Курс лекций №1. Курс лекций 1 по аналитическо й химии Содержание

• Название: Курс лекций 1 по аналитическо й химии Содержание
• Дата: 20.03.2021
• Размер: 204.5 Kb.
• Имя файла: Курс лекций №1.doc
• Тип: Курс лекций; #186578

Курс лекций №1 по аналитическо й химии
Содержание

1. 
   Предмет и задачи аналитической химии. Значение аналитической химии в науке. Анализ в биологии и службе охраны природы.
   
2. 
   Концентрация и активность. Ионная сила раствора.
   
3. 
   Химическое равновесие. Константа химического равновесия (концентрационная, термодинамическая, условная). Равновесная концентрация. Понятие об аналитической концентрации.
   
4. 
   Теории кислот и оснований (Аррениуса, Льюиса, Бренстеда - Лоури).
   
5. 
   Протеолитическая теория: анализ роли растворителя. Классификация растворителей.
   
6. 
   Автопротолиз растворителей. Влияние растворителей на силу кислот и оснований.
   
7. 
   Равновесие в водных растворах сильных и слабых кислот и оснований. Расчет рН.
   
8. 
   Буферные растворы. Механизм буферного действия, понятие буферной емкости. Расчет рН.
   
9. 
   Равновесие в водных растворах гидролизующихся солей. Расчет рН.
   
10. 
    Понятие об окислительно-восстановительной системе. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста.
    
11. 
    Константа равновесия ОВР.
    
12. 
    Понятие органичных реагентов. Теоретические основы их действия.
    
13. 
    Классификация методов анализа. Требования к методам анализа и к результатам.
    
14. 
    Аналитические реакции и реагенты, требования к ним. Способы повышения селективности и чувствительности.
    
15. 
    Дробный и систематический анализ ионов, групповой реагент.
    
16. 
    Подготовка образца к анализу: понятие средней пробы, ее представительность. Способы отбора, вскрытие.
    
17. 
    Гравиметрический метод анализа, сущность, виды. Механизм образования осадка. Условия образования кристаллических и аморфных осадков.
    
18. 
    Формы осадка, требования к ним и осадителю.
    
19. 
    Загрязнение осадка, борьба с загрязнением.
    
20. 
    Сущность титриметрического метода анализа. Требования к реакциям в титриметрии. Способы фиксирования точки эквивалентности.
    
21. 
    Кислотно-основное титрование, сущность метода, виды, область применения. Построение кривых титрования.
    
22. 
    Кислотно-основные индикаторы. Ионно-хромофорная теория индикаторов.
    
23. 
    Примеры окислительно-восстановительного титрования: перманганатометрия.
    
24. 
    Примеры окислительно-восстановительного титрования: иодометрия. Возможности метода, особенности фиксирования точки эквивалентности.
    
25. 
    Комплексонометрическое титрование, комплексометрическое титрование. Построение кривых титрования, фиксирование точки эквивалентности.
    
26. 
    Атомная эмиссионная спектрометрия. Качественный и количественный спектральный анализ.
    
27. 
    Атомно-абсорбционная спектрометрия, сущность метода.
    
28. 
    Понятие о других спектральных методах анализа: люминесцентный, рефрактометрический.
    
29. 
    Электрохимические методы анализа.
    
30. 
    Потенциометрический метод анализа.
    
31. 
    Потенциометрический метод анализа: прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование.
    
32. 
    Полярографический метод. Сущность, схема прибора.
    
33. 
    Полярографическая волна, качественный и количественный полярографический анализ.
    
34. 
    Экстракция – сущность метода, количественные характеристики.
    
35. 
    Хроматография – теоретические основы, классификация методов.
    
36. 
    Другие виды хроматографии: ионообменная хроматография, гельпроникающая хроматография, тонкослойная хроматография.
    

1. Предмет и задачи аналитической химии. Значение аналитической химии в науке. Анализ в биологии и службе охраны природы.

АХ - наука о методах определения качественного и количественного состава вещества, АХ является составной частью единой хим.науки.

Предмет АХ - разработка методов анализа, их практическое выполнение, опр-е состава вещ- в, изучение физ.св-в вещ-в.

Задачи: 1. развитие теории методов анализа.

2. разработка и совершенствование методов анализа.

3. обеспечение хим.-аналитич. контроля в процессе проведения научно-исследовательских работ.

Большое место отводится в АХ поиску новых современных методов анализа, с использованием новых достижений науки и техники. Анализ имеет большое значение для промышленности, медицины. Определяется состав вод, почв. В пром-ти исп-ся состав как количественный так и качественный сплавов материалов и т.д.
2. Концентрация и активность. Ионная сила раствора.

Концентрацию, в зависимости от раствора выражают след. способами:

молярная

эквивалентн.

Т-титр.

Если использумые вещ-ва является электролитами, то их состояние хар-ся степенью диссоциации L.

Активность- та эффективная кажущаяся концентрация ионов в р-ре, в соотношении с кот. он проявляет себя в химич. реакции.

Активность связана с концентрацией в соотношении: a=f*c, где f- коэф-т активности.

Значение коэф-та активных ионов опр-ся только ионной силой раствора, и не зависит от природы других ионов, присутствующих в растворе - закон ионной силы Льюиса и Рэндала.

Ионная сила при этом хар-т общее содержание ионов в растворе и рассчитывается как


3. Хим. равновесие. Константа хим. равновесия (концентрационная, термодинамическая, условная). Равновесная концентрация. Понятие об аналитической концентрации.

Концентрации веществ, имеющие место в системе с момента наступления равновесия, называются равновесными [ ], эти концентрации остаются неизменными столько долго, сколько не изменяется внешнее условие.

Равновесная концентр. вещества зависти от его исходной концентрации и расхода вещ-ва на протекание реакции до момента установления равновесия.



т.о аналитическая концентрация - это общая концентрация вещества в растворе, независимо от формы его содержания (ионы, молекулы).

Для обратимых реакции закон действующих масс записывается в виде константы равновесия А+В↔С+Д


4. Теории кислот и оснований (Аррениуса, Льюиса, Бренстеда-Лоури).

Одной из первых теорий объясняющих природу кислот и оснований явилась теория электролитической диссоциации Аррениуса - Оствальда. Согласно ей кислотой является электронейтральное вещество, которое при диссоциации в воде в качестве катиона образует только ионы водорода Н⁺.

НА↔Н⁺+А^-

А основанием является вещество, которое при диссоциации образует в воде в качестве аниона только гидроксид – ионы.

NaOH→Na⁺+OH^-

Но так как возникали некоторые трудности (некоторые вещества проявляли свойства солей, кислот и т.д), то пришла на смену протеолитическая теория кислот и оснований- Бренстеда-Лоури, согласно которой кислотой является любое вещество, способное отдавать протон, а основанием способное принимать протон.

Многие соли в водных растворах ведут себя как кислоты, хотя Н⁺ в их составе нет. Эти факты были объяснены в теории Льюиса, но она не нашла широкого применения.
5. Протеолитическая теория: анализ роли растворителя. Классификация растворителей.

Теория Бренстеда-Лоури, согласно которой кислотой является любое вещество, способное отдавать протон, а основанием способное принимать протон.

Растворитель является не только средой, но и участником процесса.

Растворители:

1. 
   протонные -могут отдавать или принимать протон.
   

• 
  Кислотные - способны к отдаче протона, основные –способны присоединять протон, амфотерные и то и другое.
  

2. 
   апротонные – не обладают донорно-акцепторными свойствами по отношении к протону.
   

Если вещество взято в качестве растворителя, то в зависимости от того, какая тенденция отдача или присоединение протона у него преобладает, то оно может различным образом влиять на ионизацию растворенного вещества.

По влиянию на кислотно-основные св-ва: невелирующие и дифференцирующие.
6. Автопротолиз растворителей. Влияние растворителей на силу кислот и оснований.

Автопротолизу подвергаются амфотерные растворители.

Если вещество взято в качестве растворителя, то в зависимости от того, какая тенденция отдача или присоединение протона у него преобладает, то оно может различным образом влиять на ионизацию растворенного вещества.

Автопротолиз растворителей протекает в незначит. степени, в растворе наступает равновесие которое описывается константой:





это важнейшее выражение, свидетельствующее о том, что в любом растворе имеются как ионы водорода, таки гидроксид ионы.

Реакция среды: рН=-lga_H+

рН=7 в нейтральном растворе,

рН<7 в кислом

pH>7 в щелочном.

Аналогично водородному определяют гидроксильный показатель рОН= lga_ОН+

А выражение часто записывают в логарифмической форме: рН+рОН=14
7. Равновесие в водных растворах сильных и слабых кислот и оснований. Расчет рН.

1. Когда слабые кислоты диссоциируют в незначительной степени, то в растворе наступает равновесие.

НА↔Н⁺+А^-

Оно описывается называемой константой диссоциации и значение смотрят в справочнике

2. Сильные кислоты в водных растворах диссоциируют практически нацело НА→Н⁺+А^- Концентрация ионов водорода совпадает с общей концентрацией кислоты в растворе, а рН=- [H⁺]=Cк, рН=-lg[H⁺]=-lgCk

3. Сильные основания (щелочи) диссоциируют нацело ВОН→В⁺+ОН^-

4. Слабые основания - диссоциируют в незначит. степени и этот процесс описывается соответствующей константой, и наз-ся константой диссоциации слаб.основания.

ВОН↔В⁺+ОН^-


8. Буферные растворы. Механизм буферного действия, понятие буферной емкости. Расчет рН.

Существуют растворы при добавлении к которым небольшого количества кислоты, щелочи или при их разбавлении рН изменяется незначительно - буферные растворы. А указанная их способность поддерживать рН практически постоянной называется буферным действием.

Буферной способностью обладают смеси следующего типа:

1.смесь слабой кислоты и соли с одноименным анионом. CH₃COOH+CH₃COONa

2. смесь слабого основания и соли с одноименным катионом NH₃+NH₄Cl

3. смесь слабой многоосновной кислоты различной степени замещенности NaH₂PO₄+Na₂KPO₄

Буферное действие растворов характеризуется буферной емкостью. Это то мин. кол-во сильной к-ты или щелочи, кот. необходимо добавить к 1 л. буферного р-ра, чтобы его рН изменилась на единицу.

рН буф.р-ров зависит от конст.диссоциации слабой к-ты или основания и от компонентов буф. р-ра.

[H⁺]= Ккисл*(Скисл./Ссоли)

[ОH^-]= Косн.*(Сосн../Ссоли)
9. Равновесие в водных растворах гидролизующихся солей. Расчет рН.

Расчет рН в р-рах солей:

1. 
   гидролиз по аниону:
   

для расчета рН в растворе соли удобнее пользоваться след. схемой:

а) написать ур-е р-ции гидролиза;

б) рассчитать концентрацию ионов;

в) рассчитать рОН, затем рН.

2) при гидролизе по катиону:



3) в случае совместного гидролиза по катиону и аниону:


10. Понятие об окислительно-восстановительной системе. Окислительно-восстановительный потенциал. Уравнение Нернста.

Признаком ОВР является переход электронов от одних частиц к другим.

Напр. 2Fe²⁺+Sn²⁺→2Fe²⁺+Sn⁴⁺

Электрон переходит от ионов олова (восст-ль) к ионам железа (ок-ль).

Каждую ОВР можно представить как сумму 2х полуреакций:

Восстановление - окислителя и окисление-восстановителя.

Роль окислителя закл.в присодеинении электрона, а роль восст-ля в их отдаче, т.о. различие в силе ок-ей и восст-лей связана с их спос-тью к присоединению или отдаче электрона.

Чем легче атом, ион, молекула отдает электрон, тем является более сильным восст-лем, и наоборот, чем больше средство к эл-ну, тем более сильным окислителем она является

Количественно эту активность хар-т значением Е-потенциала.

ОВ систему или редоксопару запис-т: Fe³⁺ /Fe²⁺

Sn⁴⁺ / Sn

Потенциал отдельн. редоксопар изменить невозможно, но можно составлять гальванич. элементы, комбинируя редоксопары с одной и той же системой, условно принятой в качестве отсчетной. Такой отсчетной системой явл. система (2Н⁺/Н₂).

Потенциал ОВ пары зависит не только от ее природы, но и от др.факторов- гл. является концентрация и активность.

Ур-е Нернста:

где, Е⁰ –станд. ОВ потенциал, R-газовая постоянная, T-абсолютная температура, n-число электронов участвующих в процессе, F-постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), под log стоит отношение активности окислительных и восстановительных форм.



Значение Е наз-т реальным ОВ потенциалом системы.

11. Константа равновесия ОВР.

Возможность протекания ОВР в противоположном направлении свидетельствует о ее обратимости. Обратимые химические реакции характеризуются константой равновесия. ОВ потенциалы соответствующих редоксопар опр-ся Ур-ем Нернста.



где, n- общее число электронов переходящих от ок-ля к восст-лю.

Применение ОВР в анализе многообразно: для обнаружения ионов, для количественного обнаружения ионов, разделения ионов, устранения мешающих анализу ионов.
12. Понятие органич. реагентов. Теоретические основы их действии.

Под органич. реагентами понимают органич. соединения, применяемые в анализе для след. целей:

1. 
   качественное и количественное обнаружение ионов.
   
2. 
   разделение ионов.
   
3. 
   маскирование.
   

Широкое применение реагентов обусловлено их достоинствами в сравнении с неорганическими:

1. 
   высокая селективность.
   
2. 
   высокая чувствительность (опр-ет малое кол-во ионов в разбавленных р-рах)
   
3. 
   большое кол-во доступных реагентов и возм-ть изменения их свойств.
   

Впервые реагенты были предложены для применения в анализе Илинским, кот. в кач. реагента анионы Со предложил использовать органические.

Несколько позже Чугаевым был предложен диметилглиаксин для опр-я ионов Ni.

Св-ва органич.реагентов зависят от присутствия в их молекулах опр.атомных групп, обладающих кислотными св-ми.

Атомы водорода входящие в их состав способны замещаться атомами Ме. Кроме того в молекуле органич. реагента присутствует др.группа атомов, обладающих неподделенной электронной парой. Поэтому катион Ме одновременно образует донорно-акцепторую связь с указанным атомом.
13. Классификация методов анализа. Требования к методам анализа и к результатам.

Анализ веществ проводится для установления количественного и качественного состава веществ.

Качественный анализ - позволяет установить, из каких элементов состоит вещество.

Количественный – позволяет установить количественное содержание составных частей в анализируемой среде.

Методы могут классифицироваться в зависимости от кол-ва анализируемого вещества:

• 
  Макрометоды,
  
• 
  Полумикрометоды
  
• 
  Микрометоды
  
• 
  Ультрамикрометоды
  
• 
  Субмикрометоды (очень важны в медицине, биологии).
  

В зависимости от техники выполнения анализа:

• 
  Химические - в основе хим. реакция.
  
• 
  Физико-химические - о составе анализируемого вещества судят по физ.св-ву продукта (плотность).
  
• 
  Физические - судят по физическому свойству.
  

Четкой границы м/у физич. и физич.-хим. р-ции нет, а объединяет их то, что и там и там исследуются св-ва при пом. прибора.
14. Аналитические реакции и реагенты, требования к ним. Способы повышения селективности и чувствительности.

Реагент - вещество, вызвавшее аналитическую реакцию.

Аналитические реакции могут осуществляться двумя способами:

• 
  Мокрым - хим. реакция, осуществляемая м/у растворами исследуемого вещества и реагента. Она проводится на фильтр. бумаге, предметном стекле с посследующим рассмотрением формы образовавшихся кристаллов.
  
• 
  Сухим - прокаливание, пирохимические реакции.
  

Хим. методы количественного анализа: гравиметрические (весовые), титриметрические (объемные).

Требования методов анализа:

1.чувствительность- определение возможно меньших количеств веществ.

2. силективность - из большого кол-ва находящихся в образце метод д/определить одно единственное.

3. экспрессность - время затраченное на анализ должно быть минимальным.
15. Дробный и систематический анализ ионов, групповой реагент.

Дробный анализ- обнаружение ионов при помощи специфических растворителей в необходимых порциях исследуемого раствора.

Систематический

Последовательность обнаружения ионов м/б различной.

Если специфические р-ции отсутствуют, обнаружение ионов этим методом невозможно. Разрабатывается опр. последовательность реакций обнаружения отд. ионов.

Например, раствор содержит ионы Ca²⁺ и Ва²⁺ . Чувствительной реакцией на ионы Са явл. образование осадка Ca²⁺ +С₂О₄^2- →СаС₂О₄ также и определяют ионы Ва Ва²⁺ +С₂О₄^2- → ВаС₂О₄

Значит, в присутствии Ва обнаружить Са невозможно.

В связи с многообразием ионов их обычно отделяют от раствора не по одиночке, а целыми группами, например, добавление соляной к-ты вызывает осаждение ионов серебра, ртути. Такой реагент наз-т групповым.

Требования:

1. ионы должны осаждаться практич.полностью.

2. избыток реагента не должен мешать обнаружению остальных ионов в р-ре.

3. образ-ся осадок должен быть раст-н в кислотах.
16. Подготовка образца к анализу: понятие средней пробы, ее представительность, способы отбора, вскрытие.

В ходе анализа можно выделить след. этапы:

1. отбор и усреднение пробы, взятие навески.

2. разложение пробы.

3. разделение опр. компонента.

4. количественное определение.

5. расчет результатов.

Иногда в анализе реализуются не все этапы, а некот. из них.

Однако в любом случае необходимо отобрать от образца опр. кол-во вещества, таким образом, чтобы рез-т анализа показывал состав всего вещества. Это небольшое кол-во анализируемого вещества, кот. по всем показателям идентично основной массе наз-ся средней пробой. Основное требование к ней представительность, т.е. ее состав д/б идентичен среднему составу исследуемого образца.

Сп-бы отбора:

1. 
   если вещество однородно и в жидком и газообр. состоянии, его перемешивают по всему объему и отбирают небольшое кол-во для анализа.
   
2. 
   твердые сыпучие вещества перемешивают и отбирают среднюю пробу методом «конверта», насыпают и отбирают пробу в указанных точках.
   
3. 
   в твердых несыпучих веществах образец сверлят равномерно по всему объему и для анализа берут стружку.
   

Вскрытие перевод всех определяемых компонентов в удобное для анализа состояние (1.мокрое - растворение пробы в подходящем растворителе- вода, кислоты, 2.сухое- исп-ся когда подобрать растворитель невозможно -прокаливание).
17. Гравиметрич. метод анализа, сущность, виды. Механизм образования осадка. Условия образования кристалли. и аморфных осадков.

Гравметрический м-д анализа - основан на точном измерении массы навески, выделенной либо в чистом виде, либо в виде соединения определенного раствора.

Взвешивание произв-ся на аналитич. весах с точностью до 0,0001 гр. Результат анализа проводится с округлением до сотых 0,01 гр.

• 
  Метод отгонки - определяемую составную часть образца отгоняют накаливанием, нагреванием.
  

А) прямой м-д отгонки

Б) косвенный.

Методы отгонки является универсальными и имеют ограниченное применение.

• 
  Метод осаждения - определяемый эл-т переводят в труднорастворимое соединение и по массе образовавшегося осадка расчитывают его содержание, выражая это содержание в % от массы исходного образца.
  

Стадии: I. Растворение -навеску переводят в раствор.

II. Осаждение- определяемый компонент осаждают в виде малорастворимого соединения.

III. Отделение осадка- отд.осадок от раствора фильтрованием и промывают.

IV. Прокаливание- осадок высушивают или прокаливают и точно взвешивают.

V. Расчет результата - по массе осадка и его форме рассчитывают содержание в нем компонента и выражают это содержание в %.

Вид осадка зависит как от индивидуальных свойств веществ, так и от условий осаждения. Чаще всего работают с аморфными осадками, т.к. кристаллич. не всегда можно получить.
18. Формы осадка, требования к ним и осадителю.

На стадии прокаливания многие осадки претерпевают хим. превращение:

• 
  Осаждаемая форма- то соединение, в виде которого определяемый ион осаждается из раствора.
  
• 
  Весовая форма- то соединение, которое взвешивают для получения окончательного результата.
  

Опред. ион соединитель осаждаемая ф-ма весовая ф-ма

SO4^2- + Ba²⁺ → BaSO₄ ↓ → BaSO₄

Требования к осаждаемой форме: малая растворимость, крупнокристаллическая структура осадка, возм-ть легко и полностью переходить в весовую форму.

Требования к осадителю: специфичность, летучесть.
19. Загрязнение осадка, борьба с загрязнением.

Образующийся в анализе осадок практич. всегда является загрязненным, т.е. содержит примеси посторонних веществ.

• 
  соосаждение.
  

Механизмы протекания соосаждения:

1. 
   адсорбция- осаждение примесей на поверхности формирования осадка.
   
2. 
   окклюзия- захват примеси внутрь осадка, при его быстрой кристаллизации.
   
3. 
   изоморфизм- образование смешанных кристаллов.
   
4. 
   образование хим.осаждений.
   
   • 
     послеосаждение (1,3,4).
     

Для удаления примесей используют приемы: промывание осадка

созревание осадка

перекристаллизация

20. Сущность титриметрического метода анализа. Требования к реакциям в титриметрии. Способы фиксирования точки эквивалентности.

Титриметрический метод анализа основан на точном измерении объема реагента, затрачиваемого на реакцию с определяемыми ионами.



Виды титр. метода анализа:

• 
  кислотно-основное
  
• 
  окислительно-восстановительное
  
• 
  комплексо-метрическое
  
• 
  осадительное.
  

По способу титрования: прямое, обратное, заместительное.

В ходе анализа требуется точно заметить момент наступления эквивалента, или зафиксировать точку эквивалентности.

1 индикаторный - в реакц. смесь + индикатор, кот. в точке экв. меняют цвет.

2 безиндикаторный - если титрант окрашен, то добавляют или его избыток, и появляется неисчезающее окрашивание раствора.

В титр. методе реакции должны: протекать быстро, количественно, должна существовать возможность фиксировать точку эквивалентности, должны отсутствовать побочные реакции.
21. Кислотно-основное титрование, сущность метода, виды, область применения. Построение кривых титрования.

Относятся методы, в основе которых лежит реакция нейтрализации.

Н⁺+ОН^-→Н₂О

Различают: Ацидиметрию - определение оснований, титруя их кислотами.

Алкалиметрия - щелочами.

Метод исп-ся для определения сильных и слабых кислот и оснований, солей подвергающихся гидролизу.

Характеристикой раствора, изменяющегося в ходе кисл.-осн. Титрования, является рН.

Кривая, показывающая изменение рН раствора, изменяющаяся в зависимости от раствора прибавленного титранта наз. кривой кислотно-основного титрования. В основе метода лежит скачок рН.
22. Кислотно-основные индикаторы. Ионно-хромофорная теория индикаторов.

Для фиксирования точки экв-ти в р-р + спец. вещество индикатор.

К индикаторам осн.-кисл.титр-я предъявляют след. требования.

1. 
   окраска индикатора д/б интенсивной.
   
2. 
   окраска индикатора при близких значениях рН д/сильно различаться.
   
3. 
   изменение окраски д/происходить в узком интервале рН.
   
4. 
   изменение окраски д/б обратимым.
   

Титр-е предст. собой слабые органические кислоты или основания, у которых неонизированные молекулы и ионы имеют разл. окраску.

Изменение окраски инд. происходит не при всяком изменении рН, а лишь внутри опр.интервала значений рН, кот. наз. интервалом перехода индикатора.

Середина этого интервала при кот. заканчивается титрование с данным индикатором наз. его показателем титрования.

Фенолфталеин 9,0 рТ

Лакмус 7,0 рТ

Метил.красн. 5,5 рТ

Метил.оранж. 4,0 рТ.

Показатель титрования д/находится в области скачка на кривой титрования!!!

Экстракция – процесс избирательного растворения отдельных компонентов смеси ве-в в каком-либо растворителе.
23. Примеры окислительно-восстановительного титрования: перманганатометрия. Возможности метода, особенности фиксирования точки экв-ти.

Для опр-я многих неорганич. и органич. веществ используют перманганат калия.

1. 
   прямой метод титрования - когда р-ция происх. в сильно кислом растворе.
   
2. 
   косвенное- когда ионы осаждают в виде оксалатов, затем титруют перманганатом связанную с Ме щавелевую к-ту или ее избыток, введенный в раствор при осаждении.
   

Многие органич. вещества так же окисляются перманганатом, но р-ция обычно протекает медленно и используют косвенное титр-е.

При титр-ии перм. обычно не используют индикаторы, т.к окраска и так достаточно выражена для установления точки эквивалентности.

Преимущества метода:

1. 
   исходные стандартные р-ры перм. окрашены в малиновый цвет, поэтому точку экв. можно определить по цвету - прямым методом, или по бесцветной окраске -косвенным методом.
   
2. 
   титр-е м/осуществлять в кислой или щелочной среде.
   
3. 
   перм. является дешевым и доступным реагентом.
   

Недостатки:

1. 
   исх.реагент перм. калия трудно получить в чистом виде.
   
2. 
   некот. р-ции протекают при комн.темп. медленно.
   
3. 
   стандартные р-ры перм. не очень устойчивы.
   

24. Примеры окислительно-восстановительного титрования: иодометрия. Возможности метода, особенности фиксирования точки экв-ти.

Иодометрия -метод анализа, при котором о кол-ве определяемого вещества судят по кол-ву поглощенного или выделенного иода.

Окислитель -иод, кот. всупает в р-цию с некот. восстановителями.

J2+2e↔2J^-

Определение иодиметрическим методом проводят как прямым, так и обратным титрованием. Кол-во выделившегося иода определяют титрованием его раствором тиосульфата натрия.

Очень чувствительным является раствор крахмала.

Если к раствору какого-либо восст-ля + раствор иода, то в точке экв. от линии капли иода раствор в присутствии крахмала приобретет неисчезающую синюю окраску. Но при постепенном добавлении восст-ля к раствору иода окраска будет исчезать.

В иодометрии нужно иметь рабочий раствор иода для определения восстановителя.
25. Комплексонометрическое титрование, комплексометрическое титр-е. построение кривых титрования, фиксирование точки экв-ти.

Комплексонометрическое титрование основано на реакциях комплексообразования.

Растворы веществ, способные образовывать комплексные соединения - это титранты. Среди них исп-ся такие комплексообразователи, как J^-, Cl^-, Cr^- и т.д.

В кач. титрантов используют растворы комплексонатов (этилен, тетроуксусная к-та и ее соли).



комплексон 2



Использование комплексонов в титриметрии выделило этот способ титрования в отд. область комплексометрического титрования - комплексонометрическое титрование.

Осн. хар-кой раствора является концентрация ионов Ме в нем. Кривая титрования строится в координатах.

Для фиксирования точки экв. исп-ся так наз. металоиндикаторы, кот. Является органич.красителями, образованными ионами Ме. Окрашенные комплексные соединения менее прочны, чем компл-с Ме с комплексоном.

Комплексоны не является спец. реагентами, поэтому увеличить силиктивность их действия, т.е. определить ионы в присутствии других, можно лишь с изменением рН раствора.
26. Атомная эмиссионная спектрометрия. Качественный и количественный спектральный анализ.

Атомная эмиссионная спектрометрия –физический метод определения хим.состава вещества по его спектру, испускаемому возбуждаемыми атомами.

Суть метода: в устройство для ввода пробы + источник возбуждения (пламя горелки). Под воздействием высоких температур растворитель испаряется, а вещество переводится в атомарное состояние, и атомы возбуждаются. Затем атомы возвращаются в исходное состояние, испуская при этом избыточную энергию. Это излучение проходит ч-з диспергирующий элемент, где оно разлагается в спектр, после чего улавливается фотоэлементом.

Вид спектра является качественной хар-кой вещества, а интенсивность линий спектра является количественной хар-кой.

Т.к число линий атомов в спектре велико, то для аналитич. цепей исп-ся не все линии, а лишь некоторые из них - это так наз. аналитические линии.
27.Атомно-абсорбционная спектрометрия, сущность метода.

Метод основан на поглощении лучей атомами в газовой фазе, образующийся в пламени, при распылении в нем исследуемого раствора.

Метод предполагает создание слоя поглощающего атомного пара, пропускание пучка лучей ч-з слой, разложение прошедшего потока в спектр и измерение оптич. плотности.

Концентрацию Эл-та м/находить по методу градуированного графика.
28. Понятие о других спектральных методах анализа: люминесцентный, рефрактрометрический.

Люминесцентный.

В опр.условиях поглощенная атомами энергия м/выделяться в виде лучистой энергии. Люминесцентное свечение м/б вызвано действием разл. видов энергии. Свечение вещества м/происходить под влиянием бомбардировки его потоком электронов- катодными лучами. Такое свечение наз-ся катодо-люминисценцией, оно исп-ся в лампах дневного света. Под влиянием энергии хим.реакции м/происходить свечение, называемое химиялюминисценцией. Свечение м/б вызвано поглощением лучистой энергии- фотолюминисценция.

По хар-ру люминисцентного свечения различают фосфоросценцию (свеч.продолжающееся после удаления источника свечения) и фиуоросценцию (свеч.прекращающееся сразу же после удаления источника возбуждения свечения).

Все эти виды свечения схожи по своей природе и объединяются общим понятием – люминисценция.

Рефрактометрический основан на определении показателя (коэф-та) преломления исследуемого вещества.

Если луч света переходит из одной среды в другую, то он частично отражается от поверхности раздела, а частично преломляется.

Показателем преломления наз-т отношение sin угол падения луча света к sin угла его преломления.


29. Электрохимические методы анализа, обзор, краткая хар-ка.

Основаны на взаимодействии вещества с эл. током.

1. 
   электровесовой- определяемый эл-т выделяют электролизом. Хар-ся высокой точностью, применяется для определения компонентов сплавов. Недостаток-энергоемкость, непродолжительность по времени.
   
2. 
   кулонометрический - основан на измерении кол-ва электричества, затраченного на р-цию с определяемым ионом. Расчеты ведутся по з-ну Фарадея.
   
3. 
   кондуктометрический- основан на измерении электропроводности исследуемого раствора. ЭС-электропроводность опр-ся суммарным соединением всех ионов.
   
4. 
   потенциометрический
   
5. 
   полярографический
   
6. 
   амперометрическое титрование - в кач. индикаторного электрода исп-ся полярографич.устр-во.
   

30. Потенциометрический метод.

Измерения проводят в так наз.эл.хим.ячейке, это система из 2х электродов, погруженных в исследуемый раствор и соединенных с измерительным прибором.

По роли в анализе электроды:

• 
  индикаторный - электрод, потенциал которого зависит от концентрации определяемых ионов в исследуемом растворе. Исп-ся в кач. электрода стеклянный, металлический э-д.
  

Ур-е Нернста:

• 
  электрод сравнения -потенциал его постоянен, независимо от протекания какой-либо р-ции в растворе .
  

31. Потенциометрический м-д анализа: прямая потенциометрия и потенциометрическое титрование.

1. прямая потенциометрия -измеряют ЭДС гальв. элемента и по ур-ю Нернста рассчитывают концентрацию определяемых ионов.

2. потенциометрическое титрование- исследуемый раствор титруют подходящим элементом, одновременно следя за изменением потенциала электрода.

Положение точки экв. опр-ся графически.

Для получения более точных рез-тов исп-т дифференциальную кривую или метод Грана.

В случае прямых потенциаметрич. измерений исп-ся след. способы расчета концентрации:

1. м-д градуированного графика

2. метод прямых расчетов (ур-е Нернста)

3. метод добавок.
32. Полярографический метод. Сущность, схема прибора.

Основан на использовании концентрационной поляризации, возникающей в процессе электролиза, на электроде с малой поверхностью. В кач.такого исп-ся ртутный капающий электрод. Капля ртути, вытекающая из капиляра с опр.периодичностью, анодом при этом служит слой ртути на дне полярогорафич. ячейки.

Ток от внешнего источника идет на реохорд (R) , при пом. (R) на ячейку плавно подается напряжение. Пока напряжение невелико, то и потенциал не большой, и восстановление ионов на катоде не происходит. Ток ч-з ячейку практич. не идет (участок 1)

При пост. увеличении напряжения потенциал катода тоже увелич-ся, и достигает значения достаточного для восстановления ионов из раствора сила тока проходящая ч-з раствор резко возрастает (участок 2).

Далее при увеличении напряжения достигается такое значение потенциала катода, при котором все ионы успевают разрядиться (участок 3).

Величина тока, протекающая ч-з раствор достигает предельного значения и наз-ся диффузионным предельным током. Т.о. зависимость напряжения имеет вид ступеньки или полярографической волны.

Если в растворе присутств. неск. ионов, способных восстанавливаться при разл. значениях потенциала, то кол-во ступенек на полярограмме возрастает.

Ур-е полярографич. волны:


33. Полярографическая волна, качественный и количественный полярографич. анализ.

Ур-е полярографич.волны:



Величина, приложенного к ячейке напряжения связана силой, проходящей ч-з раствор тока описывается уравнением полярографич. волны.

где, Е_1/2 так называемы потенциал полуволны, является качественной характеристикой иона. Это то значение потенциала, при котором сила тока, протекающего ч-з раствор достигает половины величины Jдиф. (диффузионной силы тока).

Количественной хар-кой является высота полярографической волны, или величина предельного Jдиф., которая прямо пропорциональна концентрации ионов.
34. Экстракция – сущность метода, количественные хар-ки.

Экстракция процесс распределения растворен­ного вещества между двумя несмешивающимися жидкими фа­зами и основанное на этом выделение и разделение веществ.

Процесс экстракции характеризуют следующими основными величинами;

константа экстракции, константа распределения Р, коэффициент распределения Е, степень извлечения R, фактор разделения S.

Разделение веществ методом экстракции основано на раз­личной растворимости их в несмешивающихся растворителях. Если какое-либо вещество способно растворяться в двух несмешивающихся растворителях, например в воде и в каком-нибудь органическом растворителе, то оно распределяется между этими двумя растворителями и устанавливается равновесие:

А_вода↔А_р-тель

По закону распределения, если распределяемое вещество в обеих фазах находится в одной и той же форме, то концентра­ции его в этих фазах связаны зависимостью:

[А_р-тель]/[ А_вода] = E

где Е - коэффициент распределения.

Коэффициент распределения зависят от температуры, свойств вещества и свойств фаз. Зависимость коэффициента распределения от температуры может быть самой разнообразной. В одних случаях с повышением температуры коэффициент распределения увеличивается — экстрагирование улучшается, в других коэффициент распределения уменьшается — экстрагиро­вание ухудшается.

Метод экстр. очень прост и эффективен. В делительной воронке встряхивают исследуемы раствор с органическим растворителем и после расслоения жидкостей выливают их последовательно из воронки. С пом. этого метода можно извлекать вещества из очень разбавленных растворов.
35. Хроматография –теоретич. основы, классификация методов.

Хроматография - это физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ сорбционными методами в динамических условиях. Метод основан на различном распре­делении веществ между двумя несмешивающимися фазами - подвижной и неподвижной.

Подвижной фазой может быть жидкость или газ, неподвижной фазой - твердое вещество, которое называют носителем.

Таким, образом, хроматографию можно определить как процесс, ос­нованный на многократном повторении актов сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фазы вдоль непод­вижного сорбента.

Хроматографический метод анализа разработан русским ботаником М.С.Цветом в 1903 г. С помощью этого метода он разделил хлорофилл растений на неск. веществ.

Различные методы хроматографии можно классифицировать:

По агрегатному состоянию фаз различают жидкостную и газовую хроматографию.

Разделение веществ протекает по разному механизму, в зависимости от природы сорбента и веществ анализируемой смеси.

По механизму взаимо­действия вещества и сорбента различают сорбционные методы, основан­ные на законах распределения (адсорбционная, распределительная, ионо­обменная хроматография и др.), гельфильтрационные (проникающая хро­матография), основанные на различии в размерах молекул разделяемых веществ.

По технике выполнения хроматографию подразделяют на колоночную, когда разделение веществ проводится в специальных ко­лонках, и плоскостную: тонкослойную и бумажную. В тонкослойной хроматографии разделение проводится в тонком слое сорбента, в бумаж­ной - на специальной бумаге.

В соответствии с режимом ввода пробы в хроматографическую систему различают фронтальную, элюентную и вытеснительную хроматогра­фию.

В вытеснительном методе после введения пробы и предварительного разделения слабоактивным элюентом состав элюента меняется таким обра­зом, что он взаимодействует с неподвижной фазой (НФ) каждого из ком­понентов анализируемой смеси. Вследствие этого новый элюент вытесняет компоненты, которые выходят из колонки в порядке возрастания взаимо­действия с НФ. В этом методе не достигается достаточно полное разделе­ние из-за частичного перекрывания зон.

Наибольшее распространение получил элюентный режим хроматографирования, позволяющий получать в чистом виде все компоненты пробы
36. Другие виды хроматографии.

В газовой хроматографии (ГХ) в качестве ПФ используют инертный газ (азот, гелий, водород), называемый газом-носителем. Пробу подают в виде паров, неподвижной фазой служит или твердое вещество - сорбент (газо-адсорбционная хроматография) или высококипящая жидкость, нанесенная тонким слоем на твердый носитель (газожидкостная хроматография).

Ионообменная хроматография (ИХ) является разновидностью жидко­стной хроматографии и в аппаратурном оформлении ничем не отличается от других видов жидкостной колоночной хроматографии. В основе ионо­обменной хроматографии лежит процесс обмена между ионами анализи­руемого раствора (ПФ) и подвижными ионами того же знака ионообменника (НФ).

В качестве ионообменников или ионитов обычно используют синтети­ческие полимерные вещества, называемые ионообменными смолами. Они состоят из матрицы (R) и активных групп, содержащих подвижные ионы.

Ионообменную хроматографию применяют для разделения фенолов, карбоновых кислот, оснований. Часто иониты используют для предварительного разделения сложных смесей на менее сложные. На ионном обмене основано получе­ние ионитного молока для детского питания. Ионный обмен используют для очистки натуральных соков от ионов тяжелых металлов. Ионообмен­ные смолы применяют для получения ионообменных мембран.

Гельпроникающая хроматография (ГПХ) представляет собой метод разделения молекул, основанный на различии из размеров.

В качестве НФ в ГПХ используют частицы, имеющие определенные размеры пор. Это различного рода гели (мягкие, полужесткие и жесткие). В качестве ПФ служат водные или органические элюенты.

Т. о. при помощи ГПХ можно разделить смеси веществ в за­висимости от размеров их молекул. Так можно разделить полипептиды, белки и другие макромолекулы.

Гельпроникающая хроматография на колонке используется для очистки пестицидов, а также жирорастворимых витаминов перед их определением методом ВЖХ

По механизму разделения различают распределительную, адсорбцион­ную, осадочную и другие виды бумажной хроматографии (БХ). В распре­делительной жидкость - жидкостной хроматографии бумага, приготовлен­ная из специальных сортов хлопка, выполняет роль носителя неподвижной жидкой фазы (НФ), в качестве которой часто выступает вода, адсорбиро­ванная парами бумаги. В таком случае гидрофильная бумага используется для нормально-фазовой хроматографии.

Растворителями (ПФ) являются спирты (метанол, этанол, н-пропанол, бутанол), простые эфиры (этиловый, метиловый), кетоны (ацетон, ацетил-ацетон), эфиры органических кислот (метилацетат, этилацетат), пиридин, хлороформ. Чаще используются смеси растворителей

Тонкослойная хроматография (ТСХ) является одним из наиболее про­стых и эффективных экспресс -методов разделения и анализа веществ в пищевых продуктах, биологических жидкостях и других объектах, не тре­бующих сложного оборудования. В то же время метод обладает высокой избирательностью и чувствительностью (низким пределом обнаружения). Этим методом можно определить 10-20 мкг вещества с точностью до 5-7%.

В зависимости от природы НФ тонкослойная хроматография может быть адсорбционной и распределительной. Наиболее широко применим в ТСХ первый вариант разделения.

Хроматографическое разделение смеси на колонке вследствие медлен­ного продвижения ПФ занимает много времени. Для ускорения процесса хроматографирование проводят под давлением. Этот метод называют вы­сокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЖХ)

Модернизация аппаратуры, применяемой в классической жидкостной колоночной хроматографии, сделала ее одним из перспективных и совре­менных методов анализа. Высокоэффективная жидкостная хроматография является удобным способом разделения, препаративного выделения и про­ведения качественного и количественного анализа нелетучих термола­бильных соединений как с малой, так с большой молекулярной массой.