Переважна більшість відомостей про речовини, їх властивості та хімічні перетворення отримано за допомогою хімічних або фізико-хімічних експериментів. Тому основним методом, що застосовується хіміками, слід вважати хімічний експеримент.
Традиції експериментальної хімії складалися століттями. Ще тоді, коли хімія не була точною наукою, у давні часи та в епоху середньовіччя, вчені та ремісники іноді випадково, а іноді й цілеспрямовано відкривали способи одержання та очищення багатьох речовин, що знаходили застосування у господарській діяльності: металів, кислот, лугів, барвників та т. д. Накопичення таких відомостей чимало сприяли алхіміки (див. Алхімія).
Завдяки цьому вже на початку ХІХ ст. хіміки добре володіли основами експериментального мистецтва, особливо методами очищення різноманітних рідин та твердих речовин, що дозволило їм зробити чимало найважливіших відкриттів. І все ж таки наукою в сучасному сенсі цього слова, точною наукою хімія почала ставати тільки в XIX ст., Коли був відкритий закон кратних відносин і розроблялося атомно-молекулярне вчення. З цього часу хімічний експеримент став включати не лише вивчення перетворень речовин і способів їх виділення, а й вимірювання різних кількісних характеристик.
Сучасний хімічний експеримент включає безліч різноманітних вимірів. Змінилися й устаткування для постановки дослідів та хімічний посуд. У сучасній лабораторії не зустрінеш саморобних реторт - на зміну їм прийшло стандартне скляне обладнання, яке виробляється промисловістю та пристосоване спеціально для виконання тієї чи іншої хімічної процедури. Стали стандартними та прийоми роботи, які в наш час вже не доводиться кожному хіміку винаходити заново. Опис найкращих із них, перевірених багаторічним досвідом, можна знайти у підручниках та посібниках.
Методи вивчення речовини стали більш універсальними, а й набагато різноманітнішими. Все більшу роль у роботі хіміка відіграють фізичні та фізико-хімічні методи дослідження, призначені для виділення та очищення сполук, а також для встановлення їх складу та будови.
Класична техніка очищення речовин вирізнялася надзвичайною трудомісткістю. Відомі випадки, коли хіміки витрачали виділення індивідуального з'єднання з суміші роки праці. Так, солі рідкісноземельних елементів вдавалося виділити у чистому вигляді лише після тисяч дробових кристалізацій. Але й після цього чистоту речовини які завжди можна було гарантувати.
Досконалість техніки досягла такого високого рівня, що стало можливим точне визначення швидкості навіть «миттєвих», як вважалося раніше, реакцій, наприклад утворення молекул води з катіонів водню H + та аніонів OH − . При початковій концентрації обох іонів, що дорівнює 1 моль/л, час цієї реакції становить кілька стомільярдних часток секунди.
Фізико-хімічні методи дослідження спеціально пристосовують і виявлення короткоживучих проміжних частинок, що утворюються під час хімічних реакцій. Для цього прилади забезпечують або швидкодіючими пристроями, що реєструють, або приставками, що забезпечують роботу при дуже низьких температурах. Такими способами успішно фіксують спектри частинок, тривалість життя яких за звичайних умов вимірюється тисячними частками секунди, наприклад, вільних радикалів.
Окрім експериментальних методів у сучасній хімії широко застосовуються розрахунки. Так, термодинамічний розрахунок реагує суміші речовин дозволяє точно передбачити її рівноважний склад (див.
ТЕМА 1. Вимушений забій, порядок його виконання та ветсанекспертиза м'яса вимушеного забою
Мета – засвоїти порядок виконання вимушеного забою тварин, проведення ветсанекспертизи продуктів забою та їх використання.
1. Вивчити та засвоїти встановлений «Правилами ветеринарного огляду забійних тварин та ветеринарно-санітарної експертизи м'яса та м'ясних продуктів» порядок виконання вимушеного забою тварин, проведення ветсанекспертизи та використання продуктів забою. Підготувати та дати відповіді на контрольні питання:
1) Що розуміють під вимушеним убоєм тварин, у яких забій не вважається вимушеним і коли забороняється піддавати тварин вимушеному забою?
2) Порядок оформлення та проведення вимушеного забою та ветсанекспертизи продуктів забою.
3) Порядок відбору проб та оформлення супровідної при пересиланні матеріалу до ветеринарної лабораторії для бактеріологічного та інших досліджень.
4) За якими органолептичними ознаками виявляють туші, отримані від тварин полеглих, або які перебували в агональному стані?
5) За допомогою яких лабораторних методів дослідження виявляють м'ясо, отримане від тварин полеглих, або які перебували в стані агонії і в чому їхня сутність?
6) Порядок доставки м'яса вимушеного забою на м'ясопереробні підприємства для знешкодження та переробки.
7) Порядок приймання, дослідження м'яса вимушеного забою на м'ясопереробному підприємстві, його знешкодження та переробки.
2. Виконати лабораторні дослідження зразків м'яса вимушеного забою з метою виявлення факту отримання м'яса від тварини загиблої, або яка перебувала у стані агонії
а) Виконати реакцію пероксидазу.
б) Виконати реакцію із формаліном.
в) Провести бактеріскопічне дослідження зразків м'яса.
г) Визначити РН м'яса колометричним та потенціометричним методами дослідження.
д) Дослідити проби м'яса пробою варіння.
е) На підставі виконаних досліджень дати висновок про придатність чи непридатність м'яса для харчових цілей.
Порядок проведення вимушеного забою тварин та дослідження м'яса згідно з «Правилами ветеринарного огляду забійних тварин та ветеринарно-санітарної експертизи м'яса та м'ясних продуктів»
При вимушеному забої тварин на м'ясокомбінаті, бійні, у господарствах у зв'язку із захворюванням або з інших причин, що загрожують життю тварини, а також у випадках, що потребують тривалого, економічно невиправданого лікування, ветеринарно-санітарну експертизу м'яса та інших продуктів забою проводять у звичайному порядку . Крім того, в обов'язковому порядку проводять бактеріологічне та, у разі потреби, фізико-хімічне дослідження, але з обов'язковою пробою варіння на виявлення сторонніх запахів, невластивих м'ясу.
Вимушений забій тварин провадиться лише за дозволом ветеринарного лікаря (фельдшера).
Передзабійна витримка тварин, доставлених на м'ясокомбінат для вимушеного забою, не проводиться.
Про причини вимушеного забою тварин у господарствах має бути складений акт, підписаний ветеринарним лікарем. Цей акт та висновок ветеринарної лабораторії про результати бактеріологічного дослідження туші вимушено вбитої тварини спільно з ветеринарним свідоцтвом повинні супроводжувати вказану тушу при доставці на м'ясокомбінат, де вона повторно піддається бактеріологічному дослідженню.
У разі підозри на отруєння тварин пестицидами та іншими отрутохімікатами необхідно мати висновок ветеринарної лабораторії про результати дослідження м'яса на наявність отрутохімікатів.
Транспортування м'яса вимушено вбитих тварин із господарств на підприємства м'ясної промисловості має здійснюватися з дотриманням чинних ветеринарно-санітарних правил щодо перевезення м'ясних продуктів.
З метою забезпечення правильної експертизи м'яса вимушено вбитих овець, кіз, свиней та телят його необхідно доставляти на м'ясокомбінат цілими тушами, а м'ясо великої рогатої худоби, коней та верблюдів – цілими тушами, напівтушами та четвертинами та поміщати в окрему холодильну камеру. Напівтуші та четвертини биркуют для встановлення приналежності їх до однієї туші.
Туші свиней, вимушено вбитих у господарствах, мають доставляти на м'ясокомбінат із невідокремленими головами.
При доставці на м'ясокомбінат м'яса тварин, вимушено вбитих у господарствах, у солоному вигляді у кожній бочці має бути солонина від однієї туші.
Туші тварин, вимушено вбитих у дорозі без передзабійного ветеринарного огляду, доставлені на м'ясокомбінат без ветеринарного свідоцтва (довідки), ветеринарного акта про причини вимушеного забою та укладання ветеринарної лабораторії про результати бактеріологічного дослідження, приймати на м'ясокомбінат забороняється.
Якщо за результатами експертизи, бактеріологічного та фізико-хімічного дослідження, м'ясо та інші продукти вимушеного забою будуть визнані придатними для використання в їжу, їх направляють на проварку, а також на виготовлення м'ясних хлібів або консервів «Гуляш» та «Паштет м'ясний».
Випуск цього м'яса та інших продуктів забою в сирому вигляді, у тому числі в мережу громадського харчування (їдальні та ін.), без попереднього знезараження проварюванням забороняється.
П р і м е ч а н е. До випадків вимушеного забою не належать:
забій клінічно здорових тварин, що не піддаються відгодівлі до необхідних кондицій, що відстають у зростанні та розвитку, малопродуктивних, ялових, але мають нормальну температуру тіла; забій здорових тварин, яким загрожує загибель внаслідок стихійного лиха (снігові замети на зимових пасовищах тощо), а також отримали травму перед забою на м'ясокомбінаті, бійні, забійному пункті; вимушений забій худоби на м'ясокомбінатах провадиться лише на санітарній бійні.
Відбір, упаковка та пересилання проб до ветеринарної лабораторії Відповідно до вищезгаданих правил ветсанекспертизи залежно від передбачуваного діагнозу та характеру патологоанатомічних змін для бактеріологічного дослідження спрямовують:
частину м'яза згинача або розгинача передньої та задньої кінцівки туші, покриту фасцією довжиною не менше 8 см, або шматок іншого м'яза розміром не менше 8х6х6 см;
лімфатичні вузли - від великої рогатої худоби - поверхневий шийний або власне підкрильцевий і зовнішній клубовий, а від свиней - поверхневий шийний дорзальний (за відсутності патологоанатомічних змін в ділянці голови та шиї) або підкрильцевий першого ребра та надколінний;
селезінку, нирку, частку печінки з печінковим лімфовузлом (за відсутності лімфовузла – жовчний міхур без жовчі).
При взятті частини печінки, нирки та селезінки поверхню розрізів припікають до утворення струпа.
При дослідженні напівтуші або четвертин туш для аналізу беруть шматок м'яза, лімфатичні вузли та трубчасту кістку.
При дослідженні м'яса дрібних тварин (кролів, нутрій) та птиці в лабораторію направляють тушки цілком.
При дослідженні солоного м'яса, що знаходиться в бочковій тарі, беруть зразки м'яса та наявні лімфатичні вузли зверху, з середини та з дна бочки, а також за наявності трубчасту кістку та розсіл.
При підозрі на пику, крім м'язів, лімфатичних вузлів та внутрішніх органів, в лабораторію направляють трубчасту кістку.
Для бактеріологічного дослідження на листериоз спрямовують головний мозок, частку печінки та нирку.
При підозрі на сибірку, емкар, злоякісний набряк для дослідження направляють лімфатичний вузол ураженого органу або лімфатичний вузол, що збирає лімфу з місця локалізації підозрілого фокусу, набряклу тканину, ексудат, а у свиней, крім того, нижньощелепної.
Взяті для дослідження проби з супровідним документом направляють до лабораторії у вологонепроникній тарі, запломбованому або опечатаному вигляді. При направленні проб на дослідження у виробничу лабораторію того ж підприємства, де проби було відібрано, немає необхідності їх опечатувати чи пломбувати. У супровідному документі вказують вид тварини або продукту, належність їх (адресу), який матеріал спрямований і в якій кількості, причину направлення матеріалу для дослідження, які встановлені в продукті зміни, передбачуваний діагноз і яке необхідно провести дослідження (бактеріологічне, фізико-хімічне тощо) .д.).
Методи встановлення м'яса вимушеного забою – хворих, убитих в агональному стані або загиблих тварин
Патологоанатомічне та органолептичне дослідження При визначенні м'яса від хворого вбитого в агональному стані або загиблої тварини необхідно враховувати такі зовнішні ознаки: стан місця зарізу, ступінь знекровлення, наявність гіпостазів та колір лімфовузлів на розрізі.
Стан місця зарізу . Під зарізом розуміють місце перерізання кровоносних судин при забої тварини. Для створення видимості нормально прирізаної тварини власники нерідко роблять розрізи шиї у полеглих тварин, втирають у місце розрізу кров, підвішують їх за задні кінцівки для кращого стоку крові тощо.
Між розрізом прижиттєвим і посмертним є такі відмінності: прижиттєвий розріз нерівний внаслідок скорочення м'язів, тканини в області зарізу інфільтровані (просочені) кров'ю більшою мірою порівняно з лежачими глибше. Розріз зроблений після смерті тварини більш рівний, кров майже просочує тканини, наявна на поверхні тканин кров легко змивається водою. Тканини за ступенем інфільтрації кров'ю в області зарізу не відрізняються від тканин, глибше розташованих.
Ступінь знекровлення туші . Туші отримані від тварин хворих, і особливо від тварин, що перебували в агональному стані, або полеглих, бувають погано або дуже погано знекровленими. Туші темно-червоного кольору, на розрізах виявляють дрібні та великі кровоносні судини, заповнені кров'ю. Міжреберні судини виглядають у вигляді темних прожилок. Якщо відокремити від туші лопатку, можна виявити судини, заповнені кров'ю.
Якщо вкласти в свіжий розріз смужку фільтрувального паперу (довжиною 10 см і шириною 1,5 см) і залишити її там, на кілька хвилин, то при поганому знекровленні кров'ю просочиться не тільки та частина паперу, що стикається з м'ясом, але і вільний її кінець (цей метод не прийнятний для м'яса відтаненого), жирова тканина має рожевий або червонуватий колір.
При хорошому знекровленні м'ясо малинового чи червоного кольору, жир білий чи жовтий, на розрізі м'язів крові немає. Судини під плеврою та очеревиною не просвічуються, міжреберні судини виглядають у вигляді світлих тяжів.
Колір лімфатичних вузлів на розрізі. Лімфовузли на розрізі в тушах здорових тварин і своєчасно оброблених мають світло-сірий або жовтуватий колір. У м'ясі тварин, тяжко хворих, убитих в агональному стані, або полеглих, лімфовузли на розрізі мають бузково-рожеве забарвлення. Крім того, залежно від захворювань у лімфовузлах виявлятимуться їх збільшення, різні форми запальних процесів, крововиливи, некрози, гіпертрофії.
Наявність гіпостазів . Під гіпостазами розуміють посмертний та передсмертний при тривалій агонії перерозподіл (стікання) крові в нижчі частини тіла. Просочуються кров'ю переважно тканини з того боку тіла, де лежала хвора тварина. Те саме спостерігається на парних органах (нирки, легені). Гіпостази не слід плутати з синцями. Синці виникають у підшкірній клітковині в результаті порушення цілісності кровоносних судин внаслідок ударів. Вони мають локальний та поверхневий характер, а гіпостази дифузний (розлитої) та при гіпостазах кров'ю інфільтрується і глибокі шари тканин. Гіпостази можуть утворюватися не тільки після смерті тварини, але ще за життя. Вони можуть утворюватися при агонії, що тривало протікає, коли у тварини ослаблена серцева діяльність і кров поступово застоюється в нижче лежачих ділянках тіла. Таким чином, виявлення гіпостазів свідчить про те, що м'ясо отримано від загиблої тварини, яка пролежала в нерозділеному вигляді певний час, або від тварини, що перебувала в стані тривалої агонії. Якщо ж тварина знаходилася в агональному стані нетривалий час і була прирізана, то гіпостази можуть бути відсутніми. Тому відсутність гіпостазів ще не є показником того, що м'ясо отримано не агонуючої тварини.
З'ясування факту отримання м'яса від тварин, що перебували в агональному стані або полеглих, має принципове значення, оскільки таке м'ясо є небезпечним для здоров'я людини і згідно з ветеринарним законодавством у їжу не допускається і підлягає утилізації або знищенню.
Проба варінням . М'ясо, отримане від тяжко хворих, що перебувають у стані агонії або полеглих тварин, можна певною мірою виявити за допомогою органолептичного методу, так званої проби варінням. Для цього 20 грн. подрібненого м'яса до стану фаршу поміщають у конічну колбу на 100 мл, заливають 60 мл. дистильованої води, перемішують, закривають годинниковим склом, ставлять у киплячу водяну баню і нагрівають до 80-85ºС, до появи пари. Потім відкривають кришку і визначають запах і стан бульйону. Бульйон з м'яса тяжко хворих, що агонують або полеглих тварин, як правило, має неприємний, або медикаментозний запах, він каламутний з пластівцями. І навпаки, бульйон з м'яса здорових тварин має приємний специфічний м'ясний запах і прозорий. Спробувати на смак не рекомендується.
Фізико-хімічні дослідження
Згідно з «Правилами ветеринарного огляду тварин і ветеринарно-санітарної експертизи м'яса та м'ясних продуктів», крім патологоанатомічного, органолептичного та бактеріологічного аналізу м'ясо вимушеного забою, а також при підозрі, що тварина перед забою перебувала в стані агонії або загиблим має бути піддане. дослідженням.
Бактеріоскопія . Бактеріоскопічне дослідження мазків відбитків з глибоких шарів м'язів, внутрішніх органів та лімфатичних вузлів має на меті попереднього (до отримання результатів бактеріологічного дослідження) виявлення збудників інфекційних захворювань (сибірка, емфізематозний карбункул та ін.) та обсіменіння м'яса умовно-патогенної мікрофлори. та ін.).
Методика бактеріоскопічного дослідження ось у чому. Шматочки м'язів, внутрішніх органів або лімфовузлів припікають шпателем або дворазово занурюють у спирт і підпалюють, потім за допомогою стерильних пінцету, скальпеля або ножиць із середини вирізають шматочок тканини та роблять мазки-відбитки на предметному склі. Сушать на повітрі, фламбують над полум'ям пальника та фарбують за Грамом. Препарат фарбують через фільтрувальний папір розчином карболового генціанвіолету – 2 хв., фільтрувальний папір знімають, фарбу зливають і не промиваючи препарату обробляють його розчином Люголя – 2 хв., знебарвлюють 95% спиртом – 30 сек., промивають водою, дофарбовують. ., знову промивають водою, висушують і мікроскопують під іммерсією. У мазках-відбитках із глибоких шарів м'яса, внутрішніх органів та лімфатичних вузлів здорових тварин мікрофлора відсутня.
При захворюваннях у мазках-відбитках знаходять палички чи коки. Повне визначення виявленої мікрофлори може бути визначено у ветеринарній лабораторії, для чого роблять посів на живильні середовища, одержують чисту культуру та ідентифікують її.
Визначення рН . Величина рН м'яса залежить від вмісту в ньому глікогену в момент забою тварини, а також від активності внутрішньом'язового ферментативного процесу, який називають дозріванням м'яса.
Відразу після забою реакція середовища у м'язах слаболужна або нейтральна – рівна – 7. Вже через добу рН м'яса від здорових тварин у результаті розщеплення глікогену до молочної кислоти знижується до 5,6-5,8. У м'ясі хворих або вбитих в агональному стані тварин такого різкого зниження величини рН не відбувається, так як у м'язах таких тварин міститься менше глікогену, (витрачається при хворобі як енергетична речовина), а, отже, утворюється менше молочної кислоти та рН менш кисла, т .е. більш висока.
М'ясо хворих і перевтомлених тварин знаходиться в межах 6,3-6,5, а агонирующих або полеглих 6,6 і вище, вона наближається до нейтральної – 7. При цьому слід наголосити, що м'ясо перед дослідженням має бути витримане не менше 24 годин.
Зазначені величини рН абсолютного значення немає, вони мають орієнтовний, допоміжний характер, оскільки величина рН залежить лише від кількості глікогену в м'язах, а й температури, коли він зберігалося м'ясо і часу, що минув після забою тварини.
Визначають рН колометричним чи потенціометричним методами.
Колометричний метод. Для визначення рН використовують апарат Міхаеліса, який складається із стандартного набору кольорових рідин у запаяних пробірках, компаратора (штатива) з шістьма гніздами для пробірок та набором індикаторів у флаконах.
Спочатку готують водну витяжку (екстракт) з м'язової тканини у співвідношенні 1:4 – одна вагова частина м'язів та 4 – дистильованої води. Для цього зважують 20 грн. м'язової тканини (без жиру та сполучної тканини) дрібно подрібнюють її ножицями, розтирають маточкою у фарфоровій ступці, в яку додають трохи води із загальної кількості 80 мл. Вміст ступки переносять в плоскодонну колбу, ступку і маточка промивають кількістю води, що залишилася, яку зливають в ту ж колбу. Вміст колби струшують 3 хв, потім протягом 2 хв. відстоюють і знову 2 хв. струшують. Витяжку фільтрують через 3 шари марлі, а потім паперовий фільтр.
Спочатку орієнтовно визначають рН вибору потрібного індикатора. Для цього у порцелянову філіжанку наливають 1-2 мл, витяжки і додають 1-2 краплі універсального індикатора. Колір рідини, отриманий при додаванні індикатора, порівнюють з кольоровою шкалою наявної в наборі. При кислій реакції середовища для подальшого дослідження беруть індикатор паранітрофенол, при нейтральній або лужній метанітрофенол. У гнізда компаратора вставляють пробірки однакового діаметра з безбарвного скла і заповнюють їх наступним чином: в першу, другу і третю пробірки першого ряду наливають по 5 мл, в першу і в третю додають по 5 мл дистильованої води, в другу - 4 мл води і 1 мл, індикатора, 5 пробірку (середню другого ряду) наливають 7 мл води, в четверте і шосте гніздо вставляють стандартні запаяні пробірки з кольоровою рідиною, підбираючи їх таким чином, щоб колір вмісту в одній з них був однаковий з кольором середньої пробірки середнього ряду РН досліджуваного екстракту відповідає цифрі, вказаній на стандартній пробірці. Якщо відтінок кольору рідини в пробірці з екстрактом, що досліджується, займає проміжне положення між двома стандартами, то беруть середнє значення між показниками цих двох стандартних пробірок. При користуванні апаратом мікро-міхаеліса кількість компонентів реакції зменшують у 10 разів.
Потенціометричний метод. Цей метод більш точний, але складний для виконання тим, що вимагає постійного налаштування потенціометра за стандартними буферними розчинами. Детальний опис визначення рН цим способом є в інструкції різної конструкції, що додається до приладів, причому величину рН за допомогою потенціометрів можна визначати як в екстрактах, так і безпосередньо в м'язах.
Реакція на пероксидазу. Сутність реакції полягає в тому, що фермент пероксидазу, що знаходиться в м'ясі, розкладає перекис водню з утворенням атомарного кисню, який і окислює бензидин. При цьому утворюється парахінондіімід, який з неокисленим бензидином дає з'єднання синьо-зеленого кольору, що переходить у бурий. У ході цієї реакції важливе значення має активність пероксидази. У м'ясі здорових тварин вона дуже активна, у м'ясі хворих та вбитих в агональному стані активність її значно знижується.
Активність пероксидази, як і будь-якого ферменту, залежить від рН середовища, хоча повної відповідності між бензидинової реакції та рН не спостерігається.
Хід реакції: у пробірку наливають 2 мл витяжки з м'яса (в концентрації 1:4), доливають 5 крапель 0,2% спиртового розчину бензидину і додають дві краплі 1% розчину перекису водню.
Витяжка з м'яса здорових тварин набуває синьо-зеленого кольору, що переходить через кілька хвилин у буро-коричневий (позитивна реакція). У витяжці з м'яса хворої або вбитої в агональному стані тварини синьо-зелений колір не з'являється, і витяжка набуває відразу буро-коричневого кольору (негативна реакція).
Формальна проба (проба з формаліном). При важких захворюваннях ще за життя тваринного в м'язах у значній кількості накопичуються проміжні і кінцеві продукти білкового обміну - поліпептиди, пептиди, амінокислоти та ін.
Суть цієї реакції полягає в осадженні цих продуктів формальдегідом. Для встановлення проби необхідна водна витяжка з м'яса у співвідношенні 1:1.
Для приготування витяжки (1:1) пробу м'яса звільняють від жиру та сполучної тканини та зважують 10 гр. Потім навішування поміщають зі ступку, ретельно подрібнюють вигнутими ножицями, доливають 10 мл. фізіологічного розчину та 10 крапель 0,1 н. розчину гідроксиду натрію М'ясо розтирають маточкою. Отриману кашку переносять за допомогою ножиць або скляної палички в колбу та нагрівають до кипіння для осадження білків. Колбу охолоджують під струменем холодної води, після чого вміст нейтралізують додаванням 5 крапель 5% розчину щавлевої кислоти і фільтрують через фільтрувальний папір. Якщо витяжка після фільтрування залишається каламутною, її вдруге фільтрують або центрифугують. Якщо потрібно отримати більше витяжки беруть у 2-3 рази більше м'яса і відповідно в 2-3 рази більше та інших компонентів.
Формалін, що випускається промисловістю, має кисле середовище, тому його попередньо нейтралізують 0,1 н. розчином гідроксиду натрію за індикатором, що складається з рівної суміші 0,2% водних розчинів нейтральрота і метиленового блакитного до переходу кольору з фіолетового в зелений.
Хід реакції: в пробірку наливають 2 мл, витяжки і додають 1 мл нейтралізованого формаліну. Витяжка, отримана з м'яса тварини вбитої в агонії, важко хворого або полеглого перетворюється на щільний желеподібний потік. У витяжці з м'яса хворої тварини випадають пластівці. Витяжка з м'яса здорової тварини залишається рідкою та прозорою або слабо каламутніє.
Санітарна оцінка м'яса
Відповідно до «Правил ветеринарного огляду забійних тварин та ветеринарно-санітарної експертизи м'яса та м'ясних продуктів» м'ясо вважається отриманим від здорової тварини за наявності добрих органолептичних показників туші та відсутність патогенних мікробів.
Органолептичні показники бульйону при пробі варіння (колір, прозорість, запах) відповідають свіжому м'ясу.
М'ясо хворих тварин, а також убитих у стані агонії має недостатнє або погане знекровлення, бузково-рожеве або синюшне забарвлення лімфовузлів. Можлива наявність у м'ясі патогенної мікрофлори. При пробі варіння бульйон каламутний, з пластівцями може мати сторонній не властивий м'ясу запах. Додатковими показниками в цьому випадку можуть бути негативна реакція на пероксидазу, рН – 6,6 і вище, а для м'яса великої рогатої худоби, крім того, позитивні реакції: формальна і з розчином сірчанокислої міді, що супроводжуються утворенням у витяжці пластівців або желеподібного згустку. При чому до визначення рН, постановки реакції на пероксидазу, формольної та з розчином сірчанокислої міді м'ясо має бути дозрівання не менше 20-24 годин.
Якщо за результатами експертизи, бактеріологічного та фізико-хімічного досліджень м'ясо та інші продукти вимушеного забою будуть визнані придатними для використання в їжу, то їх направляють на проварку, за встановленим «Привилами» режимом, а також на виготовлення м'ясних хлібів або консервів «Гуляш» та « Паштет м'ясний».
Випуск цього м'яса та інших продуктів забою у сирому вигляді, у тому числі у мережу громадського харчування (їдальні та ін.) без попереднього знезараження перевіркою забороняється.
Порядок переробки м'яса та м'ясопродуктів, що підлягають знезараженню
Згідно з Правилами ветсанекспертизи м'ясо та м'ясопродукти вимушеного забою знезаражують проварюванням шматками масою не більше 2 кг, товщиною до 8 см у відкритих котлах протягом 3 годин, у закритих котлах при надмірному тиску пари 0,5 МПа протягом 2,5 год.
М'ясо вважається знезараженим, якщо всередині шматка температура досягає не нижче 80ºС; колір свинини на розрізі стає біло-сірим, а м'ясо інших видів тварин сірим без ознак кров'янистого відтінку; сік, що стікає з поверхні розрізу шматка вареного м'яса, безбарвний.
На м'ясокомбінатах, обладнаних електричними або газовими печами або з консервними цехами, м'ясо, яке підлягає знезараженню проваркою, дозволяється направляти на виготовлення м'ясних хлібів. При переробці м'яса на м'ясні хліба маса останніх має бути не більше ніж 2,5 кг. Запікання хліба повинно проводитися при температурі не нижче 120ºС протягом 2-2,5 годин, причому температура всередині виробу до кінця процесу запікання повинна бути не нижче 85ºС.
На виготовлення консервів допускають м'ясо, що відповідає вимогам до сировини для консервів – Гуляш і Паштет м'ясний.
Хімічний аналіз досліджуваних речовин здійснюють за допомогою хімічних, фізичних та фізико-хімічних методів, а також біологічних.
Хімічні методи засновані на використанні хімічних реакцій, що супроводжуються наочним зовнішнім ефектом, наприклад, зміною забарвлення розчину, розчиненням або випаданням осаду, виділенням газу. Це найпростіші методи, але завжди точні, виходячи з однієї реакції не можна точно встановити склад речовини.
Фізичні та фізико-хімічні методи на відміну від хімічних називають інструментальними, тому що для проведення аналізу застосовують аналітичні прилади та апарати, що реєструють фізичні властивості речовини або зміни цих властивостей.
При проведенні аналізу фізичним методом не використовують хімічну реакцію, а вимірюють будь-яку фізичну властивість речовини, яка є функцією її складу. Наприклад, у спектральному аналізі досліджують спектри випромінювання речовини і з наявності у спектрі ліній, притаманних даних елементів, визначають їх наявність, а, по яскравості ліній – їх кількісний зміст. При внесенні в полум'я газового пальника сухої речовини можна встановити наявність деяких компонентів, наприклад, іони калію забарвлять безбарвне полум'я у фіолетовий колір, а натрію – у жовтий. Ці методи точні, але дорогі.
При проведенні аналізу фізико-хімічним методом склад речовини визначають на підставі вимірювання будь-якої фізичної властивості за допомогою хімічної реакції. Наприклад, у колориметричному аналізі за ступенем поглинання світлового потоку, що проходить через забарвлений розчин, визначають концентрацію речовини.
Біологічні методи аналізу ґрунтуються на застосуванні живих організмів як аналітичних індикаторів для визначення якісного чи кількісного складу хімічних сполук. Найвідомішим біоіндикатором є лишайники, дуже чутливі до вмісту в довкіллі сірчистого ангідриду. Для цих цілей також застосовують мікроорганізми, водорості, вищі рослини, безхребетні, хребетні, органи та тканини організмів. Наприклад, мікроорганізми, життєдіяльність яких може змінитися під дією деяких хімічних речовин, використовують для аналізу природних чи стічних вод.
Методи хімічного аналізу застосовуютьу різних сферах народного господарства: у медицині, сільському господарстві, у харчовій промисловості, у металургії, у виробництві будівельних матеріалів (скла, кераміки), нафтохімії, енергетиці, криміналістиці, археології тощо.
Для фельдшерів-лаборантів вивчення аналітичної хімії необхідне, оскільки більшість біохімічних аналізів є аналітичними: визначення рН шлункового соку за допомогою титрування, рівня гемоглобіну, ШОЕ, солі кальцію та фосфору в крові та сечі, дослідження спинномозкової рідини, слини, іонів на плазмі крові і т.д.
2. Основні етапи розвитку аналітичної хімії.
1. Наука стародавніх.
Згідно з історичними даними, ще імператор Вавилона (VI століття до н.е.) писав про оцінку змісту золота. Давньоримський письменник, вчений і державний діяч Пліній Старший (I століття н.е.) згадує про використання екстракту дубильних горішків як реактив на залізо. Вже тоді були відомі кілька способів визначення чистоти олова, в одному з них розплавлене олово лили на папірус, якщо він прогорав, то чисте олово, якщо ні, значить, в олові є домішки.
З давніх-давен відомий перший аналітичний прилад - ваги. Другим за часом появи приладом вважатимуться ареометр, описаний у працях давньогрецьких учених. Багато способів обробки речовин, що застосовуються в хімічних ремеслах древніх (фільтрування, висушування, кристалізація, кип'ятіння), увійшли до практики аналітичних досліджень.
2. Алхімія – реалізація хіміками прагнення суспільства отримати золото з неблагородних металів (IV – XVI ст.). У пошуках філософського каменю алхіміки встановили склад сірчистих сполук ртуті (1270), хлористий кальцій (1380), навчилися виробляти цінні хімічні продукти, такі як ефірна олія (1280), порох (1330).
3. Іатрохімія чи медична хімія – у період основним напрямом хімічних знань було отримання ліків (ХVI-XVII століття).
У цей період з'явилися багато хімічних способів виявлення речовин, засновані на переведенні їх у розчин. Зокрема, було відкрито реакцію іона срібла з хлорид-іоном. У цей час було відкрито більшість хімічних реакцій, складових основу якісного аналізу. Було запроваджено поняття «осадження», «осад».
4. Епоха флогістону: «флогістон» - особлива «субстанція», яка нібито визначає механізм процесів горіння (в XVII-XVIII століття вогонь використовується в низці хімічних ремесел, таких як виробництво заліза, порцеляни, скла, фарб). За допомогою паяльної лампи було встановлено якісний склад багатьох мінералів. Найбільший аналітик XVIII століття Т.Бергман відкрив шлях сучасної металургії, визначивши точний вміст вуглецю в різних зразках заліза, отриманого з використанням кам'яного вугілля, створив першу схему якісного хімічного аналізу.
Засновником аналітичної хімії як науки вважається Р.Бойль (1627-1691 рр.), який запровадив термін «хімічний аналіз», застосував різні реактиви під час проведення якісного аналізу, наприклад нітрат срібла визначення соляної кислоти, солі міді виявляв додаванням надлишку аміаку. Як індикатори для визначення кислот і гідроксидів він використовував настоянки фіалок, волошок.
Роботи Ломоносова М.В. також належать цьому часу, він заперечував наявність флогістону, вперше ввів у практику хімічних досліджень кількісний облік реагентів хімічних процесів і вважається одним із основоположників кількісного аналізу. Він вперше застосував мікроскоп щодо якісних реакцій і формою кристалів робив висновки зміст тих чи інших іонів в досліджуваному речовині.
5. Період наукової хімії (XIX-XX ст.) Розвиток хімічної промисловості.
В.М.Севергін (1765-1826 рр.) розробив колориметричний аналіз.
Французький хімік Ж. Гей-Люссак (1778-1850) розробив титриметричний аналіз, який широко застосовується до сьогодні.
Німецький вчений Р.Бунзен (1811-1899) заснував газовий аналіз та спільно з Г.Кірхгофом (1824-1887) розробили спектральний аналіз.
Російський хімік Ф.М.Флавицький (1848-1917) у 1898 р. розробив методику виявлення іонів реакціями «сухим шляхом».
Шведський хімік А.Вернер (1866-1919 рр.) створив координаційну теорію, з урахуванням якої ведеться вивчення будови комплексних сполук.
У 1903 р. М.С. Колір розробив хроматографічний метод.
6. Сучасний період.
Якщо попередній період аналітична хімія розвивалася у відповідь соціальні запити промисловості, то сучасному розвитку аналітичної хімії рухає усвідомлення екологічної ситуації сучасності. Це засоби контролю над ОС, сільськогосподарською продукцією, фармація. Дослідження у сфері космонавтики, морських вод також передбачають подальшу розробку АХ.
Сучасні інструментальні методи АХ, такі як нейтронно-активаційний, атомно-адсорбційний, атомно-емісійний, інфрачервона спектрометрія дозволяють визначати гранично низькі значення речовин, що застосовуються для визначення високотоксичних забруднювачів (пестицидів, діоксинів, нітрозамінів та ін.).
Отже, етапи розвитку аналітичної хімії тісно взаємопов'язані з прогресом суспільства.
3. Основні класи неорганічних сполук: оксиди, класифікація, фіз. та хім. св-ва, одержання.
Оксиди - це складні речовини, що складаються з атомів кисню та елемента (металу або неметалу).
I. Класифікація оксидів.
1) солеутворюючі, які реагуючи з кислотами або основами, утворюють солі (Na 2 O , P 2 O 5 , CaO , SO 3)
2) несолеутворюючі, які з кислотами або основами не утворюють солей (СО, NO, SiO 2 , N 2 O).
Залежно від того, з чим реагують оксиди, їх поділяють на групи:
кислотні, що реагують із лугами з утворенням солі та води: Р 2 Про 5 , SO 3 , CO 2 , N 2 O 5 , CrO 3 , Mn 2 O 7 та інші. Це оксиди металів і неметалів високою мірою окислення;
основні, що реагують з кислотами з утворенням солі і води: ВаО, К2О, СаО, МgO, Li2O, FeO та ін. Це оксиди металів.
амфотерні, що реагують і з кислотами, і з основами з утворенням солі та води: Аl 2 O 3 , ZnO , BeO , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 та ін.
ІІ. Фізичні властивості.
Оксиди бувають твердими, рідкими та газоподібними.
ІІІ. Хімічні властивості оксидів.
А. Хімічні властивості кислотних оксидів.
Кислотні оксиди.
S +6 O 3 → H 2 SO 4 Mn +7 2 O 7 → HMn +7 O 4
P +5 2 O 5 → H 3 P +5 O 4 P +3 2 O 3 → H 3 P +3 O 3
N +3 2 O 3 → HN +3 O 3 N +5 2 O 5 → HN +5 O 3
Реакція кислотних оксидів із водою:
кислотний оксид + вода = кислота
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
Реакція кислотних оксидів із основами:
оксид + основа = сіль + вода
CO 2 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O
При реакціях кислотних оксидів з лугами можливе утворення кислих солей при надлишку кислотного оксиду.
СО 2 + Са(ОН) 2 = Са(НСО 3) 2
Реакція кислотних оксидів із основними оксидами:
оксид кислотний + основний оксид = сіль
CO 2 + Na 2 O = Na 2 CO 3
Хімічні властивості основних оксидів.
Цим оксидам металів відповідають основи. Існує наступний генетичний взаємозв'язок:
Na → Na 2 O → NaOH
Реакція основних оксидів із водою:
основний оксид + вода = основа
До 2 О + Н 2 О = 2КОН
З водою реагують оксиди лише деяких металів (літій, натрій, калій, рубідій, стронцій, барій)
Реакція основних оксидів із кислотами:
оксид + кислота = сіль + вода
MgO + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O
Якщо в такій реакції кислота взята надлишку, то, звичайно, вийде кисла сіль.
Na 2 O + H 3 PO 4 = Na 2 HPO 4 + H 2 O
Реакція основних оксидів із кислотними оксидами:
основний оксид + кислотний оксид = сіль
CaO + CO 2 = CaCO 3
Хімічні властивості амфотерних оксидів.
Це оксиди, які в залежності від умов виявляють властивості основних та кислотних оксидів.
Реакція з основами:
амфотерний оксид + основа = сіль + вода
ZnO + KOH = K 2 ZnO 2 + H 2 O
Реакція з кислотами:
амфотерний оксид + кислота = сіль + вода
ZnO + 2HNO 3 = Zn(NO 3) 2 + H 2 O
3. Реакції із кислотними оксидами: t
амфотерний оксид + основний оксид = сіль
ZnO + CO2 = ZnCO3
4. Реакції з основними оксидами: t
амфотерний оксид + кислотний оксид = сіль
ZnO + Na 2 O = Na 2 ZnO 2
IV. Одержання оксидів.
1. Взаємодія простих речовин із киснем:
метал або неметал + O 2 = оксид
2. Розкладання деяких кисневмісних кислот:
Оксокислота = кислотний оксид + вода t
H 2 SO 3 = SO 2 + H 2 O
3. Розкладання нерозчинних основ:
Нерозчинна основа = основний оксид + вода t
Су(OH) 2 = CuO + H 2 O
4. Розкладання деяких солей:
сіль = основний оксид + кислотний оксид t
CaCO 3 = CaO + CO 2
4. Основні класи неорганічних сполук: кислоти, класифікація, фіз. та хім. св-ва, одержання.
Кислота – це складна сполука, що містить іони водню та кислотного залишку.
кислота = nН + + кислотний залишок - n
I. Класифікація
Кислоти бувають неорганічні (мінеральні) та органічні.
безкисневі (НСl, HCN)
За кількістю іонів Н + , що утворюються при дисоціації, визначається основність кислот:
одноосновні (НСl, HNO 3)
двоосновні (H 2 SO 4 , H 2 CO 3)
триосновні (H 3 PO 4)
ІІ. Фізичні властивості.
Кислоти бувають:
розчинні у воді
нерозчинні у воді
Майже всі кислі кислоти на смак. Деякі кислоти мають запах: оцтова, азотна.
ІІІ. Хімічні властивості.
1. Змінюють забарвлення індикаторів: лакмус забарвлюється у червоний колір;
метиловий оранжевий – червоний; фенолфталеїн – безбарвний.
2. Реакція з металами:
Відношення металів до розведених кислот залежить від їхнього положення в електрохімічному ряду напруг металів. Метали, що стоять ліворуч від водню Н у цьому ряду, витісняють його з кислот. Виняток: при взаємодії азотної кислоти з металами водень не виділяється.
кислота + метал = сіль + Н 2
H 2 SO 4 + Zn = ZnSO 4 + Н 2
3. Реакція з основами (нейтралізація):
кислота + основа = сіль + вода
2НСl + Cu(OH) 2 = CuCl 2 + H 2 O
У реакціях з багатоосновними кислотами або багатокислотними основами можуть бути не тільки середні солі, а й кислі або основні:
НСl + Cu(OH) 2 = CuОНCl + H 2 O
4. Реакція з основними та амфотерними оксидами:
кислота + основний оксид = сіль + вода
2НСl + СаО = СаСl 2 + H 2 O
5. Реакція із солями:
Ці реакції можливі в тому випадку, якщо в результаті їх утворюється нерозчинна сіль або сильніша кислота, ніж вихідна.
Сильна кислота завжди витісняє слабшу:
HCl > Н 2 SO 4 > HNO 3 > H 3 PO 4 > H 2 CO 3
кислота 1 + сіль 1 = кислота 2 + сіль 2
НСl + AgNO 3 = AgCl↓ + HNO 3
6. Реакція розкладання: t
кислота = оксид + вода
Н 2 CO 3 = CO 2 + H 2 O
IV. Отримання.
1. Безкисневі кислоти отримують шляхом синетзу їх із простих речовин і подальшим розчиненням отриманого продукту у воді.
Н 2 + Cl 2 = НСl
2. Кисневмісні кислоти одержують взаємодією кислотних оксидів з водою:
SO 3 + H 2 O = Н 2 SO 4
3. Більшість кислот можна отримати взаємодією солей із кислотами.
2Na 2 CO 3 + НСl = H 2 CO 3 + NaСl
5. Основні класи неорганічних сполук: солі, класифікація, фіз. та хім. св-ва, одержання.
Солі - складні речовини, продукти повного або часткового заміщення водню в кислотах на атоми металу або гідроксогруп в основі кислотного залишку.
Іншими словами, у найпростішому випадку сіль складається з атомів металу (катіонів) та кислотного залишку (аніону).
Класифікація солей.
Залежно від складу солі бувають:
середні (FeSO 4 , Na 2 SO 4)
кислі (KH 2 PO 4 – дигідрофосфат калію)
основні (FeOH(NO 3) 2 – гідроксонітрат заліза)
подвійні (Na 2 ZnO 2 – цинкат натрію)
комплексні (Na 2 – тетрагідроксоцінкат натрію)
I. Фізичні властивості:
Більшість солей – тверді речовини білого кольору (Na2SO4, KNO3). Деякі солі мають забарвлення. Наприклад, NiSO 4 – зеленого, CuS – чорного, CoCl 3 – рожевого).
За розчинністю у воді солі бувають розчинні, нерозчинні та малорозчинні.
ІІ. Хімічні властивості.
1. Солі в розчинах реагують із металами:
сіль 1 + метал 1 = сіль 2 + метал 2
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu
Солі можуть вступати у взаємодію з металами, якщо метал, якому відповідає катіон солі, знаходиться в ряді напруг правіше за реагує вільного металу.
2. Реакція солей із кислотами:
сіль 1 + кислота 1 = сіль 2 + кислота 2
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HCl
З кислотами реагують солі:
а) катіони яких утворюють з аніонами кислоти нерозчинну сіль;
б) аніони яких відповідають нестійким чи летючим кислотам;
в) аніони яких відповідають малорозчинним кислотам.
3. Реакція солей з розчинами основ:
сіль 1 + основа 1 = сіль 2 + основа 2
FeCl 3 + 3KOH = Fe(OH) 3 + 3KCl
З лугами реагують лише солі:
а) катіони металів яких відповідають нерозчинні основи;
б) аніони яких відповідають нерозчинні солі.
4. Реакція солей із солями:
сіль 1 + сіль 2 = сіль 3 + сіль 4
AgNO 3 + KCl = AgCl↓ + KNO 3
Солі взаємодіють між собою, якщо одна з отриманих солей нерозчинна або розкладається із виділенням газу або осаду.
5. Багато солі розкладаються при нагріванні:
MgCO 3 = CO 2 + MgO
6. Основні солі взаємодіють з кислотами з утворенням середніх солей та води:
Основна сіль + кислота = середня сіль + Н2О
CuOHCl + HCl = CuCl 2 + Н 2 Про
7. Кислі солі взаємодіють з розчинними основами (лугами) з утворенням середніх солей та води:
Кисла сіль + кислота = середня сіль + Н 2 О
NaHSO 3 + NaOH = Na 2 SO 3 + Н 2 О
ІІІ. Способи одержання солей.
Способи отримання солей ґрунтуються на хімічних властивостях основних класів неорганічних речовин – оксидів, кислот, основ.
6.Основні класи неорганічних сполук: основи, класифікація, фіз. та хім. св-ва, отримання
Підстави – це складні речовини, що містять іони металу та одну або декілька гідроксогруп (ОН-).
Число гідроксогруп відповідає ступеню окиснення металу.
За кількістю гідроксильних груп основи ділять:
однокислотні (NaOH)
двокислотні (Сa(OH) 2)
багатокислотні (Al(OH) 3)
за розчинності у воді:
розчинні (LiOH, NaOH, KOH, Ba(OH) 2 та ін.)
нерозчинні (Cu(OH) 2 , Fe(OH) 3 та ін.)
I. Фізичні властивості:
Усі підстави є тверді кристалічні речовини.
Особливістю лугів є їхня мильність на дотик.
ІІ. Хімічні властивості.
1. Реакція з індикаторами.
основа + фенолфталеїн = малинове фарбування
основа + метиловий оранжевий = жовте фарбування
основа + лакмус = синє фарбування
Нерозчинні підстави забарвлення індикаторів не змінюють.
2. Реакція з кислотами (реакція нейтралізації):
основа + кислота = сіль + вода
КОН + НСl = КСl + H 2 O
3. Реакція з кислотними оксидами:
основа + кислотний оксид = сіль + вода
Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3 + H 2 O
4. Реакція основ з амфотерними оксидами:
основа + амфотерний оксид = сіль + вода
5. Реакція основ (лугів) із солями:
основа 1 + сіль 1 = основа 2 + сіль 2
КОН + CuSO 4 = Су(OH) 2 ↓ + K 2 SO 4
Для протікання реакції необхідно, щоб реагують основа і сіль були розчинні, а отримана основа або (і) сіль випадали б в осад.
6. Реакція розкладання основ під час нагрівання: t
основа = оксид + вода
Сu(OH) 2 = СuO + H 2 O
Гідроксиди лужних металів є стійкими до нагрівання (виключення – літій).
7. Реакція амфотерних основ із кислотами та лугами.
8. Реакція лугів із металами:
Розчини лугів взаємодіють із металами, які утворюють амфотерні оксиди та гідроксиди (Zn, Al, Cr)
Zn + 2NaOH = Na 2 ZnO 2 + H 2
Zn + 2NaOH + H 2 O = Na 2 + H 2
IV. Отримання.
1. Отримати розчинну основу можна взаємодією лужних та лужноземельних металів з водою:
К + H 2 O = КОН + H 2
2. Отримати розчинну основу можна взаємодією оксидів лужних та лужноземельних металів з водою.
ХІМІЧНИЙ АНАЛІЗ
Аналітична хімія. Завдання та етапи хімічного аналізу. аналітичний сигнал. Класифікації методів аналізуза. Ідентифікація речовин. Докладний аналіз. Систематичний аналіз.
Основні завдання аналітичної хімії
Одним із завдань при проведенні природоохоронних заходів є пізнання закономірностей причинно-наслідкових зв'язків між різними видами людської діяльності та змінами, що відбуваються в природному середовищі. Аналіз- це головний засіб контролю над забрудненістю довкілля. Науковою основою хімічного аналізу є аналітична хімія. Аналітична хімія -наука про методи та засоби визначення хімічного складу речовин та матеріалів. Метод- це досить універсальний та теоретично обґрунтований спосіб визначення складу.
Основні вимоги до методів та методик аналітичної хімії:
1) правильність та хороша відтворюваність;
2) низький межа виявлення- це найменший зміст, при якому за цією методикою можна виявити присутність обумовленого компонента із заданою довірчою ймовірністю;
3) вибірковість (селективність)- характеризує вплив різних факторів, що заважає;
4) діапазон вимірюваних змістів(концентрацій) за допомогою даного методу за даною методикою;
5) експресність;
6) простота в аналізі, можливість автоматизації, економічність визначення.
Хімічний аналіз- це складний багатостадійний процес, що являє собою сукупність готових прийомів та відповідних служб.
Завдання аналізу
1. Ідентифікація об'єкта, тобто. встановлення природи об'єкта (перевірка присутності тих чи інших основних компонентів, домішок).
2. Кількісне визначення змісту того чи іншого компонента в аналізованому об'єкті.
Етапи аналізу будь-якого об'єкта
1. Постановка задачі та вибір методу та схеми аналізу.
2. Відбір проб (грамотний відбір частини проби дозволяє зробити правильний висновок про склад всієї проби). Проба- це частина аналізованого матеріалу, представницько отр ахімічний склад, що його дає. В окремих випадках як пробу використовують весь аналітичний матеріал. Час зберігання відібраних проб має бути мінімальним. льним. Умови та способи зберігання повинні виключати неконтрольовані втрати легколетких сполук та будь-які інші фізичні та хімічні зміни у складі аналізованого зразка.
3. Підготовка проб до аналізу: переведення проби в необхідний стан (розчин, пара); поділ компонентів або відділення заважають; концентрування компонентів;
4. Отримання аналітичного сигналу. Аналітичний сигнал- це зміна будь-якої фізичної чи фізико-хімічної властивості обумовленого компонента, функціонально пов'язане з його змістом (формула, таблиця, графік).
5. Обробка аналітичного сигналу, тобто. поділ сигналу та шумів. Шуми- Побічні сигнали, що виникають у вимірювальних приладах, підсилювачах та інших апаратах.
6. Застосування результатів аналізу. Залежно від якості речовини, покладеної в основу визначення, методи аналізу поділяються:
на хімічні методианалізу, засновані на хімічній аналітичній реакції, що супроводжується яскраво вираженим ефектом. До них відносяться гравіметричний та титриметричний методи;
- фізико-хімічні методи,засновані на вимірі будь-яких фізичних параметрів хімічної системи, що залежать від природи компонентів системи та змінюються в процесі хімічної реакції (наприклад, фотометрія заснована на зміні оптичної густини розчину в результаті реакції);
- фізичні методианалізу, що не пов'язані з використанням хімічних реакцій. Склад речовин встановлюється за виміром характерних фізичних властивостей об'єкта (наприклад, щільність, в'язкість).
Залежно від вимірюваної величини всі методи поділяються такі види.
Методи виміру фізичних величин
|
Вимірювана фізична величина |
Назва методу |
|
Гравіметрія |
|
|
Титриметрія |
|
|
Рівноважний потенціал електрода |
Потенціометрія |
|
Поляризаційний опір електрода |
Полярографія |
|
Кількість електрики |
Кулонометрія |
|
Електропровідність розчину |
Кондуктометрія |
|
Поглинання фотонів |
Фотометрія |
|
Випускання фотонів |
Емісійний спектральний аналіз |
Ідентифікація речовинґрунтується на методах якісного розпізнавання елементарних об'єктів (атомом, молекул, іонів та ін), з яких складаються речовини та матеріали.
Дуже часто аналізовану пробу речовини переводять у форму, зручну для аналізу шляхом розчинення у відповідному розчиннику (зазвичай це вода або водні розчини кислот) або сплавлення з будь-якою хімічною сполукою з подальшим розчиненням.
Хімічні методи якісного аналізу засновані на використання реакцій ідентифікованих іонів з певними речовинами - аналітичними реагентамиТакі реакції повинні супроводжуватися випаданням чи розчиненням осаду; виникненням, зміною чи зникненням фарбування розчину; виділенням газу із характерним запахом; освітою кристалів певної форми.
Реакції, що протікають у розчинах, за способом виконаннякласифікуються на пробіркові, мікрокристалоскопічні та крапельні. Мікрокристаллоскопічні реакції проводять на предметному склі. Спостерігають утворення кристалів характерної форми. Крапельні реакції виконують на фільтрувальному папері.
Аналітичні реакції, що застосовуються в якісному аналізі, по галузі застосуванняділяться:
1.) на групові реакції- це реакції для осадження цілої групи іонів (застосовується один реагент, який називається груповим);
2;) характерні реакції:
а) селективні (виборчі)- дають однакові або подібні аналітичні реакції з обмеженим числом іонів (2-5 шт.);
б) специфічні (високоселективні)- вибіркові по відношенню до одномукомпоненту.
Селективних і специфічних реакцій небагато, тому їх застосовують у поєднанні з груповими реакціями і зі спеціальними прийомами для усунення компонентів, що заважають впливу компонентів, присутніх в системі поряд з визначеною речовиною.
Нескладні суміші іонів аналізують дробовим методом,без попереднього відділення іонів, що заважають, за допомогою характерних реакцій визначають окремі іони. М іон іон- це іон, що у умовах виявлення шуканого дає подібний аналітичний ефект із тим самим реактивом чи аналітичний ефект, маскує необхідну реакцію. Виявлення різних іонів у дробовому аналізі проводять в окремих порціях розчину. При необхідності усунення іонів, що заважають, користуються наступними способами відділення та маскування.
1. Переклад іонів, що заважають, в осад.В основі лежить відмінність у величині добутку розчинності опадів, що виходять. При цьому ПР з'єднання іона з реагентом повинно бути більше, ніж ПР з'єднання заважає іона.
2. Зв'язування іонів, що заважають, в міцне комплексне з'єднання.Отримуваний комплекс повинен мати необхідну стійкість, щоб здійснити повне зв'язування іона, що заважає, а шуканий іон - зовсім не реагувати з введеним реагентом або його комплекс повинен бути неміцним.
3. Зміна ступеня окислення іонів, що заважають.
4. Використання екстракції.Метод заснований на вилученні з водних розчинів іонів, що заважають, органічними розчинниками і розділенні системи на складові частини (фази), щоб заважає і визначається компоненти були в різних фазах.
Переваги дробового аналізу:
Швидкість виконання, оскільки скорочується час тривалі операції послідовного відділення одних іонів від інших;
Дробні реакції легко відтворювані, тобто. їх можна повторювати кілька разів. Однак у разі труднощі підбору селективних (специфічних) реакцій виявлення іонів, що маскують реагентів, розрахунку повноти
видалення іонів та інших причин (складність суміші) вдаються до виконання систематичного аналізу.
Систематичний аналіз- це повний (докладний) аналіз об'єкта, що досліджується, який проводиться шляхом поділу всіх компонентів у пробі на кілька груп у певній послідовності. Розподіл на групи йде на основі подібності (всередині групи) та відмінності (між групами) аналітичних властивостей компонентів. У виділеній групі аналізу застосовується ряд послідовних реакцій поділу, поки в одній фазі залишаться лише компоненти, що дають характерні реакції із селективними реагентами (рис. 23.1).
Розроблено декілька аналітичних класифікацій катіонів та аніонів на аналітичні групи, в основі яких лежить застосування групових реагентів (тобто реагентів для виділення в конкретних умовах цілої групи іонів). Групові реагенти в аналізі катіонів служать як виявлення, так поділу, а аналізі аніонів - лише виявлення (рис. 23.2).
Аналіз сумішей катіонів
Груповими реагентами в якісному аналізі катіонів є кислоти, сильні основи, аміак, карбонати, фосфати, сульфати лужних металів, окислювачі та відновники. Об'єднання речовин в аналітичні групи засноване на використанні подібності та відмінностей у їх хімічних властивостях. До найважливіших аналітичних властивостей відносяться здатність елемента утворювати різні типи іонів, колір і розчинність сполук, здатність вступати вті чи інші реакції.
Групові реагенти вибирають із загальних реактивів, оскільки необхідно, щоб груповий реагент виділяв відносно велику кількість іонів. Основний спосіб поділу - осадження, тобто. розподіл на групи, заснований на різній розчинності опадів катіонів у певних середовищах. Під час розгляду дії групових реагентів можна назвати такі групи (табл. 23.2).
Крім того, залишаються три катіони (Na + , К + , NH4), які не утворюють опадів із зазначеними груповими реагентами. Їх також можна виділити окрему групу.
Групи катіонів
Крім зазначеного загального підходу, при виборі групових реагентів виходять із значень творів розчинності опадів, так як, варіюючи умови осадження, можна розділити речовини групи дією одного і того ж реагенту.
Найбільшого поширення набула кислотно-основна класифікація катіонів. Переваги кислотно-основного методу систематичного аналізу:
а) використовуються основні властивості елементів – їх відношення до кислот, лугів;
б) аналітичні групи катіонів більшою мірою зівідповідають групам періодичної системи елементів Д.І. Менделєєва;
в) значно скорочується час проведення аналізу порівняння із сірководневим методом. Дослідження починають з попередніх випробувань, в яких встановлюють рН розчину за універсальним індикатором і виявляють іони NH 4 , Fe 3+ , Fe 2+ специфічними та селективними реакціями.
Поділ на групи.Загальна схема поділу на групидана в табл. 23.3. В аналізованому розчині передусім відокремлюють катіони І та ІІ груп. Для цього 10-15 крапель розчину поміщають у пробірку і додають краплями суміш 2М HCl і 1М H 2 S0 4 . Залишають осад на 10 хв, потім центрифугують його і промивають водою, підкисленої НС1. В осаді залишається суміш хлоридів і сульфатів Ag + , Pb 2+ , 2+ , Са 2+ . Можлива присутність основних солей сурми. У розчині – катіони III-vi груп.
З розчину відокремлюють III групу додаванням декількох крапель 3%-ного Н 2 0 2 і надлишку NaOH при нагріванні та перемішуванні. Надлишок пероксиду водню видаляють кип'ятінням. В осаді - гідроксиди катіонів IV-V груп, в розчині - катіони III і VI груп і частково Са 2+ , який може не повністю осідати у вигляді CaS0 4 при відділенні I і II груп.
З осаду відокремлюють катіони V групи. Осад обробляють 2н Na 2 CO 3 потім надлишком NH 3 при нагріванні. Катіони V групи переходять у розчин у вигляді аміакатів, в осаді - карбонати та основні солі катіонів IV групи.
Гідність систематичного аналізу- Отримання достатньо повної інформації про склад об'єкта. Нестача- громіздкість, тривалість, трудомісткість. Цілком схеми систематичного якісного аналізу здійснюються рідко. Зазвичай їх використовують частково, якщо є відомості про походження, приблизний склад зразка, a такж у навчальних курсах аналітичної хімії.
Гідроксид магнію розчиняється у суміші NH 3 + NH 4 C1. Таким чином, після поділу катіонів на групи отримали чотири пробірки, що містять: а) осад хлоридів і сульфатів катіонів I-П груп; б) розчин суміші катіонів III та VI груп; в) розчин аміакатів катіонів V групи; г) осад карбонатів та основних солей катіонів IV групи. Кожен із цих об'єктів аналізують окремо.
Аналіз сумішей аніонів
Загальна характеристика аніонів, що вивчаються. Aніони утворюються в основному елементами груп IV, V, VI та VII періодичної системи. Один і той самий елемент може утворювати кілька аніонів, що відрізняються своїми властивостями. Haприклад, сірка утворює аніони S 2 -, S0 3 2 ~, S0 4 2 ~, S 2 0 3 2 ~ та ін.
Усі аніони є складовою частиною кислот і соотвітальних солей. Залежно від цього, до складу якого речовини входить аніон, властивості його значно змінюються. Наприклад, для іона SO 4 2 "у складі концентрованої cepной кислоти властиві реакції окислення-відновлення, а у складі солей - реакції осадження.
Стан аніонів у розчині залежить від середовища розчину. Деякі аніони розкладаються при дії концентрованих кислот з виділенням відповідних газів: С0 2 (аніон СО 2- 3), H 2 S (аніон S 2 "), N0 2 (аніон N0 3) та ін. При дії розведених кислот аніони МоО 4 2 - , W0 4 2 ~, SiO 3 2 " утворюють не розчинні у воді кислоти (H 2 Mo0 4 , H 2 W0 4 * H 2 0, H 2 SiПро 3 ). Аніони слабких кислот (С0 3 2 ~, Р0 4 ", Si0 3 2 ~, S 2 ") у водних розчинах частково або повністю гідролізуються, наприклад:
S 2 "+ H 2 0 →HS" + OH _ .
Більшість елементів, що утворюють аніони, мають змінну валентність і при дії окислювачів або відновників змінюють ступінь окислення, при цьому змінюється склад аніону. Хлорид-іон, наприклад, можна окислити до С1 2 , СlО", СlO 3 , СlO 4 . Іодид-іони, наприклад, окислюються до I 2 , IO 4 ; сульфід-іон S 2 ~ - до S0 2 , SO 4 2- аніони N0 3 можна відновити до N0 2 , NO, N 2 , NH 3 .
Аніони-відновники (S 2 ~, I - , CI -) відновлюють у кислому середовищі іони Мп0 4 - викликаючи їх знебарвлення. Іони-окислювачі (NO3 , CrO 4 2 ", V0 3 - , Mn0 4 ~) окислюють іодид-іони в кислий ойсередовищі до вільного іона, забарвлюють дифеніламін в синій колір. їххарактерних реакцій
Групові реакції аніонів.Реагенти за своєю дією паніони поділяють на наступні групи:
1) реактиви, що розкладають речовини з виділенням газів. До таких реактивів відносяться розведені мінеральні кислоти (НС1, H2S04);
2) реактиви, що виділяють аніони з розчинів у вигляді малорозчинених опадів (табл. 23.4):
а) ВаС1 2 в нейтральному середовищі або в присутності Ва(ОН) 2 осаджує: SO 2- , SO, 2 ", S 2 0 3 2 ~, 3 2 ", РО 4 2 ", В 4 0 7 2 ~, As0 3 4", SiO 3 2";
б) AgNO 3 в 2н HNO 3 тримає в облозі: СГ, Br - , I - , S 2- (SO 4 2 тільки в концентрованих розчинах);
3) реактиви-відновники (КІ) (табл. 23.5);
4) реактиви-окислювачі (КМп0 4 розчин I 2 в KI, НNО 3(конц) , H 2 S0 4).
Аніони при аналізі переважно не заважають виявленню один одного, тому групові реакції застосовують задля поділу, а попередньої перевірки наявності чи відсутності тієї чи іншої групи аніонів.
Систематичні методи аналізу суміші аніонів, заснований ніна розподілі їх на групи, використовуються рідко, головним чином зомна дослідження нескладних сумішей. Чим складніша суміш аніонів, тим більш громіздкими стають схеми аналізу.
Дробний аналіз дозволяє виявити аніони, які не заважають один одному, в окремих порціях розчину.
У напівсистематичних методах має місце поділ аніонів на групи за допомогою групових реактивів та подальше дробове виявлення аніонів. Це призводить до скорочення кількості необхідних послідовних аналітичних операцій і зрештою спрощує схему аналізу суміші аніонів.
Сучасний стан якісного аналізу не обмежується класичною схемою. В аналізі як неорганічні, такі органічних речовин часто використовуються інструментальні методи, такі як люмінесцентний, абсорбційно-спектроскопічний, різні електрохімічні методи, які варіанти хроматографії і т.д. Однак у ряді випадків (польові, заводські експрес-лабораторії та ін.) класичний аналіз через простоту, доступність, дешевизну не втратив свого значення.
1. Відбір проб:
Лабораторна проба складається 10–50 г матеріалу, який відбирається так, щоб його середній склад відповідав середньому складу всієї партії речовини, що аналізується.
2. Розкладання проби та переведення її в розчин;
3. Проведення хімічної реакції:
X – визначуваний компонент;
P – продукт реакції;
R – реагент.
4. Вимірювання будь-якого фізичного параметра продукту реакції, реагенту або речовини, що визначається.
Класифікація хімічних методів аналізу
I За компонентами реакції
1. Вимірюють кількість продукту, що утворився реакції Р (гравіметричний спосіб). Створюють умови за яких визначається речовина повністю перетворюється на продукт реакції; далі потрібно, щоб реагент R не давав другорядних продуктів реакції з сторонніми речовинами, фізичні властивості яких були б подібні до фізичних властивостей продукту.
2. Заснований на вимірі кількості реагенту, витраченого на реакцію з визначальним речовиною Х:
– вплив між X та R має проходити стехіометрично;
– реакція має протікати швидко;
– реагент не повинен вступати в реакцію із сторонніми речовинами;
– необхідний спосіб встановлення точки еквівалентності, тобто. момент титрування коли реагент доданий в еквівалентній кількості (індикатор, зміна забарвлення, потенціалу, електропровідності).
3. Фіксує зміни, що відбуваються з самою визначальною речовиною Х, у процесі взаємодії з реагентом R (газовий аналіз).
II Типи хімічних реакцій
1. Кислотно-основні.
2. Утворення комплексних сполук.
Кислотно-основні реакції:використовують переважно для прямого кількісного визначення сильних і слабких кислот і основ, та його солей.
Реакції утворення комплексних сполук:обумовлені речовини дією реагентів переводять у комплексні іони та сполуки.
На реакціях комплексоутворення засновані такі методи поділу та визначення:
1) Поділ із засобів осадження;
2) Метод екстракції (нерозчинні у воді комплексні сполуки не рідко добре розчиняються в органічних розчинниках – бензол, хлороформ – процес переведення комплексних сполук з водних фаз у дисперсну називається екстракцією);
3) Фотометричний (З нітрозною сіллю) – вимірюють оптимальну щільність розчинів комплексних сполук;
4) Титриметричний метод аналізу
5) Гравіметричний метод аналізу.
1) метод цементації – відновлення Ме іонів металів у розчині;
2) електроліз з ртутним катодом – при електролізі розчину з ртутним катодом іони багатьох елементів відновлюються електричним струмом до Ме, які розчиняються у ртуті, утворюючи амальгаму. Іони інших Ме залишаються при цьому в розчині;
3) метод ідентифікації;
4) титриметричні методи;
5) електрогравіметричний – через досліджуваний розчин пропускають ел. Струм певного напруги, при цьому іони Ме відновлюються до Ме стану, що виділився зважують;
6) кулонометричний метод - кількість речовини визначають за кількістю електрики, яку необхідно витратити для електрохімічного перетворення аналізованої речовини. Реагенти аналізу знаходять за законом Фарадея:
М – кількість обумовленого елемента;
F-число Фарадея (98500 Кл);
А – атомна маса елемента;
n- кількість електронів, що беруть участь у електрохімічному перетворенні даного елемента;
Q-кількість електрики (Q = I ∙ τ).
7) каталітичний метод аналізу;
8) полярографічний;
III Класифікація методів поділу, заснованих на використанні різних типів фазових перетворень:
Відомі такі типи рівноваг між фазами:
Рівнавага Ж-Г або Т-Г використовується в аналізі при виділенні речовин у газову фазу (СО2, Н2О і т.д.).
Рівнавага Ж 1 - Ж 2 спостерігається в методі екстракції та при електролізі з ртутним катодом.
Ж-Т характерно для процесів осадження та процесів виділення на поверхні твердої фази.
До методів аналізу відносять:
1. гравіметричний;
2. титриметричний;
3 оптичний;
4. електрохімічний;
5. каталітичний.
До методів поділу відносять:
1. осадження;
2. екстракція;
3. хроматографія;
4. іонний обмін.
До методів концентрування відносять:
1. осадження;
2. екстракція;
3. цементація;
4. відгін.
Фізичні методи аналізу
Характерна особливість у цьому, що у них безпосередньо вимірюють будь-які фізичні параметри системи, пов'язані з кількістю визначається елемента без попереднього проведення хімічної реакції.
Фізичні способи включають три основні групи способів:
I Методи, що ґрунтуються на взаємодії випромінювання з речовиною або на вимірі випромінювання речовини.
II Методи, що ґрунтуються на вимірі параметрів ел. або магнітних властивостей речовини.
IIIМетоди, засновані на вимірі щільності або інших параметрів механічних або молекулярних властивостей речовин.
Методи, що ґрунтуються на енергетичному переході зовнішніх валентних електронів атомів: включають атомно-емісійні та атомно-абсорбційні методи аналізу.
Атомно-емісійний аналіз:
1) Фотометрія полум'я – аналізований розчин розпорошують у полум'ї газового пальника. Під впливом високої температури атоми переходять у збуджений стан. Зовнішні валентні електрони переходять більш високі енергетичні рівні. Зворотний перехід електронів на основний енергетичний рівень супроводжується випромінюванням, довжина хвилі якого залежить від того, якого атома елемента знаходилися в полум'ї. Інтенсивність випромінювання за певних умов пропорційно до кількості атомів елемента в полум'ї, а довжина хвилі випромінювання характеризують якісний склад проби.
2) Емісійний метод аналізу – спектральний. Пробу вводять у полум'я дуги або конденсованої іскри, під високою температурою атоми переходять у збуджений стан, при цьому електрони переходять не тільки на найближчі до основного, але і на більш віддалені рівні енергії.
Випромінювання представляє складну суміш світлових коливань різних довжин хвиль. Емісійний діапазон розкладають на основні частини спец. приладами, спектрометрами, та фотографують. Порівняння положення інтенсивності окремих ліній спектру з лініями відповідного еталона дозволяє визначити якісний і кількісний аналіз проби.
Атомно-абсорбційні методи аналізу:
Метод ґрунтується на вимірі поглинання світла певної довжини хвилі незбудженими атомами обумовленого елемента. Спеціальне джерело випромінювання дає резонансне випромінювання, тобто. випромінювання, що відповідає переходу електронної на найнижчу орбіталь з найменшою енергією, з найближчою до неї орбіталі з вищим рівнем енергії. Зменшення інтенсивності світла при проходженні його через полум'я за рахунок переведення електронів атомів визначається елемента в збуджений стан пропорційно кількості незбуджених атомів у ньому. В атомній абсорбції застосовують горючі суміші з температурою до 3100 про З, що збільшує кількість елементів, що визначаються, в порівнянні з фотометрії полум'я.
Рентгено-флуорисцентний та рентгено-емісійний
Рентгенофлуорисцентний: пробу піддають дії рентгенівського випромінювання. Верхні електрони. Орбіталі, що знаходяться на найближчій до ядра атома, вибиваються з атомів. Їхнє місце займають електрони з більш віддалених орбіталей. Перехід цих електронів супроводжується виникненням вторинного рентгенівського випромінювання, довжина хвилі якого пов'язана з функціональною залежністю з атомним номером елемента. Довжина хвилі – якісний склад проби; інтенсивність – кількісний склад проби.
Методи, що ґрунтуються на ядерних реакціях – радіоактиваційні. Матеріал піддають дії нейтронного випромінювання, відбуваються ядерні реакції та утворюються радіоактивні ізотопи елементів. Далі пробу переводять пробу в розчин і розділяють елементи хімічними методами. Після чого вимірюють інтенсивність радіоактивного випромінювання кожного елемента проби, паралельно аналізують еталонну пробу. Порівнюють інтенсивність радіоактивного випромінювання окремих фракцій еталонної проби та аналізованого матеріалу та роблять висновки про кількісний вміст елементів. Межа виявлення 10-8 - 10-10%.
1. Кондуктометричний – заснований на вимірі електропровідності розчинів чи газів.
2. Потенціометричний – буває метод прямого та потенціометричного титрування.
3. Термоелектричний - заснований на виникненні термоелектрорушійної сили, що виник при нагріванні місця зіткнення сталі та ін.
4. Масспектральний – застосовується за допомогою сильних елементів та магнітних полів, відбувається поділ газових сумішей на компоненти відповідно до атомів або молекулярних мас компонентів. Застосовується для дослідження суміші ізотопів. інертних газів, сумішей органічних речовин.
Денситометрія – заснована на вимірі густини (визначення концентрації речовин у розчинах). Для визначення складу вимірюють в'язкість, поверхневий натяг, швидкість звуку, електропровідність і т.д.
Для встановлення чистоти речовин вимірюють температуру кипіння або температуру плавлення.
Прогнозування та розрахунок фізико-хімічних властивостей
Теоретичні засади прогнозування фізико-хімічних властивостей речовин
Наближений розрахунок прогнозування
Прогнозування має на увазі оцінку фізико-хімічних властивостей на підставі мінімального числа доступних вихідних даних, а може і вважати повну відсутність експериментальної інформації про властивості досліджуваної речовини («абсолютне» прогнозування спирається тільки на відомості про стехіометричну формулу сполуки).