере необходимости.
3. Строительная (структурная). Целлюлоза и хитин придают прочность клеточным стенкам растений и грибов соответственно. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот.
4. Рецепторная. Функция узнавания клетками друг друга обеспечивается гликопротеинами, входящими в состав клеточных мембран. Утрата способности узнавать друг друга характерна для клеток злокачественных опухолей.
2. Гормональная (регуляторная). Многие гормоны по химической природе являются стероидами (тестостерон, прогестерон, кортизон).
3. Энергетическая. При окислении 1 г жирных кислот высвобождается 38 кДж энергии и синтезируется в два раза большее количество АТФ, чем при расщеплении такого же количества глюкозы.
4. Запасающая. В виде жиров хранится значительная часть энергетических запасов организма. Кроме того, жиры служат в качестве источника воды (при сгорании 1 г жира образуется 1,1 г воды). Это особенно ценно для пустынных и арктических животных, испытывающих дефицит свободной воды.
5. Защитная. У млекопитающих подкожный жир выступает в качестве термоизолятора. Воск покрывают эпидермис растений, перья, шерсть, волосы животных, предохраняя от смачивания.
6. Участие в метаболизме. Витамин D играет ключевую роль в обмене кальция и фосфора.
В образовании белков участвуют только 20 аминокислот. Они называются фундаментальными или основными: аланин, метионин, валин, пролин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин, аспарагин, глутамин, серии, глицин, тирозин, треонин, цистеин, аргинин, гистидин, лизин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты. Некоторые из аминокислот не синтезируются в организмах животных и человека и должны поступать с растительной пищей (они называются незаменимыми).
Аминокислоты, соединяясь друг с другом ковалентными пептидными связями, образуют различной длины пептиды. Пептидной (амидной) называется ковалентная связь, образованная карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой. Белки представляют собой высокомолекулярные полипептиды, в состав которых входят от ста до нескольких тысяч аминокислот.
Выделяют 4 уровня организации белков:
Вторичная структура образуется укладкой полипептидных цепей в a-спираль или (3-структуру). Она поддерживается за счет водородных связей между атомами водорода групп NH- и атомами кислорода групп СО-.
a-спираль формируется в результате скручивания полипептидной цепи в спираль с одинаковыми расстояниями между витками. Она характерна для глобулярных белков, имеющих сферическую форму глобулы. b-структура представляет собой продольную укладку трех полипептидных цепей. Она характерна для фибриллярных белков, имеющих вытянутую форму фибриллы. Третичную и четвертичную структуры имеют только глобулярные белки.
Четвертичная структура характерна для сложных белков, состоящих из двух и более полипептидных цепей, не связанных ковалентными связями, а также для белков, содержащих небелковые компоненты (ионы металлов, коферменты). Четвертичная структура поддерживается такими же химическими связями, как и третичная.
Конфигурация белка зависит от последовательности аминокислот, но на нее могут влиять и конкретные условия, в которых находится белок.
1. Каталитическая (ферментативная). Все ферменты являются белками. Белки-ферменты катализируют протекание в организме химических реакций.
2. Строительная (структурная). Ее осуществляют фибриллярные белки кератины (ногти, волосы), коллаген (сухожилия), эластин (связки).
3. Транспортная. Ряд белков способен присоединять и переносить различные вещества (гемоглобин переносит кислород).
4. Гормональная (регуляторная). Многие гормоны являются веществами белковой природы (инсулин регулирует обмен глюкозы).
5 Защитная. Иммуноглобулины крови являются антителами; фибрин и тромбин участвуют в свертывании крови.
6. Сократительная (двигательная). Актин и миозин образуют микрофиламены и осуществляют сокращение мышц, тубулин образует микротрубочки.
7. Рецепторная (сигнальная). Некоторые белки, встроенные в мембрану, «воспринимают информацию» из окружающей среды.
8. Энергетическая. При расщеплении 1 г белков высвобождается 17,6 кДж энергии.
Ферменты. Белки-ферменты катализируют протекание в организме химических реакций. Эти реакции в силу энергетических причин, сами по себе либо вообще не протекают в организме, либо протекают слишком медленно.
Отличие ферментов от катализаторов неорганической природы состоит в следующем:
1. Один фермент катализирует только, один тип реакций.
2. Активность ферментов ограничена довольно узкими температурными рамками (обычно 35-45 °С).
3. Ферменты активны при определенных значениях рН (большинство в слабощелочной среде).
Нуклеотиды ДНК и РНК состоят из следующих компонентов:
1. Азотистое основание (в ДНК: аденин, гуанин, цитозин и тимин; в РНК: аденин, гуанин, цитозин и урацил).
3. Остаток фосфорной кислоты.
Функция ДНК: хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. ДНК определяет, какие белки и в каких количествах необходимо синтезировать.
Функции РНК: участие в биосинтезе белков.
Этот процесс осуществляют ферменты ДНК-полимеразы. Под их воздействием цепи молекулы ДНК разделяются на небольшом отрезке молекулы. На цепи материнской молекулы достраиваются дочерние цепи. Затем расплетается новый отрезок и цикл репликации повторяется.
В результате образуются дочерние молекулы ДНК, ничем не отличающиеся друг от друга и от материнской молекулы. В процессе деления клетки дочерние молекулы ДНК распределяются между образующимися клетками. Так осуществляется передача информации из поколения в поколение.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие химические элементы входят в состав клетки?
2. Какие неорганические вещества входят в состав клетки?
3. Каково значение воды для жизнедеятельности клетки?
4. Какие соли входят в состав клетки?
5. Каково значение для клетки солей азота, фосфора, калия, натрия?
6. Какие органические вещества входят в состав клетки?
7. Что такое мономеры и полимеры?
8. Чем характеризуется первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры белка?
9. Какие функции белков вам известны?
10. Сколько видов аминокислот входит в состав белков?
11. Чем обусловлено многообразие белков?
12. Каковы функции липидов в клетке и организме?
13. У каких организмов и в каких органоидах синтезируются углеводы?
14. Какие запасные углеводы имеются в растительных и животных клетках?
15. Какие функции выполняют углеводы в клетке?
16. Чем отличаются ДНК и РНК?
17. Каково значение ДНК и РНК в жизнедеятельности клетки?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет