1. Аналитическая химия и химический анализ. Основные понятия аналитической химии: метод анализа вещества, качественный химически. Аналитическая химия и химический анализ. Основные понятия аналитической химии метод анализа вещества, качественный химический анализ, количественный химический анализ
 Скачать 413.8 Kb.
|
|
Влияние различных факторов на процессы комплексообразования в растворах. Типы комплексных соединений, применяемых в аналитической химии. Основные типы комплексных соединений: Аммиакаты – комплексы, в которых лигандами служат молекулы аммиака, например [Cu(NH3)4]SO4 Аквакомплексы – лигандами являются молекулы воды: [Al(H2O)6]Cl3. Ацидокомплексы – лигандами являются анионы. Ацидокомплексы можно представить как продукты сочетания двух солей. K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль), K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль). Циклические, или хелатные соединения. Они содержат бидентатный лиганд или лиганд с более высокой дентатностью, который захватывает центральный ион подобно клешням. Факторы, влияющие на процессы комплексообразования: Влияние рН среды. Изменение рН раствора влияет на процессы комплексообразования, особенно в тех случаях, когда в реакциях образования комплексов или же в побочных реакциях лигандов участвуют ионы водорода. Влияние концентрации лиганда. Чем больше концентрация лиганда, тем полнее металл связывается в комплекс. Влияние посторонних ионов, образующих малорастворимые соединения с металлом-комплексообразователем. Введение в растворы посторонних ионов иногда может привести к разрушению комплексов. Влияние ионной силы раствора. Ионная сила раствора также оказывает влияние на равновесия комплексообразования, поскольку с изменением ионной силы раствора изменяются равновесные активности ионов – участников реакций и, следовательно, соотношение между равновесными концентрациями реагентов. Влияние температуры. Константы устойчивости и нестойкости комплексов, как и любые другие константы химического равновесия, зависят от температуры, поэтому с изменением температуры равновесие комплексообразования смещается в ту или иную сторону. Применение комплексных соединений в химическом анализе: (осаждение катионов и анионов из растворов; растворение осадков; разделение ионов путем дробного осаждения и дробного растворения; открытие ионов по изменению окраски раствора вследствие образования окрашенных комплексов). В химическом анализе наиболее часто встречаются следующие случаи применения комплексных соединений: Образование комплексных соединений с целью растворения осадков, например растворение AgCl в NH4OH, при этом образуется растворимое в воде комплексное соединение [Ag(NH3)2]Cl. Образование комплексных соединений с целью удаления из сферы реакции одного из ионов, мешающих обнаружению другого иона. Например, ионы Fe3+ связываются в бесцветный комплекс [FeF6]3-. Образование окрашенных комплексных соединений применяется в случаях, когда комплексный ион имеет более интенсивную окраску, чем составляющие его простые ионы. Например, ион Cu2+ с избытком аммиака образует комплексный ион [Cu(NH3)4]2+ интенсивного синего цвета. Знание закономерностей и условий образования комплексов позволяет химику-аналитику правильно подобрать реагент для обнаружения определяемого компонента, маскирования мешающих ионов, количественного определения иона методом комплексонометрического титрования. Качественный анализ. Классификация методов качественного анализа. Аналитические реакции и реагенты, используемые в качественном анализе (специфические, селективные, групповые). Реакции разделения и обнаружения. Использование качественного анализа в фармации. Качественный анализ – это определение (открытие) химических элементов, ионов, атомов, групп атомов, молекул в анализируемом объекте. Он включает в себя дробный и систематический анализ. Дробный анализ – обнаружение иона или вещества в анализируемой пробе с помощью специфического реагента (специфическая реакция) в присутствии всех компонентов пробы. Реакции, с помощью которых можно обнаружить небольшое число ионов, называются селективными. Эти реакции присущи определенной группе ионов, близких по химическим свойствам. Дробный анализ не требует много времени и применяется для исследования простых объектов, содержащих ограниченное число ионов. Для полного качественного анализа сложных объектов используют систематических анализ, который предусматривает разделение смеси анализируемых ионов по аналитическим группам с последующим обнаружением каждого иона. В систематическом анализе применяют определенную систему последовательных операций по разделению ионов на группы и подгруппы, характеризующиеся общими свойствами. Реагенты, позволяющие отделять группы близких по свойствам ионов от других ионов, называют групповыми реагентами. В качестве групповых реагентов используют вещества, образующие малорастворимые или комплексные соединения с целой группой ионов. Специфические реагенты и реакции позволяют обнаруживать данное вещество или данный ион в присутствии других веществ или ионов. Селективные реагенты и реакции позволяют обнаруживать (одновременно!) несколько веществ или ионов (к примеру, кристаллографические реакции, когда под микроскопом одновременно видны несколько типов кристаллов). Таких реагентов и реакций известно значительно больше, чем специфических. Реакцией обнаружения называется такая реакция, в ходе проведения которой можно однозначно определить нахождение какого-либо иона в пробе в присутствии других ионов. Реакции, при помощи которых отделяют одни виды ионов от других, называются реакциями разделения. Для проверки и оценки качества лекарственных препаратов широко применяют различные методы качественного анализа. Качественные химические реакции в фармацевтическом анализе используют для определения подлинности лекарственного вещества; для испытания на чистоту и наличие примесей; для идентификации отдельных ингредиентов в лекарственных препаратах, состоящих из нескольких веществ. Классификация катионов по группам по сероводородному методу. Аналитические реакции катионов I-V аналитических групп.
Реакции катионов I группы Натрий Реакция с гексагидроксостибиататом (V) калия Na+ + [Sb(OH)6]- = Na[Sb(OH)6] Калий Реакция с гексанитрикобальтом (III) натрия 2K+ + Na+ + [Co(NO2)6]3- = K2Na[Co(NO2)6] Аммоний Реакция с сильными основаниями NH4+ + OH- = NH3 + H2O Реакция с реактивом Несслера NH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH- = [OHg2NH2]I + 7I- + 3H2O Реакции катионов II группы Барий Реакция с бихроматом (дихроматом) калия Cr2O72- + 2Ba2+ + H2O = 2BaCrO4 + 2H+ Реакция с серной кислотой Ba2+ + SO42- = BaSO4 Стронций Реакция с растворимыми сульфитами и гипсовой водой Sr2+ + SO42- = SrSO4 Кальций Реакция с гексацианоферратом (II) калий Ca2+ + 2NH4+ + [Fe(CN)6]4- = Ca(NH4)2[Fe(CN)6] Реакция с оксалатом аммония Ca2+ + C2O42- = CaC2O4 Реакции катионов III группы Алюминий Действие группового реагента 2Al3+ + 3S2- + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S Реакция с сильными основаниями Al3+ + 3OH- = Al(OH)3 Хром Действие группового реагента 2Cr3+ + 3S2- + 6H2O = 2Cr(OH)3 + 3H2S Железо (III) Действие группового реагента Fe2S3 + 4H+ = 2Fe2+ + S + 2H2S Реакция с сильными основаниями Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 Реакция с гексацианоферратом (II) калия 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- = Fe4[Fe(CN)6]3 Железо (II) Действие группового реагента FeS + 2H+ = Fe2+ = H2S Реакция с гексацианоферратом (III) калия 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- = Fe3[Fe(CN)6]2 Цинк Реакция с основаниями Zn2+ + 2OH- = Zn(OH)2 Реакции катионов IV группы Кадмий Реакция с групповым реагентом Cd2+ + H2S = CdS + 2H+ Ртуть Реакция с групповым реагентом Hg2+ + H2S = HgS + 2H+ Реакции V аналитической группы Серебро Реакция с групповым реагентом Ag+ + Cl- = AgCl 2Ag+ + CrO42- = Ag2CrO4 Свинец Реакция с групповым реагентом Pb2+ + 2Cl- = PbCl2 Реакция с сильными основаниями Pb2+ + 2OH- = Pb(OH)2 Качественный анализ анионов. Аналитическая классификация анионов по группам (по способности к образованию малорастворимых соединений). Ограниченность любой классификации анионов по группам. Обычно открытие анионов в фармацевтическом анализе осуществляют с использованием разных качественных аналитических реакций в растворах на тот или иной аннон. Разумеется, не исключается применение и других методов анализа (оптических, хроматографических, электрохимических и др.). Чаще всего принимают во внимание растворимость солей бария и серебра тех или иных анионов и их окислительно-восстановительные свойства в водных растворах. В любом случае удастся логически разделить на группы только часть известных анионов, так что всякая классификация анионов ограничена и не охватывает все анионы, представляющие аналитический интерес. По аналитической классификации анионов, основанной на образовании малорастворимых солей бария и серебра, анионы обычно делят на три группы
Аналитические реакции анионов I-III аналитических групп. Методы анализа смесей анионов различных аналитических групп. Реакции анионов I группы Реакции сульфат - ионов Реакция с групповым реагентом SO42- + Ba2+ = BaSO4 Реакции карбонатов Реакция с групповым реагентом CO32- + Ba2+ = BaCO3 Реакция с сильными кислотами CO32- + 2H+ = CO2 + H2O Реакция фосфатов Реакция с групповым реагентом HPO42- + Ba2+ = BaHPO4 Реакции селикат-ионов Реакция с групповым реагентом SiO32- + Ba2+ = BaSiO3 Реакция с нитратом серебра SiO32- + 2Ag+ = Ag2SiO3 Реакция с разбавленными кислотами SiO32- + 2H+ = H2SiO3 Фторид-ион Реакция с групповым реагентом 2F- + Ba2+ = BaF2 Реакция с хлоридом кальция 2F- + Ca2+ = CaF2 Реакции анионов II группы Хлорид-ион Реакция с групповым реагентом Ag+ + Cl- = AgCl Бромид-ион Реакция с групповым реагентом Br- + Ag+ = AgBr Иодид-ион Реакция с групповым реагентом Ag+ + I- = AgI Сульфид-ион Реакция с групповым реагентом 2Ag+ + S2- = Ag2S Реакции анионов III группы Нитрат-ион 2NO3- + 3Cu + 8H+ = 2NO + 2Cu2+ +4H2O Нитрит-ион Реакция с кислотами 2NO2- + 2H+ = NO2 + NO + H2O Общая логическая схема анализа смеси анионов обычно состоит в следующем. Вначале на первом этапе проводят предварительные испытания, в ходе которых определяют рН раствора, устанавливают с помощью групповых реагентов присутствие или отсутствие анионов первой и второй аналитических групп, выясняют наличие анионов-окислителей, анионов-восстановителей, проводят пробу па выделение газов. Затем на втором этапе дробным методом открывают отдельные анноны в небольших пробах анализируемого раствора. Количественный анализ. Классификация методов количественного анализа (химические физико-химические, физические, биологические). Требования, предъявляемые к реакциям в количественном анализе. Роль и значение количественного анализа в фармации. Количественный анализ - совокупность химических, физико-химических и физических методов определения количественного соотношения компонентов, входящих в состав анализируемого вещества. В зависимости от свойства вещества, положенного в основу определения, методы анализа подразделяются: на химические методы анализа, основанные на химической аналитической реакции, которая сопровождается ярко выраженным эффектом. К ним относятся гравиметрический и титриметрический методы; физико-химические методы, основанные на измерении каких-либо физических параметров химической системы, зависящих от природы компонентов системы и изменяющихся в процессе химической реакции; физические методы анализа, не связанные с использованием химических реакций. Состав веществ устанавливается по измерению характерных физических свойств объекта (например, плотность, вязкость). Требования к реакциям в титриметрии: строгая стехиометричность практически полная необратимость достаточно высокая скорость отсутствие побочных реакций наличие надежного способа установления конечной точки титрования Заключительный этап фармацевтического анализа лекарственного вещества – количественное определение. Оно выполняется после того, как лекарственное вещество идентифицировано и установлено наличие допустимого количества примесей. Выбор оптимального метода количественного определения обуславливается прежде всего его возможностью оценивать лекарственное вещество по физиологически активной части молекулы. Практически сделать это сложно. Обычно количественное содержание препарата устанавливают по какому-либо его химическому свойству, связанному с наличием той или иной функциональной группы. |