Аналитические признаки и аналитические реакции. Реферат. Реферат по дисциплине Аналитическая химия на тему Аналитические признаки и аналитические реакции
 Скачать 19.22 Kb.
|
РЕФЕРАТпо дисциплине: Аналитическая химияна тему: Аналитические признаки и аналитические реакцииСодержание1. Аналитические признаки 2. Аналитические реакции 3. Характеристика чувствительности аналитических реакций Заключение Список использованных источников ВведениеСовременная аналитическая химия включает в себя три раздела: качественный химический анализ, количественный химический анализ и инструментальные, т.е. физические и физико-химические методы. Выделение инструментальных методов в самостоятельный раздел до некоторой степени условно, поскольку с помощью этих методов решаются задачи как качественного, так и количественного анализа.Качественный химический анализ - это определение (открытие) химических элементов, ионов, атомов, атомных групп, молекул в анализируемом веществе.В качественном анализе не все химические реакции можно использовать для обнаружения и отделения одних ионов от других. Применяют лишь реакции, удовлетворяющие следующим требованиям:Реакции должны протекать быстро (мгновенно). Реакции должны быть практически необратимыми.Реакции должны сопровождаться внешним эффектом: изменением окраски раствора; осаждением осадка; выделением газообразных веществ; окрашиванием пламени и др.Реакция должна отличаться высокой чувствительностью и по возможности специфичностью.Количественный химический анализ - это определение количественного состава, т.е. установление количества химических элементов, ионов, атомов, атомных групп, молекул в анализируемом веществе. химический аналитический реакция соединениеВ основе количественного химического анализа лежит химическая реакция между определяемым веществом и веществом реагентом.К химическим реакциям, применяемым в этом анализе, предъявляют следующие требования: реакция должна протекать достаточно быстро и быть практически необратимой; вещества, вступившие в реакцию, должны реагировать в строго определенных количественных соотношениях, т.е. реакция должна быть стехиометрической и не сопровождаться побочными реакциями; в результате реакции должны получаться соединения с определенным молекулярным составом; на ход реакции не должны оказывать влияние примеси, присутствующие в анализируемом веществе; реакция должна позволять достаточно просто устанавливать момент ее окончания, а также массу продукта реакции или объем раствора реагента, затраченный на ее проведение.1. Аналитические признакиПри проведении качественного и количественного анализов используют аналитические признаки веществ и аналитические реакции.Аналитические признаки - это свойства анализируемого вещества или продуктов его превращения, которые позволяют судить о наличии в нём тех или иных компонентов. Характерные аналитические признаки - цвет, запах, угол вращения плоскости поляризации света, радиоактивность, способность к взаимодействию с электромагнитным излучением и др.Аналитический признак -- визуально наблюдаемое, инструментально фиксируемое изменение свойств веществ, вступающих в аналитические реакции.К аналитическим признакам относят следующие.1. Образование (или растворение) осадка с определенными свойствами: цвет, растворимость в определенных растворителях, форма кристалла. Это может быть образование осадка типичной кристаллической формы, характерного цвета или вида (например, белый творожистый осадок AgCl). При отделении, например, фосфата цинка от фосфата алюминия исследуют способность осадка фосфата цинка растворяться в водном растворе аммиака с образованием КС.2. Получение при действии реактива окрашенного рас- творимого соединения, напримерCu(OH)2+4NH3=Cu(NH3)42-- синий аммиакат меди.3. Выделение газа с известными свойствами. При растворении в хлороводородной кислоте СаСОз и CaSO4 в обоих случаях выделяется газ, который при пропускании через баритовую воду образует внешне одинаковые осадки соответственно карбоната и сульфита бария. Следовательно, с помощью баритовой воды нельзя различить СО2 и SO2. Если же пропустить каждый из газов через подкисленный серной кислотой разбавленный раствор перманганата калия, то СО2 никаких изменений в окраске раствора не вызовет, a SO2 с перманганатом калия будет реагировать как восстановитель:2KMnO4 + 5S02 + 2H20 = 2MnS04 + K2S04 + 2H2S04что приведет к исчезновению малиновой окраски раствора перманганата калия.2. Аналитические реакцииАналитическая реакция - это хим. превращение анализируемого вещества при действии аналитического реагента с образованием продуктов с заметными аналитическими признаками.Чаще всего используют реакции: образования окрашенных соединений, выделение или растворение осадков, выделение газов, образование кристаллов характерной формы, окрашивание пламени газовой горелки, образование соединений, люминесцирующих в растворах.На результаты проведения аналитических реакций влияют температура, концентрация растворов, pH среды, присутствие других веществ (мешающих, маскирующих, катализирующих процессы).Подтвердим сказанное следующими примерами.Образование окрашенных соединений.Ион меди Cu 2+ в водных растворах существует в форме аквокомплексов [Сu(H2O)m], при взаимодействии с аммиаком обретает растворимый комплекс [Cu(NH3)4] ярко сине-голубого цвета:[Сu(H2O)m] + 4 NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + n H2OВыделение или растворение осадков.Ион Ва2+ можно осадить, прибавляя раствор, содержащий сульфат-ионы [SO42-], в форме малорастворимого белого осадка сульфата Ва:Ва2+ + SO42-> ВаSO4 vБелый осадок карбоната Са2+ растворяется при действии кислот, при этом выделяется диоксид углерода:СаСО3 + 2НСl > CаСl2 + СО2^ + Н2ОРеакции с выделением газов (газовыделительные реакции).Если к раствору какой-либо соли аммония прибавить щелочь, то выделяется газообразный аммиак. Его можно легко определить по запаху или по посинению влажной красной лакмусовой бумаги:NН4+ + ОН- = NН3 . Н2О > NН3^ + Н2ОСульфиды при действии кислот выделяют газообразный сероводород:S2- + 2Н+ = Н2 S^Образование кристаллов характерной формы (микрокристаллоскопические реакции).Ионы Nа+ в капле раствора при взаимодействии с гексагидроксостибат (V) - ионами [Sв (ОН)6]- образуют белые кристаллы гексагидроксостибата (V) натрия Nа [Sв (ОН)6] характерной формы:Nа+ + [Sв (ОН)6]- = Nа [Sв (ОН)6]Форма кристалла хорошо видна при рассмотрении под микроскопом. Эта реакция используется для открытия катиона Nа+.Окрашивание пламени газовой горелки.Окрашивание пламени газовой горелки соединениями металлов используются для открытия катионов металлов, дающих излучение в видимой области спектра. Окрашивание пламени в тот или иной цвет зависит от природы металла. Некоторые из них представлены в следующей таблице.
Образование соединений, люминесцирующих в растворах.Иногда проводят аналитические реакции, продукты которых обладают свойствами люминесценции в растворах. Так при взаимодействии катиона [Li+] c уранилацетатом цинка наблюдается зелёное свечение раствора, а с уранилацетатом натрия в уксусно-кислой среде даёт жёлто-зелёную люминесценцию. Для открытия или обнаружения ионов или молекул вещества используют качественные аналитические реакции. Химическую реакцию, сопровождающуюся аналитическим признаком (или аналитическим сигналом), по которому можно судить о наличии определяемого вещества, называют аналитической реакцией. Аналитическая реакция должна обладать низким пределом обнаружения. Предел обнаружения -- наименьшее количество вещества, которое может быть определено данной реакцией с заданной вероятностью Р. Качественные аналитические реакции проводят, добавляя к раствору анализируемого вещества другие вещества, называемые реагентами. Аналитические реакции могут протекать между жидкими, твердыми и газообразными веществами. Химические аналитические реакции классифицируют на реакции общие, групповые, селективные и специфичные. Общие реакции -- реакции, аналитические сигналы которых одинаковы для многих ионов. Применяемый реагент также называют общим. Групповые реакции -- это частный случай общих реакций, используемых в конкретных условиях для выделения определенной группы ионов, обладающих близкими свойствами. Общие и групповые реакции применяют для выделения и разделения ионов сложной смеси. Селективными, или избирательными, называют реакции, позволяющие в смеси ионов обнаруживать ограниченное число катионов или анионов. Так, при действии NH.SCN на смесь катионов только два катиона образуют растворимые окрашенные комплексные соединения: [Fe(SCN)6]3_ и (Co(SCN),]2-. Специфическими называют аналитические реакции, аналитический эффект которых характерен только для одного иона в присутствии других ионов. Селективные и специфические реакции в качественном анализе называют качественными характерными (или частными) реакциями Аналитическая реакция должна отвечать определенным требованиям. Она должна протекать не слишком медленно и быть достаточно простой по выполнению. Для аналитических реакций важнейшими требованиями являются специфичность и чувствительность. Чем меньшее количество ионов вступает в реакцию с данным реактивом, тем более специфична данная реакция. Чем меньшее количество вещества может быть определено с помощью данного реактива, тем более чувствительна эта реакция. Чувствительность реакции можно охарактеризовать количественно при помощи двух показателей: открываемого минимума и предельного разбавления. Открываемым минимумом называется наименьшее количество вещества или иона, которое может быть открыто данным реактивом при данных условиях. Предельное разбавление характеризует наименьшую концентрацию вещества (или иона), при которой еще возможно открыть его данным реактивом.3. Характеристика чувствительности аналитических реакцийАналитические реакции позволяют обнаруживать определяемое вещество в анализируемом растворе только тогда, когда это вещество содержится в растворе при достаточной концентрации, превышающей некоторый минимальный предел.Если концентрация определяемого вещества ниже этого предела, то и концентрация продуктов аналитической реакции окажется настолько незначительной, что их невозможно будет определить.Чувствительность аналитической реакции определяет возможность обнаружения вещест-ва (ионов, молекул) в растворе. Она характеризируется предельным разбавлением Vlim; предельной концентрации cmin, clim, минимальным объемом предельно разбавленного раствора Vmin ; пределом обнаружения (открываемым min) «m» и показателем чувствительности pllim Предельное разбавление Vlim - максимальный объём раствора, в котором может быть однозначно ( > чем в 50 опытах из 100 опытов) обнаружен один грамм данного вещества при помощи данной аналитической реакции. Предельное разбавление выражается в мл/г.Пример:При реакции Сu2+ с аммиаком в водном растворе:Cu2+ + 4NН3 = [Сu(NН3)4]2+образуется окрашенный ярко-синий аммиачный комплекс меди (II). Предельное разбавление иона Сu2+ равно 250 000 мл/г. Ионы Сu2+ можно открыть с помощью этой реакции в растворе, содержащем 1г меди (II) в 250 000мл. воды или в растворе, в котором содержится <1г меди (II) в указанном объеме, обнаружить катион невозможно.Предельная концентрация clim(cmin) - это наименьшая концентрация, при которой определяемое вещество может быть обнаружено в растворе данной аналитической реакцией. Она выражается в г/мл.Предельная концентрация и предельное разбавление связаны соотношениемclim = 1/VlimПример:Ион К+ в водном растворе открывают аналитической реакцией с гексанитрокобальтатом натрия Nа3 [Со(NО2)6]2К+ + Nа3 [Со(NО2)6] = NаК2[Со(NО2)6]v + 2 Nа+при которой выделяется малорастворимый в воде кристаллический жёлтый осадок. Предельная концентрация ионов К+ в этой реакции равна clim =10-5 г/мл, т.е. ион К+ нельзя открыть указанной реакцией, если его соединение составляет < 10-5 г в 1 мл анализируемого раствора. Минимальный объём предельно разбавленного р-ра Vmin - это наименьший объём анализируемого раствора, необходимый для обнаружения открываемого вещества данной аналитической реакцией (выражается в мл.). Так, min объём предельно разбавленного раствора при открытии ионов Cu2+ равен Vmin = 0,05мл при clim = 4 . 10-6 г/мл. Это означает, что в объёме < 0,05мл, нельзя открыть ион Cu2+ реакцией с аммиаком (см. выше). Предел обнаружения (открываемый минимум) m (в мкг) - это наименьшая масса определяемого вещества, однозначно открываемого данной аналитической реакцией в минимальном объёме предельно разбавленного раствора (1мкг = 10-6 г), иногда обозначается г (гамма): 1мкг = 1г.m = clim . Vmin . 106 = Vmin . 106/Vlimтак, предел обнаружения ионов Cu2+ , в виде аммиачного комплекса [Сu(NН3)4]2+ при предельной концентрации ионов Cu2+ clim = 4 . 10-6 г/мл и минимальном объёме предельно разбавленного раствора Vmin = 0,05мл равен:m = clim . Vmin . 106 = 4 . 10-6 . 0,05 . = 0,2мкг = 0,2 гЭто означает, что если масса ионов меди (II), содержащаяся в 0,05мл предельно разбавленного раствора при концентрации 4 . 10-6 г/мл, меньше 0,2мкг, то невозможно открыть эти ионы указанной реакцией.Показатель чувствительности определяется как:p clim = - lg clim = - lg (1/Vlim) = lg VlimАналитическая реакция тем чувствительней, чем меньше её открываемый минимум, минимальный объём предельно разбавленного раствора и чем больше предельное разбавление.Заключение Аналитическая химия -- это наука, разрабатывающая теоретические основы и практические методы химического анализа. В химических методах качественного анализа определяемый элемент или ион переводят в какое-либо соединение химическим путем, обладающее теми или иными свойствами, на основании которых можно установить, что образовалось именно это соединение. Происходящее химическое превращение называется аналитической реакцией, а вещество, его вызывающее, -- реагентом. Аналитическая химия позволяет решать многие задачи с помощью химических методов: 1. Выяснить природу вещества (органическое или неорганическое). 2. Установить формы нахождения отдельных составляющих (ионы, молекулы, атомы) и степени окисления элементов. 3. Определить состав и содержание главного (основного) компонента и посторонних в нем примесей, а также микропримесей в особо чистых технических объектах. 4. Установить формулу неизвестного соединения. 5. Установить структурные элементы и строение соединения. Требования к качественным реакциям: 1. Реакция должна протекать быстро, практически мгновенно, 2. Быть необратимой, т. е. протекать преимущественно в одном направлении, 3. Быть по возможности специфической, 4. Отличаться высокой чувствительностью. Список используемых источников 1. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика). Книга 1 2003, 615 2. http://www.ftchemistry.dsmu.edu.ua/ana_him/lek_1.html | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||