Главная страница
Навигация по странице:

  • Концентрированный раствор

  • 51. Техника выполнения основных операций в аналит. химии

  • 52. Кислотно - основная классификация катионов Кислотно–основная классификация катионов

  • 53. правила работы полумикрометодом

  • 54. 4 аналит. группа Реакции катионов хрома Cr

  • Реакции катионов цинка Zn

  • Ответы по аналитике. Основные положения качественного анализа


    Скачать 0.71 Mb.
    НазваниеОсновные положения качественного анализа
    Дата24.05.2019
    Размер0.71 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаОтветы по аналитике.docx
    ТипДокументы
    #78647
    страница13 из 17
    1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17

    Способы выражения концентрации растворов.

    1. Массовая доля (или процентная концентрация вещества) – это отношение массы растворенного вещества m к общей массе раствора. Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества и растворителя:
     массовая доля 

    где:

    ω – массовая доля растворенного вещества;

    mв-ва – масса растворённого вещества;

    mр-ра – масса растворителя.

    Массовую долю выражают в долях от единицы или в процентах.

    2. Молярная концентрация или молярность – это количество молей растворённого вещества в одном литре раствора V:

     молярная концентрация или молярность,

    где:

    C – молярная концентрация растворённого вещества, моль/л (возможно также обозначение М, например, 0,2 М HCl);

    n – количество растворенного вещества, моль;

    V – объём раствора, л.

    Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным – растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным – растворено 0,001 моля вещества.

    3. Моляльная концентрация (моляльность) раствора С(x) показывает количество молей n растворенного вещества в 1 кг растворителя m:

     моляльная концентрация (моляльность),

    где:

    С (x) – моляльность, моль/кг;

    n – количество растворенного вещества, моль;

    mр-ля – масса растворителя, кг.

    4. Титр – содержание вещества в граммах в 1 мл раствора:

    титр ,

    где:

    T – титр растворённого вещества, г/мл;

    mв-ва – масса растворенного вещества, г;

    Vр-ра – объём раствора, мл.

    5. Мольная доля растворённого вещества – безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества n к общему количеству веществ в растворе:

     мольная доля растворённого вещества,

    где:

    N – мольная доля растворённого вещества;

    n – количество растворённого вещества, моль;

    nр-ля – количество вещества растворителя, моль.

    Сумма мольных долей должна равняться 1:

     N(X) + N(S) = 1.

    где N(X) - мольная доля растворенного вещества Х;

    N(S) - мольная доля растворенного вещества S.

     Иногда при решении задач необходимо переходить от одних единиц выражения к другим:

     

    способы выражения концентрации растворов

     

    ω(X) - массовая доля растворенного вещества, в %;

    М(Х) – молярная масса растворенного вещества;

    ρ= m/(1000V) – плотность раствора.6. Нормальная концентрация растворов (нормальность или молярная концентрация эквивалента) – число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора.

    Грамм-эквивалент вещества – количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту.

    Эквивалент – это условная единица, равноценная одному иону водорода в кислотоно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях.Для записи концентрации таких растворов используют сокращения н или N. Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

     нормальная концентрация растворов (нормальность или молярная концентрация эквивалента),

    где:

    СН – нормальная концентрация, моль-экв/л;

    z – число эквивалентности;

    Vр-ра – объём раствора, л.

    Растворимость вещества S - максимальная масса вещества, которая может раствориться в 100 г растворителя:

     способы выражения концентрации растворов

    Коэффициент растворимости – отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при конкретной температуре, к массе растворителя:

     способы выражения концентрации растворов

    Раство́р — гомогенная (однородная) система (точнее, фаза), состоящая из двух или более компонентов и продуктов их взаимодействия. Гомогенность можно понимать в том смысле, что каждый из компонентов распределен в массе другого в виде своих частиц, то есть атомов, молекул или ионов.

    Растворитель — компонент, агрегатное состояние которого не изменяется при образовании раствора. В случае же растворов, образующихся при смешении газа с газом, жидкости с жидкостью, твёрдого вещества с твёрдым, растворителем условно считается компонент, количество которого в растворе преобладает[1].

    Образование того или иного типа раствора обусловливается интенсивностью межмолекулярного, межатомного, межионного или другого вида взаимодействия, то есть теми же силами, которые определяют возникновение того или иного агрегатного состояния. Отличия: образование раствора зависит от характера и интенсивности взаимодействия частиц разных веществ.

    По сравнению с индивидуальными веществами по структуре растворы сложнее.

    Химическое взаимодействие растворенного вещества с водой приводит к образованию соединений, которые называются гидратами. Их формулы выражают с помощью формул растворенного вещества и воды, соединённых знаком «.»

    В зависимости от цели для описания концентрации растворов используются разные физические величины.

    • Ненасыщенный раствор — раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше, чем в насыщенном растворе, и в котором при данных условиях можно растворить ещё некоторое его количество.

    • Насыщенный раствор — раствор, в котором растворённое вещество при данных условиях достигло максимальной концентрации и больше не растворяется. Осадок данного вещества находится в равновесном состоянии с веществом в растворе.

    • Пересыщенный раствор (изредка используется термин перенасыщенный) — раствор, содержащий при данных условиях больше растворённого вещества, чем в насыщенном растворе. Пересыщенные растворы неустойчивы, избыток вещества легко выпадает в осадок. Такой раствор нельзя получить путём растворения в нормальных условиях, обычно пересыщенный раствор получают охлаждением раствора, насыщенного при более высокой температуре (пересыщение).

    • Концентрированный раствор — раствор с высоким содержанием растворённого вещества в противоположность разбавленному раствору, содержащему малое количество растворённого вещества. Деление растворов на концентрированные и разбавленные не связано с делением на насыщенные и ненасыщенные. Так насыщенный 0,0000134М раствор хлорида серебра является очень разбавленным, а 4М раствор бромида калия, будучи очень концентрированным, не является насыщенным.

    • Разбавленный раствор — раствор с низким содержанием растворённого вещества. Отметим, что не всегда разбавленный раствор является ненасыщенным — например, насыщенный 0,0000134М раствор практически нерастворимого хлорида серебра является очень разбавленным. Граница между разбавленным и концентрированным растворами весьма условна.

    51. Техника выполнения основных операций в аналит. химии

    Техника выполнения основных операций

    Нагревание проводят на водяной бане, помещая в нее пробирки с раствором или с раствором, содержащим осадок.

    Упаривание растворов проводят для их концентрирования; упаривание проводят в тиглях или фарфоровых чашках, нагревая их на асбестовой сетке. Сухой остаток переносят в пробирку после охлаждения.

    Осаждение проводят в центрифужных микропробирках, добавляя осадитель по каплям при постоянном перемешивании содержимого пробирки. Исходный объем раствора не должен превышать 2 мл.

    Центрифугирование применяется для отделения раствора от осадка. Проводят в центрифужных пробирках.

    Правила работы с центрифугой:

    а) помещают в гнезда электрической центрифуги не менее 2-х пробирок (исследуемый раствор и противовес);

    б) центрифугу плотно закрывают крышкой;

    в) включают в сеть, регулируя число оборотов;

    г) через 1-2 мин центрифугу выключают, не открывая крышки;

    д) после полной остановки открывают крышку центрифуги и вынимают пробирки.

    Проверяют полноту осаждения, для чего к центрифугату (прозрачному раствору над осадком) добавляют 1-2 капли осадителя. Если раствор остается прозрачным, то осаждение полное. В противном случае операцию осаждения повторяют. Прозрачный раствор над осадком сливают в чистую пробирку или отсасывают пипеткой.

    Промывание осадка. Кристаллические осадки промывают дистиллированной водой, аморфные - раствором сильного электролита (например, NH4NO3). Осадок заливают промывной жидкостью (1-2 мл), перемешивают стеклянной палочкой и центрифугируют.

    Растворение осадка проводят, добавляя к нему по каплям кислоту, щелочь, раствор аммиака и т.д.

    Экстрагирование проводят в полумикропробирках, добавляя к содержимому пробирки 5-20 капель органического растворителя; смесь тщательно перемешивают. После отстаивания слои разделяют.

    Выполнение реакций. Все реакции выполняют в химически чистой посуде.

    Пробирочные реакции выполняют в полумикропробирках (далее называют «пробирки»). В пробирку помещают 3-5 капель анализируемого раствора, создают условия, рекомендованные в данной методике, осторожно, не касаясь стенок пробирки, добавляют 2-3 капли реагента, перемешивают стеклянной палочкой и через 1-2 мин наблюдают аналитический эффект.

    Микрокристаллоскопические реакции проводят на чистых, обезжиренных предметных стеклах (обезжиривание проводят смесью спирта и эфира). На предметное стекло стеклянной палочкой помещают каплю исследуемого раствора; рядом помещают каплю реагента. Затем стеклянной палочкой соединяют оба реагента. Если необходимо, раствор слегка упаривают. Если реактив твердый, то крупинку соли помещают на край исследуемого раствора. Через 1-2 мин рассматривают образовавшиеся кристаллы под микроскопом.

    Капельные реакции проводят на фильтровальной бумаге. Анализируемое вещество капилляром наносится на бумагу. Затем в центр пятна другим капилляром наносят реактив. Диаметр пятна не должен превышать 0,5 см. Каждую последующую каплю реактива добавляют только после впитывания предыдущей.

    Осадочно-хроматографические реакции выполняют аналогично капельным реакциям на фильтровальной бумаге, только с обязательной операцией «проявления» хроматограммы чистым растворителем (дистиллированной водой).

    Холостой опыт выполняют, используя все те же реагенты в тех же условиях, что и в основном опыте, но в отсутствие определяемого иона.

    Контрольный опыт выполняют, используя те же реагенты в тех же условиях, которые применяются для определяемого иона.

    Холостой и контрольный опыт проводят только в сомнительных случаях, параллельно основному опыту, и сравнивают полученные результаты.

    52. Кислотно - основная классификация катионов

    Кислотно–основная классификация катионов

    Кислотно-основная классификация катионов основана на различии в свойствах их гидроксидов (основные или амфотерные, растворимые или не растворимые в NH3) и на различной растворимости в воде их хлоридов и сульфатов (хорошо или мало растворимые).

    Деление катионов на группы по кислотно-основной классификации, групповые реагенты, а также свойства их хлоридов, сульфатов и гидроксидов даны в табл.2.

    Таблица 2

    Кислотно-основная классификация катионов

    Номер

    группы

    Катионы

    Групповой реагент

    Свойства соединений

    I

    Li+, Na+, K+, NH4+

    Отсутствует

    Хлориды, сульфаты и гидроксиды растворимы в воде

    II

    Ag+, Hg22+, Pb2+

    2 моль/л HCl

    Хлориды малорастворимы в воде

    III

    Ca2+, Sr2+, Ba2+, Pb2+

    2 моль/л H2SO4

    Сульфаты малорастворимы в воде

    IV

    Al3+, Cr3+, Zn2+, As(III), As(V), Sn(II), Sn(IV)

    2 моль/л NaOH (избыток) в присутствии H2O2

    Гидроксиды растворимы в избытке NaOH

    V

    Bi3+, Fe2+, Fe3+, Mg2+, Mn2+, Sb(III), Sb(V)

    25 % раствор NH3

    Гидроксиды нерастворимы в избытке NaOH и NH3

    VI

    Cd2+, Co2+, Cu2+,

    Hg2+, Ni2+

    25 % раствор NH3

    Гидроксиды нерастворимы в избытке NaOH, но растворимы в избытке NH3

    Систематический анализ смеси катионов I–IV аналитических групп, основанный на кислотно-основной классификации, начинают обычно с дробного обнаружения катионов I аналитической группы, а затем разделяют смесь на группы с помощью групповых реагентов.

    Вначале осаждают хлориды катионов II аналитической группы, а затем переводят в осадок сульфаты катионов III аналитической группы. При обработке полученного раствора, содержащего катионы I, IV, V и VI аналитических групп, избытком раствора гидроксида натрия в присутствии пероксида водорода в осадок переходят основные по своей природе гидроксиды или гидратированные оксиды катионов V и VI аналитических групп. При этом катионы I и IV аналитических групп остаются в растворе. Гидроксиды катионов IV аналитической группы являются амфотерными и поэтому растворимы в избытке раствора гидроксида натрия. Осадок гидроксидов катионов V и VI аналитических групп растворяют действием разбавленного (2 моль/л) раствора азотной кислоты в присутствии пероксида водорода. Добавление к полученному раствору концентрированного раствора аммиака позволяет выделить в осадок гидроксиды катионов V аналитической группы, тогда как катионы VI аналитической группы остаются в растворе в виде комплексных амминов.

    53. правила работы полумикрометодом

    Наиболее широкое применение в качестве анализа получил полумикрометод с элементами микроанализа. Этот метод имеет ряд преимуществ: для выполнения реакции расходуется небольшое количество анализируемого вещества и реактивов; сокращается время, затрачиваемое на выполнение анализа, за счет замены фильтрования осадков центрифугированием; резко сокращается выброс вредных газообразных веществ, тем самым улучшаются санитарно-гигиенические условия работы.

    Растворы реактивов и жидкие реактивы добавляют к исследуемому раствору по каплям, в строго определенном количестве, так как избыток или недостаток реактива искажает результаты анализа. Раствор реактива отбирают пипеткой, оставляя на месте реактивную склянку. Чтобы избежать загрязнения реактива, нельзя прикасаться кончиком пипетки к внутренней поверхности пробирки, в которой проводится реакция, класть пипетку на стол, опускать ее в склянку с другим реактивом, сливать в реактивную склянку оставшийся в пипетке избыток реактива.

    Если реактив находится в капельнице или специальной ампуле, то после отбора необходимого количества реактива их следует поставить на соответствующее место в штатив. Твердые реактивы используют в измельченном состоянии и вносят в реакционную смесь шпателем. При анализе кроме реактивов используют реактивную, индикаторную и фильтровальную бумагу, которую хранят в банках с притертыми пробками или в ящиках штативов индивидуального и общего пользования

    Полумикроанализ, сантиграммовый метод – совокупность приемов, предназначенных для количеств анализируемой пробы около 0,05–0,1 (до 0,5) г и объемов растворов 1–5 (до 10) мл. Выполнение анализа полумикрометодом ускоряет определение, снижает расход реагентов и еще не требует специальной аппаратуры.

    54. 4 аналит. группа

    Реакции катионов хрома Cr3+

    1. Реакция с гидроксидом аммония:

    Cr3++3NH4OH→Cr(OH)3↓+3NH4Cl

    Cr(OH)3+6NH4OH→[Cr(NH3)6](OH)3+6H2O

    Раствор гидроксида аммония осаждает серо-зеленый осадок гидроксида хрома, который растворяется в избытке реактива с образованием комплексного соединения гидроксида гексаммина хрома.

    1. Реакция с окислителями:

    При действии окислителей, например, пероксида водорода, хлора, перманганата калия на катион хрома (3) образуются соли хромовой и дихромовой кислоты. Хроматы желтого цвета образуются в щелочной среде:

    Cr3++2OH-→CrO2-+2H+

    CrO2-+3H2O2+2OH-→2CrO42-+4H2O

    Дихроматы, имеющие оранжевый цвет, образуются при воздействии окислителей в кислой среде:

    10Cr3++6MnO4-+11H2O→5Cr2O72-+6Mn2++22H+

    При большом избытке перманганата калия может образовываться бурый осадок дигидроксида оксида марганца (4):

    KMnO4+3MnSO4+7H2O→5MnO(OH)2↓+2H2SO4+K2SO4

    При окислении Cr3+ с персульфатом аммония в кислой среде образуется дихромат ион:

    2Cr3++3S2O82-+7H2O→Cr2O72-+6SO42-+14H+

    Реакция проходит хорошо в присутствии катализатора – нитрата серебра. При воздействии на образовавшийся дихромат-ион пероксидом водорода образуется пероксид хрома или надхромовая кислота:

    Cr2O72-+4H2O2+2H+→2CrO5+5H2O

    Cr2O72-+4H2O2+2H+→2H2CrO6+3H2O

    Если к реакционной смеси добавить смесь изоамилового спирта с эфиром и взболтать, то верхний слой окрашивается в синий цвет вследствие перехода в спиртоэфирный слой пероксида хрома (надхромовой кислоты). Реакция очень чувствительна и специфична.

    Реакции катионов цинка Zn2+

    1. Реакция с гидроксидом аммония:

    ZnCl2+2NH4OH→Zn(OH)2↓+2NH4Cl

    Zn(OH)2+4NH4OH→[Zn(NH3)4](OH)2+4H2O

    Раствор гидроксида аммония осаждает белый осадок гидроксида цинка, который растворяется в избытке реактива с образованием комплексного соединения гидроксида тетраминцинка.

    1. Реакция с гексациано(2) ферратом калия (желтой кровяной солью):

    3ZnSO4+2K4[Fe(CN)6]→ K2Zn3[Fe(CN)6]2↓+ 3K2SO4

    При взаимодействии солей цинка с гексациано(2) ферратом калия образуется белый осадок гексациано(2) феррата калия и цинка. Реакция позволяет отличить катион алюминия от цинка.

    1. Реакция с дитизоном (стр. 135)

    При добавлении хлороформного раствора дитизона к водному раствору соли цинка образуется дитизонат цинка, окрашивающий в щелочной среде хлороформный и водный слои в красный цвет.

    1. Реакция с нитратом кобальта:

    Zn(NO3)2+Co(NO3)2→CoZnO2+4NO2↑+O2

    После сжигания кусочка фильтровальной бумаги, смоченной раствором соли цинка и нитрата кобальта образуется зола, окрашенная в зеленый цвет цинкатом кобальта (зелень Ринмана).

    1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   17


    написать администратору сайта