ҚМЖ. c3664229-7fa1-11e6-98d6-f6d299da70eeУММ АХ. Методические указания для проведения лабораторных занятий 23
 Скачать 494 Kb.
|
|
Лекция №4-5. Титриметрический (объемный) анализ. Цель: ознакомиться с титриметрическими методами количественного анализа. Основные вопросы: Сущность и методы титриметрического анализа. Выражение концентрации растворов в титриметрическом анализе. Краткое содержание: СУЩНОСТЬ И МЕТОДЫ ТИТРИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА. Титриметрический анализ основан на точном измерении количества реактива, израсходованного на реакцию с определяемым веществом. Методы титриметрического анализа принято делить на четыре основные группы: Методы кислотно-основного титрования (нейтрализации). Методы окисления-восстановления (редоксиметрия): перманганатометрия, иодометрия, хроматометрия, броматометрия, ванадатометрия, цериметрия. Методы осаждения: аргентометрия, роданометрия, меркурометрия. Методы комплексообразования. ВЫРАЖЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ В ТИТРИМЕТРИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ. Титром раствора называют количество граммов растворенного вещества, содержащееся в 1 мл раствора, обозначают Т (г/мл). Нормальностью называют число, которое показывает, сколько грамм-эквивалентов растворенного вещества содержится в 1 л раствора. Грамм –эквивалентом какого-либо вещества называют количество граммов его, химически эквивалентное 1 г-атом или 1 г-ион водорода в данной химической реакции. Лекции №6-9. Метод кислотно-основного титрования. Цель: ознакомиться с методом кислотно-основного анализа. Основные вопросы: Сущность методов кислотно-основного титрования. Индикаторы метода кислотно-основного титрования. Различные случаи титрования. Краткое содержание: СУЩНОСТЬ МЕТОДОВ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ. В основе метода кислотно-основного титрования положена реакция взаимодействия ионов водорода или гидроксония с ионами гидроксила, сопровождающаяся образованием слабодиссоциированных молекул воды (растворителя). Кислотно-основное титрование имеет два основных метода: ацидиметрия – определение оснований и алкалиметрия – определение кислот. В качестве рабочих растворов используют растворы соляной и серной кислот, растворы гидроксидов натрия и калия. ИНДИКАТОРЫ МЕТОДА КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ТИТРОВАНИЯ. При протекании реакции нейтрализации не наблюдается каких-либо внешних признаков (эффектов), которые можно было бы наблюдать визуально. Поэтому для фиксирования точки эквивалентности необходимо применять соответствующие индикаторы. Окраска индикаторов метода кислотно-основного титрования меняется в определенном интервале рН, часто не строго в точке эквивалентности, а с некоторыми отклонениями. Эту погрешность называют индикаторной ошибкой титрования. Интервал между двумя значениями рН, в котором будет происходить постепенное изменение цвета индикатора, и будет являться зоной перехода, или интервалом (перехода окраски индикатора). Величину рН, при которой заканчивают титрование с данным индикатором, обозначают через рТ и называют показателем титрования. Значения рТ для некоторых индикаторов: метиловый оранжевый – 4, лакмус – 7, метиловый красный – 5,5, фенолфталеин – 9. Оствальдом В. в 1894 г. была предложена ионная теория индикаторов, основанная на теории электролитической диссоциации. Ионная теория не смогла полностью объяснить механизм изменения окраски индикаторов, поэтому позднее была предложена хромофорная теория индикаторов. Хромофоры – «носители цвета». Данная теория объяснила влияние строения органических веществ на цветность индикаторов. В настоящее время наиболее полной является ионно-хромофорная теория индикаторов. РАЗЛИЧНЫЕ СЛУЧАИ ТИТРОВАНИЯ. Различают следующие случаи титрования: 1. Титрование сильной кислоты сильной щелочью. Образующаяся соль не подвергается гидролизу, раствор будет иметь нейтральную среду. Следовательно, при титровании сильной кислоты сильной щелочью точка эквивалентности находится в нейтральной среде. 2. Титрование слабой кислоты сильной щелочью. В точке эквивалентности образуется соль-формиат натрия, которая, являясь солью слабой кислоты и сильного основания, гидролизуется и в растворе появляется избыток ионов ОН-. Следовательно, точка эквивалентности не совпадает с точкой нейтральности и будет находиться в щелочной среде. 3. Титрование слабого основания сильной кислотой. Образующаяся соль также гидролизуется и в растворе накапливаются ионы Н+. Следовательно, точка эквивалентности тоже не совпадает с точкой нейтральности и будет находиться в кислой среде. Индикаторной ошибкой называется погрешность, которая вызывается несовпадением показателя титрования, используемого индикатора с величиной рН в точке эквивалентности. Различают водородную и гидроксильную ошибки титрования. Лекции №10-11. Методы редоксиметрии. Цель: ознакомиться с методами редоксиметрии Основные вопросы: Сущность и классификация методов редоксиметрии. Перманганатометрия. Иодометрия. Краткое содержание: СУЩНОСТЬ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ РЕДОКСИМЕТРИИ. В основу методов редоксиметрии положены окислительно-восстановительные реакции. Название методов, в которых используется принцип редоксиметрии, происходит от названия рабочих титрованных растворов. Константу равновесия можно рассчитать зная стандартные редокс-потенциалы пар. Фиксирование точки эквивалентности при применении методов редоксиметрии можно производить без индикаторов, когда окраска титранта заметно изменяется, например при перманганатометрии. В случае иодометрии применяют крахмал, который окрашивает раствор иода в интенсивно-синний цвет. Редокс-индикаторы – это индикаторы, у которых окраска меняется при достижении определенного значения редокс-потенциала (дифениламин). ПЕРМАНГАНАТОМЕТРИЯ. ИОДОМЕТРИЯ. В основе метода перманганатометрии лежит реакция окисления ионом перманганата. Окисление можно проводить перманганатом калия в кислой, щелочной или нейтральной среде. Перманганатометрически определяют восстановители методом прямого титрования, окислители – методом обратного титрования и некоторые вещества – титрованием по замещению. Основу иодометрических методов составляет полуреакция: I2 + 2e = 2I- Методы, основанные на прямом окислении веществ раствором иода, иногда называют иодиметрическими, а методы, в которых окисляется иодид с последующим титрованием выделившегося иода, - иодометрическими. Однако эта терминология часто не соблюдается и оба метода называют иодометрическими. Рабочим раствором в иодометрии часто используют тиосульфат натрия. Иодометрические титрования выполняют на холоду, так как принагревании иод улетучивается из раствора и уменьшается чувствительность иодкрахмальной реакции. Реакцию нельзя проводить в щелочной среде. Иодометрически можно определять окислители, восстановители, кислоты и вещества, не обладающие окислительно-восстановительными свойствами, но взаимодействующие с окислительно-восстановительными системами. Лекция №12. Методы осаждения. Цель: ознакомиться с методами осаждения. Основные вопросы: Сущность методов и классификация осаждения. Краткое содержание: Сущность методов осаждения состоит в том, что определяемое вещество (ион) количественно переводится в осадок. Существует несколько способов фиксирования точки эквивалентности при титровании по методу осаждения: Безындикаторные методы: Метод равного помутнения (Гей-Люссака). Титрование до точки просветления. Методы с применением индикаторов: Метод Мора. Метод Фольгарда, роданометрия. Метод Фаянса (адсорбционные индикаторы). Наиболее широкое применение в практике имеет метод Фольгарда (тиоцианатометрия), с помощью которого находят содержание галогенидов в кислой среде. Кроме галогенидов этим методом можно определять арсенаты, оксалаты, фосфаты, сульфиды и другие анионы, образующие малорастворимые соединения с ионом серебра. Менее широкое применение имеет метод Мора и еще меньшее – применение адсорбционных индикаторов. Лекция №13. Комплексонометрия. Цель: ознакомиться с методом комплексонометрией. Основные вопросы: Сущность и методы комплексонометрии. Краткое содержание: Комплексонометрия – титриметрический метод, основанный на реакциях взаимодействия определяемых ионов с некоторыми органическими реактивами. Комплексоны – органические соединения, производные аминополикарбоновых кислот, простейшей из которых является иминодиуксусная кислота. В комплексонометрии используют несколько методов титрования: 1. Прямое титрование используется, когда известен индикатор с четким переходом окраски в конечной точке. 2. Обратное титрование проводят в том случае, когда для определяемого катиона металла неизвестен индикатор с четким переходом окраски в эквивалентной точке. 3. Титрование заместителя основано на способности ионов магния образовывать с трилоном Б менее устойчивый комплекс, чем другие катионы. Лекции №14-15. Физические и физико-химические методы анализа. Цель: ознакомиться с физическими и физико-химическими методами анализа. Основные вопросы: Кинетические хроматографические методы анализа. Оптические методы анализа. Физические методы анализа. Краткое содержание: КИНЕТИЧЕСКИЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА. Хроматографический метод анализа позволяет исследовать как качественный, так и количественный состав веществ и их смесей. Хроматография - «цветопись». Адсорбционная хроматография основана на избирательной адсорбции отдельных компонентов смеси твердым порошкообразным адсорбентом. Адсорбционная хроматография может выполняться фронтальным, вытеснительным и элюэнтным способами. Ионообменная хроматография основана на обратимом обмене содержащихся в исследуемом растворе ионов на подвижные ионы, входящие в состав адсорбента. Осадочная хроматография основана на реакциях взаимодействия хроматографируемых веществ с осадителем, входящим в состав ионообменника, или же с осадителем, смешанным с «носителем». Распределительная хроматография основана на использовании процессов распределения веществ между двумя не смешивающимися друг с другом растворителями. Бумажная хроматография – один из способов распределительной хроматографии, в котором в качестве носителя неподвижной фазы используется хроматографическая бумага. Окислительно-восстановительная хроматография. Распределение веществ в ней обусловлено неодинаковыми скоростями окислительно-восстановительных реакций, протекающих между веществами, содержащимися в колонке, и ионами хроматографируемого раствора. Адсорбционно-комплексообразовательная хроматография основана на использовании различия величин констант нестойкости образующихся комплексных соединений. Электрогравиметрический метод анализа применяется для определения отдельных металлов, некоторых оксидов и труднорастворимых солей. Он основан на электролизе растворов. Потенциометрический метод анализа основан на измерении электродного потенциала и изменении величины его от концентрации титруемого иона. Кондуктометрический метод анализа основан на измерении электропроводности растворов, которая при определенной температуре приблизительно пропорциональна концентрации электролита. Полярографический метод анализа основан на электролизе испытуемого раствора в приборе – полярографе с капающим ртутным катодом при непрерывно возрастающем напряжении. ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА. Колориметрия является частным случаем применения немонохроматического излучения, она основана на поглощении света окрашенными растворами. Закон Бугера – Ламберта – Бера: Т=It/I0 = 10-εcl Колориметрический метод используется для определения незначительных количеств веществ. Фотоэлектроколориметрия – это анализ по поглощению полихроматического излучения анализируемым веществом. Эмиссионный анализ предполагает сжигание некоторого количества пробы в газовом пламени или в электрической дуге. При этом вещество испаряется, молекулярные соединения обычно диссоциируют на атомы, которые возбуждаются и дают свечение. Методические указания для проведения лабораторных занятий Выполнение лабораторных работ способствует укреплению знаний по физической химии, развивает у студента самостоятельность и прививает навыки проведения эксперимента. Для того чтобы работа в лаборатории проходила успешно, необходимо предварительно изучить теоретический материал по учебникам, записям лекций и пособиям по химическим практикумам. Этим вырабатывается сознательное отношение к выполнению техники эксперимента, сама работа будет осмыслена, а, следовательно, и понята. Методические указания для проведения лабораторных занятий. Работающим в лаборатории химии необходимо неукоснительно соблюдать правила техники безопасности и правила работы с химической посудой и приборами. Нужно научиться пользоваться химическими реактивами, химическим оборудованием, которые перечислены в руководствах для работ по химическому практикуму. Указания не должны сковывать инициативу и лишать самостоятельность, а наоборот, выполнение указаний ускоряет работу, предупреждает возможную порчу приборов, посуды и реактивов. Успех экспериментальной работы зависит не только от правильности выбора методов работы, последовательности выполнения измерений, взвешиваний, но и от правильной систематической записи результатов. К выполнению лабораторной работы допускаются студенты, получившие допуск после проверки преподавателем теоретических знаний по теме, знания методики выполнения лабораторных работ и подготовившие лабораторный журнал к ведению записей по теме. После выполнения лабораторной работы студент должен навести порядок на своем рабочем месте и сдать его дежурному или лаборанту. После оформления результатов в лабораторном журнале студент должен сдать отчет преподавателю. В курсе неорганической химии много времени уделяется решению задач по химии. Этот вид работы требует большой самостоятельности, умения применять знания, полученные на лекциях. Задания к лабораторным работам, контрольные вопросы и задачи по теме приведены в учебнике Логинов Н.Я., Воскресенский А.Г., Солодкин И.А. Аналитическая химия. План лабораторных занятий по курсу «Аналитическая химия» 3 семестр
|